и главных размерений судна

Часть 1. Определение основных элементов

1.1. Назначение судна. Класс РС. Информация о перевозимых грузах.

Тип судна определяет его назначение. Тип проектируемого судна указывается в задании на курсовой проект. Поскольку многие задачи студенту предстоит решать по средствам программы Tribon, работать от будет с одним из следующих семи типов судов:

1) нефтерудовоз;

2) рефрижератор;

3) универсальный сухогруз;

4) контейнеровоз;

5) накатное судно;

6) танкер;

7) навалочное судно.

Чтобы узнать больше об особенностях тех или иных типов судов необходимо пользоваться дополнительной литературой. Методические указания не могут в себя вместить этот большой объем информации.

Класс РС необходимо присвоить судну, согласно части I Правил.

Студент сам выбирает, какой груз будет перевозить его судно. Необходимо использовать справочную литературу, где указана кубатура грузов. На данном этапе, располагая грузоподъемностью и удельной кубатурой перевозимого груза, целесообразно оценить необходимую вместимость трюмов и, возможно, в связи с этим предопределить возможность перевозки груза на палубе (лес, контейнеры, трейлеры, вагоны).

1.2. Выбор и обоснование АКТ.

Знаний, полученных по дисциплине «Конструкция судов и плавучих сооружений», достаточно для формирования этого раздела. На эту тему написано множество литературы, например. Однако обратите внимание, что вы описываете архитектурно-конструктивный тип проектируемого вами судна. Не нужно писать о том, какие бывают АКТ сухогрузных судов, достаточно описать только то, что относится к вашему судну:

− количество, расположение и протяженность надстроек;

− положение МКО по длине судна;

− число и степень раскрытия палуб;

− установки внутренних бортов, продольных переборок;

− размеры и общая протяженность грузовых помещений и др.

Каждый момент, упомянутый в вышеприведенном списке, должен быть разумно обоснован. Так, например, широкое раскрытие палуб контейнеровоза связано с тем, что его груз обрабатывается только вертикально, или количество продольных переборок данного танкера выбрано с тем, чтобы с одной стороны уменьшить площадь свободной поверхности жидкости, а с другой – уменьшить вес металлического корпуса. Нужно представить, что вы находитесь на совещании с заказчиком и в ответ на его техническое задание выступаете с техническим предложением. Он должен поверить, что его судно будет экономически выгодным, рациональным, надежным. Если вы в классе РС указали наивысший уровень автоматизации, то ему сложно будет понять, зачем вы надстройку поместили в кормовой части судна, а машинное отделение в средней части судна.

1.3. Определение основных элементов проектируемого судна.

1.3.1. Исходная информация. Нагрузка судна.

Водоизмещение судна – , с точки зрения веса, обычно разбивается на две основных составляющих:

– водоизмещение порожнем – , т;

– дедвейт – , т.е. , т.

Если величину в течение рейса судна можно считать величиной постоянной, то этого нельзя сказать о дедвейте. Поэтому, прежде чем приступить к решению задачи, необходимо зафиксировать, какой случай нагрузки принять в качестве расчётного.

Для транспортного судна – это случай наибольшего водоизмещения – 100% груза и 100% судовых запасов.

Водоизмещение судна порожнём можно по тем или иным признакам разбить на ряд составляющих: ,

где – масса голого корпуса, т;

– масса оборудования корпуса, т;

– масса энергетической установки, т;

– масса специального оборудования, т;

– запас водоизмещения, т.

Очень часто две первых составляющих объединяют и принимают – вес оборудованного корпуса, т.

Составляющие DW представим в виде: ,

где – полезная грузоподъемность судна, т;

– масса экипажа со снабжением, т;

– масса топлива, котельной воды, т, масла;

– масса судового снабжения, т;

– масса жидкого балласта, т;

– масса специального снабжения, т.

Составляющие и у транспортных судов обычно отсутствуют.

У промысловых судов:

– это масса морозильных камер, консервного цеха, рыбомучной установки и т.д., т;

_. – масса промыслового и технологического снабжения, т.

Твердый балласт входит в статью , т.

Жидкий балласт включается в , т .

Прежде чем приступить к составлению уравнения масс проектируемого судна, необходимо разбить и судна-прототипа на те же составляющие, что и для проектируемого судна. Количество статей нагрузки должно быть одинаковым.

Расчетный случай нагрузки проектируемого судна и судна прототипа должен быть одинаков. При этом следует руководствоваться следующими отчетными документами по прототипу:

– расчет нагрузки масс и положения центра тяжести (ЦТ) судна порожнем;

– расчет дедвейта.

В отдельных проектах оба этих документа могут быть сведены в один.

Принятое водоизмещение судна прототипа , должно соответствовать его главным размерениям , , ,т(1.1)

где – длина судна, м;

– ширина судна, м;

– осадка судна для принятого случая нагрузки, м;

– коэффициент общей полноты;

= 1,025 т/м ³ или 10,06 кН/м³ – удельный вес морской воды, кН/м³.

Далее данные прототипа сводятся в отдельные таблицы представленные ниже.

Независимые массы прототипа определяются по соотношению

(1.2)

Таблица 1.1 – Основные данные по судну-проекту

№ проекта для судна-проекта 573	Хар-ка	Значение
Назначение судна-проекта	Танкер	-
Архитектурно – конструктивный тип		-
Класс Регистра		-
Тип энергетической установки		-
Автономность по запасам топлива	, сут
Число членов экипажа и пассажиров		18/5
Расчетная скорость хода	, узл	18,3
Грузовместимость	, м3

 

 

Таблица 1.21 – Основные данные по судну-прототипу

№ проекта для судна-прототипа 573	Хар-ка	Значение
Назначение судна-проекта	Танкер	-
Архитектурно – конструктивный тип		-
Класс Регистра		-
Тип энергетической установки		-
Мощность энергетической установки	, кВт	ГТЗА
Дальность плавания	, миль
Автономность по запасам топлива	, сут
Автономность по запасам воды и провизии	, сут	-
Число членов экипажа и пассажиров		35/5
Расчетная скорость хода	, узл	18,7
Грузовместимость	, м3	-
Удельно–погрузочная кубатура груза	м3/т	-
Производительность технологического оборудования по сырью	, т/сут	-
Главные размерения судна – прототипа	-	-
Длина по КВЛ	, м
Ширина на миделе	, м	25,8
Высота борта на миделе	, м	13,7
Осадка, соответствующая заданному варианту нагрузки	, м	10,65
Коэффициент общей полноты для этой осадки		0,75

 

Таблица 1.3 – Нагрузка масс судна-прототипа

Нагрузка масс судна – прототипа	Хар-ка	Значение
Корпус с оборудованием	, т
Энергетическая установка	, т
Специальное оборудование	, т	-
Запас водоизмещения	, т
Итого водоизмещение порожнем	, т	-
Полезная грузоподъемность	, т
Топливо	, т
Экипаж со снабжением	, т
Судовое снабжение	, т
Специальное снабжение	, т	-
Жидкий балласт	, т
Итого дедвейт	, т	-
Полное водоизмещение	,т

 

 

Таблица 1.4 – Основные данные по судну-прототипу

№ проекта для судна-прототипа	Хар-ка	Значение
Назначение судна-прототипа	Танкер	-
Архитектурно – конструктивный тип		-
Класс Регистра		-
Тип энергетической установки		-
Мощность энергетической установки	, кВт	ДВС
Дальность плавания	, миль
Автономность по запасам топлива	, сут
Автономность по запасам воды и провизии	, сут	-
Число членов экипажа и пассажиров		30/10
Расчетная скорость хода	, узл	16,6
Грузовместимость	, м3	-
Удельно–погрузочная кубатура груза	м3/т	-
Производительность технологического оборудования по сырью	, т/сут	-
Главные размерения судна – прототипа
Длина по КВЛ	, м
Ширина на миделе	, м	21,4
Высота борта на миделе	, м	11,4
Осадка, соответствующая заданному варианту нагрузки	, м	8,99
Коэффициент общей полноты для этой осадки		0,747

 

Таблица 1.2 – Нагрузка масс судна-прототипа

Нагрузка масс судна – прототипа	Хар-ка	Значение
Корпус с оборудованием	, т
Энергетическая установка	, т
Специальное оборудование	, т	-
Запас водоизмещения	, т
Итого водоизмещение порожнем	, т	-
Полезная грузоподъемность	, т
Топливо	, т
Экипаж со снабжением	, т
Судовое снабжение	, т
Специальное снабжение	, т	-
Жидкий балласт	, т	-
Итого дедвейт	, т	-
Полное водоизмещение	,т

 

1.3.2. Алгебраическое (кубическое) уравнение масс.

Решение кубического уравнения масс производится с использованием двух судов-прототипов. Полученные результаты водоизмещения проектируемого судна сравниваются в виде:

от ,

где − водоизмещение проектируемого судна, полученное с использованием данных первого судна-прототипа, т;

− водоизмещение проектируемого судна, полученное с использованием данных второго судна-прототипа, т.

Для дальнейших расчетов окончательно принимаем то судно-прототип, которое наиболее близко по водоизмещению к проектируемому судну

,

где − водоизмещение первого судна-прототипа,

− водоизмещение второго судна-прототипа/

В общем случае уравнение масс представляется в виде

, (2.1)

При использовании формулы мощности вида

(2.2)

где – коэффициент, являющийся функцией числа Фруда , относительной длины судна – , коэффициента продольной полноты – , соотношений главных размерений , и – показатели степени при и _.

Тогда уравнение (2.1) можно привести к виду

, (2.3)

, (2.4)

(2.5)

Величины вычисляются по близкому судну-прототипу (таблица 1.2). В отдельных случаях, когда нет близкого судна-прототипа, измерители масс можно принимать по обобщенному прототипу или по статическим данным. Измерители определяются следующим образом

, (2.7)

В формулах (2.7) имволом «0» обозначены соответствующие статьи нагрузки судна-прототипа.

Измеритель запаса водоизмещения вычисленный по прототипу – , обычно в расчетах не используется.

Запас водоизмещения необходим для компенсации отступлений от первоначального проекта, просчетов в определении масс, замене материала, избытке массы в заготовках и т.п. Запас водоизмещения – , который приводится в отчетных нагрузках масс прототипов – это уже остаток от заложенного в начале разработки проекта.

Поэтому на начальном этапе проектирования следует принимать в пределах 1,5 – 5% расчетного водоизмещения, причем меньшая величина относится к большим судам т.е. .

Необходимость приема жидкого балласта при нормальных условиях эксплуатации судна должна быть обоснована. Жидкий балласт, включаемый в нагрузку судна, принимают с целью обеспечения необходимой остойчивости, например, для универсальных лесовозов при перевозке палубного лесного груза.

Коэффициент морского запаса обычно принимается в пределах = 1,05…1,15.

Коэффициент принимается или по рекомендациям для отдельных типов судов, или вычисляется по близкому судну-прототипу: . Ходовое время или автономность по топливу, если оно не задано, определяется по формуле

, (2.8)

где – коэффициент использования скорости.

Составляющие независимых весов определяются следующим образом:

– обычно заданная величина.

и , если они не заданы, определяются пересчетом с прототипа в зависимости от производительности технологического оборудования Q или других параметров, не зависящих от водоизмещения судна. В ряде случаев значения этих величин берутся из справочной литературы.

Вес экипажа со снабжением может быть задан или определен по формуле

, (2.9)

где и – масса 1 члена экипажа и пассажира;

и – масса провизии на 1 члена экипажа и пассажира в сутки;

и – масса воды на 1 члена экипажа и пассажира в сутки.

Значения и в практике проектирования обычно принимаются в пределах

кН (масса 0,11 – 0,16 т);

кН (масса 0,12 – 0,20 т).

Количество пресной (питьевой и мытьевой воды на одного человека в сутки) и принимается согласно «Санитарным правилам для морских судов»

кН/чел*сут (масса 0,1 т/чел*сут),

кН/чел*сут (масса 0,1 – 0,15 т/чел*сут).

Однако, при расчетах необходимого количества пресной воды следует учитывать наличие на судне опреснительной установки. Для судов, ею оборудованных

кН/чел*сут (масса 0,03 – 0,06 т/чел*сут).

Для небольших судов, например, сейнеров, буксиров и т.п. где запасы воды обычно ограничены, значения и следует принимать не менее рекомендуемых «Санитарными правилами».

Запасы провизии на 1 человека в сутки рекомендуется принимать

кН/чел*сут (масса 0,0036 т/чел*сут);

кН/чел*сут (масса 0.0045 т/чел*сут).

Вычислив , и уравнение (2.3) можно привести к виду

, (2.10)

Используя подстановку А.Н. Крылова и соответственно , где . и приняв, что , получим уравнение

, (2.11)

При использовании кубического уравнения (2.11) формула мощности принимает вид

, (2.12)

При использовании уравнения мощности в виде

, (2.13)

уравнение масс можно привести к виду

.

Данное уравнение можно привести к виду

.

Произведя подстановку и приняв, что , получим следующее уравнение

, (2.14)

где , .

Таким образом алгебраическое уравнение весов позволяет определить водоизмещение проектируемого судна. Причем это можно сделать, не имея конкретного прототипа. В этом случае измерители весов и необходимые коэффициенты принимаются по статистическим данным.

Прототип №1 (573)	Прототип №2 (1559)
; ; ; ; ;
; ; ; ; ;	; ; ; ;
;
;	;
, где , а
=3,93	=3,825
= =	=185,891
26264	26286
	8,187	8,3	8,5		8,448	8,6	8,8
	67,033	68,89	72,25		71,372	73,96	77,44
	548,829	571,787	614,125		602,971	636,056	681,472
	481,796	502,897	541,875		531,598	562,096	604,032