Устройство судов внутреннего плавания
Характеристика района плавания и обоснование выбора прототипа. Определение водоизмещения и главных размерений судна. Проверка условий достаточной прочности и непотопляемости. Расчет характеристик плавучести, устойчивости по критерию норм речного регистра.
Рубрика | Транспорт |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 19.09.2014 |
Размер файла | 150,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
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 рк и механизмов рм принимаются по прототипу рк =0,105 т/м, рм =0,069 т/кВт.
Удельный расход топлива и смазки ртс , т/кВт
Ртс =24tа qт(1+к)*10-3
Ртс =24*18*0,20*(1+0,2)*0,001=0,104.
где tа - автономность плавания (по заданию tа =18 суток);
qт= 0,2 кг/кВт час - удельный расход топлива главных СЭУ;
к=0,2 коэффициент учитывающий расход топлива и смазки на вспомогательные механизмы.
Масса экипажа mэк , т (количество экипажа принимается по прототипу).
mэк =0,120 nэк =0,120*9=1,08.
Масса продуктов питания mпп , т
mпп =0,004 tа nэк =0,004*18*9=0,648.
Масса запасов питьевой воды mпв , т
mпв =0,03 tа nэк =0,03*18*9=4,86.
Масса фекально-сточных вод mф , т
mф =0,03 tа nэк =0,03*18*9=4,86.
Определяем чистый дедвейт (без топлива и смазки), Dwo, т
Dwo =Q+ mэк+ mпп+ mпв+ mф =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);
lф =0,077 - относительная длина форпика;
lа=0,038 - относительная длина ахтерпика;
lмо - относительная длина машинного отделения = (-14ч16% длины судна = 65,2*0,14=9,128)
bнаб =0,07 - относительная ширина набора;
hнаб =0,13 - относительная высота набора;
lл =0,693 - относительная длина грузового люка,
bк =0,786 - относительная ширина грузового люка.
(LBH) = =2625
Масса корпуса судна mк , т
mк =рк(LBH) =0,105*2625=275,6
Адмиралтейский коэффициент принимается по прототипу -
Са =1212.
Коэффициенты уравнения масс и грузоподъемности А, С, М:
А=1-d=1-0,02=0,98
С=н3(рм+ ртс)/ Са=19,33(0,069+0,104)/1212=1,026
М= рк LBH+Dwo =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 шL
шL = 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= шL* =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 Рs, кВт
Ps= = =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 Рs=386кВт (525л.с.), при номинальной частоте вращения nc=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 Ннб=Н-Т, которая должна быть не менее значений, приведенных для каждого класса. Высота надводного борта проектируемого судна Ннб=Н-Т=3,15-1,37=1,78 удовлетворяет требованиям Речного Регистра к судам класса «Р», Ннб>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, ?yij , м
4
?yij=?yj.
j=0
Поправки к суммам еij=0,5(yлев+yправ),
где yлев и yправ, соответственно, правая и левая значащая цифра строки (включая 0).
Исправленные суммы ?uyij, м,
? uyij=?yij- еij .
Площадь i-го шпангоута wi, м2
wi =2?T? uyij ,
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 Sj, м2.
Sj=2?L?uyij , где ?L=0,05L=0,05*88,0=4,4
Сумма площадей ватерлиний ?Sj, м2
?Sj=S0+S1+S2+S3+S4=743,7+972,0+1045,8+1087,9+1152,1=5001,5
Поправка еj, м2
еj= 0,5(S0+S4); еj = 0,5*(743,7+1152,1)=947,9
Исправленная сумма площадей ватерлиний ?uSj, м2
?uSj = ?Sj- еj = 5001,5-947,9=4053,6
Водоизмещение рассчитанное по шпангоутам Vw, м3
Vw=?L?uwi =4,4*318,87=1403
Водоизмещение рассчитанное по ватерлиниям VS, м3
VS=?Т?u Sj =0,343*4053,6=1390
Осредненная величина водоизмещения V, м3
V=0,5(Vw+Vs) =0,5(1403+1390)= 1396,5
Абсцисса центра величины хс , м
хс =?L?u кiwi / ?uwi=4,4*(-56,34)/318,87=-0,78
Аппликата центра величины zс , м
zс ={(S1+2S2+3S3+4S4- еj) / ?uSj }* ?T
zс={(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 lф= lфL=0,074*88,0=6,51.
Количество шпаций nш= lф / 0,5=6,51/0,5=13,02.
Принимаем количество шпаций nш=14
Уточняем длину форпика lф= 0,5 nш=0,5*14=7,0 м.
Т.к. это меньше 0,5В=7,55 м то принимаем количество шпаций nш=16, длина форпика lф=0,5*16=8,0 м.
Действуя аналогично, уточняем длины остальных отсеков.
Длина коффердама предварительно lк= lкL=0,042*88,0=3,70.
Количество шпаций nш= lк / 0,6=3,70/0,6=6,17.
Принимаем количество шпаций nш=7
Уточняем длину коффердама lк= 0,6 nш=0,6*7=4,2 м.
Длина грузового трюма предварительно lтр= lтрL=0,693*88,0=60,98.
Количество шпаций nш= lтр / 0,6=60,98/0,6=101,6.
Принимаем количество шпаций nш=102
Уточняем длину грузового трюма lтр= 0,6 nш=0,6*102=61,2 м.
Длина топливного отсека предварительно
lто= ттс/(0,8В(Н-0,6))= 43,3/(0,8*15,1(3,15-0,6))=1,41.
Количество шпаций nш= lтс / 0,6 =1,41/0,6=2,35.
Принимаем количество шпаций nш=3
Уточняем длину топливного отсека lто= 0,6 nш=0,6*3=1,8 м.
Длина машинного отделения предварительно lмо= lмоL=0,146*88,0=12,85. Количество шпаций nш= lмо / 0,6=12,85/0,6=21,4.
Принимаем количество шпаций nш=22
Уточняем длину машинного отделения lмо= 0,6 nш=0,6*22=13,2 м.
Длина ахтерпика предварительно lа= lаL=0,038*88,0=3,34.
Количество шпаций nш= lа / 0,6=3,34/0,6=5,57.
Принимаем количество шпаций nш=6
Уточняем длину ахтерпика lа= 0,6 nш=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 хgk , м
хgk = хgk 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 хg мо , м
хg мо = -0,5L+lа+lто+lк+0,5lмо=-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) хg то , м
хg то = -0,5L+lа +lк +0,5lто =-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) хg dw , м
хg dw = 0,5L-lф -0,5lтр=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(тк+тмо+ттс+Dw0)=0,02*(200,41+40,3+43,3+1026,4)=26,21
Абсцисса ЦТ запаса водоизмещения хg о , м
хg о = (тк хgk +тмо хg мо)/( тк+тмо)
хg 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 = (тк z gk +тмо z g мо)/( тк+тмо)
zg 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 xg zg , м
xg=?mi xgi /D =2893,8/1462=1,98
zg=?mi zgi /D =3464,5/1462=2,37
По результатам расчета характеристик плавучести с помощью теоретического чертежа абсцисса центра величины равна xc=-0,78 м следовательно, при таком распределении основных статей нагрузки судно получит дифферент на нос с дифферентующим моментом Мд , кНм
Мд =( xg -xс)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 ?xgdw , м
?xgdw =М? /(D0 w g) = 39585/1026,4*9,81=3,93
В этом случае xg = xc =-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 Мкр меньше допустимого момента Мдоп , определяемого из условия заливаемости не закрытых отверстий в борту или палубе судна - Мкр ? Мдоп.
По эскизу общего расположения определяем площади боковых поверхностей судна, аппликаты их центров и заполняем таблицу 5.
Высота надстройки hн и рубки hр может быть принята в пределах 2,2 - 3,0 м. Принимаем hн = hр =2,4 м.
Соотношение главных размерений
ТL=Т/L=1,37/88,0=0,016
LВ=L/В=88,0/15,1=5,83
ВТ=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 Sп , м2
Sп=1,05? Si=1,05*287,5=301,9
Аппликата центра парусности судна z п , м
z п = 1,1? Si zi / Sп=1,1*1051/301,9=3,83
Возвышение центра парусности над ватерлинией zТ , м
zТ = z п -Т=3,83-1,37=2,46
так как zТ =2,46 согласно Правил РРР условное динамическое давление ветра р=207 Па.
Эмпирические коэффициенты а1 а2
а1 =1,09-0,527 ВТ+0,118 ВТ2-0,006 ВТ3
а1 =1,09-0,527*11,02+0,118*11,022-0,006*11,023=1,58
а2 =1,02-2,27(zg /В)=1,02-2,27*(2,37/15,1)=0,664
Приведено плечо кренящей пары z , м
z = zТ+ а1 а2Т=2,46+1,58*0,664*1,37=3,90
Кренящий момент Мкр , кНм
Мкр=0,001р Sп z =0,001*207*301,9*3,90=244
7.2 Определение допустимого момента
Условные координаты ус90 zс90
ус90=0,5В(1-0,95Т/Н)=0,5*15,1(1-0,95*1,37/3,15)=4,43
zс90=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=ус90 f1(?) + zс90 f2(?) + r f3(?) - ( zg -zс) 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 (hk =0,25м), либо высота комингса грузового люка (hk =hл), если бортовая стенка надстройки судна является продолжением борта, ширина прохода вдоль борта принимается равной (bпр =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+ zс- zg=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 ВТ=11,02
т2=2,865-1,339ВТ+0,302ВТ2-0,028ВТ3+0,00094ВТ4
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 lдоп=0,06 м.
Допустимый кренящий момент Мдоп , кНм
Подобные документы
Описание районов плавания и архитектурно-конструтивного типа судна, выбор его прототипа. Определение дедвейта и водоизмещения уравнения масс. Проверка соответствия главных размерений к габаритам хода. Разработка схемы бокового вида и нагрузки масс.
курсовая работа [340,2 K], добавлен 22.01.2012Определение массового водоизмещения проектируемого буксирного судна; его главных размеров, коэффициентов полноты водоизмещения, конструктивной ватерлинии и мидель-шпангоута. Уточнение величины осадки. Проверка выполнения требований Речного Регистра.
контрольная работа [47,9 K], добавлен 15.09.2012Главные характеристики судна. Навигационно-гидрографический обзор района плавания. Правила плавания по акватории Астраханского порта. Управление судами смешанного плавания в штормовых условиях. Особенности режима плавания. Расчет безопасных курсов.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 18.04.2010Анализ корабельного состава ВМС зарубежных стран. Определение главных размерений и водоизмещения проектируемого корабля. Расчет остойчивости, непотопляемости и управляемости судна. Конструкция корпуса, прочность и разработка технологии постройки корабля.
дипломная работа [977,8 K], добавлен 19.06.2011Класс Регистра судоходства России. Определение водоизмещения и координат центра тяжести судна. Контроль плавучести и остойчивости, определение посадки судна. Определение резонансных зон бортовой, килевой и вертикальной качки по диаграмме Ю.В. Ремеза.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 13.12.2007Основные условия плавания по маршруту перехода судна. Выбор пути на морских участках. Классификация руководств и пособий для плавания. Гидрометеорологические условия для плавания судов в районе Эгейского моря. Сведения о портах: Евпатория и Алжир.
дипломная работа [138,7 K], добавлен 29.06.2010Проведение комплекса работ по модернизации теплохода: замена главных двигателей, усиление корпуса, обеспечение непотопляемости и безопасности членов экипажа. Определение прочности корпусных конструкций, расчет систем, обслуживающих силовую установку.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 10.02.2014Основные причины и статистика аварийности морских судов. Примеры использования универсальной номограммы качки. Разграничение обязанностей судовладельца и судоремонтного предприятия. Обеспечение нормативов остойчивости и непотопляемости судов в ремонте.
презентация [1,0 M], добавлен 17.04.2011Навигационная проработка рейса Волгоград-Триест: подбор и корректура карт, руководств и пособий для плавания. Навигационная характеристика района плавания. Проверка технических средств судовождения перед рейсом. Определение поправок гирокомпаса "Амур-2".
дипломная работа [195,5 K], добавлен 02.03.2012Определение безопасных параметров движения судна, безопасной скорости и траверсного расстояния при расхождении судов, безопасной скорости судна при заходе в камеру шлюза, элементов уклонения судна в зоне гидроузла. Расчёт инерционных характеристик судна.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 17.07.2016