Обеспечение безопасности плавания теплохода

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПУТЕВАЯ И ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПЛАВАНИЯ

2. ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТЕПЛОХОДА

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ СУДНА

3.1 Определение безопасных параметров движения судна

3.2 Определение безопасной скорости и безопасного траверзного расстояния при расхождении судов

3.3 Определение безопасной скорости судна при заходе в камеру шлюза

3.4 Определение элементов уклонения судна в зоне гидроузла

4. расчёт инерционных характеристик судна

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОЙ ШВАРТОВКИ СУДНА

6. РЕКОМЕНДАЦИИ СУДОВОДИТЕЛЯМ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ПОДХОДНЫМ КАНАЛАМ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

безопасный движение судно скорость

ВВЕДЕНИЕ

Внутренний водный транспорт играет значительную роль в единой транспортной системе страны. В некоторых районах он является единственным средством для перевозки массовых грузов. Основное преимущество внутреннего водного транспорта - более низкая себестоимость перевозок по сравнению с другими видами. Дополнительные его преимущества - меньшие удельные расходы на сопоставимый объем перевозок. Последнему в значительной мере способствует то, что внутренний водный транспорт использует естественные водные пути - реки и озера, затраты на формирование и обустройство которых значительно меньше, чем для автомобильных и железнодорожных магистралей.

В осуществлении транспортного процесса важная роль отводится судоводителю. Управление судном требует от судоводителя высокой квалификации. Для обеспечения безопасной и эффективной работы судна судоводитель должен не только строго соблюдать «Правила», хорошо знать специальную лоцию и постоянно изучать условия плавания, но и уметь правильно оценить маневренные возможности своего судна при выполнении маневра в различных путевых и гидрометеорологических условиях и возникающих ситуациях.

В дипломной работе рассматриваются вопросы, связанные с обеспечением безопасности плавания теплохода типа «Омский» проекта 1743 по маршруту Самара - Астрахань.

В работе приведены различные сведения и справочные данные о районе перехода, портах, техническом оснащении теплохода. Выполнены расчеты по безопасной скорости при движении по подходным каналам, при заходе в шлюз. Определены элементы уклонения судов в зоне выхода из гидроузла, инерционные характеристики теплохода, а также безопасные параметры при швартовке на навальном ветре. Даны конкретные рекомендации по вопросам безопасности плавания.

1. ПУТЕВАЯ И ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПЛАВАНИЯ

Маршрут Самара - Астрахань проходит по Саратовскому водохранилищу, Волгоградскому водохранилищу и Нижней Волге. Схема маршрута перехода приведена на рис.1.

Рис. 1. Схема маршрута Самара - Астрахань

Порт Самара - крупнейший транспортный узел в Среднем Поволжье России (рис.2). Географическое положение порта, граничащее с развитой системой железных дорог и автомагистралей, позволяет обеспечить экономически выгодные транспортные связи с Уралом, Сибирью, Средней Азией, районами Центра и Севера европейской части России. Порт также имеет выходы в зоны Волго-Камского и Волго-Донского бассейнов, Балтийского, Белого, Азовского, Черного, Каспийского и Средиземного морей.

Периферийный грузовой участок порта имеет бетонную причальную стенку длиной 419 метров с 4 причалами, имеющими гарантированную глубину 4,0 метра. Порт оборудован пятью фронтальными и тремя тыловыми кранами грузоподъемностью 6/27,5 т., а также имеет открытые складские площадки, используемые для переработки навалочных, генеральных, тарно-штучных грузов, контейнеров и металлолома.

Рис. 2. Схема порта Самара

Техническое оснащение порта:

- кран «Деррик» грузоподъемностью 100 т. - 1 ед.

- фронтальный кран «Ганц» грузоподъемностью 16/27,5 т. - 1 ед.

- фронтальный кран «Ганц» грузоподъемностью 6 т. - 2 ед.

- фронтальный кран «Альбрехт» грузоподъемностью 10 т. - 2 ед.

- тыловой кран «Ганц» грузоподъемностью 16/27,5 т. - 1 ед.

- тыловой кран «Кировец» грузоподъемностью 10 т. - 1 ед.

- тыловой кран «Альбатрос» грузоподъемностью 10/20 т. - 1 ед.

Саратовское водохранилище образовано в 1968 г. в результате постройки в районе г. Балаково Саратовского гидроузла. Протяженность водохранилища составляет 341 км. Представляет собой сравнительно узкий водоток, повторяющий плавное очертание волжской долины. Наибольшая ширина водохранилища (Агрофеновское расширение) располагается ниже г. Сызрань и составляет 12 км.

Площадь Саратовского водохранилища 1831 . Водохранилище используется только для суточного и недельного регулирования стока из-за малого полезного объема, который составляет 1,7 .

От Самарского гидроузла до г. Самара оба берега высокие. Правый берег холмистый, крутой, местами обрывистый. Перед левобережным склоном расположена пойма, местами подтоплена. В пределах затопленной поймы имеются острова.

На участке от Самарских шлюзов до селения Печерское действует кромочная освещаемая система расстановки плавучих навигационных знаков с проблесковым режимом сигнальных огней, а на участке от селения Печерское (1817,0-й км) до аванпорта Саратовского гидроузла (1998,0-й км) - осевая система расстановки плавучих навигационных знаков, включающая 65 осевых буев.

После выхода из Самарских шлюзов судовой ход проходит серединой нижнего подходного канала, протяженностью около 6,0 км, оставляя на левом берегу селение Федоровка. При выходе из подходного канала судовой ход проходит перекат Федоровский и далее следует вдоль вогнутого левого берега до выхода на кормовой левобережный створ Федоровский (рис. 14). При выходе из подходного канала на участке 1675,2-й - 1678,2-й км расхождение и обгон составов и крупнотоннажных судов длиной более 120 м запрещены. По направлению осевого створа Федоровский судовой ход проходит около 3,0 км и приближается к правому берегу в районе селения Зольное, оставляя справа остров Бахиловский, а в конце участка левобережный остров Сосновый. Ниже переката Федоровский (1679,3-й км) от основного судового хода ответвляется дополнительный судовой ход, который ведет к местам выгрузки песка, расположенным у обоих берегов правого рукава Волги. На 1685,5-м км напротив селения Зольное от основного судового хода ответвляется еще один дополнительный судовой ход, который ведет по воложке Бахиловская к нижнему бьефу водосливной плотины, соединяясь с первым дополнительным ходом у приверха острова Бахиловский. На рассматриваемом участке расположен ряд рейдов.

Так, на участке 1676-й - 1677-й км у приверха острова Бахиловский расположен рейд для сухогрузных судов, ожидающих шлюзования. На 1684-м - 1685-м км у левобережного острова Сосновый организован рейд для нефтеналивных судов, ожидающих шлюзования. Глубины на рейдах составляет 4,5-5,0 м при проектном уровне воды, грунт дна - песок. При подходе к шлюзам Самарского гидроузла следует соблюдать особую осторожность при движении в темное время суток, так как среди береговых источников света огни навигационных знаков и сигнальных огней судов трудно различимы. Следует также соблюдать особую осторожность и меры для безопасного расхождения с судами, маневрирующими на рейдах у острова Бахиловский, и с судами, выходящими на основной судовой ход с дополнительного судового хода.

Пройдя остров Сосновый и спустившись к правому берегу, судовой ход в районе селения Зольное плавно поворачивает влево и в дальнейшем следует вдоль правого высокого берега (Жигулевских гор) на протяжении 24 км до места, которое носит название Жигулевские Ворота.

Ниже города Октябрьск долина реки расширяется. По обе стороны основного русла тянутся широкие участки полузатопленной поймы со множеством низких островов. Высокие коренные берега подходят к руслу лишь местами.

Вниз от Самары до г. Октябрьск правый берег крутой и холмистый. Перед левобережным склоном располагается частично затопленная пойма, в пределах которой имеются острова. Ниже от г. Октябрьск долина реки начинает расширяться, по обе стороны русла тянутся широкие участки поймы с множеством островов.

На водохранилище преобладают северо-западные, западные и северные ветры. Штормовые ветры, скорость которых достигает 24 м/с, составляют менее 1% навигационного времени. При устойчивых преобладающих ветрах наибольшая высота волн наблюдается на участке между г. Октябрьск и Саратовским гидроузлом. Так, на участке 1980-2000 км при северо-восточных и юго-западных ветрах скоростью 17 м/с, высота волны достигает 2,1 м. Наибольшая повторяемость волн высотой 2,0 м составляет 0,2%.

Скорость течения на водохранилище на озерно-речной части в зависимости от попусков воды через Саратовскую ГЭС может изменяться от 2,0 до 4,0 км/ч, а на озерной части - от 0,5 до 2,0 км/ч.

Особенностью водохранилища является отсутствие убежищ и укрытий. В связи с этим на участке диспетчерский контроль судов имеет особое значение. При выходе в водохранилище суда запрашивают у диспетчера путевую информацию и докладывают свои габариты, вид груза, пункты отправления и назначения.

Гарантированная глубина судового хода составляет 4,0 м, ширина - 100-200 м, радиус закругления - 1200 м.



Рис. 3. Схема Саратовского водохранилища

Волгоградское водохранилище образовано в 1959 г. в результате постройки в районе г. Волжский Волгоградского гидроузла. Его протяженность составляет 524 км. Наибольшая ширина располагается в районе реки Еруслан и составляет 14 км. Наименьшая ширина - 2,5 км находится в районе сёл Ахмат и Антиповка.

Площадь водохранилища составляет 3120 км2, полный объем 31,4 км3, а полезный объем 8, км3. Нормальный подпорный уровень составляет 15,0 м, а проектный - 13,0 м. Основной судовой ход в озерной части водохранилища преимущественно проложен вдоль правого берега в пределах меженного русла реки Волги.

Правый берег водохранилища на большой части высокий с крутыми, местами обрывистыми, склонами высотой от 30 до 150 м, изрезан глубокими оврагами, балками и устьями речек. Растительность практически отсутствует и лишь на склонах оврагов и балок встречаются небольшие деревья и кустарники.

Левый берег преимущественно низкий, пологий, имеет равнинный характер. На отдельных участках встречаются деревья и кустарники, некоторые низины и острова покрыты луговой растительностью. Оба берега водохранилища местами размываются и обрушиваются, в результате чего его подводные береговые откосы становятся более пологими. На участке от Саратовского гидроузла до устья воложки Бабановская (2242-й км) действует освещаемая кромочная система расстановки плавучих навигационных знаков с проблесковым режимом сигнальных навигационных огней, а на участке от устья воложки Бабановская (селение Кондаково) до Волгоградского гидроузла плавучие навигационные знаки расставлены по оси судового хода.

Дополнительно к осевым плавучим знакам на особо опасных участках выставлены кромочные плавучие знаки. При движении по осевой системе следует учитывать ширину ходовых полос.

По гидрометеорологическим условиям водохранилище делится на речной и озерный участки. Речной участок располагается между Саратовским гидроузлом и г. Увек и составляет 173 км. Озерный участок располагается ниже г. Увек и составляет 351 км.

Уровенный режим водохранилища в навигационный период относительно стабилен и близок к нормальному подпорному уровню. Падение уровня воды происходит в конце навигации и составляет менее 1,0 м, но в маловодные годы может достигать 2,0 м. При северных ветрах, достигающих 25 м/с, на озерной и приплотинной части наблюдается повышение уровня воды на 50-60 см в результате нагона воды, а в районе г. Саратов происходит сгон воды на 20-30 см.

Преобладающими ветрами в период навигации являются западные, северо-западные, северные и северо-восточные. Наиболее опасными являются ветры, дующие вдоль водохранилища, которые в основном бывают весной и поздней осенью. Средняя скорость ветра составляет 3,0-5,0 м/с. Штормовые ветры со скоростью 21-24 м/с часто наблюдаются в октябре.

При устойчивых преобладающих ветрах на широких участках высота волны может достигать 2,5-3,1 м. При западных ветрах на судовом ходу сильного волнения не наблюдается, но на некоторых участках такой ветер является бортовым и оказывает негативное влияние на суда.

Скорость течения в период половодья достигает 6,5-7,2 км/ч в верхней части водохранилища. В межень она уменьшается до 2,0-4,5 км/ч.

Гарантированная глубина судового хода составляет 4,0 м, ширина - 100-200 м, радиус закругления - 1200-1800 м.

Нижняя Волга - Участок р. Волга от створа Волгоградского гидроузла до поселка Красные Баррикады (3064-й км) протяженностью 534 км.

Среднемноголетний объем стока на Нижней Волге составляет 251 км3. При этом сохраняется достаточно высокая неравномерность распределения стока по периодам года: на весеннее половодье приходится 65% объема, на межень - 22%, на зимний период -13%. Среднесуточный меженный расход воды Волгоградской ГЭС составляет 4000 м3/с.

В русле имеется множество перекатов, что создает определенные затруднения для судоходства, причем на целом ряде этих перекатов запрещены расхождение и обгон судов и составов.

Граница разделения систем навигационного оборудования, применяемого на внутренних и морских путях, проходит в районе остановочного пункта Стрелецкое (3029,0-й км). Участок от Волгоградского гидроузла до остановочного пункта Стрелецкое имеет протяженность 499 км.. Здесь Волга протекает по Прикаспийской низменности, большая часть которой находится ниже уровня океана. Русло реки на этом участке делится на многочисленные рукава и протоки (ерики).



Рис. 4. Схема Волгоградского водохранилища

Здесь Волга протекает по Прикаспийской низменности, большая часть которой находится ниже уровня океана. Русло реки на этом участке делится на многочисленные рукава и протоки (ерики). Некоторые из них судоходны. Наиболее крупным является рукав Ахтуба, ответвляющийся от Волги на 7 км ниже Волгоградских шлюзов и впадающий в Каспийское море. Судовой ход на перекатах и отдельных участках реки часто меняет свое положение. В пойме имеются многочисленные острова, разделяемые рукавами, воложками и протоками. Почти все острова покрыты лесом и кустарниками.

В ярах, на крутых поворотах, в истоках и в устьях многочисленных проток наблюдаются прижимные, затяжные и свальные течения. Все выше сказанное значительно затрудняет судоходство на всем протяжении Нижней Волги. Наибольшая ширина меженного русла Нижней Волги, равная 2,8 км, располагается в районе селения Райгород; наименьшая (200 м) - в воложке Коршевитая и между перекатами Нижний Саралевский и Каменная Гряда.

К наиболее затруднительным участкам относятся акватории портов Волгоград и Астрахань, район захода в Волго-Донской су- доходный канал, Сралевский, Ахтубинский и Енотаевский водно-транспортные узлы. Подобные узлы, как правило, располагаются на участках многорукавного русла.

Нижняя часть Волги, длиной около 110 км, особых затруднений для судоходства не представляет. Очертания русла здесь имеют форму, близкую к форме плесовых лощин со значительной глубиной и шириной судового хода. Некоторое сужение судового хода имеет место лишь в районе Астраханского вододелителя, расположенного на 50 км выше Астрахани.

Режим уровней воды на Нижней Волге характеризуется значительно резкими колебаниями уровней воды, особенно в период половодья. В этот период уровень воды в районе г. Волгоград может подниматься на 8,0-8,5 м, а в районе Астрахани - на 5,0-5,5 м. Продолжительность весеннего половодья составляет 1,5-2,0 месяца (обычно с середины апреля до начала июня). Спад половодья, как правило, происходит резко, в течение 7-10 дней и лишь в отдельные многоводные годы длится 15-20 дней. В нижнем бьефе Волгоградского гидроузла суточные колебания уровня воды достигают 2,0-2,5 м и распространяются вниз по Волге от плотины гидроузла примерно до Поповицкого переката (2612-й км).

Скорости течения на Нижней Волге зависят от сбросов воды Волгоградской ГЭС. При низких уровнях воды средняя скорость течения по длине участка изменяется вниз по течению от 3,7 до 2,3 км/ч. В период половодья скорость течения в районе Волгограда достигает 6,0 км/ч, а в районе г. Астрахань - 4,1 км/ч.

Участок реки Волги от Волгоградского гидроузла до поселка Красные Баррикады находится в зоне континентального климата умеренных широт и характеризуется холодной зимой и теплым летом. Самым теплым месяцем является июль, средняя температура которого равна 24,8°С. Зимой средняя месячная температура воздуха отрицательная. Морозы в январе и феврале достигают 30°С. Преобладающими ветрами в период навигации являются западные, северо-западные. Средняя скорость ветра составляет 3,0-5,0 м/с.

Порт Астрахань. Акватория Астраханского порта простирается от селения Рассвет на Волге до населенного пункта Красные Баррикады (Бертюль) в рукаве Бахтемир и имеет протяженность около 60 км. Порт оборудован разветвленной сетью железнодорожных подъездных путей, а также имеется развернутая сеть внутренних автомобильных дорог. Деятельность порта распространяется вверх по Волге на 313 км и вниз на 100 км. Территория района имеет твердое бетонное покрытие. Грузовой участок порта имеет 6 причалов общей протяжённостью 690 м, имеющих гарантированную глубину 4,8 метра.

Координаты порта: 46°36,43'N, 48°03,42'Е



Рис. 5. Схема порта Астрахань

Техническое оснащение порта:

- гарантированная глубина 4,8 м

- 6 причалов общей длиной 690 м

- 11 портальных кранов грузоподъемностью от 5 до 27,5 т

- 1 козловой кран грузоподъемностью 20 т

- 5 плавучих кранов грузоподъемностью от 5 до 50 т

- общая площадь складов - 174553 кв.м

- из них открытых - 171915 кв.м

- крытых - 2638 кв.м

- внутрипортовые железнодорожные пути

2. ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТЕПЛОХОДА

Технические данные теплохода проекта 1743 приведены в табл. 1.

Таблица 1

Технические данные теплохода проекта 1743

Параметр	Значение
Длина судна, м	108,4
Ширина судна, м	15,0
Высота борта, м	5,0
Водоизмещение в полном грузу, т	4375
Водоизмещение судна порожнем, т	1100
Дедвейт судна, т	3174
Грузоподъемность судна, т	2900
Осадка судна в грузу, м	3,26
Боковая площадь парусности, м2	373
Количество сухогрузных трюмов	4
Вместимость сухогрузных трюмов	2х1070, 2х1100
Мощность главных двигателей, кВт	2х515
Вспомогательные двигатели ДГА	3х50 кВт
Тип движителя	Винт фиксированного шага
Количество движителей	2
Диаметр винта, м	1,7
Скорость хода в грузу, км/ч	17
Калибр якорных цепей, мм	40
Запас топлива, т	80
Масса якоря, т	1,5
Класс регистра	«О-ПР»

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ СУДНА

3.1 Определение безопасных параметров движения судна

Безопасная скорость в канале определяется по формуле [2]:

(1)

Здесь а = 24 - для судов в балласте; а = 17 - для судов в грузу;

Т - осадка судна, м; T = 3,26 м;

- глубина в канале, м;

- коэффициент стеснения живого сечения канала корпусом судна, определяемый по формуле [2]:

.(2)

- площадь погруженной части мидель-шпангоута судна, ;

- площадь живого сечения канала ,

Bк H (3)

Здесь Bк - ширина канала, в расчётах используем канал шириной 60 м;

Делаем расчёты для глубин H = 4,0 м, H = 4,5 м, Н = 5,0 м;

Н = 4 м.

60 Ч 4 = 240 м2;

;

 км/ч.

Расчёты для глубин H = 4,5 м, Н = 5,0 м сведены в табл. 2.

Таблица 2

Безопасные скорости при движении по каналу

Глубина, м	Безопасная скорость, км/ч
4,0	8,9
4,5	9,6
5,0	10,5

По данным табл. 2 строим график зависимости (рис. 6).

Рис. 6. График зависимости безопасной скорости от соотношения

3.2 Определение безопасной скорости и безопасного траверсного расстояния при расхождении судов

В этом случае при определении безопасной скорости коэффициент стеснения следует рассчитывать по формуле [2]:

.(4)

Здесь - площадь погруженной части мидель-шпангоута встречного судна, , в качестве встречного судна, принимаем судно того же типа.

Величина безопасного траверзного расстояния (м) при этом определяется по выражению:

(5)

(6)

При глубине Н = 4,0 м:

Расчёты для глубин H = 4,5 м, H = 5,0 м сведены в табл. 3:

Таблица 3

Безопасные скорости и безопасные траверзные расстояния при расхождении судов для разных глубин:

Глубина, м	Безопасная скорость, км/ч	Безопасное траверзное расстояние, м
4,0	6,7	18,3
4,5	7,8	20,2
5,0	8,9	23,2

По данным табл. 3. строим график зависимости ( рис. 7).

Рис. 7. График зависимости безопасного траверзного расстояния и безопасной скорости расхождения от соотношения

3.3 Определение безопасной скорости судна при заходе в камеру шлюза

Основным фактором ускорения и обеспечения безопасности маневров по шлюзованию является правильный выбор скорости судна. Расчеты будем производить три раза для разных глубин.

Величина скорости захода в камеру шлюза (м/с), при которой запас воды под днищем судна составляет не менее 0,1 м, что обеспечивает безопасные условия движения, определяется по формуле [2]:

. (7)

Здесь - коэффициент стесненности;

- площадь погруженной части мидель-шпангоута судна, ;

- площадь поперечного сечения камеры шлюза, ;

- глубина на пороге шлюза, м.

.(8)

Здесь - коэффициент полноты мидель-шпангоута судна;

В - расчетная ширина судна, м;

Т - расчетная осадка судна, м.

.(9)

Здесь - ширина камеры шлюза, м.

При глубине Н = 4,0 м.

;

=120

Расчёты для глубин H = 4,5 м, H = 5,0 м сведены в табл.4.

Таблица 4

Безопасные скорости при заходе в камеру шлюза при разных глубинах:

Глубина, м	Безопасная скорость, км/ч
4,0	2,1
4,5	2,3
5,0	2,6

По данным табл. 4. строим график зависимости T/H) (рис. 8).

Рис. 8. График зависимости безопасной скорости от соотношения

3.4 Определение элементов уклонения судна в зоне гидроузла

Одним из наиболее часто употребляемых маневров при выходе судна из камеры шлюза для расхождения со встречными или ожидающими шлюзование у причальной стенки судами является уклонение.

Величина продольного смещения судна в процессе выполнения маневра можно определить по формуле[2]:

Xукл = Xукл L. (10)

Здесь L - длина судна, м;

Xукл - безразмерная величина уклонения, определяемая по фор муле:

Xукл = - 0,117 + 1,518 m) + 0,03 (11)

укл Yукл).

Здесь V - скорость судна, км/ч;

T - расчетная осадка судна, м;

- глубина на пороге шлюза, м;

Yукл = ; (12)

Здесь Yукл - величина уклонения судна, м;

В - ширина судна, м;

m = 2д ; (13)

m = 2 = 0,23; (14)

Здесь д - коэффициент полноты водоизмещения судна;

B - ширина судна, м;

L - длина судна, м;

При величине уклонения Yукл = 10 м:

Xукл = - 0,117 + 1,518 0,23) + 0,03 0,66) = 0,78;

Yукл = = 0,66;

Xукл = 0,78108,4 = 84,5 м.

Расчёты для боковых смещений Xукл = 15 м, Xукл = 20 м сведены в табл. 5.

Таблица 5

Продольные смещения при различных боковых смещениях

Величина бокового смещения судна, м	Величина продольного смешения судна, м
10	84,5
15	91
20	94

По данным табл. 5. строим график зависимости Xукл = Yукл) (рис. 9).

Рис. 9. График зависимости продольного смещения судна от бокового смещения судна

4. РАСЧЕТ ИНЕРЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДНА

Расчет скорости движения судна в канале выполняется по методике П.Н.Токарева в следующей последовательности[2]:

Определяется коэффициент стеснения живого сечения канала корпусом судна по формуле (2).

Определяется вспомогательный коэффициент F по выражению:

(15)

Здесь Т - осадка судна, м;

Н - глубина канала, м;

g - ускорение свободного падения, ;

- скорости движения судна при заданном режиме работы движителей на глубокой воде, м/с.

Определяется величина падения скорости движения в канале по формуле:

(16)

Определяется скорость движения в канале при заданном режиме работы движителя (м/с):

.(17)

Расчеты будем производить для трёх глубин и режима работы двигателя - полный, средний и малый ход:

При Н = 4,0 м.:

Для полного хода:

Расчет допустимых скоростей движения для других глубин и режимов работы двигателя сводим в табл. 6.

Таблица 6

Скорость движения судна в канале

Глубина, м	ППХ	СПХ	МПХ
4,0	3,3	2,8	2,1
4,5	3,6	2,9	2,3
5,0	4,0	3,3	2,4

Расчет пути и времени разгона, выбега и активного торможения выполняется в следующей последовательности[2]:

Определяются вспомогательные величины и (кН) по формулам:

(18)

Здесь T - осадка судна;

L - длина судна;

B - ширина судна;

д - коэффициент полноты водоизмещения.

(19)

Здесь - номинальная частота вращения гребного винта, об/мин;

- коэффициенты соответственно упора и момента винта при работе на швартовых;

мощность, подводимая к гребному винту, кВт.

Определяются коэффициенты А и B по формулам:

(20)

Здесь m - масса судна, т;

коэффициент сопротивления жидкости движению корпуса судна

на прямом курсе, определяемый по выражению:

(21)

Здесь сопротивление воды движению корпуса судна на глубокой воде при скорости , кН;

с - плотность воды, т/;

L, T - длина и осадка судна, м.

Определяются параметры разгона судна по выражениям:

(22)

Здесь путь и время разгона судна в канале до установившейся скорости при соответствующем режиме работы движителей, м; с.

Определяется путь (м) и время выбега (с):

(23)

Определяются путь (м) и время (с) активного торможения:

(24)

Здесь продолжительность первого периода торможения и путь, проходимый за это время;

продолжительность второго периода торможения и путь, проходимый за это время.

Время первого периода активного торможения (с) и путь, проходимый судном за это время (м), определяется по выражениям:

(25)

Для нашего судна принимаем = 30 с.

Время второго периода активного торможения (с) и путь, проходимый судном за это время (м), определяется по выражениям:

(26)

Здесь скорость движения в начале второго периода торможения, определяемая по формуле (18).

Расчеты будем производить для трёх глубин:

При Н = 4,0 м.

Для полного хода:



Расчёты пути и времени разгона, выбега и активного торможения для различных глубин и режимов работы двигателей сведены в табл. 7:

Таблица 7

Зависимость инерционных характеристик от глубин и режимов работы двигателей

Глубина, м	Параметр	Режимы работы двигателей
Н = 4,0		ППХ	СПХ	МПХ
	, м	581,6	409,4	241,3
	, с	222,4	184,5	145,0
		1148,3	808,3	476,4
	, с	808,2	758,5	670,5
	, м	198,7	148,9	93,3
	, с	14,9	100,1	80,8
Н = 4,5	, м	795,5	528,7	294,8
	, с	264,2	215,2	161,7
		1570,6	1043,8	581,9
	, с	1105,4	979,5	819,1
	, м	256,3	179,9	109,0
	, с	130,1	109,7	86,8
Н = 5,0	, м	866,2	586,6	309,0
	, с	273,2	224,3	162,4
		1710,1	1158,1	610,0
	, с	1203,6	1086,7	858,6
	, м	279,1	184,4	115,7
	, с	135,5	111,4	89,1

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОЙ ШВАРТОВКИ СУДНА

Рассмотрим один из способов отхода от причала в навальный ветер, а именно с использованием заранее отданного носового якоря. При отходе носом на ветер используется момент от работы движителей «враздрай» и момент от натяжения якорной цепи при работе брашпиля (рис. 10). Отвал от стенки в этом случае возможен, если выполняется условие:

Расчёт максимальной скорости, при которой возможен отвал судна от причала, выполняется в следующей последовательности[3]:

Определяется коэффициент СYА по формуле .

(26)

Здесь qv - угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью судна;

Определяется коэффициент СMА по формуле:

(27)

Здесь - относительное отстояние центра парусности боковой поверхности надводной части судна от мидель шпангоута, м;

lв (28)

Здесь lЦ.П. - отстояние центра парусности от мидель - шпангоута, м;



Рис. 10. Схема сил и моментов при отходе судна с выходом на ветер при помощи якоря

Определяется полезная тяга винтов в швартовном режиме на передний и задний ход по формуле [3], кН:

(29)

Здесь n0 - номинальная частота вращения гребного винта, об/мин

кр, км - коэффициенты соответственно упора и момента винта при ра- боте на швартовах, в зависимости от шагового отношения винта;

NP - мощность, подводимая к гребному винту, кВт;

Определяется суммарный момент, ;

(30)

Здесь Mдв - момент от работы движителей «враздрай»,

Mя - момент от натяжения якорной цепи при работе брашпиля,

Отвал от стенки в этом случае возможен, если выполняется условие:

Здесь Mв - ветровой момент,

Определяется момент движителей враздрай по формуле [3]:

(31)

Здесь Т1 - момент движителя при работе на передний ход,

Т2 - момент движителя при работе на задний ход,

Определяется момент от натяжения якорной цепи при работе брашпиля,

(32)

Здесь - тяговое усилие брашпиля, кН.;

- высота якорного клюза над грунтом, м.;

- вес одного метра якорной цепи, т.;

- плечо упора момента упора якорной цепи, м;

- угол между ДП судна и направлением якорной цепи, град.;

Определяется допустимая скорость ветра для различных режимов работы двигателя по формуле:

(33)

СYА = 1,05 Ч 0,5 = 0,525

СMА = 1,05 Ч (0,25 - 0,02 - 0,08) Ч 0,5 = 0,078

lв = ? 0,02

Расчёт аэродинамических коэффециентов производим в табл.8:

Таблица 8

Аэродинамические коэффициенты

коэффициенты	Направление кажущегося ветра, qv, град.
	0	30	60	90	120	150	180
СYА	0	0,525	0,909	1,05	0,909	0,525	0
СMА	0	0,078	0,049	-0,032	-0,108	-0,101	0

ТЕШВ = = 89,7

ТЕШВ = = 69,2

= 437

1 = 2621

Расчёты будем производить для режимов работы двигателя: полный, средний и малый ход:

Расчёты допустимой скорости ветра для различных режимов работы двигателей сведены в табл. 9:

Таблица 9

Допустимые скорости ветра для режимов работы двигателей

Режим работы движителей	Направление ветра, град.
	30	45	60	90	120	150	160
ППХ	19,1	17,9	16,7	16,9	20,5	22,4	23,2
СПХ	18,8	17,7	16,5	16,8	20,3	22,1	23,0
МПХ	18,6	17,5	16,3	16,6	20,1	21,9	22,8

По данным табл. 9 строим график зависимостей ( рис. 11).



Рис. 11. Графики зависимостей

6. РЕКОМЕНДАЦИИ СУДОВОДИТЕЛЮ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ПОДХОДНЫМ КАНАЛАМ

Сложность управления судном и маневрирования в канале появляется вследствие стесненных габаритов и наличии ветра и течения. При следовании по мелководным участкам возникает опасность касания днищем судна грунта, вследствие увеличения просадки кормовой части судна. Также повышается рыскливость судна, особенно при расхождении с другими судами на узком участке, что может привести к аварийным ситуациям.

Поэтому при движении по подходному каналу судоводителю необходимо снижать скорость движения вплоть до минимальных значений, при которых сохраняется управляемость судна, которая зависит также и от метеорологических условий плавания.

В результате расчетов были получены параметры безопасного движения грузового теплохода пр. 1743 по подходному каналу и при входе в камеру шлюза (табл. 10)

Таблица 10

Параметры безопасного движения в зоне гидроузла

Глубина	Н = 4,0 м.	Н = 4,5 м.	Н = 5,0 м.
Безопасная скорость движения в канале, км/ч	8,9	9,6	10,5
Безопасная скорость при расхождении в канале, км/ч	6,7	7,8	8,9
Безопасное траверзное расстояние при расхождении судов, м	18,3	20,3	23,2
Безопасная скорость захода в шлюзы, м/с	2,1	2,3	2,6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В начале работы проанализированы гидрометеорологические, путевые, и навигационные условия плавания. Дана характеристика Саратовского, Волгоградского водохранилища, Нижней Волги от Волгоградского гидроузла до порта Астрахань.

Даны тактико-технические данные теплохода.

Были выполнены расчеты движения и маневрирования судна в подходных каналах и безопасных скоростей захода в шлюзы. Выполнен расчет инерционных характеристик в канале. Определены условия безопасной швартовки судна на навальном ветре. Результаты расчетов проанализированы, по ним составлены таблицы и построены графики.

Даны рекомендации судоводителю при движении по подходному каналу шлюза.

Полученные расчетные характеристики маневров и движения судна по каналу достаточно полно отражают реальную ситуацию и могут быть использованы как информация для принятия решений при проводке судов данного проекта на этом участке пути.

Подготовка расчетно-графической информации для использования в судовождении всегда применялась и имеет перспективу развития как одно из важнейших средств повышения безопасности плавания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Оформление дипломных работ по специальности «Судовождение»: метод. указания для студ. оч. и заоч. обуч. / сост.: А.Н. Клементьев, В.И. Тихонов, П.Н.Токарев. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2010.- 28с.

2. Управление судами и обеспечение безопасности плавания: Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов очного и заочного обучения специальности 2402 «Судовождение» / А.Н. Клементьев [и др.]; под ред. А.Н. Клементьева. - Н.Новгород: ВГАВТ, 2012. - 56 с.

3. Управление судами и составами: учебник для вузов. / Н.Ф. Соларев [и др.]. - 2-е изд. - М.: Транспорт, 1983. - 296 с.

4. Правила плавания по внутренним водным путям Российской Федерации. - М.: По Волге. - РКонсульт, 2003. - 128 с.

5. Соларев, Н.Ф. Безопасность маневрирования речных судов и составов / Н.Ф. Соларев. - М.: Транспорт, 1980. - 215 с.

Размещено на Allbest.ru