2913

УДК 630*165

Мануковский А.Ю. Расчет элементов плавучести и остойчивости судов и плавучих оснований: Методические указания для студентов специальности 260100 – Лесоинженерное дело / А.Ю. Мануковский, А.В. Скрыпников. Воронеж, 2003. – 39 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА

Рецензент: д-р. техн. наук., проф. В.И. Патякин

ПРЕДИСЛОВИЕ

Практическая работа «Расчет элементов плавучести и остойчивости судов и плавучих оснований» выполняется студентами специальности 260100 по дисциплине Лесосплавной флот.

Целью работы является закрепление студентами теоретического материала по дисциплине, овладение ими методами расчета элементов плавучести и остойчивости судов и плавучих оснований лесосплавных машин.

При выполнении работы необходимо соблюдать ту последовательность, в которой изложены методические указания. Каждый студент выполняет свой вариант практической работы, задание на которую выдается на специальном бланке. Студентам необходимо использовать литературу, список которой помещен в конце методических указаний, и соблюдать приведенные в указаниях общие требования к оформлению практической работы.

1 К «Введению»

Во введении кратко излагается цель работы, значение вычисляемых величин для практических расчетов, связанных с элементами плавучести и остойчивости судов и плавучих оснований, применяемых на лесосплаве.

Приводятся общие сведения о проектируемом судне (главные размерения, коэффициент полноты, объём водоизмещения, метоцентрические высота и радиус), полученные в результате выполнения курсовой работы.

2 Построение теоретического чертежа корпуса судна

Построение теоретического чертежа корпуса судна необходимо для дальнейших расчетов, с него будут сниматься величины размерных характеристик.

Корпус судна представляет собой сложную криволинейную поверхность, которая рассматривается относительно трех взаимно перпендикулярных главных плоскостей: диаметральной (ДП), основной (ОП), плоскостью мидельшпангоута О .

Горизонтальная продольная плоскость, параллельная ОП, совпадающая с поверхностью спокойной воды при расчетной осадке судна, называется плоскостью конструктивной ватерлинии (КВЛ).

Подробнее изложено в литературе [1, 2].

Линии ДП, ОП и О образуют судовые координатные оси: ось абсцисс ОХ - линия пересечения ДП и ОП:, ось ординат ОУ - линия пересечения ОП и О ось аппликат - линия пересечения ДП и О .

Главные плоскости сечения корпуса судна изображены на рис.1.

Для изображения поверхности корпуса вычерчивают его теоретический чертеж, состоящий из трех проекций: «бока», на котором показаны проекции

обводов корпуса судна на ДП: «полушироты», на которой изображены проекции обводов корпуса судна на плоскость КВЛ: «корпуса», на котором даны проекции обводов корпуса судна на плоскость О [1, 2].

Для построения теоретического чертежа корпус судна мысленно рассекают рядом плоскостей, проведенных параллельно главным плоскостям. Проекции линий пересечения судовой поверхности с секущими плоскостями и составляют теоретический чертеж судна.

Линии пересечения корпуса судна с плоскостями, параллельными ДП, называются батоксами. На «боку» батоксы изображаются в своем истинном виде, на «полушироте»- в виде горизонтальных прямых линий, на «корпусе»- в виде вертикальных прямых линий.

Линии пересечения корпуса судна с плоскостями, параллельными плоскости ОП или КВЛ, называются ватерлиниями. На «полушироте» ватерлинии изображаются в своем истинном виде, на «боку» и «корпусе»- в виде горизонтальных прямых линий. Так как корпус судна симметричен относительно ДП, ватерлинии вычерчивают только на один борт от ДП.

Линии пересечения корпуса судна с плоскостями, параллельными плоскости О , называются шпангоутами. На «корпусе» шпангоуты изображаются в своем истинном виде, а на «боку» и «полушироте» - в виде вертикальных прямых линий. Так как корпус судна симметричен относительно ДП, каждый из шпангоутов вычерчивают только на один борт: при этом справа от ДП обычно изображают носовые, а слева - кормовые шпангоуты.

Для практической работы число секущих плоскостей (шпангоутов и ватерлиний) задано. Количество их определяется по выданной в задании проекции «корпуса», где они изображены и пронумерованы. По «корпусу» с учетом заданного масштаба определяются и расстояния, через которые проведены секущие плоскости.

Рис. 1 Главные плоскости сечения судна

Расстояние ( Т) между соседними ватерлиниями снимается измерителем с чертежа проекции « корпус» и по масштабу изображения переводится в метры.

Расстояние ( L) между соседними шпангоутами определяется либо как отношение заданной длины судна L в метрах к числу шпангоутов, подсчитанных по заданной проекции, либо оно задано.

Далее в методических указаниях в формах таблиц и на рисунках рассмотрен пример для подводной части корпуса, поделенного четырьмя ватерлиниями и двадцатью шпангоутами. Количество секущих плоскостей ватерлиний и шпангоутов может быть различным, и заданно на проекции «корпус». Числовые примеры основных расчётов рассмотрены в литературе [1, 2].

Построение теоретического чертежа начинается с вычерчивания его сетки, которая представляет собой совокупность горизонтальных и вертикальных прямых линий, являющихся следами батоксов, ватерлиний и шпангоутов. Сетка вычерчивается по заданным в работе главным размерениям судна(расчетной длины L, расчётной ширины B, высоты и расчётной осадки Т) и определённым выше числом секущих плоскостей в удобном рекомендуемом масштабе (см. ниже).

Построение сетки ведут в следующем порядке:

1 Размечают места расположения проекций так, чтобы «полуширота» находилась точно под « боком», а «корпус»- точно на уровне «бока», и при этом расстояние между проекциями было достаточным.

2 Под линейку, выверенную на прямолинейность, проводят основную линию на «боку» и «корпусе» и след ДПна «полушироте».

3 На проведенных линиях откладывают: на «боку» и «полушироте» - длину судна между перпендикулярами L , а на «корпусе» - ширину судна B.

4 Длину судна на «боку» и «полушироте» с максимальной точностью делят на равные части L- по числу промежутков между шпациями, а ширину судна на «корпусе» - по числу промежутков между батоксами. В точках деления методом засечек восстанавливают перпендикуляры.

5 На этих перпендикулярах откладывают: на «боку» и «корпусе» - высоту борта H, среднюю осадку T и расстояние между ватерлиниями T, а на «полушироте» - половину ширины судна и расстояния между батоксами. Одноименные точки соединяют прямыми.

По мере проведения прямых образуются прямоугольники. Поэтому для контроля правильности построений проверяют равенство диагоналей всех равновеликих прямоугольников. Видимого расхождения в диагоналях быть не должно.

Поскольку шпангоуты, ватерлинии и батоксы изображают одну и ту же судовую поверхность, они должны быть согласованы на всех проекциях теоретического чертежа. На этом основано построение ватерлиний на «полушироте» и батоксов на «боке».

При согласовании точки пересечения каждого шпангоута со всеми ватерлиниями и батоксами переносятся с заданной проекции «корпус» на «полушироту» и на «бок». Ватерлинии и шпангоуты согласуют между собой по ширине (ордината y), ватерлинии и батоксы - по длине (абсцисса x), а батоксы и шпангоуты - по высоте (апликата z ) судна.

Схема согласования линий теоретического чертежа изображена на рис.2

[1, 2].

После нахождения и согласования точек на соответствующих проекциях они соответственно соединяются в ватерлинии на «полушироте» и батоксы на «боке» в плавные кривые с помощью лекала.

Однако при их вычерчивании строго по отмеченным точкам кривые могут оказаться неплавными. Тогда проводят плавную кривую, отступая от неко-

торых отмеченных точек. Если мы, например, проводим кривую ватерлинии и отступаем от какой-либо точки, необходимо внести соответствующее в ординату кривой шпангоута, но при этом кривая шпангоута должна оставаться плавной. Для сохранения плавности шпангоута может потребоваться сдвиг еще некоторых его точек. Исправленные ординаты шпангоутов откладывают на «полушироте» и исправляют все уже вычерченные ватерлинии по новым точкам, но так, чтобы и они оставались плавными. Это может потребовать новых изменений кривых шпангоутов. Так постепенно добиваются плавности ватерлиний и шпангоутов при равенстве соответствующих ординат на обеих проекциях.

При неплавности батоксов вносят подобные исправления в батоксы, ватерлинии и шпангоуты. В этом и состоит процесс согласования теоретического чертежа.

Для проверки согласования теоретического чертежа используют его свойство: сечение поверхности корпуса судна любой плоскостью должно давать плавную кривую. Проверка выполняется студентами в работе построением на теоретическом чертеже «рыбины».

Для этого проекцию «корпус» секут некоторой диагональной плоскостью MN (рис.3), перпендикулярной большинству шпангоутов и называемой плоскостью “рыбины”. Если смотреть сверху, перпендикулярно этой плоскости, то ширина судна в плоскости каждого данного шпангоута по «рыбине» определится на проекции «корпус» расстоянием l1,l2…l19,l20 по линии MN от точки M до кривой данного шпангоута (рис. 3,а). Эти расстояния от l1 до l2 откладывают измерителем от основной на проекции «бок» по соответствующим шпангоутам (рис.3,б). Если согласование выполнено, соединив все отмеченные на шпангоутах точки, получим плавную кривую.

Теоретический чертеж выполняется на листе ватмана 24-го формата в одном из принятых для этого масштабах: 1:10, 1:25, 1:50, 1:100. Выбор мас-