- •Курсовик по проектированию судов
- •Исходные данные на проектирование
- •Пример расчёта
- •Уравнение нагрузки в функции главных размерений
- •Пример составления и решения уравнения масс в функции главных размерений
- •1 Массы вооружения навигационного, запасных частей и инвентарного снабжения ввиду их малости принимаем такими же, как у судна-прототипа.
Курсовик по проектированию судов
Исходные данные на проектирование
Сухогрузные суда |
||||||
№ варианта |
Грузоподъёмность |
Удельная погрузочная кубатура груза |
Скорость хода |
Дальность плавания |
Автономность |
Численность экипажа |
|
т |
м3/т |
узлы |
мили |
сутки |
Чел. |
1 |
3000 |
1,90 |
15,0 |
6000 |
30 |
15 |
2 |
4300 |
1,95 |
15,5 |
7000 |
30 |
15 |
3 |
6000 |
1,92 |
16,0 |
6000 |
35 |
17 |
4 |
6600 |
1,98 |
16,5 |
7500 |
35 |
17 |
5 |
7500 |
2,00 |
16,0 |
8000 |
35 |
16 |
6 |
8200 |
2,00 |
17,0 |
8000 |
35 |
17 |
7 |
9000 |
1,94 |
17,5 |
10000 |
40 |
18 |
8 |
10500 |
2,20 |
18,0 |
10000 |
40 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
Наливные суда (танкеры) |
||||||
№ варианта |
Грузоподъёмность |
Плотность груза |
Скорость хода |
Дальность плавания |
Автономность |
Численность экипажа |
|
т |
т/м3 |
узлы |
мили |
сутки |
Чел. |
1 |
10000 |
0,90 |
14,0 |
6000 |
30 |
15 |
2 |
15000 |
0,93 |
14,5 |
7000 |
30 |
15 |
3 |
20000 |
0,92 |
15,0 |
6000 |
35 |
17 |
4 |
35000 |
0,85 |
15,5 |
7500 |
35 |
17 |
5 |
40000 |
0,93 |
16,0 |
8000 |
35 |
16 |
6 |
50000 |
0,85 |
16,0 |
8000 |
35 |
17 |
7 |
75000 |
0,84 |
17,0 |
10000 |
40 |
18 |
8 |
150000 |
0,84 |
18,0 |
10000 |
40 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
Сухогрузные суда-прототипы |
||||||
|
|
|
С1 |
С2 |
С3 |
С4 |
Длина между перпендикулярами |
Lпп |
м |
117,00 |
125,00 |
120,00 |
144,60 |
Ширина по КВЛ |
B |
м |
15,80 |
17,80 |
17,80 |
22,20 |
Высота борта на миделе |
H |
м |
7,50 |
11,40 |
9,80 |
13,40 |
Удельная грузовместимость судна по ген грузу |
μг |
м3/т |
1,94 |
2,26 |
1,97 |
2,00 |
Осадка судна Tг1 |
Tг |
м |
4,50 |
7,21 |
6,54 |
8,28 |
Водоизмещение D |
D |
т |
6370,00 |
10489,00 |
9950,00 |
17925,0 |
Коэффициенты теоретического чертежа |
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
0,752 |
0,73 |
0,67 |
0,631 |
|
β |
|
0,967 |
0,975 |
0,981 |
0,972 |
|
α |
|
0,855 |
0,795 |
0,761 |
0,750 |
Положение центра величины |
|
|
|
|
|
|
|
xc |
м |
1,03 |
0,35 |
0,70 |
-0,16 |
|
zc |
м |
2,35 |
3,37 |
3,45 |
4,46 |
Поперечный метацентрический радиус |
|
|
|
|
|
|
|
ρ |
м |
4,61 |
4,72 |
3,85 |
4,81 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Корпус" |
Pк |
т |
1851,00 |
3116,30 |
2592,70 |
4590,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Устройства" |
Pу |
т |
190,50 |
264,50 |
248,40 |
428,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Системы" |
Pс |
т |
77,30 |
165,20 |
127,30 |
241,7 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Энергетическая установка" |
Pэу |
т |
165,90 |
404,70 |
317,40 |
665,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Электроэнергетическая система" |
Pэл |
т |
83 |
150 |
114 |
146,4 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Вооружение" |
Pвр |
т |
5,80 |
8,50 |
5,40 |
7,4 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Запасные части" |
Pзч |
т |
8 |
34 |
21 |
29 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Снабжение инвентарное" |
Pин.сн |
т |
8,30 |
19,20 |
16,00 |
22,1 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Постоянные жидкие грузы" |
Pжг |
т |
43,50 |
91,92 |
68,00 |
135,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Запас водоизмещения и остойчивости" |
Pзв |
т |
26,00 |
100,00 |
30,00 |
64,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Водоизмещение порожнём Dпор |
Dпор |
т |
2460 |
4354 |
3540 |
6330 |
Координаты ЦТ судна порожнём |
|
|
|
|
|
|
|
xg пор |
м |
-8,94 |
-9,85 |
-7,87 |
-14,22 |
|
zg пор |
м |
6,23 |
7,95 |
8,06 |
10,37 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Экипаж, провизия, вода" |
Pэк |
т |
101 |
237 |
116 |
219 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Топливо, вода, масло" |
Pтоп |
т |
295 |
874 |
694 |
1441 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса перевозимого генерального груза |
Pгр |
т |
3540 |
5025 |
5200 |
9655 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса балласта |
Pбал |
т |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
280,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Скорость хода расчётная |
vs |
узлы |
13,00 |
16,40 |
16,40 |
18,50 |
Мощность энергетической установки |
N |
кВт |
2x1103 |
4485 |
3603 |
7794 |
Тип энергетической установки |
|
Дизель |
Дизель |
Дизель |
Дизель |
Дизель |
Дальность плавания в милях |
R |
мили |
4000 |
9000 |
12000 |
12000 |
Автономность |
A |
сутки |
50 |
50 |
60 |
60 |
Наливные суда-прототипы |
||||||
|
|
|
Т1 |
Т2 |
Т3 |
Т4 |
Длина между перпендикулярами |
Lпп |
м |
150,0 |
165,0 |
228,0 |
277,1 |
Ширина по КВЛ |
B |
м |
21,4 |
25,3 |
32,2 |
45,0 |
Высота борта на миделе |
H |
м |
11,2 |
15 |
18 |
25,4 |
Осадка по летнюю грузовую марку |
T |
м |
8,5 |
10,4 |
13,63 |
17 |
Водоизмещение полное |
D |
т |
21000 |
35970 |
84610 |
181200 |
Плотность перевозимого груза |
ρг |
т/м3 |
0,93 |
0,93 |
0,93 |
0,85 |
Коэффициенты теоретического чертежа в полном грузу |
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
0,747 |
0,775 |
0,825 |
0,833 |
|
β |
|
0,813 |
0,993 |
0,996 |
0,993 |
|
α |
|
0,99 |
0,864 |
|
0,872 |
Положение центра величины |
|
|
|
|
|
|
|
xc |
м |
2,95 |
2,74 |
2,89 |
10,65 |
|
zc |
м |
4,39 |
5,4 |
6,96 |
8,72 |
|
|
|
|
|
|
|
Поперечный метацентрический радиус |
ρ |
м |
3,99 |
5,04 |
6,06 |
9,52 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Корпус" |
Pк |
т |
3961 |
6926 |
12040 |
25585 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Устройства" |
Pу |
т |
273 |
341 |
570 |
995 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Системы" |
Pс |
т |
338 |
736 |
1007 |
1177 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Энергетическая установка" |
Pэу |
т |
739 |
934 |
1270 |
1381 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Электроэнергетическая система" |
Pэл |
т |
115 |
280 |
409 |
204 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Вооружение" |
Pвр |
т |
12 |
11 |
23 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Запасные части" |
Pзч |
т |
58 |
63 |
86 |
76 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Снабжение инвентарное" |
Pин.сн |
т |
28 |
33 |
38 |
62 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Постоянные жидкие грузы" |
Pжг |
т |
96 |
336 |
276 |
421 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Запас водоизмещения и остойчивости" |
Pзв |
т |
140 |
100 |
340 |
578 |
|
|
|
|
|
|
|
Водоизмещение порожнём Dпор |
Dпор |
т |
5760 |
9760 |
16060 |
30500 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Экипаж, провизия, вода" |
Pэк |
т |
171 |
257 |
209 |
498 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса по разделу "Топливо, вода, масло" |
Pтоп |
т |
1356 |
2232 |
4021 |
9488 |
|
|
|
|
|
|
|
Масса перевозимого груза |
Pгр |
т |
13313 |
23720 |
63630 |
140710 |
|
|
|
|
|
|
|
Скорость хода расчётная |
vs |
узлы |
16,6 |
15,1 |
15,3 |
17 |
Мощность энергетической установки |
N |
кВт |
6618 |
7794 |
13603 |
22059 |
Тип энергетической установки |
|
|
дизель |
дизель |
дизель |
дизель |
Дальность плавания в милях |
R |
мили |
10000 |
14000 |
16000 |
15000 |
В исходных данных:
Pг – грузоподъёмность;
μг – удельная погрузочная кубатура груза (м3/т) – для сухогрузных судов;
ρг – плотность груза (т/м3) – для танкеров;
v – скорость хода в узлах;
R – дальность плавания в милях;
A – автономность по запасам провизии в сутках;
nэк – численность экипажа.
D = Рк + Ру + Рс + Рэу + Рэл + Рв + Рзч + Рин.сн + Ржг + Рзв + Ргр + Рт + Рэк
Рк = рк D - масса корпуса;
Ру = ру D – масса устройств;
Рс = рсD2/3 – масса систем;
Рэу = рэуN – масса энергетической установки;
Рэл = pэлD2/3 – масса электрооборудования;
Рв = pвD2/3 – масса вооружения навигационного;
Рзч = pзчD – масса запасных частей;
Рин.сн = pин снD – масса инвентарного снабжения;
Ржг = pжгD2/3 – масса постоянных жидких грузов;
Рзв = pзвD – масса запаса водоизмещения;
Ргр – грузоподъёмность судна (масса полезного груза) – принимается в соответствии с заданием;
Рт = kмkпqтN·(R/v) – масса топлива, смазочного масла и котельной воды;
где kм – коэффициент морского запаса,
kп - коэффициент, учитывающий смазочное масло и котельную воду,
qт – удельный расход топлива в т/(кВт·час).
Принимаем qт = 0,00023 т/кВтчас
Принимаем kм = 1,15
Принимаем kп = 1,04
Массу одного члена экипажа с багажом принимаем равной 120 кГ. Сухой провизии на одного человека в сутки – 3 кГ. Питьевую пресную воду принимаем на 20 суток из расчёта – 150 литров на одного человека в сутки.
Рэк = 0,120 nэк + 0,003nэкА +0,150nэк·20
Мощность главного двигателя определяем по формуле
N = (D2/3·v3)/C
v – скорость хода, узл.
Значение адмиралтейского коэффициента проектируемого судна принимаем равным значению адмиралтейского коэффициента судна-прототипа (нолик в индексе указывает на прототип):
C = C0 = (D00,5·v02,5)/N0
Измерители масс разделов нагрузки пересчитываем с нагрузки судна-прототипа (нолик в индексе указывает на прототип):
рк. = рк.0 = Рк.0 /D0
ру = ру 0 = Ру 0 /D0
рс = рс 0 =Рс 0 /(D0)2/3
рэу. = рэу.0 =Рэу.0 /N0
рэл = рэл 0 =Рэл 0 /(D0)2/3
рвр = рв 0 =Рвр 0 /(D0)2/3
pзч = pзч0 = Pзч.0/D0
pинв.сн. = pин.сн.o = Pин сн 0/D0
ржг = ржг 0 =Ржг 0 /(D0)2/3
Измеритель массы запаса водоизмещения ни в коем случае не пересчитывается с прототипа!!! Он принимается в пределах от 0,5 до 2,5% от полного водоизмещения, то есть pзв = 0,0050,025.
Принимаем pзв = 0,015
Теперь уравнение масс принимает следующий вид
D = рк D + ру D + рсD2/3 + рэу(D2/3·v3)/C + pэлD2/3 + pвD2/3 + pзчD + pин снD + pжгD2/3 + pзвD + Ргр + kмkпqт[(D2/3·v3)/C]·(R/v) + Рэк
При этом всё, кроме D, нам известно. В правой части уравнения суммируем коэффициенты при D, при D2/3 и суммируем независимые массы – Ргр и Рэк.
Переносим правую часть уравнения в его левую часть.
В результате уравнение принимает вид:
aD – bD2/3 – ΣPнез = 0
где a и b - численные коэффициенты, а ΣPнез = Ргр + Рэк.
Решаем уравнение и получаем значение водоизмещения в первом приближении – D1.
Полученное значение водоизмещения подставляем в формулы для расчёта масс и считаем нагрузку проектируемого судна – все массы, входящие в правую часть уравнения. Сумма масс, составляющих нагрузку, должна быть примерно равна D1.
Мощность главного двигателя, как указано выше, определяем по формуле:
N = (D2/3·v3)/C
Определение главных размерений и коэффициентов полноты
l = 4,47 + 0,06v – для сухогрузных судов;
l = 5,35 – для танкеров;
l = L/(V1/3) → L = l·(V1/3)
V = D/1,025
Fr = 0,514v/[(gL)0,5]
δ = 1,09 – 1,68·Fr - для сухогрузных судов;
δ = 1,05 – 1,40·Fr - для танкеров;
α = 0,98δ0,5
Для определения ширины, осадки и высоты борта нам понадобятся значения отношений В/Т и Н/Т. На этом этапе примем их такими, как у прототипа:
bT = B/T = B0/T0;
hT = H/T = H0/T0;
B = [(D·bT)/(ρвkδL)]0,5
T = B/bT
H = T·hT
Итак, мы определили водоизмещение, коэффициенты полноты, главные размерения и мощность главного двигателя проектируемого судна.
Теперь проверим результаты, подсчитав водоизмещение через главные размерения:
D = ρвkδLBT
Результат должен быть близок к значению D, полученному из уравнения масс. Разница не более 10 т.