Определение основных элементов и характеристик средних рыболовных траулеров на начальных этапах проектирования

УДК 629.123.001.12

С. В. Дятченко, Лыонг Хунг Нгок

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДНИХ РЫ1БОЛОВНЫ1Х ТРАУЛЕРОВ НА НАЧАЛЬНЫК ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Создание современного флота всегда относилось к приоритетным направлениям развития страны. В условиях рыночной экономики строительство эффективного, с точки зрения экономических и эксплуатационных показателей, промыслового флота требует обоснованного принятия решений по основным проектным характеристикам уже на ранних стадиях проектирования. Внедрение новых технологий и современного программного обеспечения позволяет значительно расширить перечень исследуемых элементов и характеристик судов и улучшить те или иные его качества за счет оптимизационных расчетов. Проектированию судов различного назначения всегда уделялось большое внимание. Следует отметить большой вклад в развитие методологии проектирования судов таких известных ученых, как В. В. Ашик, А. В. Бронников, Н. Ф. Воеводин,

A. И. Гайкович, Ю. Н. Горбачев, Г. Ф. Демешко, Н. К. Дормидонтов, Н. А. Ефремов, И. Г. Захаров, С. И. Логачев, В. И. Любимов, Н. В. Никитин, Л. М. Ногида, В. И. Поспелов, А. И. Раков,

B. Н. Разуваев, Е. П. Роннов, Г. В. Савинов, Б. М. Сахновский, Н. Б. Севастьянов, В. Б. Фирсов, П. А. Шауб и Б. А. Царев. Вместе с тем недостаточно полно рассмотрены вопросы проектного обоснования основных элементов и характеристик средних промысловых судов. Вследствие этого отечественные промысловые суда этого типа в современных условиях являются экономически малоэффективными, обладают недостаточно высокими эксплуатационными характеристиками и зачастую не соответствуют требованиям условий обитаемости. Эти недостатки не позволяют многим промысловым судам конкурировать с лучшими зарубежными аналогами. Известно, что основным методом определения элементов проектируемого судна является решение системы уравнений проектирования. В процессе разработки проекта, для снижения объемов проектных работ и выполнения необходимых сопоставлений вариантов решений, часто используют судно-прототип. Поскольку уравнения проектирования выражают связь между главными неизвестными и характеристиками качества исходного судна, ожидаемого качества проектируемого судна, которое оговорено техническим заданием или которое хочет придать ему сам проектант, добиться сложно. Для того чтобы наиболее полно и качественно учесть при разработке нового судна лучшие технические решения, реализованные в известных проектах судов, необходим подробный анализ основных характеристик и элементов этих судов, а также их технико-экономических и эксплуатационных показателей. Результаты статистических исследований для судов конкретного типа имеют большое значение как на начальном этапе проектирования при назначении исходных данных, так и на последующих этапах, позволяющих проектировать те или иные качества судна. Поэтому актуальным представляется назначение исходных проектных характеристик промысловых судов этого типа с учетом статистических данных, полученных на основании анализа известных проектов. Такой подход позволяет: выбрать наилучший прототип из судов-аналогов; определить области допустимых значений основных элементов проектируемого судна; выявить достоинства и недостатки судна-прототипа и тем самым существенно снизить объемы оптимизационных исследований; осуществлять проектирование судов нового архитектурного исполнения. Основная цель исследований - определение общих закономерностей изменения ширины, высоты борта, осадки в грузу, полного водоизмещения и водоизмещения в состоянии судна порожнем от расчетной длины судна. Объект исследований -проектные данные средних рыболовных траулеров, построенных в России (в том числе в СССР), Европе, Японии и Вьетнаме. Рассмотрено свыше ста проектов рыболовных судов этого типа.

Современные средние траулеры в России, Вьетнаме и других странах отличаются по своему архитектурному исполнению, конструкции корпуса, добывающе-технологическому комплексу, гидродинамическому и энергетическому комплексам, комплексу судовых устройств, поисково-радионавигационному комплексу и экипажу. Кроме того, суда этого типа отличаются расчетной длиной, шириной и высотой борта, а также мощностью главного двигателя и автономностью. Существенные различия судов этого типа предусматривают многофакторный анализ.

Первым этапом такого анализа являлось определение общих закономерностей изменения наибольшей ширины В, высоты борта Н и осадки в грузу Т от расчетной длины судна Ь±± (рис. 1). Как видно из рис. 1, зависимости имеют ярко выраженный линейный характер.

В, Н, Т, м

Рис. 1. Зависимость ширины, высоты борта и осадки от расчетной длины судна

Исследовалось также изменение отношений основных элементов (Ь±±/В, В/Т, Н/Т) судов этого типа от расчетной длины, показанное на рис. 2.

Ь±±/В, В/Т, Н/Т

Рис. 2. Зависимость отношений Ь^\./В, В/Т и Н/Т от расчетной длины судна

Установлено, что отношения В/Т, Н/Т для средних рыболовных траулеров остаются практически постоянными (В/Т = 2,45; Н/Т = 1,42) для рассмотренного диапазона изменения расчетной длины. Вместе с тем отношение Ьц/В возрастает с 3,85 до 5,55 при увеличении длины судна с 25 до 60 м. При обработке статистических данных нами использован метод наименьших квадратов. Рассмотренные выше основные элементы определяют главные размерения судна. Вместе с тем для определения наилучшей формы корпуса необходимы данные по коэффициентам полноты. Известно, что коэффициент общей полноты является важной характеристикой корпуса судна, т. к. непосредственно связан с ходкостью судна и служит для общей проверки проекта. Необходимо помнить, что при выборе больших значений коэффициентов общей полноты трудно обеспечить заданную скорость на волнении, но вместе с тем такие суда с экономической точки зрения являются более эффективными. Нами получена статистическая зависимость изменения коэффициента общей полноты от относительной скорости судна Бг для диапазона Бг = 0,235^0,333 (рис. 3).

07 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45

0,220 0,240 0 760 0,280 0,300 0,320 0,340

Рг

Рис. 3. Зависимость коэффициента общей полноты от относительной скорости судна Бг

При разработке проекта судна в качестве параметров часто назначают относительную длину, которая является показателем удлинения формы судна. Теоретически должна существовать некоторая оптимальная относительная длина, при которой полное удельное сопротивление на заданной скорости свободного хода минимально. Нами получены статистические зависимости изменения относительной длины судна I от его относительной скорости Бг для средних рыболовных траулеров европейских и японских проектов (рис. 4).

I

Рис. 4. Зависимость относительной длины I от относительной скорости судна Бг:

- средние рыболовные траулеры европейской постройки;

А - средние рыболовные траулеры японской постройки

Зависимости имеют линейный характер, отражающий уменьшение величины относительной длины при возрастании относительной скорости судна для европейских проектов в диапазоне Бг = 0,254^0,333 и для ряда японских проектов в диапазоне Бг = 0,328^0,368. Наблюдаемые различия полученных зависимостей можно объяснить тем, что для рассмотренных японских проектов судов скорость свободного хода выше, чем у многих европейских проектов, и больше отношение Ьц/В, которое составляет от 5,18 до 5,85. По нашему мнению, целесообразно использовать зависимость относительной длины I от числа Фруда Бг, полученную на основании анализа проектов европейских судов. Полученные зависимости изменения коэффициента общей полноты 5 и относительной длины судна I от относительной скорости Бг соответствуют общепринятому представлению таких величин для промысловых судов других размеров [1], а также транспортных судов [2].

Важнейшими элементами рыболовных судов являются его полное водоизмещение В и водоизмещение в состоянии судна порожнем Вп. Определение предварительного водоизмещения на ранних стадиях проектирования позволяет перейти к определению наилучших элементов теоретического чертежа и статей нагрузки судна. Нами были получены статистические зависимости изменения этих элементов от расчетной длины судна (рис. 5). Зависимости имеют линейный характер. Исследована также грузоподъемность Ргр судов этого типа. Установлено, что грузоподъемность возрастает с увеличением расчетной длины траулеров (рис. 5).

1400 н 1200 ,1000 ^ 800

^ 600 н 400

С 200 о

Б • Бп Ргр Линейный

Б = 2Б£Б51 .ц-200,77

ш  •

Линейн ЫЙ (Ргр) ~"бп =22 да Ь11-31_7444_—-

1 ф

• А Ргр =4690 ^-45.24# —

А* *- 4 Л А * 1

25 30 35 40 45 50 55

Ап, м

Рис. 5. Зависимость полного водоизмещения и грузоподъемности от расчетной длины судна

Для средних рыболовных траулеров получены расчетные зависимости (1)-(9), позволяющие определить наибольшую ширину, высоту борта, осадку в грузу, относительные величины (Ьц/В, В/Т, Н/Т), полное водоизмещение и водоизмещение в состоянии судна порожнем, грузоподъемность судна в зависимости от его расчетной длины.

В = 0,13 • Ь1± + 4,715, м.

Н = 0,051-Ь11 + 4,109, м.

Т = 0,055 - Ь1± +1,745, м.

Ь1±/В = 0,0515 - Ь1± + 2,499. В/Т = -0,0042 - Ь11 + 2,631. Н/Т = 0,0014 - Ь11+1,380. Б = 26,55 - Ь11- 200,8, т. Бп = 22,085 - Ь11- 317,4, т. Ргр = 4,69 - Ь11- 45,25, т.

Получены также зависимости изменения коэффициента общей полноты и относительной длины судна от изменения числа Фруда - (10), (11).

5 = -1,472 - Бг +1,011.

I = -24,271-Бг +11,405.

В табл. 1 представлены результаты расчетов основных элементов и их соотношений по формулам (1)-(6) для средних рыболовных траулеров. Из таблицы следует, что отношения ширины к осадке лежат в диапазоне 2,38 < В/Т < 2,54, а отношения высоты борта к ширине в диапазоне 0,57 < Н/В < 0,654 , что соответствует данным [1], где 2 < В/Т < 3 , и 0,566 < Н/В < 0,654 .

Таблица 1

Определение основных элементов и их соотношений для средних рыболовных траулеров

Параметр Значения

Ьц, м 30 35 40 45 50 55 60

В, м по формуле (1) 8,62 9,27 9,92 10,57 11,22 11,87 12,52

Н, м по формуле (2) 5,64 5,89 6,15 6,40 6,66 6,91 7,17

Т, м по формуле (3) 3,40 3,67 3,95 4,22 4,50 4,77 5,05

Продолжение табл. 1

Параметр Значения

B/T 2,538 2,525 2,513 2,504 2,495 2,487 2,481

H/B 0,654 0,636 0,620 0,606 0,594 0,583 0,573

Ьц/В 3,482 3,778 4,034 4,259 4,458 4,635 4,794

B/T 2,538 2,525 2,513 2,504 2,495 2,487 2,481

H/T 1,661 1,606 1,559 1,518 1,481 1,449 1,421

Ьц/В по формуле (4) 4,044 4,301 4,559 4,816 5,074 5,331 5,589

В/T по формуле (5) 2,505 2,484 2,463 2,442 2,421 2,400 2,379

H/T по формуле (6) 1,422 1,429 1,436 1,443 1,450 1,457 1,464

Анализ энергетического комплекса показал, что в большинстве случаев на средних рыболовных судах применяют один главный двигатель и один движитель с винтом регулирующего шага в насадке. При определении мощности главного двигателя проектируемого судна в первом приближении обычно используют простейшие формулы вида [3]:

Бт • -п

^,д = —^ ,

где Б - расчетное водоизмещение проектируемого судна, т; - расчетная скорость судна, уз;

С - адмиралтейский коэффициент. В [4] рекомендуется для промысловых судов использовать формулу (12) в виде

Б0,5 • V2’5

^гд = -------,

гд 20 ±е

где е = ±2, что составляет 10 % от среднего значения С.

Для средних рыболовных судов формула (13) может быть уточнена (табл. 2). Результаты

исследований, представленные в табл. 2, позволяют использовать в расчетах этого типа судов

откорректированную формулу (13) в виде

Б0,55 • V2’55

^гд =--------,

д 30 ±е

где е = ±1,5 , т. е. составляет 5 % от среднего значения С.

Таблица 2

Мощность главных двигателей средних рыболовных траулеров по данным проектов и расчетным формулам

Обозначение, год и место постройки судна т ,е о о = з у Л^д, кВт Погрешность Д, %

По проекту По формуле

Мыс Корсакова, 1995, ФРГ 3 043 14 2 425 2 023 2 298 -16,6 -5,2

СРТМ «Стеркодер», 1992, Норвегия 2 870 14,5 2 460 2 145 2 433 -12,8 -1,1

СРТМ «Оболонь», 1987, ФРГ 2 508 13,2 1 760 1 576 1 768 -10,4 0,4

пр. 1332 СРТР типа «Баренцево море», 1983, СССР 1 940 13,5 1 620 1 475 1 635 -9,0 0,9

пр. 503M, типа «Андрей Смирнов», 1995, Россия 1 234 12,1 970 895 964 -7,8 -0,6

пр. 502ЭМ, типа «Василий Яковенко», 2000, Россия 1 220 11,6 852 800 860 -6,1 1,0

«Kayo Maru N 51», 1973, Япония 1 206 14,6 1 650 1 405 1 526 -14,9 -7,5

пр. 13031 «Капитан Баринов», 1993, Россия 605 10,4 450 429 443 -4,7 -1,6

пр. 13020, типа «Приморье», 1995, Россия 596 10,3 440 416 429 -5,5 -2,6

СРТ пр. 1482В, 2006, Вьетнам 392 11,0 380 397 402 4,5 5,9

Выводы

Получены расчетные зависимости (1)-(9), позволяющие определить основные элементы средних рыболовных траулеров и их соотношений на начальных этапах проектирования.

Получены зависимости изменения коэффициента общей полноты и относительной длины судна от изменения числа Фруда - формулы (10), (11).

Для определения мощности главных двигателей средних рыболовных траулеров можно использовать формулу (14).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Раков А. И., Севастьянов Н. Б. Проектирование промысловых судов. - Л.: Судостроение, 1981. - 376 с.

2. Линдблад А. Проектирование обводов транспортных судов. - Л.: Судостроение, 1965. - 127 с.

3. Раков А. И. Оптимизация основных характеристик и элементов промысловых судов. - Л.: Судостроение, 1978. - 232 с.

4. Ашик В. В., Царев Б. А., Чепанов И. В. Приближенная оценка мощности судовой энергетической установки. - Л.: Судостроение. - 1973. - № 5. - С. 6-11.

Статья поступила в редакцию 25.02.2009

DETERMINATION OF BASIC ELEMENTS AND FEATURES OF MEDIUM FISHING TRAWLERS ON INITIAL STAGES OF DESIGNING

S. V. Dyatchenko, Lyong Hung Ngoc

Over hundred of projects of medium fishing vessels, designed in Russia (including USSR), Europe, Japan and Vietnam have been examined. The analysis of their basic design characteristics is made. The purpose of the investigation is to define general principles of changes in width B, board height H, freight draft T, greater displacement and load-carrying capacity according to effective vessel length Ln. The effective dependences which allow to define the greatest width, board height, freight draft, relative values (L±±/B, В/Т, Н/Т), full displacement and load-carrying capacity of a vessel depending on its effective length.

Key words: medium fishing vessels, basic elements, ship designing.