Устройство судов внутреннего плавания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткая характеристика района плавания и обоснование выбора прототипа

1.1 Краткая характеристика района плавания

1.2 Обоснование выбора прототипа

2. Определение водоизмещения и главных размерений судна. Выбор главных СЭУ. Составление укрупненной нагрузки масс

2.1 Определение водоизмещения судна

2.2 Определение главных размерений судна и выбор главных СЭУ

3. Проверка главных размерений судна из условия достаточной прочностии непотопляемости

3.1 Проверка главных размерений судна из условия прочности

3.2 Проверка главных размерений судна из условия непотопляемости

4. Расчет характеристик плавучести по теоретическому чертежу

4.1 Разработка проекции «Корпус» теоретического чертежа

4.2 Расчет характеристик плавучести

5. Разработка эскиза общего расположения

6. Расчет координат центра масс и предварительная удиферентовка судна

7. Расчет остойчивости по основному критерию норм речного регистра

7.1 Определение кренящего момента

7.2 Определение допустимого момента

8. Расчет скорости движения судна

8.1 Определение площади смоченной поверхности

8.2 Расчет сопротивления воды движению судна

9. Расчет движителя на полное использование мощности главных СЭУ и определение расчетной скорости судна

10. Определение соответствия габаритов судна габаритам судового хода

Заключение

Литература

Введение

Выполнение курсового проекта имеет цель практического закрепления знаний полученных при изучении дисциплины «Устройство и оборудование транспортных средств». Судно проектируется методом «от прототипа», то есть с использованием характеристик, какого либо из построенных и эксплуатирующихся судов. Прототип задан в задании.

Содержание курсового проекта иллюстрируется расчетными графиками и схемами.



1. Краткая характеристика района плавания и обоснование выбора прототипа

1.1 Краткая характеристика района плавания

Енисей - одна из крупнейших рек Российской Федерации - является основной водной артерией Красноярского края и имеет большое значение для его экономики. плавание судно непотопляемость речной

Длина реки от места слияния Малого Енисея и Большого Енисея составляет 3385 км., площадь бассейна - 2580 тыс. км².

Бассейн Енисея резко ассиметричен - его правобережная часть в 5,6 раза больше левобережной. Речная сеть бассейна имеет густоту 0,45 км\км².

Ниже города Красноярск долина Енисея расширяется, река приобретает равнинный характер, но в русле еще встречаются подводные гряды - продолжение острогов Енисейского кряжа. На этом участке расположен самый затруднительный для судоходства участок - Казачинский порог. Скорость течения на пороге достигает 18 км\ч. Проводка судов вверх по течению осуществляется с помощью туерной тяги.

От устья Ангары характер долины и русла Енисея резко меняется. Правый берег остается гористым , левый переходит в низкую пойму. Ширина русла реки достигает 2 км., глубина увеличивается до 17 м.

В 40 км выше от устья реки Подкаменная Тунгуска река вновь прорезает отроги Енисейского кряжа, образуя Осиновский порог, где скорость течения достигает 11 км\ч. Ниже порога река проходит через скалистое ущелье , ширина русла здесь 740м. а глубина возрастает до 40 м. От устья реки Подкаменная Тунгуска Енисей становится полноводнее и шире, русло разделяется на многочисленные протоки.

Красноярск - Игарка:

Протяженность -1744 км;

Лимитирующие габариты судового хода:

Радиус закругления - =600 м;

Ширина судового хода - =100 м;

Глубина судового хода - =3,0 м;

Скорость течения - С=4,5 км\ч.

1.2 Обоснование выбора прототипа

В соответствии с условиями задания по приведенной в Приложении таблице А.1 подбираем судно прототип с характеристиками, наиболее близкими к условиям задания.

Для обоснования прототипа необходимо вычислить следующий коэффициент подобия по грузоподъёмности , по осадке , автономности .

При этом уделим особое внимание классу Речного Регистра, величинам грузоподъемности, осадки и автономности плавания.

Характеристики прототипа записываются в левую колонку таблицы 1. Правая колонка заполняется по мере расчета и уточнение соответствующих характеристик проектируемого судна.

Относительные величины в шести последних строках определяются по эскизу общего расположения судна прототипа.



2. Определение водоизмещения и главных размерений судна. Выбор главных СЭУ. Составление укрупненной нагрузки масс

2.1 Определение водоизмещения судна

Для определения водоизмещения судна с помощью совместного решения уравнения масс и уравнения грузовместимости последовательно рассчитываются следующие величины.

Коэффициент запаса водоизмещения d=0.02 при D?500 т.

Измерители массы корпуса р_к и механизмов р_м принимаются по прототипу р_к =0,105 т/м, р_м =0,069 т/кВт.

Удельный расход топлива и смазки р_тс , т/кВт

Р_тс =24t_а q_т(1+к)*10^-3

Р_тс =24*18*0,20*(1+0,2)*0,001=0,104.

где t_а - автономность плавания (по заданию t_а =18 суток);

q_т= 0,2 кг/кВт час - удельный расход топлива главных СЭУ;

к=0,2 коэффициент учитывающий расход топлива и смазки на вспомогательные механизмы.

Масса экипажа m_эк , т (количество экипажа принимается по прототипу).

m_эк =0,120 n_эк =0,120*9=1,08.

Масса продуктов питания m_пп , т

m_пп =0,004 t_а n_эк =0,004*18*9=0,648.

Масса запасов питьевой воды m_пв , т

m_пв =0,03 t_а n_эк =0,03*18*9=4,86.

Масса фекально-сточных вод m_ф , т

m_ф =0,03 t_а n_эк =0,03*18*9=4,86.

Определяем чистый дедвейт (без топлива и смазки), D_w^o, т



D_w^o =Q+ m_эк+ m_пп+ m_пв+ m_ф =1015+1,08+0,648+4,86+4,86=1026,4

Таблица 1 - Характеристика судов прототипа и проектируемого.

Характеристики судна	Прототип	Проект
Номер проекта	272Т
Класс Речного Регистра	Р	Р
Грузоподъемность G, т	800	1015
Количество * мощность СЭУ ?РS , кВт	2*294	2*397
Скорость н, км/ч	18,9	19,3
Водоизмещение D, т	1084	1529
Длина L, м	65,2	80,9
Ширина B, м	14,0	15,6
Высота H, м	2,0	3,51
Осадка с грузом T, м	1,48	1,37
Кубический модуль LBH, м3	1826	3204
Коэф. общей полноты д	0,802	0,011
Коэф. полноты КВЛ б	0,884	0,860
Коэф. полноты миделя в	0,998	0,986
Адмиралтейский коэффициент Са	1212	1212
Коэф. массы корпуса рк , т/м	0,105
Коэф. массы механизмов МО рм , т/кВт	0,069
Автономность плавания tа , сут.	10	18
Количество экипажа nэк , чел.	9	9
Коэффициент утилизации з=G/D	0,738	0,664
Относительная длина МО lмо= lмо / L	0,14
Отн. длина форпика lф= lф / L	0,077
Отн. длина коффердама lк= lк / L	0,009
Отн. длина ахтерпика lа= lа / L	0,042
Отн. длина грузового люка lл= lл / L	0,01
Отн. ширина грузового люка bл= bл / B	0,056
Отн. высота комингса люка hл= hл / H	0,3
Отн. абсцисса ЦТ корпуса xgk= xgk / L	-0,07	-0,07
Отн. аппликата ЦТ корпуса zgk= zgk / H	0,84	0,84
Относительная аппликата ЦТ машинного отделения zмо= zмо / H	0,40	0,40



Кубический модуль (LBH), м³

(LBH) =

где е =1,1 - коэффициент неплотности загрузки трюма;

_уд =1,7 - удельный погрузочный объем (по заданию);

l_ф =0,077 - относительная длина форпика;

l_а=0,038 - относительная длина ахтерпика;

l_мо - относительная длина машинного отделения = (-14ч16% длины судна = 65,2*0,14=9,128)

b_наб =0,07 - относительная ширина набора;

h_наб =0,13 - относительная высота набора;

l_л =0,693 - относительная длина грузового люка,

b_к =0,786 - относительная ширина грузового люка.

(LBH) = =2625

Масса корпуса судна m_к , т

m_к =р_к(LBH) =0,105*2625=275,6

Адмиралтейский коэффициент принимается по прототипу -

С_а =1212.

Коэффициенты уравнения масс и грузоподъемности А, С, М:



А=1-d=1-0,02=0,98

С=н³(р_м+ р_тс)/ С_а=19,3³(0,069+0,104)/1212=1,026

М= р_к LBH+D_w^o =0,105*2625+1026,4=1302

Уравнение масс и грузовместимости Ax³=Cx²+M при введении замены D=x³ решается методом последовательных приближений с точностью решения до четвертого знака, при этом первое приближение x₁ принимается равным

x₁ = = =11,12

Результаты решения уравнения в первом приближении

0,98*11,12³=1,026*11,12²+1302, 1348<1429

Так как левая часть уравнения меньше правой, во втором приближении x₂ увеличивается. Принимаем x₂=11,5

0,98*11,5³=1,026*11,5²+1302, 1490>1438

Так как левая часть уравнения больше правой, в третьем приближении x₃ уменьшается. Принимаем x₃=11,35

0,98*11,35³=1,026*11,35²+1302, 1433?1434

Окончательное водоизмещение D равно, т:

D= x₃³=11,35³=1462.

2.2 Определение главных размерений судна и выбор главных СЭУ

Относительное удлинение судна ш_L

ш_L = а₄ + 0,34 = 4,94+0,34 =7,757



где коэффициент а₄ равен: для судов класса «Р» - 4,94; р=1 т/м³ - массовая плотность воды.

Расчетная длина судна L, м

L= ш_L* =7,757* =88,0.

Расчетная ширина судна В, м

В =D/pLTд =1462/(1*88,0*1,37*0,802)=15,1

где коэффициент общей полноты д=0,802 в приближении принимается по судну прототипу.

Высота борта судна Н, м

Н =(LBH)/(LB)=2625/15,1*88,0=1,98

Ориентировочная мощность одного главного двигателя Р_s, кВт

P_s= = =383,0

По данным таблицы А3 приложения выбираются двигатели подходящей мощности, при этом предпочтение отдается двигателям с малой частотой вращения, не требующим установки понижающего редуктора.

Выбираем двигатель марки 6L272Р с мощностью Р_s=386кВт (525л.с.), при номинальной частоте вращения n_c=8,0 c^-1 (480мин^-1); редуктора нет, поэтому передаточное отношение i=1.



3. Проверка главных размерений судна из условия достаточной прочности и непотопляемости

3.1 Проверка главных размерений судна из условия прочности

Необходимая общая прочность судна обеспечивается путем установления соответствия соотношений L/H и B/H проектируемого судна требованиям Речного Регистра России.

Соотношения проектируемого судна

L/H=88,0/1,98=44,44

B/H=15,1/1,98=7,63

Удовлетворяют требованиям Речного Регистра к судну класса «Р»

B/H<=5, но не удовлетворяют требованиям L/H<=28, т.е. увеличиваем высоту борта Н=3,15, т.е. L/H=88,0/3,15=27,94 и B/H=15,1/3,15=4,79.

Удовлетворяют требованиям Речного Регистра к судну класса «Р».

3.2 Проверка главных размерений судна из условия непотопляемости

Непотопляемость судна регламентируется Речным Регистром путем установления минимально необходимой высоты надводного борта Н_нб=Н-Т, которая должна быть не менее значений, приведенных для каждого класса. Высота надводного борта проектируемого судна Н_нб=Н-Т=3,15-1,37=1,78 удовлетворяет требованиям Речного Регистра к судам класса «Р», Н_нб>0,34 м (длиной 50 м и более).



4. Расчет характеристик плавучести по теоретическому чертежу

4.1 Разработка проекции «Корпус» теоретического чертежа

Проекция «Корпус» теоретического чертежа проектируемого судна разрабатывается аффинным способом с использованием плазовых координат судна прототипа, которые приведены в таблице 2 в долях от полушироты.

Таблица 2 - Плазовые ординаты судна прототипа и проектируемого судна.

№ шпангоута	Ординаты i-го шпангоута по j-ой ватерлинии прототипа (в долях от полуширины)	№ шпангоута	Ординаты i-го шпангоута по j-ой ватерлинии проектируемого судна (м)
i	j=0	j=1	j=2	j=3	j=4	i	j=0	j=1	j=2	j=3	j=4
0					0	0					0
1	0	0,077	0,155	0,211	0,266	1	0	0,58	1,17	1,59	2,01
2	0,144	0,344	0,444	0,522	0,588	2	1,09	2,60	3,35	3,94	4,44
3	0,355	0,611	0,722	0,777	0,833	3	2,68	4,61	5,45	5,87	6,29
4	0,666	0,833	0,900	0,944	0,966	4	5,03	6,29	6,80	7,13	7,29
5	0,800	0,955	0,988	0,988	1	5	6,04	7,21	7,46	7,46	7,55
6	0,900	1	1	1	1	6	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
7	0,900	1	1	1	1	7	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
8	0,900	1	1	1	1	8	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
9	0,900	1	1	1	1	9	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
10	0,900	1	1	1	1	10	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
11	0,900	1	1	1	1	11	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
12	0,900	1	1	1	1	12	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
13	0,900	1	1	1	1	13	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
14	0,900	1	1	1	1	14	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
15	0,900	1	1	1	1	15	6,80	7,55	7,55	7,55	7,55
16	0,166	0,955	1	1	1	16	1,25	7,21	7,55	7,55	7,55
17	0,055	0,755	0,933	0,988	1	17	0,42	5,70	7,04	7,46	7,55
18	0	0,277	0,677	0,855	0,933	18	0	2,09	5,11	6,46	7,04
19			0	0,388	0,755	19			0	2,93	5,70
20					0	20					0

Таблица 3 - Расчет элементов плавучести судна.

Статистичес-кие моменты	кi wi	0,00	26,82	69,44	98,0	108,6	99,20	81,84	61,38	40,92	20,46	0	-20,46	-40,92	-61,38	-81,84	-102,3	-109,92	-116,13	-94,32	-35,73	0,00	-56,34	0,00	-56,34	Хс=-0,78
кi	10-i	10,0	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	-1	-2	-3	-4	-5	-6	-7	-8	-9	-10,0				Zc= 0,85
Площадь шпангоута	wi	0,00	2,98	8,68	14,00	18,10	19,84	20,46	20,46	20,46	20,46	20,46	20,46	20,46	20,46	20,46	20,46	18,32	16,59	11,79	3,97	0,00	318,87	0.00	318,87	V=1396,5
Исправлен-ная сумма	?исп Уij	0,00	4,34	12,65	20,41	26,38	28,92	29,82	29,82	29,82	29,82	29,82	29,82	29,82	29,82	29,82	29,82	26,71	24,18	17,18	5,78	0,00				?uSj=4053,6
Поправка к сумме	еij	0,00	1,01	2,77	4,49	6,16	6,80	7,18	7,18	7,18	7,18	7,18	7,18	7,18	7,18	7,18	7,18	4,40	3,99	3,52	2,85	0,00				еj=947,9
Сумма ординат	? Уij	0,00	5,35	15,42	24,90	32,54	35,72	37,00	37,00	37,00	37,00	37,00	37,00	37,00	37,00	37,00	37,00	31,11	28,17	20,70	8,63	0,00				?Sj=5001,5
Ординаты i-го шпангоута по j-ой ватерлинии Уij , м	j=4	0	2,01	4,44	6,29	7,29	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7.04	5,70	0	130,92	0	130,92	1152,1
	j=3		1,59	3,94	5,87	7,13	7,46	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,46	6,46	2,93		125,89	2,26	123,63	1087,9
	j=2		1,17	3,35	5,45	6,80	7,46	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,04	5,11	0		119,43	0,59	118,84	1045,8
	j=1		0,58	2,60	4,61	6,29	7,21	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,55	7,21	5,70	2,09			111,79	1,34	110,45	972,0
	j=0		0	1,09	2,68	5,03	6,04	6,80	6,80	6,80	6,80	6,80	6,80	6,80	6,80	6,80	6,80	1,25	0,42	0			84,51	0	84,51	743,7
№ шпангоута	i	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	Сумма ординат	Поправка к сумме ординат	Исправленная сумма	Площадь ватерлинии

Эти координаты переносятся в левую половину таблицы 2. Правая половина таблицы 2 заполняется путем умножения коэффициентов, приведенных в левой половине таблицы, на 0,5В проектируемого судна. Эти величины переносятся затем в левую половину таблицы 3. По величинам координат правой половины таблицы 2 на миллиметровке формата А3 строится проекция «корпус» теоретического чертежа в удобном масштабе (1:50).

4.2 Расчет характеристик плавучести

Расчет величин в правой половине таблицы 4 производится для каждого шпангоута по следующему алгоритму.

Суммы ординат i-x шпангоутов по j-м ватерлиниям, ?y_ij , м

4

?y_ij=?y_j.

_j=0

Поправки к суммам е_ij=0,5(y_лев+y_прав),

где y_лев и y_прав, соответственно, правая и левая значащая цифра строки (включая 0).

Исправленные суммы ?^uy_ij, м,

? ^uy_ij=?y_ij- е_ij .

Площадь i-го шпангоута w_i, м²

w_i =2?T? ^uy_ij ,



где ?T=0,25Т = 0,25*1,37=0,343

Аналогично заполняется нижняя половина таблицы 3. Нижняя строка таблицы 3 заполняется путем вычисления следующих величин.

Площадь j-й ватерлинии S_j, м².

S_j=2?L?^uy_ij , где ?L=0,05L=0,05*88,0=4,4

Сумма площадей ватерлиний ?S_j, м²

?S_j=S₀+S₁+S₂+S₃+S₄=743,7+972,0+1045,8+1087,9+1152,1=5001,5

Поправка е_j, м²

е_j= 0,5(S₀+S₄); е_j = 0,5*(743,7+1152,1)=947,9

Исправленная сумма площадей ватерлиний ?^uS_j, м²

?^uS_j = ?S_j- е_j = 5001,5-947,9=4053,6

Водоизмещение рассчитанное по шпангоутам V_w, м³

V_w=?L?^uw_i =4,4*318,87=1403

Водоизмещение рассчитанное по ватерлиниям V_S, м³

V_S=?Т?^u S_j =0,343*4053,6=1390

Осредненная величина водоизмещения V, м³



V=0,5(V_w+V_s) =0,5(1403+1390)= 1396,5

Абсцисса центра величины х_с , м

х_с =?L?^u к_iw_i / ?^uw_i=4,4*(-56,34)/318,87=-0,78

Аппликата центра величины z_с , м

z_с ={(S₁+2S₂+3S₃+4S₄- е_j) / ?^uS_j }* ?T

z_с={(972,0+2*1045,8+3*1087,9+4*1152,1-947,9)/4053,6}*0,343=0,85

Коэффициент общей полноты д

д=V/LBT=1396,5/88,0*15,1*1,37=0,767

Коэффициент полноты КВЛ б

б =S₄/LB=1152,1/88,0*15,1=0,867

Коэффициент полноты миделя в

в = w₁₀/ВТ=20,46/15,1*1,37=0,989



5. Разработка эскиза общего расположения

Назначаем размер конструктивной шпации. По правилам Российского Речного Регистра для судов класса «Р» в форпике длина шпации равна 0,5м, а во всех других отсеках - 0,6м, длина форпика должна быть не менее 0,5В и 0,07L.

Уточнение длины форпика l_ф= l_фL=0,074*88,0=6,51.

Количество шпаций n_ш= l_ф / 0,5=6,51/0,5=13,02.

Принимаем количество шпаций n_ш=14

Уточняем длину форпика l_ф= 0,5 n_ш=0,5*14=7,0 м.

Т.к. это меньше 0,5В=7,55 м то принимаем количество шпаций n_ш=16, длина форпика l_ф=0,5*16=8,0 м.

Действуя аналогично, уточняем длины остальных отсеков.

Длина коффердама предварительно l_к= l_кL=0,042*88,0=3,70.

Количество шпаций n_ш= l_к / 0,6=3,70/0,6=6,17.

Принимаем количество шпаций n_ш=7

Уточняем длину коффердама l_к= 0,6 n_ш=0,6*7=4,2 м.

Длина грузового трюма предварительно l_тр= l_трL=0,693*88,0=60,98.

Количество шпаций n_ш= l_тр / 0,6=60,98/0,6=101,6.

Принимаем количество шпаций n_ш=102

Уточняем длину грузового трюма l_тр= 0,6 n_ш=0,6*102=61,2 м.

Длина топливного отсека предварительно

l_то= т_тс/(0,8В(Н-0,6))= 43,3/(0,8*15,1(3,15-0,6))=1,41.

Количество шпаций n_ш= l_тс / 0,6 =1,41/0,6=2,35.

Принимаем количество шпаций n_ш=3

Уточняем длину топливного отсека l_то= 0,6 n_ш=0,6*3=1,8 м.

Длина машинного отделения предварительно l_мо= l_моL=0,146*88,0=12,85. Количество шпаций n_ш= l_мо / 0,6=12,85/0,6=21,4.

Принимаем количество шпаций n_ш=22

Уточняем длину машинного отделения l_мо= 0,6 n_ш=0,6*22=13,2 м.

Длина ахтерпика предварительно l_а= l_аL=0,038*88,0=3,34.

Количество шпаций n_ш= l_а / 0,6=3,34/0,6=5,57.

Принимаем количество шпаций n_ш=6

Уточняем длину ахтерпика l_а= 0,6 n_ш=0,6*6=3,6 м.

Общая длина судна 8,0+4,2+61,2+1,8+13,2+3,6=92,0 м больше (за счет округлений) расчетной на 4,0 метра.

Укорачиваем на 5 шпации грузовой трюм, машинное отделение на 1 шпацию а так же ахтерпик на 0,4 метра.

Окончательно получаем: форпик - 16 шпаций (8,0 м), грузовой трюм - 97 шпаций (58,2м), коффердам - 7 шпаций (4,2 м), топливный отсек - 3 шпаций (1,8м), машинное отделение - 21 шпаций (12,6 м), ахтерпик - 5,3 шпаций (3,2 м). Итого: 149 полная шпация, L=88,0 м.

Ориентируясь на эскиз общего расположения судна прототипа, вычерчиваем в масштабе на миллиметровке формата А3 эскиз общего расположения носовой и кормовой оконечности проектируемого судна с указанием основных размерений судна, абсцисс ЦТ дедвейта, машинного отделения и топливного отсека, номеров шпангоутов, на которых размещаются непроницаемые переборки.



6. Расчет координат центра масс и предварительная удифферентовка судна

Расчеты производим в таблице 4. Необходимые для расчета величины определяем по таблице 1, а так же рассчитываем, ориентируясь на эскиз общего расположения.

Абсцисса ЦМ корпуса х_gk , м

х_gk = х_gk L=-0,07*88,0=-6,16

Аппликата ЦМ корпуса z _gk , м

z _gk = z _gk Н=0,84*3,15=2,65

Абсцисса ЦМ механизмов машинного отделения х_{g мо} , м

х_{g мо} = -0,5L+l_а+l_то+l_к+0,5l_мо=-0,5*88,0+3,2+4,2+1,8+0,5*12,6=-28,5

Аппликата ЦМ механизмов машинного отделения z _{g мо} , м

z _{g мо} = z _{g мо} Н=0,40*3,15=1,26

Абсцисса ЦМ топливного отсека (по эскизу) х_{g то} , м

х_{g то} = -0,5L+l_а +l_к +0,5l_то =-0,5*88,0+3,2+4,2+0,5*1,8=-35,7

Аппликата ЦМ топливного отсека z _{g то} , м

z _{g то} = 0,5 Н=0,5*3,15=1,58

Абсцисса ЦМ чистого дедвейта (по эскизу) х_{g dw} , м

х_{g dw} = 0,5L-l_ф -0,5l_тр=0,5*88,0 -8,0 -0,5*58,2=6,9

Аппликата ЦМ чистого дедвейта определяется в зависимости от рода груза. Для разных грузов принимаем наибольшее значение аппликаты чистого дедвейта z _{g dw} = 0,85 Н=0,85*3,15=2,68 м

Запас водоизмещения ?D, т

?D=d(т_к+т_мо+т_тс+D_w⁰)=0,02*(200,41+40,3+43,3+1026,4)=26,21

Абсцисса ЦТ запаса водоизмещения х_{g о} , м

х_{g о} = (т_к х_gk +т_мо х_{g мо})/( т_к+т_мо)



х_{g о} =(200,41*(-6,16)+ 40,3*(-28,5))/(200,41+40,3)=-9,9

Аппликата ЦТ запаса водоизмещения z _{g о} , м

z _{g о} = (т_к z _gk +т_мо z _{g мо})/( т_к+т_мо)

z_{g о} =(200,41*2,65+40,3*1,26)/(200,41+40,3)=2,42

Таблица 4 - Расчет координат центра масс судна.

Масса статьи нагрузки, т	Ординаты статьи нагрузки, м	Статистические моменты, тм
	абсциссы	аппликаты	тi хj	тi z j
mк=200,41	xgk =-6,16	zgk =2,65	-1234,5	531,1
mм=40,3	xgmo =-28,5	zgmo =1,26	-1148,6	50,78
тт=43,3	xgmc =-35,7	zgmc=1,58	-1545,8	68,41
=1026,4	xgdw =6,9(2,97)	zgdw=2,68	7082,2(3048,4)	2750,8
?D =26,21	xgo =-9,9	zgo=2,42	-259,5	63,43
D=1462	xg =1,98(-0,78)	zg=2,37	?=2893,8(-1140)	?=3464,5

Координаты центра масс судна x_g z_g , м

x_g=?m_i x_gi /D =2893,8/1462=1,98

z_g=?m_i z_gi /D =3464,5/1462=2,37

По результатам расчета характеристик плавучести с помощью теоретического чертежа абсцисса центра величины равна x_c=-0,78 м следовательно, при таком распределении основных статей нагрузки судно получит дифферент на нос с дифферентующим моментом М_д , кНм

М_д =( x_g -x_с)Dg =(1,98+0,78)*1462*9,81=39585

При практическом проектировании судна дифферент устраняется тщательным детальным распределением нагрузки. При эскизном проектировании удифферентовку можно произвести путем перемещения по горизонтали грузов в трюме (центра масс чистого дедвейта) в корму на величину ?x_gdw , м

?x_gdw =М_? /(D⁰ _w g) = 39585/1026,4*9,81=3,93

В этом случае x_g = x_c =-0,78 м, и дифферент устраняется. В таблицу 4 вносятся поправки (приведены в скобках).



7. Расчет остойчивости по основному критерию норм Речного Регистра

7.1 Определение кренящего момента

Судно считается остойчивым по основному критерию, если в условиях качки кренящий момент от динамического действия ветра М_кр меньше допустимого момента М_доп , определяемого из условия заливаемости не закрытых отверстий в борту или палубе судна - М_кр ? М_доп.

По эскизу общего расположения определяем площади боковых поверхностей судна, аппликаты их центров и заполняем таблицу 5.

Высота надстройки h_н и рубки h_р может быть принята в пределах 2,2 - 3,0 м. Принимаем h_н = h_р =2,4 м.

Соотношение главных размерений

Т_L=Т/L=1,37/88,0=0,016

L_В=L/В=88,0/15,1=5,83

В_Т=В/Т=15,1/1,37=11,02

Таблица 5 - Расчет аппликаты центра парусности судна.

Наименование	Площади Si , м2	Аппликаты центров площадей zi , м	Статистические моменты Si zi , м3
Надводный борт, S1	139,5	z1=Т+0,5(Н-Т) z1 =1,37+0,5(3,15-1,37)=2,26	315,27
Фальшборт и комингс, S2	85,4	z2=Н+0,5hф z2 =3,15+0,5*1,04=3,67	313,42
Надстройка - 2 яруса, S3	48,1	z3=Н+2*0,5hнн z3 =3,67+2,5=6,17	296,78
Рубка, S4	12,8	z4= z3+hр z4 =6,17+2,5=8,67	110,98
Фальштруба, S5	1,7	z5=8,56	14,55
Суммы, ? Si , ? Si zi	287,5		1051,0



Площадь боковой проекции надводной части судна, С учетом прочих небольших поверхностей S_п , м²

S_п=1,05? S_i=1,05*287,5=301,9

Аппликата центра парусности судна z _п , м

z _п = 1,1? S_i z_i / S_п=1,1*1051/301,9=3,83

Возвышение центра парусности над ватерлинией z_Т , м

z_Т = z _п -Т=3,83-1,37=2,46

так как z_Т =2,46 согласно Правил РРР условное динамическое давление ветра р=207 Па.

Эмпирические коэффициенты а₁ а₂

а₁ =1,09-0,527 В_Т+0,118 В_Т²-0,006 В_Т³

а₁ =1,09-0,527*11,02+0,118*11,02²-0,006*11,02³=1,58

а₂ =1,02-2,27(z_g /В)=1,02-2,27*(2,37/15,1)=0,664

Приведено плечо кренящей пары z , м

z = z_Т+ а₁ а₂Т=2,46+1,58*0,664*1,37=3,90

Кренящий момент М_кр , кНм

М_кр=0,001р S_п z =0,001*207*301,9*3,90=244

7.2 Определение допустимого момента

Условные координаты у_с90 z_с90

у_с90=0,5В(1-0,95Т/Н)=0,5*15,1(1-0,95*1,37/3,15)=4,43

z_с90=0,64Н(1-1,15Т/Н)=0,64*3,15(1-1,15*1,37/3,15)=1,01

Малый метацентрический радиус r, м

r= = =14,3

Плечи остойчивости l, м

L=у_с90 f₁(?) + z_с90 f₂(?) + r f₃(?) - ( z_g -z_с) Siп?



Диаграмма остойчивости рассчитывается в таблице 6.

Таблица 6 - Расчет диаграммы остойчивости.

?0	f1(?)	f2(?)	f3(?)	Siп?	ус90 f1(?)	zс90 f2(?)	r f3(?)	( zg -zс)* Siп?	l
0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
10	0,120	-0,05	0,115	0,174	0,532	-0,051	1,645	0,264	1,86
20	0,410	-0,16	0,150	0,342	1,816	-0,162	2,145	0,520	3,28
30	0,740	-0,25	0,110	0,500	3,278	-0,253	1,573	0,760	3,84
40	0,990	-0,32	0,040	0,643	4,386	-0,323	0,572	0,977	3,66
50	1,12	-0,25	-0,02	0,766	4,962	-0,253	-0,286	1,164	3,26
60	1,08	-0,08	-0,06	0,866	4,784	-0,081	-0,858	1,316	2,53
70	0,850	0,20	-0,06	0,940	3,766	0,202	-0,858	1,429	1,68
80	0,470	0,58	-0,08	0,985	2,082	0,586	-1,144	1,497	0,03

Плечо допустимого кренящего момента определяется по диаграмме остойчивости, построенной по результатам расчета таблицы 6 на миллиметровке формата А4, по следующему алгоритму.

Диаграмма продляется в область отрицательных углов крена с присвоением знака минус значениям плеч остойчивости. По эскизу общего расположения определяется высота комингса либо входной двери, если она имеется, проход вдоль надстройки (h_k =0,25м), либо высота комингса грузового люка (h_k =h_л), если бортовая стенка надстройки судна является продолжением борта, ширина прохода вдоль борта принимается равной (b_пр =0,8 м). На оси абсцисс диаграммы откладывается значение угла заливания ?_зал рассчитанного по формуле:

?_зал= arctg = arctg =16,7⁰

Начальная поперечная метацентрическая высота h₀ , м

h₀=r+ z_с- z_g=13,11+0,85-2,37=11,59



Допустимый кренящий момент от действия ветра в условиях бортовой качки, согласно рекомендациям РРР, определяется путем вычисления следующих безразмерных параметров:

Параметр п₁

п₁== =6,61

Параметр т₀

т₀=0,0696+3,18п₁-0,991п₁²+0,107п₁³

т₀=0,0696+3,18*6,61-0,991*6,61²+0,107*6,61³=8,69

Параметр т₁

т₁= ==2,55

Параметр т₂ вычисляется в зависимости от отношения ширины судна к его осадке В_Т=11,02

т₂=2,865-1,339В_Т+0,302В_Т²-0,028В_Т³+0,00094В_Т⁴

т₂=2,865-1,339*11,02+0,302*11,02²-0,028*11,02³+0,00094*11,02⁴=1,175

Параметр т₃ вычисляется в зависимости от коэффициента общей полноты судна д

т₃=2,46-4,426д+2,714д²=2,46-4,426*0,767+2,714*0,767²=0,662

Параметр т вычисляется по формуле:

т= т₁ т₂ т₃=2,55*1,175*0,662=1,98

Угол крена ?_т (в градусах) при бортовой качке вычисляется в зависимости от параметра т для различных классов РРР судна.

Для класса «Р» -

?_т =11,071-26,432т+32,143т² -8,838т³

?_т =11,071-26,432*1,98+32,143*1,98² -8,838*1,98³ =16,1⁰

На оси абсцисс диаграммы остойчивости влево откладывается значение?_т =16,1⁰ , а вправо значение ?_зал =16,7⁰ и проводится горизонталь с таким расчетом, чтобы заштрихованные площади были равны друг другу (работа кренящего момента равна работе восстанавливающего момента). Аппликата горизонтали есть плечо допустимого момента l_доп=0,06 м.

Допустимый кренящий момент М_доп , кНм