Приложение 4. Примеры расчета усилий, действующих на груз

длина между перпендикулярами, м L = 110,0

ширина, м B = 15,0

высота борта, м H = 8,0

осадка, м T = 4,8

метацентрическая высота, м h = 0,8

скорость судна, узлы V = 13,0

высота фальшборта над верхней палубой, м h = 1,2

ф.п.

Судно не имеет скуловых килей.

Груз массой 200 т и размерами 10 x 4 x 3 м расположен на

верхней палубе у борта. Координаты центра тяжести груза X = 25,0

x

м; Y = 4,0 м; Z = 10,0 м. Расположение груза соответствует

y z

верхней части рис. П.1.1. Судно совершает рейс в океане в летнее

время. Кроме указанного груза на судне имеются другие грузы,

доставка которых не должна быть задержана.

В связи с этим расчетная высота волны 3%-ной обеспеченности

принимается максимально возможной: h = 11 м. Определяем

3%

отношения:

длины к ширине - 110 / 15 = 7,33;

ширины к осадке - 15 / 4,8 = 3,125;

метацентрической высоты к ширине: 0,8 / 15 = 0,053.

Число Фруда:

V 0,514 x 13

Fr = ------- = ------------ = 0,2.

_____ __________

\/g x L \/9,81 x 110

Центр тяжести груза располагается выше верхней палубы на

величину 10,0 - 8,0 = 2,0 м.

Все параметры укладываются в пределы, указанные в п. 2.8

Приложения 1 настоящих Правил, поэтому наибольшие усилия,

действующие на единичные грузы, могут определяться по

формулам П.1.1:

A = 0,25 + 0,0454h + 0,25sin (0,286h - 1,573) =

3% 3%

= 0,25 + 0,0454 x 11 + 0,25sin (0,286 x 11 - 1,573) = 0,756;

_ 12 12

X = A x (0,18 + --) = 0,756 x (0,18 + ---) = 0,22;

L 110

_ 20 20

Y = A x (0,3 + --) x K = 0,756 x (0,3 + ---) x 1,4 = 0,51;

L 110

_ 25 25

Z = 1,0 + A x (0,36 + --) = 1,0 + 0,756 x (0,36 + ---) = 1,44.

L 110

Безразмерные составляющие сил трения определяются по

формуле П.1.3:

SUM Z

_ _ _ прi

X = Y = f x [(2 - Z) + --------] =

тр тр 0 P

= 0,55 x [(2 - 1,44) + 0] = 0,31,

где t = 0,55 - коэффициент трения дерева по металлу.

0

F'

_ n 7,2

X = 0,15 x -- = 0,15 x ---- = 0,0054;

n P 200

F"

_ n 18

Y = 0,15 x -- = 0,15 x ---- = 0,0135,

n P 200

где:

проекция груза на плоскость миделя F' = 4 x (3 - 1,2) = 7,2

n

кв. м;

проекция груза на диаметральную плоскость F" = 10 x (3 -

n

- 1,2) = 18 кв. м.

Масса груза P = 200 т.

Безразмерная поперечная сила от удара волны определяется по

формуле П.1.6:

2

0,5 x (h - h ) x l 2

_ w ф 0,5 x (6,2 - 4,4) x 10

Y = -------------------- = ----------------------- = 0,081,

w P 200

где:

l = 10 м - длина груза вдоль борта;

h = 8 + 1,2 - 4,8 = 4,4 м - высота фальшборта над

ф

ватерлинией;

h = 8 + 3 - 4,8 = 6,2 м - наибольшая высота груза над

w

ватерлинией (h < h - коррекция в величину h не вводится).

w 3% w

Действующие усилия определяются по формулам П.1.7:

_ _ _

X = P x (X + X - X ) = 200 x (0,22 + 0,0054 - 0,310) ~=

n тр

~= -16,9 тс;

X < 0; X = 0;

_ _ _ _

Y = P x (Y + Y + Y - Y ) = 200 x (0,510 + 0,0135 +

n w тр

+ 0,081 - 0,310) ~= 58,9 тс;

_

Z = P x Z + SUM Z = 200 x 1,44 + 0 = 288 тс.

прi

Опасная нагрузка от сил, действующих на упоры, исходя из

значений коэффициента запаса K = 1,3, равна:

з

X = K x X = 1,3 x 0 = 0 тс;

опасн з

Y = K x Y = 1,3 x 58,9 = 76,57 тс.

опасн з

_ _ _ _

M = P x [Y x l + Y x l + Y x l - (2 - Z) x l ] =

X y n yn w yw yz

= 200 x [0,510 x 2,0 + 0,0135 x 2,1 + 0,081 x (0,667 x 4,4 +

+ 0,333 x 6,2 - 3,2) - (2 - 1,44) x 2] ~= 14,8 тс x м,

_ _ _

M = P x [X x l + X x l - (2 - Z) x l ] =

Y x n xn xz

= 200 x [0,22 x 2,0 + 0,0054 x 2,1 - (2 - 1,44) x 5] < 0,

M = 0.

Y

Следует установить найтовы, препятствующие опрокидыванию груза

только вокруг продольной оси. Из конструктивных соображений

устанавливаем найтовы в плоскости упоров. Тогда с каждой стороны

груза будет установлено по m = 2 найтова.

0

Усилие, действующее на один найтов, определяется по

формуле П.1.10:

M

X 14,8

P = ------------------- = --------- = 1,48 тс,

0Y m x l x cos бета 2 x 5 x 1

0 y y

где l = 5 м - плечо поперечного найтова относительно

y

продольной оси.

Опасная нагрузка троса равна 0,5P .

разр

Следовательно, согласно рекомендациям п. 7.13 Приложения 1

настоящих Правил:

K x P <= 0,5P ,

з 0Y разр

откуда разрывное усилие стального каната:

P >= 2 K x P = 2 x 1,3 x 1,48 = 4,88 тс = 48800 Н.

разр з 0Y

K x Z = 1,3 x 288 = 374 тс.

з

_

X = 0,22 x Z = 1,44,

как в примере 1;

_ 20

Y = 0,756 x (0,3 + ---) x 1,0 = 0,364.

110

_ _

Безразмерные составляющие сил трения X = Y = 0,310 такие

тр тр

же, как в примере 1.

Составляющие сил давления ветра и силы удара волны равны нулю,

так как груз размещен в трюме.

Действующие усилия по формулам П.1.7:

_ _ _

X = P x (X + X - X ) = 200 x (0,22 + 0 - 0,310) = -18 тс;

n тр

X < 0; X = 0;

_ _ _ _

Y = P x (Y + Y + Y - Y ) = 200 x (0,364 + 0 + 0 - 0,310) =

n w тр

= 10,8 тс;

Z = 288 тс,

как в примере 1.

Опасная нагрузка от действующих усилий на упоры, исходя из

значения коэффициента запаса K = 1,3, равна:

з

X = K x X = 1,3 x 0 = 0 тс;

опасн з

Y = K x Y = 1,3 x 10,8 ~= 14 тс.

опасн з

Таким образом, к продольным сторонам груза достаточно

установить по два упора, рассчитанных на опасную нагрузку 20 тс, а

к поперечным сторонам - не устанавливать.

По формулам П.1.8 определяем моменты сил, опрокидывающие грузы

относительно осей, проходящих через устанавливаемые упоры:

_ _ _ _

M = P x [Y x l + Y x l + Y x l - (2 - Z) l ] =

X y n yn w yw yz

= 200 x [0,364 x 2,0 + 0 + 0 - (2 - 1,44) x 2] < 0;

_ _ _

M = P x [X x l + X x l - (2 - Z) x l ] =

Y x n xn xz

= 200 x [0,29 x 2,0 + 0 - (2 - 1,59) x 5] < 0;

M = 0; M = 0.

X Y