test1_Part1-3

31

[dPк]0 = Pк − Pк = (aк −aк ) D;

[dPзв]0 = Pзв − Pзв = (aзв −aзв ) D; [dPоб]0 = Pоб − Pоб = (qоб −qоб ) D 2 / 3;

[dPey ]0 = qey vС3 −qey vС3 D 2 / 3;

[dPп]0 = Pп − Pп = qп vС3 Rs −qп vС3 Rs D 2 / 3; [dPз]0 = Pз − Pз = (qз −qз ) D 2 / 3;

Частковий приріст водотоннажності [dD]0 = [dF]0 + dP, а повний приріст

– dD = [dD]0 ηн . У випадку, коли вантажопідйомність судна проекту і прототипу однакова, повний приріст водотоннажності визначається як dD = [dF]0 ηн. Якщо у проекта і прототипа різниця тільки в вантажопідйомнос-

ті, то приріст водотоннажності dD = dPв ηн.

ІІ-й спосіб – обчислення часткового приросту [dF ]0 за формулами дифе-

ренціювання:

далі аналогічно для

Помножимо 2 останні члена рівняння на vv і СС , тоді

32

Аналогічно для обчислення приросту маси палива і забезпечення:

[dPз ]0 = Pз dqз ; qз

Після визначення часткових приростів розпишемо навантаження мас за розділами:

– у зальному вигляді Pi = Pi +[dPi ]0 + K DPi dD , або

Pк = Pк +[dPк ]+ PDк dD ;

Pзв = Pзв +[dPзв ]0 + PDзв dD ;

Pоб = Pоб +[dPоб ]0 + 23 PDоб dD ;

Pey = Pey +[dPey ]0 + 23 PDey dD ;

Pп = Pп +[dPп ]0 + 23 PDп dD ;

Pз = Pз +[dPз]0 + 23 PDз dD .

Сума вантажів повинна дорівнювати водотоннажності, яка обчислена як

D = D + dD , тобто D = ΣPi + Pв з точністю ±(1 – 2)% від D.

Для визначення коефіцієнта Нормана треба обчислити ще ∂∂DF .

Запишемо вихідний вираз для F.

F = ΣP = Pк + Pоб + Pеу + Pп + Pз + Pзв, або

F = aкD + qобD2 / 3 + qеу D2С/ 3v3 + qп D2С/ 3v2 RS + qзD2 / 3 + aзвD ;

Візьмемо з цього виразу часткову похідну по D.

33

Результати диференціювання приводяться до наступної зручної розрахункової форми:

(враховуючи, що всі розрахунки виконані для судна-прототипу):

Отримані формули для визначення dP, [dPi]0 і ∂∂DF дозволяють розрахува-

ти приріст dD за формулою:

dD = ηн {dP + [dF]0}, а водотоннажність як

D = D + dD .

Контрольні запитання

1.Що являють собою вимірники мас і модулі?

2.Як визначаються маси енергетичної установки і палива?

3.Для чого вводиться в навантаження запас водотоннажності?

4.Як забезпечується запас остійності проекту судна?

34

5.Яке судно може бути прототипом?

6.Чим відрізняється рівняння мас D = f(D) від рівняння D = f(LBH)?

7.У чому полягає різниця у використанні рівнянь мас у алгебраїчній

формі?

8.Чому приріст водотоннажності завжди перевищує приріст вантажопідйомності?

9.Який фізичний зміст математичних символів dF, dP і [dF]0 в диференціальному рівнянні мас Нормана?

10.Якими двома способами обчислюються часткові прирости [dPi]0 в рівнянні мас Нормана?

11. Поясніть структуру формули для обчислення мас розділів

Pi = Pi +[dPi ]0 + K DPi dD .

3. ЗВ’ЯЗОК ПАРАМЕТРІВ ФОРМИ КОРПУСУ З ЕКСПЛУАТАЦІЙНИМИ І МОРЕПЛАВНИМИ ЯКОСТЯМИ

Для всебічного урахування вимог до якостей судна при його проектуванні треба отримати їх залежності від головних розмірів і коефіцієнтів повноти форми корпусу. На ранніх стадіях проектування можна розрахувати і вибрати лише коефіцієнти повноти відповідно до очікуваної довжини судна і числа Фруда.

При відсутності головних розмірів треба пов’язати вимоги до місткості, остійності, плавності хитавиці, непотоплюваності і ходовості з відношеннями

H T , BT , L B , які дозволяють при наявності значення водотоннажності D і ко-

ефіцієнта повноти δ однозначно розрахувати головні розміри L, B, H, T. Нижче будуть отримані залежності параметрів форми корпусу, знайдені у відповідності з вимогами до якостей проекту судна.

35

3.1 Питома вантажомісткість судна та питома навантажувальна кубатура вантажу

Питомою навантажувальною кубатурою вантажу µв або питомим навантажувальним об’ємом називається відношення об’єму, який займає вантаж, до його маси. Величина µв вимірюється в м3/т і залежить від питомої ваги матеріалу вантажу і його упакування.

Питомою вантажомісткістю судна µс називається відношення об’єму трюмів до маси вантажу, який розташовано в них.

При розрахунках головних елементів суден умовно приймають, що µв = µс, але під час експлуатації судна питома навантажувальна кубатура вантажу може не збігтися з питомою вантажомісткістю судна. Розглянемо ці випадки і їх наслідки.

1.µв = µс, фактична осадка дорівнює розрахунковій осадці Тф = Тр. Вантажомісткість судна використана повністю, вантажопідйомність – також.

2.µв < µс, фактична осадка дорівнює розрахунковій Тф = Тр, вантажомісткість використана не повністю, вантажопідйомність використана повністю. Маса корпусу надлишкова.

3.µв > µс, фактична осадка менше розрахункової Тф < Тр, вантажомісткість використана повністю, а вантажопідйомність не використана.

Перший та другий випадки більш сприйнятливі, ніж третій.

Слід відмітити, що при проектуванні судна треба добре вивчити вантажо-

потік з точки зору можливих коливань µв і їх урахування при визначенні µc.

3.2 Рівняння місткості суховантажних суден з середнім розташуванням машинного відділення

Характерною особливістю судна з середнім (по довжині) розташуванням МВ є його симетричне відносно мідель-шпангоута завантаження (рис.3.1). Це приводить до спрощення удиферентування і не викликає додаткових труднощів, які виникають при кормовому розташуванні МВ.

37

лубного об’єму.

Значення величин δ, α і HT можна прийняти за прототипом, а відношення

Таким чином, слід зробити висновок, що вирішення рівнянь місткості дозволяє забезпечити на початковій стадії проектування судна потрібну вантажомісткість.

3.3 Рівняння місткості суховантажних суден з кормовим розташуванням машинного відділення

Більшість сучасних суден проектуються з кормовим розташуванням машинного відділення (рис.3.2).

38

Рис. 3.2 Схема суховантажного судна з кормовим розташуванням МВ Розглянемо зв’язок місткості з головними розмірами судна. Умовно при-

ймаємо, що судно провозить насипний вантаж і його ЦМ лежить посередині довжини вантажного трюму Lв, тобто

хв = Lк + L2в − L2 ,

Величини Lк, Lв і L позначені на рис.3.2. Місткість такого судна може бути визначена як

Wв = kвδпLвB(H – Hпд),

де Нпд – висота подвійного дна;

kв – коефіцієнт використання теоретичного об’єму під вантаж;

Для універсальних суховантажних суден kв = 0,92 ± 0,02; kв = 0,95 – для танкерів; з них 2 % – на набір, 3 % – на розширення вантажу при зміні кліматичних зон; kв = 0,75 – 0,8 – при наявності танків ізольованого баласту; kв = 0,68 – 0,85 – для рефрижераторних суден; kв = 0,8 – для контейнеровозів (вантаж тільки в трюмах); kв = 0,8 – 0,85 – для накатних суден.

39

Позначимо через ηд коефіцієнт використання довжини судна під трюмну

У цьому рівнянні місткості значення ηд треба розраховувати за близьким судном – прототипом і старанно його вибрати, маючи на увазі, що збільшення його величини приведе в подальшому до неможливості удиферентування судна.

3.4 Місткість наливних суден з кормовим розташуванням машинного відділення

Особливість проектування танкера полягає у тому, що треба забезпечити об’єм для розміщення вантажу – Wв, ізольованого баласту – Wб та відстою – Wвідст після миття танків (рис.3.3), тобто

Wт = Wв + Wб + Wвідст.

У цих виразах позначено: γв – питома вага вантажу т/м3; ηб – коефіцієнт утилізації водотоннажності під баласт: ηб = PDб

нків від вантажомісткості: kв = 0,02 – 0,03; γб – питома вага баласту (рідкого) γб

= 1,025 т/м3.

40

Рис.3.3. Схема танкера

Враховуючи прийняті визначення, об’єм танкової частини судна – Wт буде визначатися як:

або

Wт = ηγвв (1+ kв )+ ηγбб kвчγδLBT .

Об’єм танкової частини судна можна виразити через її геометричні характеристики як

Wт = δп(1 – v)LтBH,

де v = 0,05 (2% – на набір трюму, 3 % – на недолив танків). Порівнюючи об’єм танків Wт, отримаємо:

Визначивши через ηдл = LLт , та розділивши на LBT обидві частини рівнян-

ня будемо мати:

Якщо танкер має подвійне днище, а у відстійних танках перевозиться вантаж (що дозволяється), то рівняння місткості набуває вигляду: