Многоцелевое сухогрузное судно

Курсовая работа 

по дисциплине «Устройство и оборудование судна»

на тему 







Содержание:

Вступление.

Теоретический чертеж корпуса.

Архитектурно-конструктивный тип судна.

Определение грузоподъемности, вместимости и мощности СЭУ:

Вместимость;

Грузоподъемность;

Водоизмещение и расчетная осадка;

Грузовой размер;

Мощность СЭУ и запас топлива.

Расчеты посадки и  отдельных характеристик мореходности:

Проверка остойчивости и удифферентовки при загрузке генеральным грузом;

Проверка остойчивости и удифферентовки судна при перевозке контейнеров.

Определение наибольшего водоизмещения и валовой вместимости:

     6.1. Наибольшее водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность;

     6.2. Валовая вместимость.

Выводы.

















   



























             2                                                                           





1.Вступление



В жизни человеческого общества водные средства передвижения возникли и приобрели большое значение гораздо раньше, чем другие виды транспорта; можно без преувеличения сказать, что судоходство и судостроение неразрывно связаны с историей человечества.

В наше время невозможно представить себе международные связи без судоходства и судостроения. В перевозке различных грузов, таких как нефть, уголь, зерно, стальной прокат, машины и т.д., судоходство, несмотря на конкуренцию других видов транспорта, будет и впредь играть решающую роль.

Развитие экономики требует совершенствования эксплуатационной деятельности, сокращения простоев судов, широкого применения прогрессивных форм организации труда. Экономический постулат, что судно дает доход только тогда, когда оно идет с грузом, общеизвестен. В стремлении снизить время простоев судов в портах могут быть найдены новые решения проблем, связанных с перегрузкой контейнеров и лихтеров, а также с созданием составных судов.

Необходимую эффективность работы обуславливает научно-технический прогресс, основные направления которого заключаются в повышении мощности и грузоподъемности судов, автоматизации управления главной энергетической установкой, погрузкой и выгрузкой грузов, эксплуатации флота без постоянной вахты в машинных отделениях, безопасности плавания благодаря применению современного радионавигационного оборудования. 

Для повышения безопасности в условиях постоянного увеличения интенсивности судоходства и скорости судов, а также в целях сокращения необходимого обслуживающего персонала промышленностью изготовляются не только установки и приборы для автоматического контроля работы и дистанционного управления энергетической установкой, но и непрерывно совершенствуются мореходные инструменты и разрабатываются автоматические навигационные приборы и оборудование.

Важнейшей задачей является охрана окружающей среды от производственной деятельности водного  транспорта. Основными видами загрязнений при эксплуатации флота являются хозяйственно-бытовые и нефтесодержащие воды, сухой мусор и пищевые отходы. С целью предотвращения загрязнения водных бассейнов флот оборудуют системами сбора и накопления судовых загрязнений с последующей передачей их на утилизацию. С этой целью построены береговые специализированные 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 морским путем, стремление к снижению транспортных расходов и к максимальной загрузке имеющихся портов – все это ведет к тому, постоянно производится усовершенствование различных судов и поиск новых конструктивных решений.



























3





2. Теоретический чертеж корпуса



Поверхность корпуса судна имеет сложную форму, точное представление об его конфигурации может дать только теоретический чертеж – графическое изображение теоретической поверхности корпуса в проекциях на три взаимно перпендикулярные координатные плоскости. Для всех судов, кроме деревянных, железобетонных и многослойных пластмассовых, на теоретическом чертеже принято изображать поверхность корпуса без учета толщины наружной обшивки.

Кривые линии, полученные при пересечении поверхности корпуса плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, называют шпангоутами.

В данной работе форма корпуса представлена в виде десяти теоретических шпангоутов. На проекции «Корпус» носовые ветки теоретических шпангоутов принято изображать справа от ДП, а кормовые – слева. Абсцисса центра величины принята равной нулю xc = 0. Размерные значения ординат получены умножением их безразмерной величины на половину ширины  судна. При этом коэффициент общей полноты принимается равным 0,7 (cb = 0,7), а также учитывается наличие бульба. Проекция «Корпус» построена в масштабе 1:100 и приведена          в приложении1.  

Площадь шпангоута определяется его очертанием на проекции «Корпус».  В координатных осях  z, y его площадь с высотой борта D разбивают на восемь равных частей, соответствующие числу теоретических ватерлиний. Ординаты на один борт обозначают y0,y1…y8, а расстояние между ватерлиниями – через ΔD = D/8.

В связи с симметрией шпангоута относительно ДП его искомая площадь в соответствии с правилом приближенных вычислений способом трапеций 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 удвоенному произведению интервала между ватерлиниями на исправленную сумму ординат.

Объем подводной части судна, т.е. объемное водоизмещение, определяем при помощи метода параллельных сечений с применением правила трапеций. Корпус разбиваем на n элементарных  объемов рядом равноотстоящих параллельных плоскостей. Такими плоскостями на теоретическом чертеже являются плоскости  теоретических шпангоутов ω0 , ω1, ω2 … ωn . 

Объем каждого элементарного слоя с небольшой погрешностью можно принять равным полусумме ограничивающих слой площадей шпангоутов, умноженной на расстояние, равное длине теоретической шпации L/n:

            ω0 + ω10       L

∇ = Σ ωi  -  ——— * — * C,

n

где ∇ -  объемное водоизмещение, м3;

       Σ ωi  - сумма площадей шпангоутов;

      (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 определяют архитектурно-конструктивный тип судна, являются: характеристика надводного борта; количество непрерывных палуб и трюмов; наличие и относительная длина надстроек; размещение машинного отделения и жилой надстройки (или рубки) по длине судна; наличие двойных бортов, диптанков и их расположение. 

Архитектурно-конструктивный тип судна задается в виде схемы общего расположения, которая представлена в приложении3. Боковой вид и план верхней палубы построены в масштабе 1:250.

Нормальная шпация в форпике и ахтерпике принимается равной 600 мм. На остальной длине судна шпация принимается равной 700 мм, так как длина судна составляет 98 м. 

Длина форпика опредеяется по формуле:

Lф = 0,05*Lпп = 0,05*98 =4,9 м,

где Lпп – длина судна между перпендикулярами.

Длина каждого отсека должна состоять из целого числа нормальных шпаций (практических шпангоутов). Нулевой практический шпангоут совпадает с носовым перпендикуляром. Нумерация шпангоутов производится из носа в корму.

Минимальный набор отсеков регламентируется числом переборок согласно Правилам классификационных обществ и не должна превышать 30м.

Перерасчет длин помещений и их приведение в соответствие с практической шпацией приведены в таблице2.



Таблица2

Наименование 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

143





























6





4. Определение грузоподъемности, вместимости и мощности СЭУ



4.1 Вместимость



Вместимость судна определяется с помощью эпюры вместимости. Для построения ее необходимо рассчитать площади теоретических шпангоутов от основной линии до верхней палубы(см. таблицу1).

Поскольку в курсовой работе предусматривается наличие бака, то необходимо рассчитать площади шпангоутов в надстройке. Также для построения эпюры вместимости необходимо рассчитать площади в двойном дне и диптанке №1, а также площади комингсов. Расчет этих площадей осуществляется с помощью 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  на i-том шпангоуте.

Данный расчет приводим в таблице3.

                  Таблица3

№ шпангоута

Координата на ОП

Координата на двойном дне

Площадь шпангоута, м2

0

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

10

0

0

0



Расчет площадей шпангоутов на баке осуществляем, исходя из 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-том шпангоуте.

Расчет площадей шпангоутов на баке приведен в таблице4.



                

7





               Таблица4

№ шпангоута

Координата на ВП

Координата на баке

Площадь шпангоута, м2

0

1

3,2

5,04

1

4,5

6,4

13,08

2

6,6

7

16,32



В трюме №1 предусмотрен диптанк, поэтому необходимо рассчитать 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-том шпангоуте.

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

13,125



Для 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 верхней палубой представляет собой теоретический объем корпуса судна до верхней палубы. Площади между основной линией и кривой двойного дна представляют собой теоретический объем двойного дна. Площади эпюры вместимости, которые заключены между трюмными переборками, линией двойного дна и линиями люковых закрытий представляют собой теоретические объемы трюмов.

Для получения расчетной вместимости  для насыпных и генеральных грузов необходимо уменьшить теоретический объем, отнять от него объем набора, настила из дерева и объемы, которые нельзя заполнить в первом случае сыпучими грузами, а во втором – штучным грузом.

Для генерального груза разница составляет приблизительно 12% от теоретического объема трюмов, а для насыпных грузов около 3% от теоретического объема. Разница для цистерн двойного дна – 3%, для форпика и ахтерпика – 4%, для диптанков – 1,5%.

Результаты расчетов по эпюре вместимости сведены в таблицу6 (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

951,377





4.2 Грузоподъемность



Чистая грузоподъемность судна Ргр определяется по полезным объемам всех грузовых помещений, поделив их на суммарный объем на заданный удельный погрузочный объем.

                                                                  Σ Wтр               5259,32

Ргр  = ———— = ————— = 2842,88 т,

                                                          q                  1.85

где Ргр  - чистая грузоподъемность судна, т;

      Σ Wтр – суммарная киповая вместимость  трюмов судна, м3;

                 q – удельный погрузочный объем, м3/т (задан равным 1.85 м3/т).

Дедвейт определяем поформуле:

DW = s*Ргр , т,

где s – коэффициент, значение которого приблизительно определяется 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 и расчетная осадка



Водоизмещение судна Δ определяется суммированием веса 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 из уравнения плавучести в виде:

Δ = γ*сb*L*B*d,

где сb – коэффициент общей полноты, сb = 0,7

       γ – удельный вес морской воды, γ = 1,025 т/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 виде прямой линии, которая проводится через точку А, отстоящую от оси на высоте 0,12d,  и точку В.Данный график представлен на рисунке1.





d,м



                                                                                                                 В

   d

    

dконт         

                                                                                       











   А



      0                                                              Δконт                  Δ          Δ, т 

                                              рис.1















10





4.5 Мощность СЭУ и запас 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 эксплуатационной скорости Vэ так:

                                                                 ρ                  Vэ

Nбукс = ξ* — * Vэ2*Ω* — *0,736, кВт

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 = 15.8 узлов. ξf  = 1,62*10-3 = 0,00162;

ξr – коэффициент остаточного сопротивления, определяемый по графикам работы Guldhmmer H.E. и Harvald S.V., на которых ξr  дан в виде функции коэффициента продольной полноты ср,  числа Фруда Fr, а также отношения Lпп/3√∇.

                                                                    сb        0.7

ср = —— = —— = 0.71,

                                                                   сm      0.985

где сm = 0,985 – коэффициент полноты мидель-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 по таблице8:



                           Таблица8

Длина судна                       Lпп , м

Надбавка на шероховатость ξn  *103

100

0,4

150

0,2

200

-,1

Таким 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

75



4.5.3 Пропульсивный коэффициент 

Значение пропульсивного коэффициента может быть определено по формуле:

ηп = η0 *ηр* ηk* ηв ,

где η0 – практически достижимое значение ККД гребного винта на свободной воде для одновинтового судна, η0 = 0,98 – 0,55* сb = 0,595;

      ηв – значение КПД гребного вала при кормовом 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 расчетного режима 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 гребной установки:

                                                                        2014,752

Ne  =  ———— = 2984,818 кВт.

                                                               0,675



4.5.4 Запас топлива 

Вес топлива и смазки Рт определяется по формуле:

                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 на все нужды на ходу, который принимается равным 170 кг/(МВт*ч) для МОД;

      ζ – коэффициент резерва, который учитывает работу вспомогательных механизмов в портах, а также задержки в рейсе вследствие погодных и навигационных обстоятельств, принимается равным 0,2;

      N – суммарная максимальная продольная мощность главных двигателей, МВт.



4.5.5. Экипаж, вода и провиант

Значение веса экипажа Рэ с запасами провианта и 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 характеристик мореходности.



Одним из важнейших навигационных качеств судна является остойчивость. В реальных условиях плавания, кроме силы тяжести и силы поддержания, на судно действуют дополнительные силы, например сила ветра на надводную поверхность судна. 

Остойчивостью называют способность судна, отклоненного от положения равновесия действием внешних сил, возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих сил. Различают поперечную и продольную остойчивость. Поперечная остойчивость характеризуется метацентрической 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 центра тяжести судна, поэтому путем правильного выбора формы корпуса при проектировании и правильного размещения грузов на судне при эксплуатации можно обеспечить достаточную остойчивость, гарантирующую предотвращение опрокидывания судна при любых условиях плавания.

Продольная остойчивость проявляется при наклонениях судна вокруг поперечной оси, проходящей через центр тяжести площади ватерлинии. Такие наклонения вызывают дифферент судна. Принято считать, что дифферент на нос имеет знак плюс, а на корму – знак минус. От дифферента зависят скорость судна и его маневренность. Угол дифферента поддерживается в определенных границах путем соответствующего распределения груза. Как правило, суда ходят на ровном киле или с легким дифферентом на корму.

Про остойчивость судна, которое проектируется, можно судить по совокупности характеристик начальной остойчивости и остойчивости на больших углах крена. О продольной остойчивости можно судить по углу дифферента. 



5.1 Проверка остойчивости и удифферентовки судна при загрузке генеральным грузом. 



Метацентрическая высота судна с генеральным грузом проверяется только для случая осадки по проектную ватерлинию при наличии 10% судовых запасов (случай, когда метацентрическая высота близка к минимуму при наиболее полном использовании грузоподъемности). Прием балластной воды не предусматривается. 

Расчеты аппликаты  zi  составляющих нагрузки производятся с использованием эскиза общего расположения. При определении центра тяжести груза, который размещается в данном грузовом отсеке, за его аппликату приблизительно принимается возвышение центра тяжести объема отсека.

Положение центра тяжести гомогенного (однородного) груза по длине судна совпадает с положением центра тяжести объема  этих отсеков (xri = xwi);абсциссы центров объемов xwi определяются по эпюре вместимости. Также находятся абсциссы центров тяжести жидких грузов.

При расчетах большое значение для достоверной оценки метацентрической высоты  имеет  как можно более точное определение расположения центра 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 xgпор может быть определена согласно рекомендациям Л.М. Ногида.

xgпор = -0,09*Lпп = -0,09*98 = -8,82м – при кормовом расположении машинного отделения.

13





При проектировании судна с заданными параметрами грузовые отсеки, т.е. трюм №1, трюм№2 и трюм №3 заполняются генеральным грузом с удельным погрузочным объемом            q = 1.85м3/т. Таким образом, для расчета веса данного груза необходимо воспользоваться формулой:

                                                                                     Σ Wтр               

Ргр  = ———— т,

                                                                            1.85

рассчитав вместимость каждого трюма по эпюре вместимости. Но при реальных перевозках генеральный груз не может быть уложен под крышки комингсов, поэтому будем считать, что между верхним ярусом груза и крышкой существует зазор в 1м. Исходя из этих параметров, осуществляем пересчет вместимости грузовых помещений. Пересчет вместимости приведен 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

2495,938

Результаты расчетов абсцисс и аппликат отсеков приведены в таблице10.

Согласно результатам расчетов определяется метацентрическая высота по формуле:

h0 = zm – zg –Δhж,

где zm = zc – r0 – аппликата метацентра;

      Δhж = 0,12 – поправка на влияние свободной поверхности жидких грузов.

Метацентрический радиус r0  и аппликата центра величины 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 – коэффициент полноты 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 касательно метацентрической высоты сухогрузных судов (h0 >0).

 











14





Удифферентовка судна проверяется для случая посадки судна по проектную ватерлинию сравнением абсциссы центра тяжести судна xg с абсциссой центра величины xс (xс = 0). Абсцисса центра тяжести судна определяется по формуле:

                                                      Σ(Рi*хi)      -7708,127

хg = ——— = ————— = -0,382м,

                                                         ΣРi               4035,595

где  ΣРi   = Δ, а хi    - абсциссы центров тяжести составляющих нагрузки.

Так как хg ≠ xс,  то необходимо вычислить угол дифферента ψ° по формуле:

              хg - xс

ψ° ≈ 57,3*——— ,

               R0

где R0   - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:

                                                       сw 2       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 судно удифферентовано.



























































15





5.1 Проверка остойчивости и удифферентовки судна при перевозке контейнеров.



Остойчивость проверяется для перевозки контейнеров в трюмах и на палубе. При этом вес контейнеров в трюме составляет 14т, а на палубе – 5т.

При перевозке контейнеров, в том числе и палубных, для обеспечения остойчивости принимается водяной балласт, который размещается в форпике, двойном дне трюма №2 и трюма №3, а также в диптанке №1. Лбъем балластных помещений и абсциссы их центров тяжести определены по эпюре вместимости.  

Таким образом, водоизмещение судна при перевозке контейнеров 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 общего расположения 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 абсциссы центра 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,  то необходимо вычислить угол дифферента ψ° по формуле:

              хg - xс

ψ° ≈ 57,3*——— ,

               R0

где R0   - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:

                                                       сw 2       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 судно удифферентовано.



18





6. Определение наибольшего водоизмещения и валовой вместимости



6.1 Наибольшее водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность



Осадка по грузовую марку dк приблизительно может быть определена путем увеличения  проектной осадки с учетом базисного надводного борта:

dк = D – F = 6,67 – 1,209 = 5,461м,

где F – надводный борт, который для судна длиной 98м составляет согласно правилам 1,209м

Так как у судна проектная осадка меньше осадки по грузовую марку, то необходимо определить наибольшее значение водоизмещения, дедвейта и полезной грузоподъемности. Водоизмещение при этой осадке определяется 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 R и мощности СЭУ следствием увеличения осадки является сопротивления движению  судна и, соответственно, времени на путь и запасов топлива и воды. Соответственно приблизительной оценки наибольшая чистая грузоподъемность составит:

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 по обмеру судов.

Валовая вместимость GT определяется 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

0,30

Тогда 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 перевозки контейнеров. Выполнены соответствующие расчеты, которые подтверждают соответствие судна требованиям по минимальному надводному борту, остойчивости (продольной и поперечной) и другим характеристикам. Для данного судна предусмотрена дальность плавания 5050 морских миль. К расчетам прилагаются схема общего расположения, проекция «Корпус» и эпюра вместимости, которые дают более полное представление о конструкции судна, его особенностях и технических возможностях.



Литература:



1. Ларкін Ю.М., Хільський В.П., Демідюк О.В. «Устрій і будова 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