Грузовой теплоход DW3300

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Подбор и анализ судна прототипа

В качестве прототипа будем использовать судно проекта 00130 сухогрузный теплоход дедвейтом 4700 т. Класс Регистра GL+100A5E+MCE AUT

1.1 Основные показатели судна прототипа

Тип судна С-17 сухогрузный теплоход дедвейтом 4700 т.

1.1.1 Назначение

Перевозка навалочных грузов, в т.ч. зерна; рулонов стали массой 45 т; генеральных грузов; 20 и 40-футовых контейнеров международного стандарта. судно чертеж непотопляемость ходкость

1.1.2 Отличительные особенности

Однопалубный, одновинтовой теплоход с одним грузовым трюмом и двумя разделительными сдвижными поперечными переборками, с двойным дном и двойными бортами, многосекционными гидравлическими люковыми закрытиями.

1.1.3 Основные характеристики

- длина габаритная99,9 м

- длина расчетная95,4 м

- ширина16,0 м

- высота борта8,2 м

- осадка6,0 м

- дедвейт4700 т

- скорость12,0 узл.

- экипаж12 чел.

- вместимость грузовых трюмов7200 м³

- контейнеровместимость (20 фт)254 шт.

- водоизмещение7134 т

1.2 Нагрузка масс судна прототипа

Данные по нагрузке масс судна прототипа 00130 приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - нагрузка масс судна прототипа

Наименование раздела	Масса, т.
Корпус оборудованный mко Масса механизмов mм	2083 298

Измеритель массы корпуса оборудованного

Измеритель массы механизмов

Адмиралтейский коэффициент судна прототипа

Индекс “о” относится к судну прототипу



2. Выбор основных элементов проектируемого судна

2.1 Уравнение масс и определение водоизмещения проектируемого судна в первом приближении

Уравнение масс является аналитическим выражением равенства массы судна сумме масс входящих в его нагрузку:

, (4.1)

где D - массовое водоизмещение судна, тонны;

- массы отдельных составляющих нагрузки.

Уравнение (4.1) для случая, когда задан дедвейт:

, (4.2)

;

;

, т,

где с - плотность воды, с=1,025

- коэффициент общей полноты;

H - высота борта, м;

T - осадка

- измеритель запаса водоизмещения, ;

- скорость хода,

- дедвейт судна, т.

Измерители масс , адмиралтейский коэффициент , коэффициент общей полноты д, принимаем по данным судна прототипа:

=

=;

=1693 ;

д =0,760;

.

Коэффициенты :

,

Тогда уравнение (4.2) запишем следующим образом:

Выразим из этой формулы водоизмещение D:

В результате решения уравнения получили водоизмещение равное 5043 т.

2.2 Определение главных размерений в первом приближении

После определения водоизмещения судна переходим к определению главных размерений судна L,B,H,T, при этом можно использовать уравнение плавучести D=сдLBT и данные судна прототипа

Для проектирования судна отношение главных размерений и коэффициент полноты в первом приближении принимаем такие же как у судна прототипа.

Определим главные размерения:

Мощность главных двигателей в первом приближении

2.3 Определение контейнеровместимости

По выбранным главным размерениям необходимо определить количество контейнеров по высоте и ширине судна. Для этого воспользуемся схемой поперечного сечения судна приведенной на рисунке 4.1.

Минимальная высота двойного дна

С учетом округления высоты 2-го дна 0,9 м.

Назначаем ширину 2-х бортов с учетом опыта проектных организаций и размещения контейнеров по ширине 1600 мм, высоту комингса грузового люка 600 мм.

Согласно схеме (рисунке 4.1)в трюме по ширине будет расположено 4 контейнера. Такое расположение соответствует выбранным размерениям B и H.

2.4 Определение коэффициента общей полноты и соотношений главных размерений

В результате выполненных расчетов имеем

Правила для первого ограниченного района плавания рекомендуют:

Выбранные главные размерения удовлетворяют Правилам [1].

На первом этапе проектирования необходимо уточнить коэффициент общей полноты д:

и оценить по эмпирической формуле

Коэффициент общей полноты д находится в рекомендуемом диапазоне.

2.5 Проверка минимальной высоты надводного борта

Согласно Правил о грузовой марке морских судов базисный надводный борт должен быть не менее 876 мм.

Для некоторых судов Правила определяют поправку к базисному надводному борту:

- для судов длиной менее 100 м базисный надводный борт должен быть увеличен на поправку ?₁:

E - расчетная длина надстроек.

Если коэффициент д>0,68, то базисный надводный борт должен быть увеличен на коэффициент K:

Если расчетная высота борта H> м, тогда надводный борт должен быть изменен на поправку:

Минимальный надводный борт у проектируемого судна должен быть:

Надводный борт проектируемого судна равен

что удовлетворяет требованиям Правил [1].

В первом приближении основные элементы судна следующие:

L = 85 м;

B = 14,2 м;

H = 7,3 м;

T = 5,3 м;

D = 5043 т;

д = 0,769;

N = 1468 кВт;

LBH = 8811 м³.

2.6 Нагрузка масс проектируемого судна

Масса 14 раздела нагрузки складывается из

Масса экипажа:

,

где - число членов экипажа

т.

Масса запасов провизии :

где 0,004 т/чел. сут. - средний норматив запаса провизии на одни сутки,

Масса пресной воды:

где 0,15 т/чел. сут. - минимальная норма расхода пресной воды на одного человека;

Масса пищевых и твердых отбросов:

.

Масса 14 раздела нагрузки составляет

Масса загрязненных и подсланевых вод



где 15 т - масса подсланевых вод при мощности энергетической установки 2000 кВт или более.

Рассчитываем укрупненную нагрузку масс в таблице 4.1.

Масса 16 раздела составляет

где q_т - удельный расход топлива;

k₁ - коэффициент морского запаса; k₁ = 1,15;

k₂ = 1,1 - коэффициент учитывающий увеличение расхода топлива на работу вспомогательных механизмов, на запас смазки и питательной воды;

t - автономность в часах,

Масса груза

Нагрузку масс проектируемого судна приведем в таблице 4.1.



Таблица 4.1 - Нагрузка масс проектируемого судна в первом приближении

№ п/п	Наименование разделов	Формула	Масса, т
1	Корпус оборудованный		1462,64
2	Механизмы		182
3	Запас водоизмещения		100,86
	Водоизмещение порожнем		1745,5
4	Экипаж, провизия, вода, расходы		22,93
5	Груз перевозимый		3122,47
6	Топливо, масло, питательная вода		118,6
7	Переменные жидкие грузы		36
	Дедвейт		3300
	Водоизмещение в грузу		5045,5

Полученное водоизмещение судна при расчете нагрузки масс сравним с водоизмещением в первом приближении.

Несовпадение нагрузки составляет:

это несовпадение ?0,5%, поэтому корректировку осуществляем за счет запаса водоизмещения

2.7 Расчет коэффициентов полноты

Коэффициент полноты ватерлинии можно рассчитать по приближенной формуле:



Назначаем б=0,900.

Коэффициент полноты Мидель - Шпангоута приближенно равен:

Назначаем в=0,995.

2.8 Определение удельной погрузочной кубатуры

Удельную погрузочную кубатуру м_гр можно определить из уравнения грузовместимости:

где д_тр - коэффициент полноты трюма, д = 0,93ч0,96;

о - коэффициент, учитывающий проходы, трапы и другие места не занятые грузом,

о = 0,08ч0,1;

л - отношение длины трюма к длине судна, л = 0,7ч0,76;

ч - коэффициент учитывающий объем занятый набором, двойным дном, двойными бортами в районе трюмов (только для судов с двойным дном и двойными бортами, ч = 0,18ч0,24; тогда

2.9 Анализ полученных результатов

На основании выполненных расчетов имеем следующие основные характеристики проектируемого судна:

L = 85 м;

B = 14,2 м;

T = 5,3 м;

H = 7,3 м;

D = 5043 т;

N = 1468 кВт;

б = 0,900;

в = 0,995;

д = 0,769;

L/B = 5,98;

B/T = 2,67;

B/H = 1,94;

H/T = 1,37;

L/H = 11,64.

Выбранные основные характеристики судна соответствуют Правилам [1].



3. Разработка эскиза общего расположения. Определение центра тяжести судна

Удифферентовка.

Разработку эскиза общего расположения начнем с разделения корпуса на отсеки.

Практическая шпация может быть выбрана по формуле:

.

Правила [1] допускают отклонение от этого значения в пределах ±25%: a = (0,49;0,81) м.

В форпике и ахтерпике шпация должна быть не больше 0,6 м.

Поэтому выбираем шпацию 0,6 м по всей длине судна между поперечным набором.

Форпиковая переборка должна быть непроницаемой до палубы надводного борта и располагается на расстоянии не менее 5% от длины судна и не более (0,05L+3) м от основного перпендикуляра 4,25? l_ф ? 7,25 м.

Переборка форпика будет расположена на 10 шпангоуте.

Ахтерпиковая переборка должна быть непроницаемой до палубы надводного борта и расстояние от переборки до кормового перпендикуляра должно быть выбрано с учетом конструкции кормовой оконечности.

Принимаем длину ахтерпика 12 полных шпаций 7,2 м.

Ахтерпиковая переборка будет расположена на 130 шпангоуте.

От форпика в корму устанавливаем поперечную переборку, отделяющую подруливающее устройство и служебные помещения. Длина этого отсека 5 шпаций 3 м.

Машинное отделение и жилую надстройку размещаем в корме как у судна - прототипа. Длину МО принимаем близкой к длине МО прототипа.

МО = 20 шпаций = 12 м.

Остальное пространство отводим под грузовой трюм.

Общее число поперечных переборок на судне 4, что удовлетворяет требованиям Правил.

Двойное дно простирается от переборки форпика до переборки ахтерпика.

Согласно принятой схемы вычерчиваем эскиз общего расположения на рисунке 5.1.

С помощью эскиза общего расположения и нагрузки масс определяем центр тяжести судна по длине и высоте. Расчет ведем в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Расчет нагрузки и положения ЦТ судна

№ пп	Наименование разделов	Масса mi,т	Плечи, м	Моменты, тм
			xi	zi	mixi	mizi
1	Корпус оборудованный	1462,64
2	Механизмы	182	-30,25	3,03	-5505,5	551,46
3	Запас водоизмещения	98,36	0	7,3	0	718,028
	Водоизмещение порожнем	1743	-5,1	5,6	-8889,3	9760,8
4	Экипаж с багажом, провизия, пресная вода	22,93	-31,25	13,5	-716,563	309,555
5	Груз перевозимый	3122,47	5,5	4,1	17173,59	12802,13
6	Топливо, масло, питательная вода	118,6	-24,37	3,8	-2890,28	450,68
7	Сточные воды	36	-25	0,45	-900	16,2
	Дедвейт	3300			12666,74	13578,56
	Водоизмещение в грузу	5043	0,75	4,63	3777,44	23339,36

Центр тяжести судна в полном грузу составляет:

Центр тяжести судна порожнем:

После этого можно перейти к удифферентовке судна в полном грузу. Чтобы судно в полном грузу не имело дифферента, его центр тяжести должен находиться на одной вертикали с центром величины, то есть x_g=x_c.

Центр величины на данном этапе можно определить по определенной формуле:

Таким образом, принимаем X_c=X_g=0,75 м для проектирования теоретического чертежа.



4. Остойчивость проектируемого судна

В начальной стадии проектирования необходимо проверить обеспечение его остойчивости.

В проекте остойчивость судна проверим только для одного случая: судно в полном грузу с полными запасами. С равномерно распределенным во всех помещениях грузом.

4.1 Определение начальной метацентрической высоты

В начальных стадиях проектирования, когда известны только основные элементы судна, но еще нет теоретического чертежа, начальную метацентрическую высоту h можно определить из уравнения остойчивости: где h - начальная метацентрическая высота.

, (6.1)

4.2 Построение диаграммы статической остойчивости

Для построения диаграммы статической остойчивости при отсутствии теоретического чертежа можно воспользоваться приближенным методом Власова - Благовещенского. Плечо статической остойчивости определяется так:

, (6.2)

где ,, - координаты центра величины в начальном положении и при наклонении на 90°;

,- метацентрические радиусы при начальном положении и при наклонении на 90°;

- вспомогательные функции в зависимости от угла крена и.

,,, определяем по приближенным формулам:

Дальнейший расчет ведем в таблице 6.1

По результатам расчета строим диаграмму статической остойчивости на рисунке 6.1.

Таблица 6.1 - Расчет плеч статической и динамической остойчивости

Углы крена и, град	Функции углов крена и	Произведения				Плечо статической остойчивости
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
10	-0,036	0,05	0,151	0,01	-0,042	0,108	0,532	0,008	0,605	0,174	0,308	0,297
20	-0,241	0,337	0,184	0,062	-0,284	0,725	0,648	0,051	1,139	0,342	0,605	0,534
30	-0,556	0,84	0,081	0,135	-0,656	1,806	0,285	0,112	1,547	0,5	0,885	0,662
40	-0,722	1,279	-0,069	0,155	-0,852	2,75	-0,243	0,129	1,784	0,643	1,138	0,646
50	-0,513	1,365	-0,155	0,069	-0,605	2,935	-0,546	0,057	1,841	0,766	1,356	0,485
60	0,026	1,056	-0,135	-0,081	0,031	2,27	-0,475	-0,067	1,759	0,866	1,533	0,226
70	0,603	0,583	-0,062	-0,184	0,712	1,253	-0,218	-0,153	1,594	0,94	1,664	-0,07
80	0,935	0,21	-0,01	-0,151	1,103	0,452	-0,035	-0,125	1,394	0,985	1,743	-0,349
90	1	0	0	0	1,18	0	0	0	1,18	1	1,77	-0,59

4.3 Определение критерия погоды

Остойчивость по критерию погоды К считается достаточной если площадь “b” на диаграмме статической остойчивости больше или равна площади “a” [1]:

(6.3)

Для определения площадей b и a необходимо воспользоваться диаграммой статической остойчивости. При этом считается что судно находится под действием ветра на постоянной скорости направленного перпендикулярно в Д.П., которому соответствует плечо волнового кренящего момента приложенного статически.

Плечи этого момента вычисляются по формуле:

где условное давление ветра, Па;

площадь парусности;

аппликата центра парусности.

Определение площади и центра парусности ведем в таблице 6.2 с использованием рисунка 6.1.

Таблица 6.2 - Определение площади и центра парусности

№	Наименование	Площадь Si, м2	Отстояние от КВЛ Zi, м	Статический момент SiZi, м3
1	Надводный корпус	170	1	170
2	Бак с фальшбортом	40	3,75	150
3	Ют с фальшбортом	66,15	3,75	244,75
4	Надстройка	55	7,5	412,5
5	Рубка	17,2	10,75	185
	Суммы	348,35	-	1162,25
	Остальные суммы	17,42	-	116,23
	Всего	365,77	3,5	1278,5

Окончательно центр парусности:

(6.4)

Тогда с учетом (6.4) плечо статической остойчивости равно:

Кроме ветра действующего статически судно подвергается действию шквального ветра с плечом :

Амплитуда качки определяется по формуле:

, град

К - коэффициент учитывающий влияние скуловых килей, K = 0,88;

X₁ - безразмерный множитель зависящий от B/T, X₁ = 0,96;

X₂ - безразмерный множитель зависящий от коэффициента общей полноты д, X₂ = 1;

S - безразмерный множитель определяемый в зависимости от района плавания и периода качки T_и,

S = 0,053;

тогда

На диаграмме статической остойчивости:

и_c = 67^°;

и_r = 17^°;

и_o = 0,2^°;

и_f = 50^°,

тогда критерий погоды равен:

4.4 Параметры диаграммы

Судно признается остойчивым если выполняются условия приведенные в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - параметры остойчивости

Параметры диаграммы	Требуемые параметры [1]	Значения для проектируемого судна
Максимально плечо диаграммы статической остойчивости	? 0,25	0,67
Угол крена при максимальном плече статической остойчивости	? 30°	33°
Угол заката диаграммы	? 60°	67°
Площадь по кривой восстанавливающих моментов угла и = 30°	? 0,055	0,175
Площадь по кривой восстанавливающих моментов до угла крена и = 40° или до угла заливания иf если этот угол меньше 40°	? 0,09 м?рад	0,29
Площадь над кривой восстанавливающих моментов между углами крена 30° и 40° (или между углами 30° и иf если этот угол меньше 40°)	? 0,03 м?рад	0,115
Критерий погоды	? 1	4,82
Метацентрическая высота	> 0,15	1,6
Параметр	? 0,08	0,089
Параметр	? 2,5	2,67

Если при проверке остойчивости судна оказалось что , превышают оговоренные значения, то остойчивость должна быть проверена по критерию ускорения.

4.5 Проверка остойчивости по критерию ускорения

Остойчивость по критерию ускорения K^* считается приемлемой если в рассматриваемом состоянии нагрузки расчетное ускорение (в долях g) не превышает допустимого значения:

где a_рас - ускорение в долях g.

и_r - расчетная амплитуда качки;

h₀ - начальная метацентрическая высота;

K_и - коэффициент учитывающий особенности качки в зависимости от . K_и = 1.

4.6 Анализ результатов

На основании результатов таблицы 6.3 и значения критерия ускорения можно сделать вывод что судно признается остойчивым.



5. Проектирование теоретического чертежа судна и расчет его элементов

5.1 Определение параметров необходимых для проектирования теоретического чертежа

Для построения теоретического чертежа необходимы следующие параметры:

- рассчитанные ранее размерения L= 85 м; B=14,2 м; H = 7,3 м; T= 5,3 м; D5043 т;

- коэффициенты полноты б=0,900; в=,995; д=0,769;

- абсциссы центра величины x_c = 0,75 и центра тяжести площади КВЛ x_f,

- радиус скулы

- длина и положение цилиндрической вставки.

Их целесообразно выбрать по рекомендациям Линдблада в зависимости от д = 0,769:

· длина носового заострения L_н = 0,26L = 22 м;

· длина цилиндрической вставки L_ц = 0,37L = 31, 5 м;

· длина кормового заострения L_к = 0,37L = 31, 5 м.



5.2 Проектирование строевой по шпангоутам

При построении строевой по шпангоутам используем следующие свойства:

1) площадь строевой численно равна объемному водоизмещению

2) абсцисса центра тяжести строевой численно равна абсциссе центра величины ==0,75м;

3) коэффициент полноты строевой численно равен коэффициенту продольной призматической полноты

Построение строевой по шпангоутам ведем на рисунке 7.1.

Далее проверяем водоизмещение проектируемого судна вычисленного по строевой по шпангоутам. Расчет ведем в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Вычисление объемного водоизмещения судна

Номера шпангоутов I	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20		Д
Пощади шпангоутов щ,	0	19,7	37,8	53,6	67,2	74,5	74,9	74,9	74,9	74,9	74,9	74,9	74,9	73,3	71,8	68	61,2	50	35,5	20,5	0	1157,4	0	1157,4

Погрешность между вычисленным по строевой водоизмещением и его исходной величиной не превышает 0,5%.

5.3 Проектирование строевой по конструктивной ватерлинии

Проектирование ведем аналогично пункту 7.2. Расчет ведем в таблице 7.2

Таблица 7.2 - Вычисление площадей ватерлиний

Номера шпангоутов I	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20		Д
Пощади шпангоутов y,	0	3,3	5,3	6,55	6,91	7,06	7,1	7,1	7,1	7,1	7,1	7,1	7,1	7,085	7,06	7,05	7	6,9	6,7	6	2,1	128,7	1,05	127,65

5.4 Построение теоретического чертежа

После завершения всех подготовительных работ переходим к построению теоретического чертежа.

Шпангоуты носовые и кормовые приведены на рисунке 7.4. Все обводы согласовываем добиваясь плавности.

Теоретический чертеж судна приведен на чертеже КП.НГТУ.1801-(09-КС-1)-04-2013-001.

5.5 Определение гидростатических элементов

Используя теоретический чертеж произведем вычисление его гидростатических элементов:

- объемное водоизмещение площадей ватерлиний S, м²;

- абсциссы центра величины Х_с и Х_f, м;

- аппликаты центра величины Z_c, м, и метацентрических радиусов в зависимости от осадки, Z_i, м;

Вычисление проводим методом трапеций. Сначала вычисляем элементы каждой ватерлинии в табличной форме (таблица 7.3 - 7.8).

По результатам вычислений параметров каждой ватерлинии определим гидростатические элементы судна в таблице 7.9.

Результаты расчета приведены на рисунке 7.5. Эти кривые являются исходными для вычисления плавучести, остойчивости, непотопляемости, качки судна.



Таблица 7.3 - Вычисление элементов ватерлинии 0

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат ,	Произведение iY, м	Произведение Y, м
0	10	-	-	-	-
1	9	-	-	-	-
2	8	2,49	14	19,28	154,24
3	7	4,5	80,62	30,24	211,68
4	6	5,52	156,6	32,34	194,04
5	5	6,01	204,34	29,45	147,25
6	4	6,08	207,47	23,68	94,72
7	3	6,08	207,47	17,76	53,28
8	2	6,08	207,47	11,84	23,68
9	1	6,08	207,47	5,92	5,92
10	0	6,08	207,47	0	0
11	-1	6,08	207,47	-5,92	5,92
12	-2	6,08	207,47	-11,84	23,68
13	-3	6,02	203,3	-17,64	52,92
14	-4	5,8	193,1	-23,12	92,48
15	-5	5,32	161	-27,2	136
16	-6	3,69	50,24	-22,14	132,84
17	-7	1,52	3,51	-10,64	74,48
18	-8	0	0	0	0
19	-9	-	-	-	-
20	-10	-	-	-	-
Суммы		83,43	2519	52,01	1403,13
Поправки		0,76	0	0	0
Исправленные суммы		82,67	2519	52,01	1403,13
Площадь ватерлинии		703
Момент инерции площади относительно оси x		7596
Момент инерции площади относительно оси y		213668
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии		3,18
Центральный момент инерции, ,	206568



Таблица 7.4 - Вычисление элементов ватерлинии 1

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат ,	Произведение iY, м	Произведение Y, м
0	10	-	-	-	-
1	9	1,54	3,65	13,86	124,74
2	8	4,58	96,07	36,64	293,12
3	7	6,19	237,17	43,33	303,31
4	6	6,83	318,61	40,98	245,88
5	5	7,07	353,4	35,35	176,75
6	4	7,1	357,9	28,4	113,6
7	3	7,1	357,9	21,3	63,9
8	2	7,1	357,9	14,2	28,4
9	1	7,1	357,9	7,1	7,1
10	0	7,1	357,9	0	0
11	-1	7,1	357,9	-7,1	7,1
12	-2	7,1	357,9	-14,2	28,4
13	-3	7,07	353,4	-21,21	63,63
14	-4	6,97	338,6	-27,88	111,52
15	-5	6,78	311,67	-33,9	169,5
16	-6	6,03	219,26	-36,18	217,08
17	-7	3,68	49,84	-25,76	180,32
18	-8	1,15	1,52	-9,2	73,6
19	-9	-	-	-	-
20	-10	-	-	-	-
Суммы		107,59	4788,56	65,73	2207,95
Поправки		1,345	2,59	2,33	99,17
Исправленные суммы		106,245	4785,98	63,4	2108,78
Площадь ватерлинии		903,1
Момент инерции площади относительно оси x		13560,3
Момент инерции площади относительно оси y		323763,6
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии		2,54
Центральный момент инерции, ,	317955

Таблица 7.5 - Вычисление элементов ватерлинии 2

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат ,	Произведение iY, м	Произведение Y, м
0	10	-	-	-	-
1	9	2,66	8,24	18,18	163,62
2	8	5,35	86,35	35,36	282,88
3	7	6,74	200,2	40,95	286,65
4	6	7,1	303,46	40,32	241,92
5	5	7,1	353,4	35,35	176,75
6	4	7,1	357,9	28,4	113,6
7	3	7,1	357,9	21,3	63,9
8	2	7,1	357,9	14,2	28,4
9	1	7,1	357,9	7,1	7,1
10	0	7,1	357,9	0	0
11	-1	7,1	357,9	-7,1	7,1
12	-2	7,1	357,9	-14,2	28,4
13	-3	7,08	354,89	-21,24	63,72
14	-4	7,05	350,4	-28,2	112,8
15	-5	6,94	334,26	-34,7	173,5
16	-6	6,32	252,44	-37,92	227,52
17	-7	4,01	64,48	-28,07	196,49
18	-8	2,04	8,49	-16,32	130,56
19	-9	-	-	-	-
20	-10	-	-	-	-
Суммы		112,09	5064,3	75,27	2474,31
Поправки		2,35	13,65	3,81	173,01
Исправленные суммы		109,74	5050,64	71,46	2301,3
Площадь ватерлинии		933
Момент инерции площади относительно оси x		14310
Момент инерции площади относительно оси y		353321
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии		2,77
Центральный момент инерции, ,	346177



Таблица 7.6 - Вычисление элементов ватерлинии 3

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат ,	Произведение iY, м	Произведение Y, м
0	10	-	-	-	-
1	9	3,35	37,6	30,15	271,35
2	8	5,92	207,47	47,36	378,88
3	7	7,03	347,43	49,21	344,47
4	6	7,1	357,9	42,6	255,6
5	5	7,1	357,9	35,5	177,5
6	4	7,1	357,9	28,4	113,6
7	3	7,1	357,9	21,3	63,9
8	2	7,1	357,9	14,2	28,4
9	1	7,1	357,9	7,1	7,1
10	0	7,1	357,9	0	0
11	-1	7,1	357,9	-7,1	7,1
12	-2	7,1	357,9	-14,2	28,4
13	-3	7,1	357,9	-21,3	63,9
14	-4	7,1	357,9	-28,4	113,6
15	-5	7,1	357,9	-35,5	177,5
16	-6	6,97	338,6	-41,82	250,92
17	-7	6,58	284,9	-46,06	322,42
18	-8	4,86	114,79	-38,88	311,04
19	-9	-	-	-	-
20	-10	-	-	-	-
Суммы		119,91	5625,72	42,56	2915,68
Поправки		4,105	76,19	-4,365	291,195
Исправленные суммы		115,805	5549,53	46,925	2624,485
Площадь ватерлинии		984
Момент инерции площади относительно оси x		15724
Момент инерции площади относительно оси y		402940
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии		1,72
Центральный момент инерции, ,	400021



Таблица 7.7 - Вычисление элементов ватерлинии 4

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат ,	Произведение iY, м	Произведение Y, м
0	10	0	0	0	0
1	9	4,04	65,94	36,36	327,24
2	8	6,32	252,4	50,56	404,48
3	7	7,1	357,9	49,7	347,9
4	6	7,1	357,9	42,6	255,6
5	5	7,1	357,9	35,5	177,5
6	4	7,1	357,9	28,4	113,6
7	3	7,1	357,9	21,3	63,9
8	2	7,1	357,9	14,2	28,4
9	1	7,1	357,9	7,1	7,1
10	0	7,1	357,9	0	0
11	-1	7,1	357,9	-7,1	7,1
12	-2	7,1	357,9	-14,2	28,4
13	-3	7,1	357,9	-21,3	63,9
14	-4	7,1	357,9	-28,4	113,6
15	-5	7,1	357,9	-35,5	177,5
16	-6	7,1	357,9	-42,6	255,6
17	-7	7,1	357,9	-49,7	347,9
18	-8	6,98	340,07	-55,84	446,72
19	-9	6,29	248,86	-56,61	509,49
20	-10	3,26	34,65	-32,6	326
Суммы		133,39	6310,6	-58,13	4001,93
Поправки		1,63	17,32	-16,3	163
Исправленные суммы		131,76	6293,29	-41,83	3838,93
Площадь ватерлинии		1120
Момент инерции площади относительно оси x		17831
Момент инерции площади относительно оси y		589396
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии		-1,35
Центральный момент инерции, ,	587357



Таблица 7.8 - Вычисление элементов ватерлинии 5

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат ,	Произведение iY, м	Произведение Y, м
0	10	0,7	0,343	7	70
1	9	4,53	92,95	40,77	366,93
2	8	6,59	286,19	52,72	421,76
3	7	7,1	357,9	49,7	347,9
4	6	7,1	357,9	42,6	255,6
5	5	7,1	357,9	35,5	177,5
6	4	7,1	357,9	28,4	113,6
7	3	7,1	357,9	21,3	63,9
8	2	7,1	357,9	14,2	28,4
9	1	7,1	357,9	7,1	7,1
10	0	7,1	357,9	0	0
11	-1	7,1	357,9	-7,1	7,1
12	-2	7,1	357,9	-14,2	28,4
13	-3	7,1	357,9	-21,3	63,9
14	-4	7,1	357,9	-28,4	113,6
15	-5	7,1	357,9	-35,5	177,5
16	-6	7,1	357,9	-42,6	255,6
17	-7	7,1	357,9	-49,7	347,9
18	-8	7,1	357,9	-56,8	454,4
19	-9	6,79	313,05	-61,11	549,99
20	-10	5,43	160,1	-54,3	543
Суммы		137,64	6579,22	-71,72	4394,08
Поправки		3,065	80,22	-23,65	306,5
Исправленные суммы		134,575	6499	-48,07	4087,58
Площадь ватерлинии		1144
Момент инерции площади относительно оси x		18414
Момент инерции площади относительно оси y		627571
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии		-1,52
Центральный момент инерции, ,	624935

Таблица 7.9 - Вычисление элементов теоретического чертежа

ВЛ	S	?(2)	V	xf	(2) • (5)	?(6)	xc	(1)•(2)	?(9)	zc	Jx	Jf	r	R
0	703	0	0	3,18	2234	0		0	0	0,00	7596	206568
1	903	1606	1064	2,54	2290	4524	2,82	903	903	0,75	13560	317955	12,75	298,9
2	933	3442	2280	2,77	2581	9396	2,73	1866	3672	1,41	14310	346177	6,28	151,8
3	984	5359	3550	1,72	1695	13672	2,55	2953	8490	2,10	15724	400021	4,43	113
4	1120	7463	4944	-1,35	-1511	13856	1,86	4480	15923	2,83	17831	587357	3,61	118,8
5	1144	9727	6444	-1,52	1142	13488	1,39	5719	26122	3,56	18414	624935	2,86	97,0

6. Построение эпюры емкости

Построение эпюры емкости ведем с использованием строевой по шпангоутам (рисунок 7.1), теоретического чертежа, эскиза общего расположения (рисунок 5.1) на рисунке 8.1.

Теоретический и расчетный объем отсеков корпуса приведен в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Теоретический и расчетный объем отсека

№ п/п	Помещение	Теоретический объем V, м3	Коэффициент проницаемости м	Расчетный объем Vм, м3
1	Форпик		0,85
2	Подруливающее устройство		0,85
3	Грузовой трюм
4	Двойное дно в районе грузового трюма		0,95
5	Двойные борта в районе грузового трюма		0,95
6	МО		0,85
7	Ахтерпик		0,85



7. Удифферентовка судна в различных случаях нагружения

7.1 Удифферентовка судна порожнем с 10% запасами

Нагрузка масс судна порожнем с 10% запасами приведена в таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Нагрузка масс судна порожнем с 10% запасами

№ п/п	Наименование разделов	Масса mi, т	Плечи, м	Моменты, т?м
			xi	zi	mixi	mizi
1	Корпус оборудованный	1462,6	-2,3	5,8	-3383	8492
2	Механизмы	182	-30,3	3,03	-5505,5	551,5
3	Запас водоизмещения	98,4	0	7,3	0	718,03
	Водоизмещение порожнем	1743	-4,72	5,25	-8888,5	9761,5
4	Экипаж с багажом, провизия	3,37	-31,25	13,5	-105,31	45,50
5	Топливо	11,86	-24,37	3,80	-289	45,07
6	Сточные воды	36	-25	0,45	-900,00	16,2
	Дедвейт	52,23			-1294,31	106,77
	Водоизмещение порожнем	1794	-5,68	5,5	10182,81	9868,30

Центр тяжести судна порожнем с 10% запасами расположен по длине:

по высоте:



По гидростатическим кривым определяем среднюю осадку порожнем:

Продольная метацентрическая высота:

Центр величины X_C^пор = 2,7 м.

Центр тяжести площади ватерлинии X_f^пор = 2,7 м.

Угол дифферента будет равен:

Осадка носом и кормой:

Таким образом, судно порожнем с 10% запасами будет плавать с осадкой носом 0,35 м и осадкой кормой 4,1 м, и с дифферентом -3,8 м.

7.2 Удифферентовка судна в балластном пробеге

Расчет необходимого количества балласта при движении судна порожнем в балластном пробеге будем производить с учетом требования:

Осадка носом Т_н = (0,01…0,03)L = 0,85…2,55 м,

назначаем 2 м;

Осадка кормой Т_к = (0,8…1,1)D_в = 3 …4,1 м,

назначаем 4 м.

Определяем среднюю осадку по формуле:

По гидростатическим кривым и средней осадке находим водоизмещение V_ср = 2550 м³, D_б = сV_ср = 2614 т.

Определим необходимое количество балласта:

Размещаем балласт в следующем отсеке: двойные борта в районе грузового трюма.

Расчет координат судна в балластном пробеге с 10% запасами произведем в таблице 9.2.

Таблица 9.2 - Нагрузка масс судна в балластном пробеге с 10% запасами

№ п/п	Наименование разделов	Масса mi, т	Плечи, м	Моменты, т?м
			xi	zi	mixi	mizi
1	Корпус оборудованный	1462,6	-2,3	5,8	-3383	8492
2	Механизмы	182	-30,3	3,03	-5505,5	551,5
3	Запас водоизмещения	98,4	0	7,3	0	718,03
	Водоизмещение порожнем	1743	-4,72	5,25	-8888,5	9761,5
4	Экипаж с багажом	3,37	-31,25	13,5	-105,31	45,50
5	Топливо	11,86	-24,37	3,80	-289	45,07
6	Сточные воды	36	-25	0,45	-900,00	16,2
7	Двойные борта грузового трюма	831	4,4	4,1	3656,4	3407,1
	Дедвейт	882,23			2362,09	3513,87
	Водоизмещение в балласте	2625,23	-2,5	5,1	-6526,41	13275,4

Центр тяжести судна в балластном пробеге с 10% запасами расположен по длине:

по высоте:

2561

По гидростатическим кривым определяем среднюю осадку порожнем:

Продольная метацентрическая высота:

Центр величины X_C = 2,7 м.

Центр тяжести площади ватерлинии X_f = 2,75 м.

Угол дифферента будет равен:

Осадка носом и кормой:

Таким образом, судно в балластном пробеге с 10% запасами будет плавать с осадкой носом 1,7 м и осадкой кормой 4,3 м, и с дифферентом -2,6 м.



7.3 Удифферентовка судна в полном грузу с полными запасами

Нагрузка масс судна в полном грузу с полными запасами приведена в таблице 5.1.

Центр тяжести судна в полном грузу с полными запасами расположен по длине:

по высоте:

По гидростатическим кривым определяем среднюю осадку порожнем:

Продольная метацентрическая высота:

Центр величины X_C = 1,85 м.

Центр тяжести площади ватерлинии X_f = -1,35 м.

Угол дифферента будет равен:

Осадка носом и кормой:

Таким образом, судно в полном грузу с полными запасами будет плавать с осадкой носом 4,9 м и осадкой кормой 5,67 м, и с дифферентом -0,077 м.

В результате полученных данных можно сделать вывод, что судно сидит на ровный киль.



8. Посадка судна

Расчет посадки судна удобно свести в таблицу 10.1.

Расчет посадки судна ведется для двух случаев: в полном грузу с полными запасами и в балластном пробеге с 10% запасами.

Таблица 10.1 - Расчет посадки судна

№ п/п	Элементы плавучести и начальной остойчивости	Обозначение и формула	Размерность	Виды водоизмещения
				в грузу	в балласте
1	Водоизмещение	D	т	5043	2625
2	Возвышение ЦТ над основной	Zg	м	4,63	5,1
3	Возвышение ЦВ над основной	Zc	м	2,83	1,55
4	Малый метацентрический радиус	r	м	2,8	4,8
5	Малая метацентрическая высота		м	1	1,25
6	Абсцисса ЦТ судна	Xg	м	0,75	-2, 5
7	Абсцисса ЦВ судна	Xc	м	1,85	2,7
8	Дифферентующий момент		тм	-5547,3	-13650
9	Большой метацентрический радиус	R	м	120	175
10	Большая метацентрическая высота		м	118,2	171, 5
11	Абсцисса ЦТ площади ВЛ	Xf	м	-1,35	2,75
12	Средняя осадка судна	Т	м	5,3	2,9
13	Угол дифферента		рад	-0,0009	-0,03
14	Осадка носом		м	4, 9	1,7
15	Осадка кормой		м	5,7	4,3
16	Дифферент		м	-0,08	-2,6
17	Момент, дифферентующий на 1 см		тм/см	75,13	52,94
18	Площадь ВЛ	S	м2	1120	940
19	Число тонн на 1 см осадки		т/см	11,48	9,64



9. Расчет непотопляемости

Правила классификации и постройки судов к проектируемому классу КМ ICE2 1 R1 AUT1 предъявляют требования по непотопляемости.

При затоплении одного отсека судно должно оставаться на плаву и сохранять аварийную остойчивость.

Проверочный расчет непотопляемости при затоплении МО производим способом постоянного водоизмещения в табличной форме (таблица 11.1) для расчетного случая нагрузки судна в полном грузу с полными запасами. Помещение подверженное затоплению находится между переборками 102…121.

Для определения посадки судна и остойчивости с затопленным помещением необходимо знать геометрические характеристики этого помещения:

- объем V_МО;

- абсциссу и аппликату X_V, Z_V;

- площадь потерянной ватерлинии s;

- абсциссу центра тяжести X_S;

- моменты инерции продольной и поперечной оси i_x, i_y;

Определение этих характеристик можно выполнить используя теоретический чертеж и строевую по шпангоутам.

Эту процедуру можно упростить заменяя обвод ВЛ и участок ветви строевой параболами второй степени.

В таблице принять следующие обозначения:

a, c - соответствуют носовой и кормовой переборкам помещения;

b - середина помещения;

щ_a, щ_b, щ_c - погруженная площадь в оговоренных точках, м².

щ_a = 58,5 м²;

щ_b = 43,5 м²;

щ_c = 25,5 м²;

x_a, x_b, x_c, y_a, y_b, y_c - абсциссы и ординаты в оговоренных точках;

x_a = -21,2 м;

x_b = -27,2 м;

x_c = -32,6 м;

y_a = 6,7 м;

y_b = 6,7 м;

y_c = 6,2 м.

Таблица 11.1 - Проверочный расчет непотопляемости

№ п/п	Наименование величин	Размерность	Обозначение и формула	Величина
1	Водоизмещение	м3	V	4920
2	Первоначальная средняя осадка	м	Тср	5,3
3	Объем затопленного отсека по КВЛ	м3		575
4	Объем влившейся воды в затопленный отсек по КВЛ	м3	v=мv0	489
5	Площадь КВЛ до повреждения	м2	S	1120
6	Потерянная площадь	м2		169
7	Действующая площадь КВЛ после повреждения	м2	S'=S-s	951
8	Абсцисса и ордината ЦТ потерянной площади s	м	Ys=0	-30,0
9	Абсцисса ЦТ КВЛ	м	Xf	-1,35
10	Абсцисса ЦТ действующей КВЛ	м		3,74
11	Ордината ЦТ действующей КВЛ	м	Y'f	0
12	Абсцисса ЦТ объема v	v		0,25
13	Аппликата ЦТ объема v	м		3,39
14	Собственный момент инерции потерянной площади S	м4		2796
15	Собственный момент инерции потерянной площади s	м4		2015
16	Постоянный момент инерции	м4		2796
17	Потерянный момент инерции	м3		165183
18	Изменение средней осадки	м		0,51
19	Изменение поперечной метацентрической высоты	м		-0,35
20	Изменение продольной метацентрической высоты	м		-33,36
21	Первоначальное значение поперечной метацентрической высоты	м		1,6
22	Первоначальное значение продольной метацентрической высоты	м		118
23	Новое значение поперечной метацентрической высоты	м		-0,35
24	Новое значение продольной метацентрической высоты	м		84,64
25	Угол дифферента	рад		0,00
26	Новая осадка носом	м		5,66
27	Новая осадка кормой	м		6



10. Ходкость судна

10.1 сопротивление судна в различных условиях

Сопротивление при движении судна на тихой воде без учета сопротивления воздуха можно определить по формуле:

Составляющую сопротивления трения можно определить:

- коэффициент сопротивления трения зависящий от вязкости жидкости и числа Рейнольдса для эквивалентной гладкой пластины.

Его можно определить по формуле Прандтля - Шлихтинга:

н - кинематический коэффициент вязкости; н = 1,57?10^-6 м²/с;

C_ш - надбавка на шероховатость которую можно принять (0,4…0,5)?10^-3;

Щ - смоченная площадь подводной части корпуса;

Щ₀ можно сосчитать по приближенной формуле Семеки:

Остаточное сопротивление считается по формуле:

- коэффициент остаточного сопротивления который считается по формуле:

Расчет сопротивления буксировочной мощности ведем в таблице 12.1.

По результатам расчета строим зависимости буксировочной мощности и буксировочного сопротивления от скорости на рисунке 12.1.

Таблица 12.1 - Расчет сопротивления буксировочной мощности

№ п/п	Обозначение, формулы	Размерность	Численные значения
1	Скорость,	уз.	6,6	7,7	8,8	9,9	11	12,1
		м/с	3,4	4	4,5	5,1	5,65	6,2
2	Число Рейнольдса	-	189	219	250	280	314	346
3	Коэффициент трения	-	1,96	1,92	1,88	1,85	1,83	1,8
4	Надбавка на шероховатость ДСш?103	-	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
5	Сопротивление трения	кН	49,2	65,8	84,7	105,9	129,2	154,7
6	Числа Фруда	-	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20	0,22
7		-	1,4	1,5	1,7	1,8	2	2,3
8		-	1	1	1	1	1	1
9		-	1,11	1,12	1,11	1,1	0,96	0,87
10		-	0,914	0,758	0,758	0,9	0,868	0,922
11		-	1,42	1,27	1,43	1,78	1,67	1,84
12	Остаточное сопротивление	кН	14,8	18,1	26,5	41,9	48,3	64,7
13	Полное сопротивление	кН	64	83,9	111,3	147,7	177,5	219,4
14	Буксировочная мощность	кВт	217,1	331,9	502,9	751	1003	1363,8

Для судов ледового плавания категории ICE2 необходимо вычислить дополнительно к сопротивлению воды чистое ледовое сопротивление от движения в обломках битого льда.

Для судов ледового плавания ICE2 разрешают самостоятельное плавание в битых льдах толщиной 0,55 м.

Расчет сопротивления обломков льда производится по формуле В.А.Зуева:

, (12.1)

с_л - плотность льда; с_л = 0,92 т/м³;

h - толщина льда; h = 0,55 м;

- сплоченность льда;

;

При х = 0 чистое ледовое сопротивление:

Расчет ледового сопротивления ведем в таблице 12.2.

По результатам расчета строим зависимости ледового сопротивления и буксировочной мощности в зависимости от скорости на рисунке 12.1.

Таблица 12.2 - Расчет ледового сопротивления

№ п/п	Обозначение	Размерность	Численные значения
1	Скорость,	м/с	3,4	4,0	4,5
2	Сопротивление воды, R	кН	64,03	83,92	111,26
3	Число Фруда по толщине льда,	-	1,46	1,70	1,95
4	Чистое ледовое сопротивление, Rчл	кН	89,86	99,83	110,64
5	Ледовое сопротивлениеRл = Rчл+R	кН	153,89	183,75	221,90
6	Буксировочная мощностьNб = Rлх	кВт	521,70	726,73	1002,98

10.2 Предварительный расчет гребного винта для выбора главных двигателей

Предварительный расчет винта ведем в следующей последовательности.

Выбираем количество движителей руководствуясь данными судна прототипа и обводами теоретического чертежа. Выбираем одновальную энергетическую установку с винтом фиксированного шага.

1. Определяем коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом судна. Коэффициент попутного потока для винта в Д.П.:



Коэффициент засасывания:

2. Устанавливаем предельный диаметр винта D_в = 3,71 м.

3. Находим необходимый упор и расчетную скорость винта:

R - сопротивление судна;

x - число винтов; x = 1;

4. Оцениваем целесообразность применения направляющей насадки для гребного винта. Оценить можно с помощью коэффициента нагрузки по упору:

Поскольку у близко к двум и имеет ледовый класс ICE2, то нет необходимости устанавливать насадку.

5. Прежде чем выбрать расчетную диаграмму необходимо число лопастей и дисковое отношение.

Для одновинтовых судов число лопастей должно быть не менее 4 - х, что связано с предотвращением недопустимой вибрации.

При выборе дискового отношения и необходимо исходить из обеспечения прочности лопасти и отсутствия кавитации.

z - число лопастей; z = 4;

д_max = (0,08…0,09) - относительная толщина лопасти при относительном радиусе лопасти 0,6…0,7;

m - коэффициент учитывающий условия работы; m = 1,15;

[у] = 6?10⁴ кПа;

Из условия отсутствия кавитации:

- давление в потоке на бесконечности;

= 10 кПа;

- погружение оси винта;

После расчета дисковых отношений выбираем большее и?0,4 и по нему подбираем расчетную диаграмму с ближайшим дисковым отношением с и=0,4.

6. Дальнейший расчет требуемой мощности и частоты вращения гребного винта проводим по алгоритму приведенному в таблице 12.3 и выбранной диаграмме.

7. По результатам выполненного расчета строим зависимости N_e^* = 1,15N_e(n) и D_в = D_в(n) на рисунке 12,2.

По рисунку 12.2 подбираем главный двигатель.

Таблица 12.3 - Расчет требуемой мощности и частоты вращения гребного винта

N п/п	Расчетная величина. Размерность	Численные значения
		0,6Dв	0,7Dв	0,8Dв	0,9Dв	Dв	1,1Dв
1	Диаметр винта Dв, м	2,23	2,6	2,97	3,34	3,71	4,1
2	Коэффициент упора- диаметра	0,55	0,64	0,74	0,83	0,92	1,01
3	Относительная поступь лр	0,28	0,32	0,37	0,41	0,46	0,49
4	КПД винта зр	0,45	0,5	0,53	0,56	0,6	0,62
5	Шаговое отношение H/D	0,78	0,81	0,85	0,9	0,94	0,96
6	Пропульсивный КПД	0,510	0,567	0,601	0,635	0,680	0,703
7		6,033	4,525	3,424	2,747	2,203	1,880
8	Расчетная мощность одного ГД , кВт	2069,7	1862,7	1757,3	1663,1	1552,3	1502,2
9	Мощность одного ГД с запасом 15% Ne*=kN?Ne kN=1,15	2380,1	2142,1	2020,9	1912,6	1785,1	1727,5

Выбираем дизельный двигатель фирмы ВДМ-МаК 6ЧН25/40 мощностью 1800 кВт с редуктором фирмы Mekanord 430/80HS i=5,45, n = 132 об/мин с размерами 5345х3766х2262.

10.3 Проектировочный расчет открытого гребного винта обеспечивающего достижение заданной скорости хода при полном использовании мощности СЭУ

Окончательный расчет гребного винта производим по алгоритму приведенному в таблице 12.4.

Расчетная мощность - мощность на гребном винте определяется:

k_N - коэффициент запаса мощности; k_N = 1,15.

Таблица 12.4 - Окончательный расчет гребного винта

N п/п	Расчетная величина. Размерность	Численные значения методом последовательного приближения
		х1
1	Скорость хода, м/с	5,65
2	Расчетная скорость в диске винта хр=х?(1-ш), м/с	3,760
3	Коэффициент задания	1,691
4	Относительная поступь лр	0,45
5	КПД зр	0,54
6	Шаговое отношение H/D	0,78
7	Диаметр винта , м	3,79
8	Пропульсивный КПД
9	Сопротивление движению R=f(х), кН
10	Мощность на валу одного двигателя , кВт

Если диаметр винта в таблице 12.4 оказался больше предельного, то расчет прекращаем и продолжаем его по алгоритму приведенному в таблице 12.5.

Если мощность в первом приближении меньше чем мощность двигателя, то переходим ко второму приближению и скорость рассчитываем по формуле:



N_y - мощность установленного двигателя.

Окончательным считается приближение когда мощность Ne_i?N_y.

При этом оптимальные параметры винта следующие:

D_в = 3,5 м;

И = 0,4;

H/D =0,94;

л_р = 0,52;

z = 4.

Таблица 12.5 - Расчет гребного винта

N п/п	Расчетная величина. Размерность	Численные значения методом последовательного приближения
		х1	х2	х3
1	Скорость хода, м/с	5,65	5,44
2	Расчетная скорость в диске винта хр=х?(1-ш), м/с	3,76	3,62
3	Относительная поступь	0,46	0,44
4	Коэффициент момента	0,030	0,030
5	КПД винтазр = f(k2;лр)	0,53	0,52
6	Шаговое отношение H/D = f(k2;лр)	0,86	0,85
7	Пропульсивный КПД	0,60	0,59
8	Сопротивление движению R=f(х), кН	177,5	161,3
9	Мощность на валу одного двигателя , кВт	2020	1800

10.4 Чертеж гребного винта

Для гребных винтов транспортных судов обычно применяют форму спрямленной поверхности лопасти разработанную Троостом. Ее симметричный саблевидный контур имеющий небольшое отклонение в сторону противоположную вращению способствует уменьшению вибрации корпуса судна.

Необходимые данные для построения гребного винта в таблицах 12,6 - 12,8.

Исходной величиной определяющей форму контура является наибольшая ширина лопасти b_m расположенная на относительном радиусе =r/R=0,6 и определяемая по формуле:

Аппроксимирующие графики и таблицы Трооста:

На чертеже гребного винта (рисунок 12.3) изображают его продольный разрез, нормальную проекцию (на плоскость перпендикулярную оси вращения) и контур спрямленной поверхности лопасти с нанесенными на него профилями сечений. На продольном разрезе показывают боковую проекцию лопасти и ее медиальное сечение - условный разрез по линии наибольших толщин.

Для построения медиального сечения лопасти выбирают условную относительную толщину лопасти l₀/D_в=0,045 и вычисляют ее абсолютное значение:

l₀=0,045D_в=0,167 м.

Затем проводят образующую лопасти наклоненную в корму под некоторым углом 6-12є, величину которого выбирают так, чтобы между концами лопастей и корпусом судна был обеспечен зазор не менее (0,12…0,18)D_в. Наклон образующей обычно задается на чертеже линейным размером m_R на конце лопасти.



m_R = (0,105…0,213)D_в/2 = (0,195…0,395) м.

Толщину концевых кромок лопастей e_R принимают согласно Правилам не менее 0,005D_в для судов с ледовыми усилениями.

e_R ?0,018 м.

Чертеж гребного винта представлен на рисунке 12.3.

Таблица 12.6 - Спрямленный контур лопасти

r/R	r, мм	Выходящая кромка	Линия наибольших толщин	Входящая кромка	Выходящая часть	Входящая часть	Ширина лопасти
		x2/bm, %	x2, мм	x0/bm, %	x0, мм	x1/bm, %	x1, мм	b2=x2+x0	b1=x1-x0	b=b1+b2
0,3	0,557	33	296	22,5	202	52,5	472	498	269	768
0,5	0,928	41	368	22,5	202	57,8	519	570	317	887
0,7	1,299	46,5	418	8,5	76	51	458	494	382	876
0,8	1,484	48	431	-1	-9	41,5	373	422	382	804
0,95	1,762	40,5	364	-15	-135	12,5	112	229	247	476

Таблица 12.7 - Спрямленный контур лопасти

r/R	b1, мм	Наибольшая толщина лопасти ym, мм	Ординаты сечений в % от длины входящей части лопасти	y/ym, %	yн, мм	dн/ym, %	dн, мм
			20	40	60	80
			y/ym, %	y, мм	y/ym, %	y, мм	y/ym, %	y, мм	y/ym, %	y, мм
0,3	269	124	98	122	93	116	85	105	71	87	36	45	38	47
0,5	317	95	98	93	92	87	82	78	64	61	26	24	29	28
0,7	382	66	97	64	88	58	74	49	52	34	-	-	22	15
0,8	382	52	96	50	86	45	41	21	48	25	-	-	21	11
0,95	247	31	96	30	85	26	70	22	48	15	-	-	20	6



Таблица 12.8 -

r/R	b2, мм	Наибольшая толщина лопасти ym, мм	Ординаты сечений в % от длины выходящей части лопасти	t/ym, %	t, мм	s/ym, %	s, мм
			20	40	60	80
			y/ym, %	y, мм	y/ym, %	y, мм	y/ym, %	y, мм	y/ym, %	y, мм
0,3	498	124	97	120	87	108	71	88	49	61	15	17	13	16
0,5	570	95	97	92	86	81	68	65	43	41	-	-	13	11
0,7	494	66	97	64	85	56	67	44	41	27	-	-	14	9
0,8	422	52	97	50	85	44	67	35	43	22	-	-	16	8
0,95	229	31	98	30	88	27	72	22	48	15	-	-	19	6



11. Конструкция корпуса проектируемого судна

11.1 Материал корпусных конструкций

В качестве основного материала корпуса, фундаментов под главные механизмы и крупных фундаментов принимаем низколегированную сталь марки D с пределом текучести 235 МПа.

В качестве материала надстроек, выгородки и мелких фундаментов принимается углеродистая сталь марки А с пределом текучести 235 МПа.

Катаный профиль в конструкциях корпуса и надстройки предусматриваем из стали марки D32 с пределом текучести 235 МПа.

11.2 Конструктивная схема Мидель - Шпангоута

Конструктивная схема Мидель - Шпангоута приведена на рисунке 13.1.

Ширина люка должна быть кратной ширине контейнеров и составляет 11 м. Для судов длиной ? 80 м широким раскрытием палубы

принимается продольная система набора по палубе и днищу [1].

Расстояния между днищевыми стрингерами и вертикальным килем или бортом не должно превышать 5 м при продольной системе набора.

Таким образом, убирается по одному днищевому стрингеру с каждого борта между вертикальным килем и днищевым стрингером под вторым бортом.

Наружный борт набираем по поперечной системе набора, внутренний борт набираем по продольной системе набора.

В конструкции с двойным бортом должны быть установлены бортовые стрингеры и горизонтальные рамы или листовые платформы на расстоянии не более 2,5 м.

На проектируемом судне устанавливаем одну листовую платформу [1] и сплошные вертикальные диафрагмы в плоскостях рамных шпангоутов.

11.3 Конструктивная шпация

Конструктивная шпация между поперечным набором принята 600 мм по всей длине судна ( см. главу 5)

Конструктивная шпация между продольным набором в районе днища и второго дна принята 550 мм, 600 мм по палубе в межбортном пространстве, 650 мм между ребрами внутреннего борта.

Рамные шпангоуты устанавливаем через 3 шпации.

11.4 Расчетные нагрузки

11.4.1 Внешние нагрузки на корпусе со стороны моря

Расчетное гидростатическое давление P_st, кПа для точек приложения расположенных ниже грузовой ватерлинии определяется по формуле [1] :

(13.1)

z_i - отстояние точек приложения нагрузки от ГВЛ;

в районе КВЛ P_st = 0 кПа;

в районе днища z_i = T, P_st = 1,025?9,81?5,3 = 53,3 кПа.

Эпюра гидростатических давлений воды показана на рисунке 13.2.

Расчетное давление, обусловленное перемещением корпуса судна относительно профиля волны P_W, кПа для точек приложения нагрузки ниже КВЛ определяется по формуле:

(13.2)

(13.3)

C_W - волновой коэффициент;

C_W = 0,0856L = 0,0856?85 = 7,3. (13.3*)

Для судов 2 ограниченного района плавания волновой коэффициент умножается на редукционный коэффициент, который определяется по Правилам:

a_v, a_x - коэффициенты учитывающие влияние скорости, длины судна и положения рассматриваемого сечения;

a_x = 0,267;

В районе днища будет равно:

Волновое давление для точек приложения нагрузки расположенных выше КВЛ определяется по формуле:

(13.4)

Эпюра волновых давлений приведена на рисунке 13.3, а суммарная эпюра давлений забортной воды P = P_st + P_W, кПа приведена на рисунке 13.4.