1. Общая часть

1.1 Конструктивная специфика судна

1.1.1 Технические данные проектируемого судна

Проектируемое судно - танкер. Корпус судна должен соответствовать классу Регистра.

Главные размерения судна, основные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Главные размерения судна, характеристики и их соотношения

Длина судна L, м	139,5
Ширина судна В, м	21,6
Высота борта судна D, м	11,2
Осадка судна d, м	8,6
Дедвейт DW, т	15000
Водоизмещение ∆, т	19921
Коэффициент общей полноты	0,75
Класс Регистра по корпусу	ICE3
L/D, м	12,34
B/D, м	1,91
Нормальная шпация в пиках, мм	600
Нормальная шпация в переходном районе, мм	700
Нормальная шпация в цилиндрической вставке, мм	800

Согласно таблицы 1.1.1.1 Правил (часть II) судно с соотношениями L/D = 12.34 и B/D = 1,91 предназначено для эксплуатации в неограниченном районе плавания.

1.1.2 Определение шпации судна и разбивка судна на шпации

Рис.1 Схема расположения районов по длине судна при определении нормальной шпации.

Согласно п.1.1.3 Правил (часть II) нормальная шпация (расстояние между балками основного набора) в средней части судна

а0 = 0,002 L + 0,48, м,

где а0 - нормальная шпация, м; L - расчётная длина корпуса судна, м.

а0 = 0,002×139,5 + 0,48=0,759 м.

С учетом изложенного принимаем практическую шпацию:

• в средней части увеличенную по сравнению с расчетной

а0ср. ч. = 800 мм;

• в переходном районе

ап. р = а0 = 700 мм;

• шпация в пиках

аф = аахт = 600 мм.

Определим размер рамной шпации для различных районов рассматриваемого судна, приняв ее равной четырем обычным шпациям в средней части, двум в МО и переходном районе и оконечностях.

Имеем:

• в средней части судна

ар. н. ср. ч. = 4а0 ср. ч = 3×800 = 3200 мм;

• в оконечностях

ар. н. окон. = 2а0 окон = 1200 мм;

• в переходном районе

ар. н. п. р. = 2а0 п. р = 2×700 = 1400 мм.

Действуем согласно стандарту, рекомендующего следующие шпации в миллиметрах: 400, 500, 550, 600, 700, 800, 900, 1000, принимаем шпацию судна а0ср. ч. = 800 мм.

В форпике и ахтерпике шпация должна быть не более 600 мм, между переборкой форпика и сечением 0,2L (0,2×139500 = 27900≈28000) в корму от носового перпендикуляра - не более 700 мм (переходный район).

1.1.3 Определение общего числа поперечных водонепроницаемых переборок и деление судна на отсеки

Согласно п.2.7.1.3 Правил в танкере при длине 140,4 м и кормовым расположении машинного отделения должен быть не меньше 6 переборок, в том числе переборок форпика и ахтерпика.

В соответствии с п.1.1.6.2 Правил:

1. Должна устанавливаться таранная переборка, которая должна быть водонепроницаемой до палубы надводного борта. Эта переборка должна располагаться от носового перпендикуляра на расстоянии не менее 5% длины судна или 10м, смотря по тому, что меньше. 0,05L (0,05×139500 = 6975мм);

2. расстояние от переборки ахтерпика до кормового перпендикуляра принимают с учетом конструкций дейдвудного устройства. Обычно на суднах данного типа оно составляет от 6 до 10 м;

7. должны устанавливаться переборки, отделяющие машинное помещение в нос и корму от грузовых и пассажирских помещений, которые должны быть водонепроницаемыми до палубы надводного борта.

Принимаем длину форпика и ахтерпика: Lфор = 9600 мм.

Lахт = 7200 мм.

Определяем длину машинного отделения по формуле:

Lмо = kL = 0,165×139500 = 23017,5 мм (22400).

Коэффициент k определяем из схемы, показанной на рис.14

Чем больше длинна судна, тем менее коэффициент k.

nр. шп. МО = 23166/ар. н. МО = 23017,5/1600 = 14,38 р. шп.

Принимаем в машинном отделении 14 рамных шпаций.

Тогда Lмо = ар. н. МО ×14 = 1600×14 = 22400 мм.

Примем длину переходного района по формуле:

Lп. р. = 0,2L-Lф = 0,2×139500 - 9600 = 18300 мм.

Так как ар. н. п. р. = 1400 мм., то по длине переходного района может уложиться

18300/ ар. н. п. р. = 18300/1400 = 13,07 р. шп.

Принимаем в переходном районе 14 рамных шпаций и соответственно:

Lп. р. = 1400×14 = 19600 мм.

Длина грузовых помещений (танков) в средней части судна:

Lср. ч. = L - (Lф + Lп. р. + LМО + Lахт) = 138800 - (9600+19600+22400+7200) = 80000 мм.

Определим число и размеры танков.

Так как танкер имеет длину в промежутке 100 ÷ 200 м., продольная переборка не требуется, но по требованию преподавателя она все-таки будет.

Поэтому длину танка мы пересчитываем по формуле для танкеров, имеющих одну диаметральную переборку:

В соответствии с рекомендациями МАРПОЛ для двухкорпусных танкеров с одной диаметральной переборкой, максимальное расстояние между поперечными переборками, определяющее длину грузовых танков

, должно быть не более

Согласно требованиям конвенций по предотвращению загрязнения с судов длина танков не должна быть более 0,2L, т.е. менее 27760 мм.

Согласно табл.1.1.3.1 при длине L = 139,5 (138,8) м должно быть не менее 6 поперечных переборок. Этому числу переборок соответствует размещение по длине средней части четырех и более танков.

Таблица 1.1.3.1

Длина судна, м		До 65	65-85	85-105	105-125	125-145	145-165	165-185	Свыше 185
Общее число переборок	С МО в средней части	4	4	5	6	7	8	9	По согласованию с Регистром
	С МО в корме судна	3	4	5	6	6	7	8

Число рамных шпаций по длине средней части судна:

nр. шп. ср. ч =Lср. ч/ар. н. ср. ч. = 76800/3200 =24 р. шп.

Согласно п.2.7.1.5 если длина отсеков, предназначенных для перевозки жидких грузов и балласта более l> 0,13L (0,13×138800 = 18044мм) и/или b>0,6B (0,6·21600=12960мм), то они являются предметом специального рассмотрения Регистра. С ними ссорится, у меня нет никакого желания, поэтому, примем по длине средней части 100 рамных шпаций. Разместим на ней 4 танка длинной 24 н. шп. и коффердам длинной 4 н. шп.

Таблица 2. Окончательно принимаем следующую длину отсеков, мм.

Наименование отсека	Длина отсека, мм	Число практических шпаций	Расположение по длине судна (номера концевых шпангоутов)	Отстояние кормовой переборки отсека от носового перпендикуляра, мм
Форпик	9600	9600/600 = 16	0 - 16	9600
Коффердам	2800	2800/700 = 4	16 - 20	12400
1 танк	16800	16800/700 = 24	20 - 44	29200
2 танк	19200	19200/800 = 24	44 - 68	48400
3 танк	19200	19200/800 = 24	68 - 92	67600
4 танк	19200	19200/800 = 24	92 - 116	86800
5 танк	19200	19200/800 = 24	116 - 140	106000
Коффердам	3200	3200/800 = 4	140 - 144	109200
МО	22400	22400/800 = 28	144 - 172	131600
Ахтерпик	7200	7200/600 = 12	172 - 184	138800
Итого:	138800	184	-

Определяем местоположение миделевого сечения. Теоретическое местоположение мидель - шпангоута находится посредине длины судна:

XL/2 = 138800/2 = 69400 мм.

Практическое месторасположение определяется положением ближайшего к XL/2 шпангоута. Как видно из таблицы 2, искомый шпангоут находится в 4 танке. Определим номер этого шпангоута:

69400 - 67600 = 1800 мм.;

1800/800 = 2,25 шп.

Таким образом, мидель-шпангоут находится расстоянии 2 шпаций от кормовой переборки 3 танка. Следовательно,

x = 67600 + 2 шп. = 67600 + 800×2 = 69200 мм или

N = 92 + 2 = 94 шпангоут.

Рис.2 Размеры и расположение помещений по длине судна

1.2 Выбор расчетного отсека и компоновка миделевого сечения судна

1.2.1 Определение положения мидель - шпангоута и расчетного отсека

Местоположение мидель - шпангоута мы определили еще в пункте 1.1.3 (см. выше).

XL/2 = 69400 мм - теоретическое местоположение

x = 69200 мм

N = 92 + 2 = 94 шпангоут - практическое.

Расчетным отсеком мы принимаем 4 танк.

1.2.2 Выбор системы набора перекрытий в средней части судна

Исходя из практики современного судостроения в отношении конструкции нефтеналивных судов, выбираем для проектируемого судна продольную систему набора для всего корпуса, а также устройство двойного дна и двойных бортов.

1.2.3 Компоновка и прорисовка конструкции мидель - шпангоута

Рис. 3 Вид сверху настил 2 дна условно не показан ЛБ - симметрично. Схема днищевого перекрытия.

Рис.4 Схема ботового перекрытия

Рис.5 Схема палубного перекрытия

Рис.6 Схема расположения балок на судне

1.3 Выбор категории и марки судостроительной стали проектируемого судна

Выбор материала для корпуса судна имеет важное значение, так как обеспечивает его успешную работу в сложных условиях и в течение длительного времени. Правильный выбор материала позволяет избежать опасных повреждений конструкций и уменьшить вероятность катастрофических аварий, а также и последствия.

1.3.1 Выбор категории стали по Правилам Морского Регистра судоходства

Танкер проектируется с категорией ледового усиления Ice3. Выбор стали для элементов конструкции корпуса производим согласно Рис 7,8,9.

,

Рис.7 группа связей

Рис.8 группа связей II

Рис.9 группа связей III

для различных групп связей, исходя из фактически принятой для данного элемента толщины и расчетной температуры конструкций.

Расчетная температура конструкций выражается через минимальную расчетную температуры окружающего воздуха ТА. Для ледовой категории Ice3 может быть принята температура равной TA= - 10°C.

Категорию стали для связей проектируемого судна определяем исходя из расчетной температуры эксплуатации конструкций и принятой толщины металла по таблицам (1.2.3.7) Правил РС.

Для связей III группы ответственности (Ширстрек, палубный стрингер, скуловой пояс, листы настила верхней палубы в углах люков, непрерывные продольные комингсы ВП) TР = TA = - 10°C по графику рис.9 может быть принята сталь категорий А, А32, D, D32.

Для связей II группы ответственности [ледовый пояс (TР = 0,5TA = - 5°C), скуловой пояс при L > 150м, поясья днища (TР = 0°C)] по графику рис.8 может быть принята сталь категорий А, А32, B, D32.

Для связей I группы ответственности (Поясья бортовой обшивки, продольных переборок, за исключением верхнего пояса, обшивка и набор в виде сварных балок в районе I ледовых усилений судов, набор из катаного профиля судов ледового плавания) во всем диапазоне температур по графику рис.7 может быть принята сталь категории А, A32.

При конструировании корпуса стали повышенной прочности (D32) будут применяться для основных связей, обеспечивающих продольную прочность. Для остальных элементов корпусных конструкций будем использовать стали категории А, А32.

Толщина элементов конструкций принята в учебных целях равной 15 - 20 мм для связей III группы и 8 - 15 для остальных связей.

С учетом этого определяем категорию стали для проектируемого судна, исходя из заданной ледовой категории судна (ICE3) и принятой толщины металла.

1 группа связей:

С (толщина 8 - 15мм) - А; А32;

2 группа связей:

С (толщина 8 - 15мм) - А; А32;

3 группа связей:

С (толщина 15 - 20мм) - D; А32;

Исходя из возможных вариантов для всех конструкций принимаем судостроительную сталь повышенной прочности категории - А32.