Реферат: Многоцелевое сухогрузное судно
Курсовая работапо дисциплине «Устройство и оборудование судна»
на тему
Содержание:
1. Вступление.
2. Теоретический чертежкорпуса.
3. Архитектурно-конструктивныйтип судна.
4. Определениегрузоподъемности, вместимости и мощности СЭУ:
4.1. Вместимость;
4.2. Грузоподъемность;
4.3. Водоизмещение и расчетнаяосадка;
4.4. Грузовой размер;
4.5. Мощность СЭУ и запастоплива.
5. Расчеты посадки и отдельных характеристик мореходности:
5.1. Проверка остойчивости иудифферентовки при загрузке генеральным грузом;
5.2. Проверка остойчивости иудифферентовки судна при перевозке контейнеров.
6. Определение наибольшеговодоизмещения и валовой вместимости:
6.1. Наибольшее водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность;
6.2. Валовая вместимость.
7. Выводы.
2
1.Вступление
В жизни человеческого общества водные средствапередвижения возникли и приобрели большое значение гораздо раньше, чем другиевиды транспорта; можно без преувеличения сказать, что судоходство исудостроение неразрывно связаны с историей человечества.
В наше время невозможно представить себе международныесвязи без судоходства и судостроения. В перевозке различных грузов, таких какнефть, уголь, зерно, стальной прокат, машины и т.д., судоходство, несмотря наконкуренцию других видов транспорта, будет и впредь играть решающую роль.
Развитие экономики требует совершенствованияэксплуатационной деятельности, сокращения простоев судов, широкого примененияпрогрессивных форм организации труда. Экономический постулат, что судно даетдоход только тогда, когда оно идет с грузом, общеизвестен. В стремлении снизитьвремя простоев судов в портах могут быть найдены новые решения проблем,связанных с перегрузкой контейнеров и лихтеров, а также с созданием составныхсудов.
Необходимую эффективность работы обуславливаетнаучно-технический прогресс, основные направления которого заключаются вповышении мощности и грузоподъемности судов, автоматизации управления главнойэнергетической установкой, погрузкой и выгрузкой грузов, эксплуатации флота безпостоянной вахты в машинных отделениях, безопасности плавания благодаряприменению современного радионавигационного оборудования.
Для повышения безопасности в условиях постоянногоувеличения интенсивности судоходства и скорости судов, а также в целяхсокращения необходимого обслуживающего персонала промышленностью изготовляютсяне только установки и приборы для автоматического контроля работы идистанционного управления энергетической установкой, но и непрерывносовершенствуются мореходные инструменты и разрабатываются автоматическиенавигационные приборы и оборудование.
Важнейшей задачей является охрана окружающей среды отпроизводственной деятельности водного транспорта. Основными видами загрязненийпри эксплуатации флота являются хозяйственно-бытовые и нефтесодержащие воды,сухой мусор и пищевые отходы. С целью предотвращения загрязнения водныхбассейнов флот оборудуют системами сбора и накопления судовых загрязнений споследующей передачей их на утилизацию. С этой целью построены береговыеспециализированные причалы для приема с судов сточных вод и сухого мусора,плавучие станции очистки нефтесодержащих вод, а также суда –сборщики,обеспечивающие сбор с транспортного флота всех видов загрязнений.
Увеличивающийся поток грузов, перевозимых морскимпутем, стремление к снижению транспортных расходов и к максимальной загрузкеимеющихся портов – все это ведет к тому, постоянно производитсяусовершенствование различных судов и поиск новых конструктивных решений.
3
2. Теоретический чертеж корпуса
Поверхность корпуса судна имеет сложную форму, точноепредставление об его конфигурации может дать только теоретический чертеж –графическое изображение теоретической поверхности корпуса в проекциях на тривзаимно перпендикулярные координатные плоскости. Для всех судов, кромедеревянных, железобетонных и многослойных пластмассовых, на теоретическомчертеже принято изображать поверхность корпуса без учета толщины наружнойобшивки.
Кривые линии, полученные при пересечении поверхностикорпуса плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, называютшпангоутами.
В данной работе форма корпуса представлена в видедесяти теоретических шпангоутов. На проекции «Корпус» носовые веткитеоретических шпангоутов принято изображать справа от ДП, а кормовые – слева.Абсцисса центра величины принята равной нулю xc = 0. Размерныезначения ординат получены умножением их безразмерной величины на половинуширины судна. При этом коэффициент общей полноты принимается равным 0,7 (cb= 0,7), а также учитывается наличие бульба. Проекция «Корпус» построена вмасштабе 1:100 и приведена в приложении1.
Площадь шпангоута определяется его очертанием напроекции «Корпус». В координатных осях z, y его площадь с высотой борта Dразбивают на восемь равных частей, соответствующие числу теоретическихватерлиний. Ординаты на один борт обозначают y0,y1…y8,а расстояние между ватерлиниями – через ΔD = D/8.
В связи с симметрией шпангоута относительно ДП егоискомая площадь в соответствии с правилом приближенных вычислений способомтрапеций определится как удвоенная сумма площадей элементарных площадок:
ωi = 2*ΔD*σi,
где ωi - площадь шпангоутов, м2;
σi – исправленная сумма ординат,полученная из выражения:
σi = Σyi – (y0+y8)/2,
где Σyi – сумма всех ординат строки;
(у0+у8)/2 – поправка,равная полусумме крайних ординат.
Таким образом, площадь шпангоута равна удвоенномупроизведению интервала между ватерлиниями на исправленную сумму ординат.
Объем подводной части судна, т.е. объемноеводоизмещение, определяем при помощи метода параллельных сечений с применениемправила трапеций. Корпус разбиваем на n элементарных объемов рядом равноотстоящихпараллельных плоскостей. Такими плоскостями на теоретическом чертеже являютсяплоскости теоретических шпангоутов ω0, ω1,ω2 … ωn.
Объем каждого элементарного слоя с небольшойпогрешностью можно принять равным полусумме ограничивающих слой площадей шпангоутов,умноженной на расстояние, равное длине теоретической шпации L/n:
ω0 + ω10 L
∇= Σ ωi - ——— * — *C,
2 n
где ∇ - объемное водоизмещение, м3;
Σ ωi — сумма площадейшпангоутов;
(ω0 + ω10)/2 –поправка, равная полусумме площадей крайних шпангоутов;
С – коэффициент принимаемый равным 1,005.
Полученные результаты сведены в таблицу1.
5
3. Архитектурно-конструктивный тип судна
Основными признаками, которые определяютархитектурно-конструктивный тип судна, являются: характеристика надводногоборта; количество непрерывных палуб и трюмов; наличие и относительная длинанадстроек; размещение машинного отделения и жилой надстройки (или рубки) подлине судна; наличие двойных бортов, диптанков и их расположение.
Архитектурно-конструктивный тип судна задается в видесхемы общего расположения, которая представлена в приложении3. Боковой вид иплан верхней палубы построены в масштабе 1:250.
Нормальная шпация в форпике и ахтерпике принимаетсяравной 600 мм. На остальной длине судна шпация принимается равной 700 мм, таккак длина судна составляет 98 м.
Длина форпика опредеяется по формуле:
Lф = 0,05*Lпп = 0,05*98 =4,9 м,
где Lпп – длина судна междуперпендикулярами.
Длина каждого отсека должна состоять из целого числа нормальныхшпаций (практических шпангоутов). Нулевой практический шпангоут совпадает сносовым перпендикуляром. Нумерация шпангоутов производится из носа в корму.
Минимальный набор отсеков регламентируется числомпереборок согласно Правилам классификационных обществ и не должна превышать30м.
Перерасчет длин помещений и их приведение в соответствиес практической шпацией приведены в таблице2.
Таблица2Наименование помещения судна по длине
Шпация а0, мм
Длина помещения lп, мм
Длина помещения (округленная до целого числа шпаций) lп, мм
Количество шпаций на помещение
Форпик 600 4,9 4,8 8 Коффердам 700 3,1 2,8 4 Трюм №1 700 12,5 12,6 18 Диптанк №2 700 2 2,1 3 Трюм №2 700 24 23,8 34 Диптанк №3 700 3,5 3,5 5 Трюм №3 700 24 23,8 34 М/О 700 14,5 14,7 21 Ахтерпик 600 9,5 9,6 16 Сумма: 98 97,7 1436
4. Определение грузоподъемности, вместимости и мощностиСЭУ
4.1 Вместимость
Вместимость судна определяется с помощью эпюрывместимости. Для построения ее необходимо рассчитать площади теоретическихшпангоутов от основной линии до верхней палубы(см. таблицу1).
Поскольку в курсовой работе предусматривается наличиебака, то необходимо рассчитать площади шпангоутов в надстройке. Также дляпостроения эпюры вместимости необходимо рассчитать площади в двойном дне идиптанке №1, а также площади комингсов. Расчет этих площадей осуществляется спомощью правила трапеции.
Расчет площади шпангоутов в двойном дне производим,учитывая, что высота двойного дна hдд = 1м.
уопi +уддi
Sддi =————* hдд ,
2
где Sддi –площадь i-того шпангоута в двойном дне, м2;
уопi –соответствующая координата на основной плоскости (ОП) на i-том шпангоуте;
уддi — соответствующая координата на двойном дне наi-том шпангоуте.
Данный расчет приводим в таблице3.
Таблица3
№ шпангоута
Координата на ОП
Координата на двойном дне
Площадь шпангоута, м2
0,3 1,55 0,925 1 0,5 2,1 1,3 2 2 4,2 3,1 3 3,8 6,4 5,1 4 4,5 6,7 5,6 5 5,3 6,9 6,1 6 5,1 6,6 5,85 7 4,7 6,3 5,5 8 2,8 4,5 3,65 9 0,7 1,9 1,3 10Расчет площадей шпангоутов на баке осуществляем, исходяиз высоты бака hб = 2,4м.
Увпi +убi
Sбi =————* hб ,
2
где Sбi –площадь i-того шпангоута на баке, м2;
уопi –соответствующая координата на верхней палубе (ВП) на i-том шпангоуте;
уддi — соответствующая координата на баке на i-томшпангоуте.
Расчет площадей шпангоутов на баке приведен в таблице4.
7
Таблица4
№ шпангоута
Координата на ВП
Координата на баке
Площадь шпангоута, м2
1 3,2 5,04 1 4,5 6,4 13,08 2 6,6 7 16,32В трюме №1 предусмотрен диптанк, поэтому необходиморассчитать площади шпангоутов в этом диптанке, учитывая, что hдт =3,5м.
уопi +удтi
Sдтi =————* hдт ,
2
где Sдтi –площадь i-того шпангоута в диптанке, м2;
уопi –соответствующая координата на основной плоскости (ОП) на i-том шпангоуте;
удтi — соответствующая координата на диптанке на i-томшпангоуте.
Данный расчет приводим в таблице5.
Таблица5
№ шпангоута
Координата на ОП
Координата на диптанке
Площадь шпангоута, м2
1 0,5 2,5 5,25 2 2 5,5 13,125Для расчета площади комингсов задаем высоту комингса hл= 2,0м и определяем ширину:
bл =0,75*B = 0.75*14 = 10.5м,
где bл – ширина люка, м;
B – ширина судна, м.
В этом случае площадь определим так:
Sл = bл* hл = 10,5*2 = 21 м2.
Эпюра вместимости представлена в приложении2.
Площадь эпюры вместимости между основной линией и верхнейпалубой представляет собой теоретический объем корпуса судна до верхней палубы.Площади между основной линией и кривой двойного дна представляют собойтеоретический объем двойного дна. Площади эпюры вместимости, которые заключенымежду трюмными переборками, линией двойного дна и линиями люковых закрытийпредставляют собой теоретические объемы трюмов.
Для получения расчетной вместимости для насыпных игенеральных грузов необходимо уменьшить теоретический объем, отнять от негообъем набора, настила из дерева и объемы, которые нельзя заполнить в первомслучае сыпучими грузами, а во втором – штучным грузом.
Для генерального груза разница составляет приблизительно12% от теоретического объема трюмов, а для насыпных грузов около 3% оттеоретического объема. Разница для цистерн двойного дна – 3%, для форпика иахтерпика – 4%, для диптанков – 1,5%.
Результаты расчетов по эпюре вместимости сведены втаблицу6 (для грузовых помещений) и в таблицу7 (для балластных танков)
8
Таблица 6
№п/п
Наименование грузового помещения
Вместимость W, м3
Теоретическая Wтеор, м3
Зерновая Wзерн, м3
Киповая Wкип, м3
1 Трюм №1 960,5 931,685 845,24 2 Трюм №2 2500 2425 2200 3 Трюм №3 2516 2440,52 2214,08 Σ 5976,5 5797,205 5259,32
Таблица7
№п/п
Наименование балластного танка
Вместимость W, м3
Теоретическая Wтеор, м3
Расчетная Wрасчетная, м3
1 Форпик 65,8 63,168 2 Диптанк №1 107,5 105,888 3 Диптанк №2 141 138,885 4 Диптанк №3 297,5 293,038 5 Двойное дно трюма №2 121,5 117,855 6 Двойное дно трюма №3 127,9 124,063 7 Ахтерпик 113 108,48 Σ 974,2 951,3774.2 Грузоподъемность
Чистая грузоподъемность судна Ргр определяетсяпо полезным объемам всех грузовых помещений, поделив их на суммарный объем назаданный удельный погрузочный объем.
Σ Wтр 5259,32
Ргр =———— = ————— = 2842,88 т,
q 1.85
где Ргр — чистая грузоподъемность судна, т;
Σ Wтр – суммарная киповаявместимость трюмов судна, м3;
q – удельныйпогрузочный объем, м3/т (задан равным 1.85 м3/т).
Дедвейт определяем поформуле:
DW = s*Ргр, т,
где s – коэффициент, значение которого приблизительноопределяется по формуле:
2.5*10-6*R*Vs2 2.5*10-6*5050*15.82
s =1.02 + ——————= 1.02 + ———————— = 1.079
Ргр0.5 2842.880.5
где R – дальность плавания ( R = 5050 м.миль);
Vs – эксплуатационная скорость (Vs =15,8 узлов).
Данный коэффициент должен составлять не менее 1,15,поэтому для расчета принимаем s = 1,15. Тогда определим дедвейт:
DW = 1,15*2842,88= 3269,312 т
9
4.3 Водоизмещение ирасчетная осадка
Водоизмещение судна Δ определяется суммированиемвеса порожнего судна и дедвейта:
Δ = LW + DW,
где LW – вес порожнего судна, определяемый по формуле:
LW =(0,176-0,0003*L)*L*B*D = (0,176-0,0003*98)*98*14*6,67 = 1341,57 т ,
где L – длина судна, м;
В – ширина судна, м;
D – высота борта, м.
Тогда определяем водоизмещение:
Δ =1341,57+3269,312 = 4610,882 т
Соответствующее значение осадки можно определить изуравнения плавучести в виде:
Δ = γ*сb*L*B*d,
где сb – коэффициент общей полноты, сb =0,7
γ – удельный вес морской воды, γ = 1,025т/м3.
Тогда получим:
Δ 4610.882
d = —————— =——————— = 4.684 м
γ*сb*L*B 1.025*0.7*98*14
4.4 Грузовой размер
Грузовой размер упрощенно может быть представлен в видепрямой линии, которая проводится через точку А, отстоящую от оси на высоте0,12d, и точку В.Данный график представлен на рисунке1.
/>
/>d, м
/> В
/>/> d
/>/>/>dконт
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />
А
/>
0 Δконт Δ Δ, т
рис.1
10
4.5 Мощность СЭУ изапас топлива
4.5.1 Мощность гребной установки
Мощность гребной установки определяется по формуле:
Nбукс
Ne = ——, кВт
ηп
где Ne - мощность гребной установки, кВт;
Nбукс –буксировочная мощность (с учетом выступающих частей), кВт;
ηп – пропульсивный коэффициент.
4.5.2 Буксировочная мощность
Буксировочная мощность определяется для эксплуатационнойскорости Vэ так:
ρ Vэ
Nбукс =ξ* — * Vэ2*Ω* — *0,736, кВт
2 75
где ρ –массовая плотность морской воды (ρ = 104,5 кг*с2/м4);
Vэ= 15.8*0.514 = 8.12 м/с – эксплуатационная скорость судна в м/с;
Ω –смоченная поверхность, м2;
ξ –коэффициент полного сопротивления, который определяется по формуле:
ξ = ξr + ξf + ξn+ ξa,
ξf - коэффициент сопротивления трения,который определяется по графику согласно заданной скорости Vs = 15.8узлов. ξf = 1,62*10-3 = 0,00162;
ξr – коэффициент остаточногосопротивления, определяемый по графикам работы Guldhmmer H.E. и Harvald S.V.,на которых ξr дан в виде функции коэффициента продольнойполноты ср, числа Фруда Fr, а также отношения Lпп/3√∇.
сb 0.7
ср = ——= —— = 0.71,
сm 0.985
где сm = 0,985 – коэффициент полнотымидель-шпангоута,
Vэ 8.12
Fr = ———— = ————0.262,
√gL √9.8*98
Тогда согласно графику ξr = 1,8*10-3= 0,0018.
Значение надбавки на шероховатость определяется потаблице8:
Таблица8
Длина судна Lпп, м
Надбавка на шероховатость ξn *103
100 0,4 150 0,2 200 -,1Таким образом, ξn = 0,4*10-3 =0,0004,
Надбавка на выступающие части ξa принимается равной ξa = 0,45*10-3 = 0,00045.
Тогда получим:
ξ = 0,0004+0,0018+0,00045+0,00162 = 0,00427;
Смоченная поверхность для судов с коэффициентом полноты сb> 0,65 определяется по формуле В.А. Семеки:
Ω = L*d*[2.0+1.37*( сb –0.274)*B/d], м2
Ω = 98*4.684*[2.0+1.37*(0.7-0.274)*14/4.684]=1718.79 м2;
11
Таким образом, можно рассчитать буксировочную мощность:
104,5 8,12
Nбукс =0,00427* —— * 8,122*1718,79* —— *0,736 = 2014,752 кВт
2 75
4.5.3 Пропульсивный коэффициент
Значение пропульсивного коэффициента может бытьопределено по формуле:
ηп =<sub/>η0 *ηр* ηk* ηв ,
где η0 – практически достижимое значениеККД гребного винта на свободной воде для одновинтового судна, η0 =0,98 – 0,55* сb = 0,595;
ηв – значение КПД гребного вала прикормовом расположении машинного отделения, ηв = 0,99;
ηр – КПД редуктора, ηр =0,98;
ηк – коэффициент влияния корпуса одновинтового судна, определяется по формуле:
1– t 1 — 0.18
ηк =———— = ———— = 1.17
1 – w 1 — 0.3
причем w – коэффициент попутного потока, w = 0,5* сb– 0,05 = 0,3 – для винта, расположенного в диаметральной плоскости;
t –коэффициент засасывания для расчетногорежима работы для гребного винта в диаметральной плоскости, t = 0.6*w = 0.18.
Таким образом, получим:
ηп = 0,595*0,98*0,99*1,17 = 0,675.
Исходя из полученных данных, определим мощность гребнойустановки:
2014,752
Ne = ———— = 2984,818 кВт.
0,675
4.5.4 Запас топлива
Вес топлива и смазки Рт определяется поформуле:
N*R 2.9848*5050
Рт = (1+ζ )*qт*0,85*———— = ———————— =165,424 т,
(Vs*103) 15,8*1000
где qт – удельный расход топлива и смазки навсе нужды на ходу, который принимается равным 170 кг/(МВт*ч) для МОД;
ζ – коэффициент резерва, который учитываетработу вспомогательных механизмов в портах, а также задержки в рейсе вследствиепогодных и навигационных обстоятельств, принимается равным 0,2;
N – суммарная максимальная продольная мощностьглавных двигателей, МВт.
4.5.5. Экипаж, вода и провиант
Значение веса экипажа Рэ с запасами провиантаи пресной водой принимается равным:
Рэ =(0,1+0,0065*R/ Vэ )*n = (0,1+0,0065*5050/15,8)*15 = 32,663 т,
где n- количество людей на судне.
12
5. Расчеты посадки и отдельных характеристикмореходности.
Одним из важнейших навигационных качеств судна являетсяостойчивость. В реальных условиях плавания, кроме силы тяжести и силыподдержания, на судно действуют дополнительные силы, например сила ветра нанадводную поверхность судна.
Остойчивостью называют способность судна, отклоненного отположения равновесия действием внешних сил, возвращаться в первоначальноеположение после прекращения действия этих сил. Различают поперечную ипродольную остойчивость. Поперечная остойчивость характеризуетсяметацентрической высотой и углом крена, а продольная – углом дифферента.
Остойчивость при поперечных наклонениях, т.е. при крене,называют поперечной. Остойчивость зависит от формы корпуса и положения центратяжести судна, поэтому путем правильного выбора формы корпуса припроектировании и правильного размещения грузов на судне при эксплуатации можнообеспечить достаточную остойчивость, гарантирующую предотвращение опрокидываниясудна при любых условиях плавания.
Продольная остойчивость проявляется при наклонениях суднавокруг поперечной оси, проходящей через центр тяжести площади ватерлинии. Такиенаклонения вызывают дифферент судна. Принято считать, что дифферент на носимеет знак плюс, а на корму – знак минус. От дифферента зависят скорость суднаи его маневренность. Угол дифферента поддерживается в определенных границахпутем соответствующего распределения груза. Как правило, суда ходят на ровномкиле или с легким дифферентом на корму.
Про остойчивость судна, которое проектируется, можносудить по совокупности характеристик начальной остойчивости и остойчивости набольших углах крена. О продольной остойчивости можно судить по углу дифферента.
5.1 Проверка остойчивостии удифферентовки судна при загрузке генеральным грузом.
Метацентрическая высота судна с генеральным грузомпроверяется только для случая осадки по проектную ватерлинию при наличии 10%судовых запасов (случай, когда метацентрическая высота близка к минимуму принаиболее полном использовании грузоподъемности). Прием балластной воды непредусматривается.
Расчеты аппликаты zi составляющих нагрузкипроизводятся с использованием эскиза общего расположения. При определениицентра тяжести груза, который размещается в данном грузовом отсеке, за егоаппликату приблизительно принимается возвышение центра тяжести объема отсека.
Положение центра тяжести гомогенного (однородного) грузапо длине судна совпадает с положением центра тяжести объема этих отсеков (xri= xwi); абсциссы центров объемов xwi определяются поэпюре вместимости. Также находятся абсциссы центров тяжести жидких грузов.
При расчетах большое значение для достоверной оценкиметацентрической высоты имеет как можно более точное определение расположенияцентра тяжести судна. Аппликата его определяется из соотношения:
(zgпор/D)= 1,02-0,023*D,
Тогда получим:
zgпор =(1,02-0,023*D)*D = (1.02-0.023*6.67)*6.67 = 5.78м.
Абсцисса центра тяжести порожнего судна xgпорможет быть определена согласно рекомендациям Л.М. Ногида.
xgпор =-0,09*Lпп = -0,09*98 = -8,82м – при кормовом расположении машинногоотделения.
13
При проектировании судна с заданными параметрами грузовыеотсеки, т.е. трюм №1, трюм№2 и трюм №3 заполняются генеральным грузом с удельнымпогрузочным объемом q = 1.85м3/т. Таким образом, длярасчета веса данного груза необходимо воспользоваться формулой:
Σ Wтр
Ргр =———— т,
1.85
рассчитав вместимость каждоготрюма по эпюре вместимости. Но при реальных перевозках генеральный груз неможет быть уложен под крышки комингсов, поэтому будем считать, что между верхнимярусом груза и крышкой существует зазор в 1м. Исходя из этих параметров,осуществляем пересчет вместимости грузовых помещений. Пересчет вместимостиприведен в таблице9.
Таблица 9
№п/п
Наименование грузового помещения
Вместимость W, м3
Вес груза, т
Теоретическая Wтеор, м3
Киповая Wкип, м3
1 Трюм №1 800,51 704,45 380,778 2 Трюм №2 2159,659 1900,5 1050,60 3 Трюм №3 2238 1969,44 1064,56 Σ 5198,169 4574,39 2495,938Результаты расчетов абсцисс и аппликат отсеков приведеныв таблице10.
Согласно результатам расчетов определяетсяметацентрическая высота по формуле:
h0 = zm– zg –Δhж,
где zm = zc – r0 –аппликата метацентра;
Δhж = 0,12 – поправка на влияниесвободной поверхности жидких грузов.
Метацентрический радиус r0 и аппликата центравеличины определяются по соответствующим выражениям Л.Эйлера:
сw*(cw – 0.04) B2 0.79*(0.79-0.04) 142
r0 =————————*—— = ————————*—— = 3.372 м,
12* cb d 12*0.7 4.1
где сw – коэффициентполноты конструктивной ватерлинии равный 0,79;
сw 0,79
zc =————— * d = ————— * 4,1= 2,174м.
сw + cb 0,79+0,7
Аппликата центра тяжести судна zg определяется по формуле:
Σ(Рi*zi) 20178,399
zg =——— = ————— = 5.0001м,
ΣРi 4035,595
где ΣРi = Δ,а Рi и zi — составляющие нагрузки и аппликаты их центров тяжести.
Таким образом, метацентрическая высота составляет:
h0 =3,372 + 2,174 –0,12 –5,0001 = 0,426 м,
что удовлетворяет требованиям Регистра касательнометацентрической высоты сухогрузных судов (h0 >0).
14
Удифферентовка судна проверяется для случая посадки суднапо проектную ватерлинию сравнением абсциссы центра тяжести судна xgс абсциссой центра величины xс (xс = 0). Абсцисса центратяжести судна определяется по формуле:
Σ(Рi*хi) -7708,127
хg =——— = ————— = -0,382м,
ΣРi 4035,595
где ΣРi = Δ,а хi — абсциссы центров тяжестисоставляющих нагрузки.
Так как хg ≠ xс, тонеобходимо вычислить угол дифферента ψ° по формуле:
хg — xс
ψ° ≈57,3*——— ,
R0
где R0 — продольный метацентрический радиус,определяемый по формуле:
сw2 L2квл 0,792 100,752
R0 =0,9*———*——— = 0,9*———* ———— = 165,548 м,
cb 12* d 0,7 12*4,1
где Lквл =100,75 длина судна по КВЛ.
Тогда получим значение угла дифферента:
-0,382 — 0
ψ° ≈57,3*———— = -0,132° ,
165,548
Так угол дифферента отрицательный и не превышает –0,5°(при кормовом расположении машинного отделения), то можно считать, что судноудифферентовано.
15
5.1 Проверкаостойчивости и удифферентовки судна при перевозке контейнеров.
Остойчивость проверяется для перевозки контейнеров втрюмах и на палубе. При этом вес контейнеров в трюме составляет 14т, а напалубе – 5т.
При перевозке контейнеров, в том числе и палубных, дляобеспечения остойчивости принимается водяной балласт, который размещается вфорпике, двойном дне трюма №2 и трюма №3, а также в диптанке №1. Лбъембалластных помещений и абсциссы их центров тяжести определены по эпюревместимости.
Таким образом, водоизмещение судна при перевозкеконтейнеров будет определяться величиной ΣРi , а новое значение осадки будет составлять dконт= 3,463м. Данные расчеты представлены в таблице11 и таблице12.
Для проверки остойчивости используется эскиз общегорасположения с указаниями, где размещаются контейнеры. Остойчивость считается достаточной, если выполняются условия в отношении метацентрической высоты:
h0 = zm– zg –Δhж ≥ 0,2м;
сw*(cw – 0.04) B2 0.79*(0.79-0.04) 142
r0 =————————*—— = ————————*—— = 3,992 м,
12* cb dконт 12*0.7 3,463
сw 0,79
zc =————— * dконт = ————— * 3,463= 1,836м.
сw + cb 0,79+0,7
Аппликата центра тяжести судна zg определяется по формуле:
Σ(Рi*zi) 18049,259
zg =——— = ————— = 5.295м,
ΣРi 3408,904
Таким образом, метацентрическая высота составляет:
h0 =3,992 + 1,836 –0,12 –5,295 = 0,414 м >0,2.
Удифферентовка судна проверяется сравнением абсциссыцентра тяжести судна xg с абсциссой центра величины xс (xс= 0). Абсцисса центра тяжести судна определяется по формуле:
Σ(Рi*хi) -2432,115
хg =——— = ————— = -0,713м,
ΣРi 3408,904
Так как хg ≠ xс, тонеобходимо вычислить угол дифферента ψ° по формуле:
хg — xс
ψ° ≈57,3*——— ,
R0
где R0 — продольный метацентрический радиус,определяемый по формуле:
сw2 L2квл 0,792 100,752
R0 =0,9*———*——— = 0,9*———* ———— = 195,999 м,
cb 12* d 0,7 12*3,463
Тогда получим значение угла дифферента:
-0,713 — 0
ψ° ≈57,3*———— = -0,208° .
195,999
Так угол дифферента отрицательный и не превышает –0,5°(при кормовом расположении машинного отделения), то можно считать, что судноудифферентовано.
18
6. Определение наибольшего водоизмещения и валовойвместимости
6.1 Наибольшееводоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность
Осадка по грузовую марку dкприблизительно может быть определена путем увеличения проектной осадки сучетом базисного надводного борта:
dк= D – F = 6,67 – 1,209 = 5,461м,
где F – надводный борт, которыйдля судна длиной 98м составляет согласно правилам 1,209м
Так как у судна проектная осадка меньше осадки погрузовую марку, то необходимо определить наибольшее значение водоизмещения,дедвейта и полезной грузоподъемности. Водоизмещение при этой осадкеопределяется по формуле:
∇пред=∇*(dк /d)1.14 =4498.421*(5.461/4.684)1.14 = 5358.548м3,
где ∇- объемное водоизмещение.
Таким образом, водоизмещение (массовое) будет таким:
Δпред = ∇пред*1,025= 5358,548*1,025 = 5492,512 т
Наибольший дедвейт при этом водоизмещении составляет:
DWпред = Δпред– LW = 5492,512 – 1341.57 = 4150,942т.
При неизменной дальности плавания Rи мощности СЭУ следствием увеличения осадки является сопротивления движению судна и, соответственно, времени на путь и запасов топлива и воды.Соответственно приблизительной оценки наибольшая чистая грузоподъемностьсоставит:
Рг пред = DWпред– 1.15*Рт = 4150,942 – 1,15*165,424 = 3960,704т.
6.2 Валовая вместимость
Важной характеристикой судна является его обмерная(регистровая) вместимость, которая определяется международной Конвенцией пообмеру судов.
Валовая вместимость GTопределяется по формуле:
GT= VE*a, рег.т,
где VE = LBD = 98*14*6,67 = 9151,24;
а = f (VE)= 0,342 – определяется линейной интерполяцией по таблице13
Таблица13
VE, м3
а
5000 0,35 10000 0,34 25000 0,33 50000 0,32 100000 0,31 150000 0,30Тогда валовая вместимость составит:
GT= 9151.24*0.342 = 3129.724 рег.т
19
7. Выводы
В результате работы было спроектировано судно –многоцелевой сухогруз, для которого предусмотрена возможность перевозкиконтейнеров. Выполнены соответствующие расчеты, которые подтверждаютсоответствие судна требованиям по минимальному надводному борту, остойчивости(продольной и поперечной) и другим характеристикам. Для данного суднапредусмотрена дальность плавания 5050 морских миль. К расчетам прилагаютсясхема общего расположения, проекция «Корпус» и эпюра вместимости, которые даютболее полное представление о конструкции судна, его особенностях и техническихвозможностях.
Литература:
1. Ларкін Ю.М., Хільський В.П., Демідюк О.В. «Устрій ібудова суден», Одеса, 2000.
2. Н.Г. Смирнов «Теория и устройство судна», Транспорт, 1992.
3. Р.Допатка, А.Перепечко «Книга о судах», Судостроение, 1981.
№ п/п
Наименование статьи нагрузки
Вес Pi, т
Аппликаты zg, м
Pi*zi, т*м
Абсцисса xg, м
Pi*xi, т*м
1 Судно порожнем 1341,57 5,780 7754,483 -8,82 -11833 2 Топливо и масла 165,424 0,500 82,712 -31,5 -5210,9 3 Экипаж и запасы 32,663 14,375 469,531 -44,5 -1453,5 4 Груз в трюме №1 380,778 6,875 2617,849 35 13327 5 Груз в трюме №2 1050,6 4,375 4596,375 10,25 10769 6 Груз в трюме №3 1064,56 4,375 4657,450 -12,5 -13307 Суммы 4035,595 20178,399 -7708,1