Wskazówki projektowe do obliczania nośności i maksymalnego zanurzenia statku rybackiego na wstępnym etapie projektowania

Transkrypt

1 CEPOWSKI omasz 1 Wskazówki projekowe do obliczania nośności i maksymalnego zanurzenia saku rybackiego na wsępnym eapie projekowania WSĘP Celem podjęych badań było opracowanie wskazówek projekowych do wyznaczania zanurzenia maksymalnego kura rybackiego znajdującego się w warunkach eksploaacyjnych jak najbardziej zbliżonych do warunków rzeczywisych. Jes o zagadnienie isone na wsępnym paramerycznym eapie projekowania jednosek pływających szczególnie przy zasosowaniu współbieżnych meod projekowania [1, 2, 3]. W ych meodach wymaga się jak największej wiedzy na ema zachowania się obieku w rzeczywisych warunkach przy ograniczonych danych na ema np. geomerii kura rybackiego. Dlaego do osiągnięcia powyższego celu przeprowadzono nasępujące badania: opracowanie umownych sanów załadowania w kórych są eksploaowane kury rybackie, opracowanie wskazówek projekowych do obliczenia nośności i wyporności jednosek rybackich znajdujących się w umownych eksploaacyjnych sanach załadowania, opracowanie wskazówek projekowych do wyznaczania zanurzenia i przegłębienia eksploaacyjnego w umownych warunkach eksploaacji, opracowanie wskazówek projekowych do wyznaczenia zanurzenia maksymalnego. 1. UMOWNE SANY ZAŁADOWANIA JEDNOSKI RYBACKIEJ Zgodnie z [4] sanem załadowania saku nazywa się ilość i rozmieszczenie różnych ciężarów załadowanych na saek pusy wyposażony. Ogólnie w przypadku saku owarowego na san załadowania składają się akie elemeny jak [4]: wyposażenie saku pusego, ładunek w ładowniach, ładunek na pokładzie, balas, zapasy (paliwo, oleje, woda słodka ip.), ścieki, załoga, prowian, inwenarz armaorski, inne (np. oblodzenie). W ym przypadku san załadowania saku najczęściej opisuje się za pomocą nasępujących wielkości [4]: wyporność saku D; nośność DW; zanurzenie średnie saku ; przegłębienie saku liczone jako różnica pomiędzy zanurzeniem na pionie dziobowym D i pionie rufowym R (rys. 1); wypadkowe położenie środka masy opisane współrzędnymi x G, y G, KG (rys. 2); poprzeczna począkowa wysokość meacenryczna GM. 1 Akademia Morska w Szczecinie, W.Chrobrego 1/ Szczecin 651

2 PR PD F D R h h PP L PP Rys. 1. Zanurzenie na pionie dziobowym i rufowym [4]: D zanurzenie na pionie dziobowym, R zanurzenie na pionie rufowym, LPP długość saku między pionami, ką przegłębienia, przegłębienie, PP płaszczyzna podsawowa, PD pion dziobowy, PR pion rufowy, h grubość sępki, F geomeryczny środek wodnicy Rys.2. Opis wypadkowego położenia środka masy (ciężkości) saku [4] Naomias dla kurów rybackich oprócz powyższych paramerów dodakowo, definiuje się zanurzenie maksymalne Rmax, jako zanurzenie na pionie rufowym mierzone od dolnej krawędzi sopy ylnicy do lusra wody z uwzględnieniem przegłębienia konsrukcyjnego k (rys. 3). Rys. 3. Maksymalne zanurzenie jednoski rybackiej Rmax R zanurzenie na pionie rufowym (PR), zanurzenie średnie, D zanurzenie na pionie dziobowym (PD), k przegłębienie konsrukcyjne, g grubość sopy ylnicy 2. OPRACOWANIE WSKAZÓWEK DO OBLICZENIA NOŚNOŚCI I WYPORNOŚCI JEDNOSEK RYBACKICH ZNAJDUJĄCYCH SIĘ W EKSPLOAACYJNYCH SANACH ZAŁADOWANIA Do opracowania eksploaacyjnych sanów załadowania jednosek rybackich wykorzysano dokumenację echniczną kurów z serii B-25s oraz SOREM. W abeli 1, na podsawie [5], przedsawiono zesawienie wybranych sanów załadowania jednoski z serii B-25s. Naomias w abeli 2, na podsawie [6], przedsawiono zesawienie wybranych sanów załadowania jednoski z serii SOREM. 652

3 ab. 1. Wybrane sany załadowania kura rybackiego z serii B-25s wg [5], D wyporność, zanurzenie średnie, R zanurzenie na pionie rufowym, D zanurzenie na pionie dziobowym, przegłębienie, GM poprzeczna począkowa wysokość meacenryczna, DW nośność Lp Wyszczególnienie D [] R D GM DW [] 1 Wyjście na łowisko 155,37 2,40 2,88 2,27 0,25 0,79 36,96 100% zapasów, 100% lodu 2 Wyjście na łowisko 146,27 2,32 2,83 2,14 0,33 0,80 27,86 50% zapasów, 100% lodu 3 Poby na łowisku 143,95 2,30 2,81 2,13 0,32 0,75 25,54 25% zapasów, 100% lodu, 2 ułowy w sorowni, 1 ułów na bloku 4 Powró z łowiska 140,49 2,26 2,98 1,84 0,78 0,79 22,08 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu 5 Powró z łowiska 167,17 2,50 2,83 2,53-0,06 0,83 48,76 10% zapasów, 100% ułowu ab. 2. Wybrane sany załadowania kura rybackiego z serii SOREM wg [6], D wyporność, zanurzenie średnie, R zanurzenie na pionie rufowym, D zanurzenie na pionie dziobowym, Rmax zanurzenie maksymalne, przegłębienie, GM poprzeczna począkowa wysokość meacenryczna, DW nośność Lp Wyszczególnienie D GM DW 1 Wyjście na łowisko 100% zapasów, 100% lodu 2 Poby na łowisku 25% zapasów, 100% lodu, 2 ułowy w sorowni, 1 ułów na bloku 3 Powró z łowiska 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu 4 Powró z łowiska 10% zapasów, 100% ułowu, 100% lodu R D Rmax [] [] 73,05 1,99 2,35 1,60 2,75 0,43 0,8 16,13 67,90 1,90 2,28 1,49 2,68 0,47 0,72 10,98 64,49 1,85 2,26 1,42 2,66 0,52 0,73 7,57 70,99 1,95 2,25 1,64 2,65 0,29 0,75 14,07 Z abel 1 i 2 wynika, że sanami załadowania najbardziej zbliżonymi do sanów załadowania w kórych kuer rybacki wychodzi i wraca z łowicka dla obu jednosek są nasępujące sany: Wyjście na łowisko, 100% zapasów, 100% lodu, Powró z łowiska, 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu, Powró z łowiska, 10% zapasów, 100% ułowu. W ych sanach jednoski uzyskują skrajne warunki równowagi. Dlaego, do dalszych badań przyjęo powyższe sany załadowania. Biorąc pod uwagę powyższe sany załadowania nośność kura rybackiego można wyznaczyć w nasępujący sposób: w sanie załadowania Wyjście na łowisko, 100% zapasów, 100% lodu : 653

4 DW = M z +M l (1) w sanie załadowania Powró z łowiska, 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu : DW = 0,1M z +0,7M l + 0,2M U (2) w sanie załadowania Powró z łowiska, 10% zapasów, 100% ułowu : DW = 0,1M z + M U (3) DW nośność w danym sanie załadowania [], M z całkowia masa zapasów ogólnookręowych [], M l całkowia masa lodu [], M U całkowia masa ułowu []. Do wyznaczenia nośności za pomocą zależności (1) (3) porzebna jes znajomość masy zapasów, lodu i ułowu. e dane można określić na podsawie dokumenacji saecznościowej. W przypadku, gdy aka dokumenacja nie jes dosępna, nośność DW można wyznaczyć w sposób uproszczony za pomocą nasępujących saysycznych zależności (4) (6): Wyjście na łowisko, 100% zapasów, 100% lodu: Powró z łowiska, 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu: Powró z łowiska, 10% zapasów, 100% Ułowu: DW = 0,6617DW max + 5,1989 (4) DW = 0,4609DW max - 0,0445 (5) DW = 1,102DW max - 4,1345 (6) DW max nośność dla zanurzenia maksymalnego [], DW nośność w danym sanie załadowania []. Powyższe saysyczne zależności (4) (6) opracowano na podsawie danych uzyskanych z dokumenacji saecznościowej kurów na podsawie [5, 6]. 3. OPRACOWANIE WSKAZÓWEK PROJEKOWYCH DO WYZNACZANIA ZANURZENIA I PRZEGŁĘBIENIA EKSPLOAACYJNEGO W UMOWNYCH SANACH ZAŁADOWANIA W abelach 3 i 4 przedsawiono wybrane sany załadowania wraz z paramerami geomerycznymi opracowane na podsawie [5,6]. 654

5 ab. 3. Wybrane sany załadowania kura rybackiego z serii B-25s wg [5], zanurzenie średnie, k zanurzenie konsrukcyjne, przegłębienie, ką przegłębienia Lp Wyszczególnienie / k 1 Wyjście na łowisko 2,40 0,96 0,25 0,01 100% zapasów, 100% lodu 2 Powró z łowiska 2,26 0,90 0,78 0,04 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu 3 Powró z łowiska 10% zapasów, 100% ułowu 2,50 1,00-0,06 0,00 ab. 4. Wybrane sany załadowania kura rybackiego z serii SOREM wg [6], zanurzenie średnie, k zanurzenie konsrukcyjne, przegłębienie, ką przegłębienia Lp Wyszczególnienie / k 1 Wyjście na łowisko 1,99 1,00 0,43 0,03 100% zapasów, 100% lodu 2 Powró z łowiska 1,85 0,93 0,52 0,04 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu 3 Powró z łowiska 10% zapasów, 100% ułowu, 100% lodu 1,95 0,98 0,29 0,02 Ką przegłębienia można obliczyć wg zależności (rys. 4): ką przegłębienia (rys. 4), przegłębienie, Lpp długość pomiędzy pionami. (7) Rys. 4. Paramery geomeryczne opisujące położenie wodnicy pływania, przegłębienie, ką przegłębienia, Lpp długość jednoski pomiędzy pionami Z abel 3 i 4 wynika, że jednoski rybackie w założonych sanach eksploaacyjnych osiągają nasępujące graniczne warości paramerów opisujących położenie wodnicy pływania: 1) dla wszyskich sanów załadowania: 655

6 a) sosunek zanurzenia do zanurzenia konsrukcyjnego k w zakresie od 0,9 do 1.0 b) ką przegłębienia w zakresie od 0 do 0,04 rad, 2) w sanach załadowania wyjście na łowisko : a) sosunek zanurzenia do zanurzenia konsrukcyjnego k w zakresie od 0,96 do 1.0 b) ką przegłębienia w zakresie od 0,01 do 0,03 rad, 3) w sanach załadowania powró z łowiska, 100% ułowu : a) sosunek zanurzenia do zanurzenia konsrukcyjnego k w zakresie od 0,98 do 1.0 b) ką przegłębienia w zakresie od 0 do 0,02 rad, 4) w sanach załadowania powró z łowiska, 20% ułowu a) sosunek zanurzenia do zanurzenia konsrukcyjnego k w zakresie od 0,9 do 0,93 b) ką przegłębienia równy 0,04 rad. Biorąc pod uwagę powyższe zesawienie można założyć nasępujące warości paramerów opisujących położenie wodnicy w eksploaacyjnych sanach załadowania: w sanie załadowania : / k = 1; = 0,01 0,03 rad; w sanie załadowania powró, 20% ułowu : / k = 0,9; = 0,04 rad; w sanie załadowania powró, 100% ułowu : / k = 1; = 0 0,02 rad. Z powyższego zesawienia wynika, że zakresy warości paramerów opisujących położenie wodnicy w punkach w sanach załadowania i powró, 100% ułowu są do siebie zbliżone. W związku z ym proponuje się zmniejszyć liczbę przypadków przyjmując nasępujące warości paramerów / k oraz : w sanach załadowania oraz powró, 100% ułowu : / k = 1; = 0 0,03 rad; w sanie załadowania powró, 20% ułowu : / k = 0,9; = 0,04 rad. 4. OPRACOWANIE WSKAZÓWEK PROJEKOWYCH DO WYZNACZENIA ZANURZENIA MAKSYMALNEGO Na rysunku 3 przedsawiono maksymalne zanurzenie jednoski rybackiej z przegłębieniem konsrukcyjnym k. W akim przypadku zanurzenie maksymalne można wyznaczyć wg nasępującej zależności: (8) Rmax zanurzenie maksymalne, zanurzenie średnie, g grubość sopy ylnicy, k przegłębienie konsrukcyjne. Zależność (8) nie uwzględnia przegłębienia eksploaacyjnego. Na rysunku 5 przedsawiono zanurzenie maksymalne jednoski rybackiej z uwzględnieniem przegłębienia eksploaacyjnego. 656

7 Rys. 5. Maksymalne zanurzenie jednoski rybackiej Rmax z uwzględnieniem przegłębienia eksploaacyjnego, R zanurzenie na pionie rufowym (PR), zanurzenie średnie, D zanurzenie na pionie dziobowym (PD), k przegłębienie konsrukcyjne, przegłębienie, R składowa przegłębienia na pionie rufowym PR, g grubość sopy ylnicy. W akim przypadku maksymalne zanurzenie można obliczyć zgodnie z poniższą zależnością: Rmax zanurzenie maksymalne, zanurzenie średnie, g grubość sopy ylnicy, k przegłębienie konsrukcyjne, R składowa przegłębienia mierzona na pionie rufowym. (9) Dla jednosek rybackich można przyjąć założenie uproszczające: przegłębienie. (10) W akim przypadku zanurzenie maksymalne można wyznaczyć wg zależności: Z zależności (10) wynika, że paramerami eksploaacyjnymi wpływającymi na zanurzenie maksymalne są zanurzenie oraz przegłębienie eksploaacyjne i. Biorąc pod uwagę zależność (11), przegłębienie można przedsawić za pomocą kąa przegłębienia. 5. PRZYKŁAD WYZNACZANIA ZANURZENIA MAKSYMALNEGO WYBRANYCH KURÓW RYBACKICH W oparciu o przedsawione w arykule relacje przeprowadzono przykładowe obliczenia maksymalnego zanurzenia dla wybranych jednosek rybackich w eksploaacyjnych sanach załadowania. Wyniki ych obliczeń zamieszczono w abelach 5 7. (11). 657

8 ab. 5. Wyznaczone warunki równowagi jednoski B 410 w założonych sanach eksploaacyjnych, ką przegłębienia, przegłębienie, k zanurzenie konsrukcyjne, zanurzenie średnie, Rmax maksymalne zanurzenie na pionie rufowym, przegłębienie konsrukcyjne k = 0,5 m, grubość sępki g = 10 mm San załadowania k / Rmax ,58 2,84 powró, 100% ułowu 0,03 0,69 1 2,58 3,19 powró, 100% ułowu powró, 20% ułowu 0,04 0,92 0,9 2,32 3,04 ab. 6. Wyznaczone warunki równowagi jednoski B 25 w założonych sanach eksploaacyjnych, ką przegłębienia, przegłębienie, k zanurzenie konsrukcyjne, zanurzenie średnie, Rmax maksymalne zanurzenie na pionie rufowym, przegłębienie konsrukcyjne k = 0,5 m, grubość sępki g = 10 mm San załadowania k / Rmax 0,00 0,00 1,00 2,50 2,76 powró, 100% ułowu 0,03 0,66 1,00 2,50 3,09 powró, 100% ułowu powró, 20% ułowu 0,04 0,87 0,90 2,25 2,95 ab. 7. Warunki równowagi jednoski B 280 w założonych sanach eksploaacyjnych, ką przegłębienia, przegłębienie, k zanurzenie konsrukcyjne, zanurzenie średnie, Rmax maksymalne zanurzenie na pionie rufowym, przegłębienie konsrukcyjne k = 0,95 m, grubość sępki g = 16 mm San załadowania k / Rmax 0,00 0,00 1,00 2,80 3,29 powró, 100% ułowu 0,03 0,71 1,00 2,80 3,64 powró, 100% ułowu powró, 20% ułowu 0,04 0,94 0,90 2,52 3,48 WNIOSKI W arykule na drodze analizy sformułowano sany załadowania w kórych jednoski rybackie osiągają skrajne warunki równowagi i jednocześnie sany załadowania są najbardziej zbliżone do warunków eksploaacji, j.: Wyjście na łowisko, 100% zapasów, 100% lodu, Powró z łowiska, 10% zapasów, 70% lodu, 20% ułowu, Powró z łowiska, 10% zapasów, 100% ułowu. Ponado określono meody wyznaczania nośności w powyższych sanach załadowania w rozbiciu na jednoski dla kórych: jes dosępna pełna dokumenacja echniczna, nie jes dosępna dokumenacja echniczna a jedynie podsawowe paramery geomeryczne kadłuba. Nasępnie opracowano uproszczone formuły do wyznaczania zanurzenia maksymalnego kura rybackiego eksploaowanego w warunkach jak najbardziej zbliżonych do rzeczywisych warunków 658

9 eksploaacji. Opracowane zależności mogą zosać wykorzysane do określania nośności lub maksymalnego zanurzenia na wsępnym eapie projekowania kura rybackiego. Sreszczenie W arykule przedsawiono wskazówki projekowe do obliczania zanurzenia maksymalnego kura rybackiego eksploaowanego w warunkach zbliżonych do rzeczywisych warunków eksploaacji kurów rybackich. W badaniach zdefiniowano warunki eksploaacji jak najbardziej zbliżone do rzeczywisych warunków eksploaacji wybranych kurów rybackich. W głównej części pracy opracowano uproszczone zależności maemayczne do obliczenia nośności i zanurzenia maksymalnego na wsępnym eapie projekowania. Na końcu arykułu przedsawiono przykład obliczania zanurzenia maksymalnego wybranych kurów rybackich w oparciu o opracowane zależności maemayczne. Design guidelines for he calculaion of deadweigh and maximum draf of fishing vessel a he preliminary design sage Absrac he paper presens design guidelines for he calculaion of he maximum draf of fishing vessel operaed under condiions similar o real operaing condiions. he sudy defined operaing condiions as close as possible o he real operaing condiions seleced fishing vessels. he main par of he work are simplified mahemaical funcion for he calculaion of deadweigh and maximum draf a he preliminary design sage. A he end of he aricle is an example of he calculaion of he maximum draf fishing vessels based on developed mahemaical formulas. BIBLIOGRAFIA 1. Abramowski.: Elemeny mulidyscyplinarnej opymalizacji wskaźników echnicznoekonomicznych we wsępnym projekowaniu współbieżnym saków ransporowych, Zachodniopomorski Uniwersye echnologiczny w Szczecinie, Szczecin Cepowski.: Numeryczne modelowanie właściwości morskich wybranych ypów saków na wsępnym eapie projekowania, Wydawnicwo Naukowe Akademii Morskiej, Szczecin 2011, 3. Chądzyński W.: Elemeny współczesnej meodyki projekowania obieków pływających, Prace Naukowe Poliechniki Szczecińskiej, Szczecin Szozda Z.: Saeczność saku morskiego, Wydawnicwo Naukowe Akademii Morskiej, Szczecin Informacja o saeczności KOŁ Informacja o saeczności KOŁ - 36/