- •1 Проектирование судна
- •1.1 Развернутое техническое задание на проектирование
- •1.2 Определение элементов судна в первом приближении
- •1.3 Разработка эскиза проектируемого судна
- •Итоговые данные представлены на рисунке 1.1.
- •1.4 Определение элементов судна во втором приближении
- •1.5 Определение элементов судна в третьем приближении
- •1.6 Исследование влияния отношения l/b и на водоизмещение судна
- •1.7 Пересчет нагрузки судна и выбор главного двигателя
- •1.8 Разработка теоретического чертежа
- •1.9 Принципиальная схема общего расположения судна
- •1.10 Балластировка судна
- •1.11 Удифферентовка судна
- •1.12 Проверка непотопляемости
- •1.13 Проектирование надстройки
- •2 Расчеты по статике корабля
- •2.1 Расчёт кривых элементов теоретического чертежа
- •Результаты расчета представлены в графической части дипломного проекта на плакате №8.
- •2.2 Расчет посадки и остойчивости. Масштаб Бонжана
- •Масштаб Бонжана.
1 Проектирование судна
1.1 Развернутое техническое задание на проектирование
1.1.1 Основные данные:
-
Вид перевозимого груза – дизельное топливо;
-
плотность дизельного топлива в среднем – 0,84 т/м3;
-
Район плавания – Архангельск - Лондон.
-
Основные требования к проектируемому судну:
-
Тип судна – танкер;
-
Масса перевозимого груза – 5 000 тонн;
-
Тип энергетической установки – малооборотный дизель сварной конструкции;
-
Эксплуатационная скорость – 15 узлов;
-
Дальность плавания – 4400 миль. С учетом обратного рейса, и незапланированных рейсов принимаем дальность плавания 9000 миль;
-
Автономность, исходя из дальности плавания и эксплуатационной скорости – 9000/15 = 26 суток. С учетом стоянок в порту, принимаем автономность = 30 суток.
-
Метеорологические условия в предполагаемом районе плавания:
-
Район эксплуатации – Белое, Баренцево, Норвежское, Северное моря;
-
Диапазон температур – - 20 – 20 0С;
-
Ледовые условия – в период навигации фарватер чист, зимой Белое море покрывается льдом, толщиной до 0,5 м;
-
Минимальные глубины фарватера до 9 м;
-
Ветер до 7 баллов = 10 м/с (0 - 5 м/с – 36 %, 6 - 10 м/с – 38 %, 11 - 15 м/с – 22 %);
-
Волнение до 5 баллов, hволн 3,5 м; (0 - 2 м – 67 %, 2 - 3 м – 13 %, 3 - 5 м – 15 %);
-
Скорости течений Гольфстрим и Северо-Атлантического до 1,5 м/сек.
1.1.4 Эксплуатационные требования:
-
Согласно выше указанной минимальной глубины фарватера (п.1.1.3), осадка судна не должна превышать 8 м;
-
Согласно выше указанного диапазона температур (п.1.1.3), в качестве основного материала корпуса будет применена обычная или высокопрочная сталь;
-
Согласно предполагаемому району эксплуатации, корпус судна будет иметь ледовые подкрепления, позволяющие ему самостоятельно продвигаться в битом льду вслед за ледоколом;
-
Судно должно удовлетворять одноотсечному стандарту непотопляемости;
-
На судне должны быть установлены системы автоматизированного управления, дающими возможность эксплуатации судна без постоянной вахты в машинном отделении и на центральном посту управления.
1.1.5 Комплектация экипажа.
n=K+kDw;
nп== (10+0,2∙20) = 14 чел – палубная команда;
nм== (20+0,4∙20) = 20 чел – машинная команда;
n =14+20 = 34 чел,
т.к. применяется частичная автоматизация, то nм = nм∙0,5 = 20∙0,5 = 10 чел.
n = 14+10 = 24 чел.
Согласно всех вышеперечисленных требований и ограничений, судно должно быть спроектировано на класс Регистра РФ КМ Arc4 1 AUT1 Oil tanker.
1.2 Определение элементов судна в первом приближении
Для получения значений основных элементов проектируемого судна близким к оптимальным, воспльзуюсь приблизительными зависимостями, отражающими влияние различных элементов на какие то определенные качества судна (грузовместимость, остойчивость, качку, ходкость и т.д.)
Исходные данные по проектируемому судну:
Рг = 5000 тонн;
νs = 15 узлов;
R = 9000 миль;
A = 30 суток.
Для определения полного водоизмещения судна воспользуюсь следующей формулой:
(т), где
Рг = 5000 т – масса перевозимого груза;
ηг – коэффициент утилизации водоизмещения по чистой грузоподъемности; примем равный 0,68;
Благодаря тому, что известно значение массового водоизмещения, определяю объемное водоизмещение:
(м3), где
γ = 1,025 – плотность морской воды;
Длину проектируемого судна определим исходя из условий обеспечения заданной скорости хода:
L =;
где l – относительная длина судна. Для танкеров водоизмещением до 100000 т. связь l со скоростью ν (очевидно, из-за малого диапазона изменения скоростей) не обнаруживается (из-за малого диапазона изменения скоростей). Для них
;
L=5,157346,0 = 99,11 м – судна в первом приближении.
После определения длины необходимо найти число Фруда
;
Теперь нужно найти коэффициенты полноты судна.
Коэффициенты общей и продольной полноты находятся в прямой зависимости от числа фруда:
0,694.
Коэффициент продольной остроты φ для Fr = 0,12-0,30:
.
Коэффициент полноты мидель–шпангоута найдем как отношение коэффициента общей полноты δ к коэффициенту продольной остроты:
.
Для определения коэффициента полноты КВЛ воспользуюсь формулой Линдблада для транспортных судов:
. Коэффициент вертикальной полноты:
χ = δ / α = 0,694 / 0,836= 0,829. Отношение ширины судна к осадке определяю из условия обеспечения остойчивости,
где - относительная метацентрическая высота. Для танкеров дедвейтом до 10000 т это значение лежит в пределах 0,07-0,12. ξ – относительное возвышение центра тяжести. Принимаю: = 0,08;
ξ = 0,61;
Н/Т = 1,34.
Параметры φ1 и φ2 зависят от коэффициентов α и δ. Для φ1=zc/T можно пользоваться формулой Ногида для двучленной параболической строевой:
φ1 = 2/3 – 1/6∙ (2–0,837/0,694)/(2–0,694/0,837) = 0,553.
Параметр φ2 определяется по формуле Яковлева:
φ2 = = (1 + 0,8372)/(24∙0,837) ∙0,8372/0,694 = 0,085.
Тогда уравнение остойчивости будет выглядеть следующим образом:
.
Дополнительно для определения B и T можно воспользоваться уравнением:
ВТ = = 7458,0/1,025∙0,694∙99,11 = 106,23 м2;
Тогда В = 106,23/Т.
Подставив это значение в уравнение остойчивости, получаю:
.
Решив это уравнение, получаю:
В = 15,8 м. Т = 6,8 м.
Определим период собственных колебаний судна:
τ = = 0,73 ∙ (15,8 / 0,08)1/2 = 10 сек.
Выбор высоты борта зависит от двух факторов. Во-первых – обеспечение вместимости грузовых помещений, во-вторых – обеспечение необходимого запаса плавучести. Для определения высоты борта зададим ряд параметров. Будем считать, что проектируемое судно имеет двойные борта, а также кормовое расположение МО.
Отношение высоты борта к осадке для судов с кормовым расположением МО выражается зависимостью:
1,36;
где ηдл = Lтрюм/L=0,73– коэффициент утилизации по длине;
ηбл = 0 – коэффициент балластировки;
Bб = 1,4м – расстояние между бортами.
Длина форпика: Lфорmin = 0,05∙L = 0,05∙99,11 = 5,0 м.
Lфорmax = 0,05L+3 = 8,0, принимаю Lфор = 7,54 м.
Примем Lахт = 8,4 м.
Lмо= k ∙L = 0,16∙99,34 = 16,0 м.
где k = 0,16 – коэффициент длины машинного отделения для МОД в кормовой части судна.
С учетом расстояния между поперечными переборками и выгородки под грузовое насосное отделение принимаю Lмо = 16,8м.
Тогда Lтрюм = L - (Lфор + Lахт + Lмо) = 99,11 – (7,54 + 8,4 + 16,8) = 66,6 м.
Общая высота борта будет равной:
Н = Т+Нб.н = 6,8+2,05 = 8,85. Hбн снимаю с графика кривых базисного надводного борта.
Поскольку δ > 0,68, то м.
Поскольку L/H < 15,
то 0,58м.
Чтобы окончательно определить величину высоты борта необходимо сравнить значения Н = f(hт) и Н = f(Нб.н.) и выбрать большее.
Н = f(hт) = 1,36 ∙ 6,8= 9,3 м.
Н = f(Нб.н.) = Т + Нбн+ ΔHδ +ΔHL/H – ΔНбн∙ (ΔНн /ΔНбн) = 6,8 + 2,05 + 0,12 + 0,58 - 1,07 ∙ 0,24 = 9,3м.
Окончательно принимаю Н = 9,3 м.
Высота надводного борта в носовой оконечности:
4,2м.
У судов с баком, его длина должна составлять не менее 0,07L, принимаю длину бака равной 8 м.
Уточняю массовое водоизмещение судна – D:
т.