Аттестационная работа (ВАР/ВКР) на тему Учет мелководья и характеристик волны при буксировке судна

Содержание:

Введение 4
1 Анализ практики буксировки судов на мелководье 6
2 Теория буксировки 11
3 Анализ гидрометеорологических условий 21
4 Практический расчет возможностей буксировки на мелководье 46
5 Обеспечение безопасности буксировочных работ на мелководье, охрана окружающей среды 57
5.1 Обеспечение безопасности буксировочных работ на мелководье 57
5.2 Правила техники безопасности при швартовных операциях зимой 63
Заключение 65
Список использованной литературы 67

Введение:

Актуальность темы. В 21-м столетии роль буксировки судов повышается. Такое обстоятельство требует увеличения размерений, мощности, маневренности и адаптации буксирных устройств к действию в чрезвычайных и аварийных условиях.
К таким условиям следует отнести групповой стиль судовождения и ответственность капитана буксира в период буксировок: морские буксировки требуют первоочередной ответственности капитана/ов буксира/ов, внутри и около портовые буксировки – капитана буксируемого судна, при ледовых проводках – капитана проводимого судна, которое движется под внешним управлением капитана ледокола и обкалывается вспомогательным ледоколом или буксиром ледокольного типа.
Особую опасность представляет буксировка объекта на попутном волнении из-за угрозы значительной потери остойчивости связанной с непрерывным изменением площади действующей ватерлинии.
При попутном волнении, когда скорость буксирного каравана близка к скорости волнения, наблюдаются уменьшение в течение длительного времени, а это может стать причиной опрокидывания и гибели буксируемого объекта.
Наиболее опасным является положение буксируемого объекта на гребне волны. Буксируемый объект медленно ложится на борт и медленно выпрямляется, принимая на палубу большую массу воды.
Таким образом, исследование вопросов буксировки на мелководье является актуальным направлением исследований.
Целью написания выпускной квалификационной работы является исследование учета мелководья и характеристик волны при буксировке судна.
При написании работы были поставлены следующие задачи:
1. Выполнить анализ практики буксировки судов на мелководье;
2. Привести основные понятия и расчетные формулы из теории буксировки;
3. Выполнить анализ гидрометеорологических условий;
4. Выполнить практический расчет буксировки;
5. Рассмотреть вопросы, которые касаются безопасности жизнедеятельности.

Заключение:

Все расчеты, связанные с плановой буксировкой на мелководье, выполняют заблаговременно с учетом особенностей предстоящей операции: числа и типов буксиров и буксируемых объектов, вида буксирной линии (однородная, неоднородная, несимметричная, с якорем или плитой для увеличения провеса), предполагаемых погодных усло¬вий, плавания в узкостях и на мелководье. В таких случаях расчеты выполняют по методике, разработанной применительно к разным типам судов и видам буксирной линии.
При вынужденной буксировке капитан буксировщика выполня¬ет расчеты, определяя возможную скорость буксировки и элемен¬ты буксирной линии: длину, толщину троса и его провес. Задача обычно сводится к выбору безопасной скорости буксировки, при которой прочность имеющегося буксирного троса оказалась бы достаточной. Поскольку при вынужденной буксировке капитан, как правило, не может располагать точными сведениями о букси¬руемом судне, расчеты приходится вести с использованием про¬стейших эмпирических формул.
Для вынужденных буксировок можно рекомендовать простей¬ший способ расчета элементов буксирной линии и скорости бук¬сировки.
Наибольшую опасность плавания на мелководье для небольших судов представляет возможная потеря остойчивости. При плавании по глубокой воде такие суда обычно, следуя по ветру вдоль перемещения попутно волне, не могут развить скорость попадания в ЗПО, т.к. скорость морских волн на глубокой воде достаточно большая. В то же время, такие суда, следуя с глубокой воды на мелководье, оказываются в ЗПО, т.к. мелководные волны становится по длине равные L судна, скорость их бега уменьшается до величин соизмеримых со скоростью небольших судов.
Именно поэтому при выполнении буксировки на мелководье необходимо тщательно учитывать волнение и характеристики волн.
В результате написания выпускной квалификационной работы были выполнены следующие задачи:
1. Выполнен анализ практики буксировки судов на мелководье;
2. Приведены основные понятия и расчетные формулы из теории буксировки;
3. Выполнен анализ гидрометеорологических условий;
4. Выполнен практический расчет буксировки;
5. Рассмотрены вопросы, которые касаются безопасности жизнедеятельности.

Фрагмент текста работы:

1 Анализ практики буксировки судов на мелководье

Буксировка судна относится к ключевым судовым операциям, а её осуществление является необходимым условием выполнения целого ряда технологических задач в повседневной деятельности морского транспорта.
Из практики судовождения известно, что буксировка – единственный способ доставки аварийных судов и других плавучих объектов, лишённых ходкости и управляемости, в порт [1].
При входе в мелководье суда испытывают ряд изменений из-за гидродинамического взаимодействия между корпусом и морским дном. Некоторые из этих изменений выражаются в выраженном увеличении погружения и сопротивления.
На поведение и характеристики судна большое влияние оказывает гидродинамическое взаимодействие между корпусом и близостью морского дна. А именно, скорость потока между дном корпуса и морским дном увеличивается, что приводит к падению давления.
Это можно рассматривать с точки зрения принципа Бернулли , где увеличение кинетической энергии вызывает уменьшение давления для удовлетворения условия сохранения энергии .
Вышеупомянутое снижение давления создает вертикальную нисходящую силу и момент вокруг поперечной оси судна, что приводит к увеличению осадки, дифферента и сопротивления.
При буксировке важно понимать сопротивление, с которым судно сталкивается в течение всего срока его эксплуатации.
В результате гидродинамического взаимодействия между сосудом и морским дном возникает значительное увеличение сопротивления. По мнению некоторых авторов, при заходе на мелководье суда испытывают падение скорости до 30% .
Эта величина может возрасти до 60% при работе в реках или каналах . Такое резкое снижение скорости напрямую связано с увеличением сопротивления и изменением характеристик маневрирования. Бек и соавторы [2] исследовали канал с наличием разрыва глубины (углубленный канал), так и канал с вертикальными стенками.
Они обнаружили, что вода, окружающая разрыв по глубине в конфигурации дноуглубительного канала, может существенно повлиять на результаты расчетов.
Многие портовые власти проводят постоянные исследования дна и дноуглубительные работы, чтобы приспособиться к ограниченному клиренсу нижних частей современных судов.
Можно наблюдать четкую международную тенденцию увеличения размеров контейнеровозов, главным образом из-за «эффекта масштаба», который вызван таким образом .
Кроме того, более крупные суда более эффективны, что является одним из подходов соответствия правилам эффективности использования топлива Международной морской ассоциации (IMO).
Как правило, такой вид буксирной операции, которую традиционно называют вынужденной, выполняется без предварительного планирования с использованием в качестве буксирующего судна, не оборудованного для выполнения данного вида операций, что усложняет процесс буксировки с точки зрения обеспечения её эффективности и безопасности [3].
Управление судами при буксировке на мелководье следует рассматривать с момента начала их движения. Особенности управления судами при буксировке необходимо делить на три момента: начало движения, непосредственно буксировка, остановка движения [4].
Математические формулы для буксировки судна на мелководье и необходимые поправки в величины будут рассмотрены в следующем разделе работы.