Part_1-3

13

Координати ЦМ судна визначаються як частка від ділення суми статичних моментів на суму мас: абсциса ЦМ – хg = ΣMx /D; ордината ЦМ – уg = ΣMy/D; апліката ЦМ – zg = ΣMz/D.

На початкових стадіях розробки проекту аплікату центра маси (ЦМ) судна zg виражають у частках висоти борту H

zg = ζgH.

Чисельне значення відносної аплікати ζg залежить від типу і розміру суден і характеру вантажу, який перевозиться.

Так, наприклад, для більшості універсальних суховантажних суден (УСВ)

ζg коливається у межах 0,63 – 0,72, зменшуючись зі збільшенням дедвейту від 3

до 16 тис. т. При перевезенні зерна значення ζg зменшується на 0,01 – 0,02.

У танкерів без подвійного дна і у зв’язку з недоливом вантажу значення

ζg = 0,52 – 0,53 в діапазоні DW = 80 – 150 тис. т. і збільшується до ζg = 0,56 – 0,58 у танкерів з DW = 15 – 30 тис. т.

Для танкерів з подвійним дном значення ζg збільшується на 0,03 – 0,04.

Взагалі перевага надається визначенню ζg за даними близького судна-

прототипу: ζg = zНg .

Результати розрахунку zg будуть більш точними, якщо визначати аплікату ЦМ не одразу для всього судна, а спочатку для окремих розділів – корпусу, механізмів тощо, використовуючи для цього дані прототипу, статистики і ескізу загального розташування. При цьому, визначення zg вантажу, палива і баласту слід проводити по теоретичному кресленню (ТК) або епюрі ємності.

Визначення абсциси ЦМ проекту судна можна виконувати перерахунком по судну-прототипу за залежністю:

xg = xLg L .

Розподіл водотоннажності на розділи, групи, підгрупи, статті носить фор мальний характер і базується на функціональному підході до усіх мас, які скла-

12

1.НАВАНТАЖЕННЯ СУДНА

1.1Загальні поняття. Нормативний та проектний підходи до розподілу навантаження мас

Навантаженням судна називається сукупність усіх мас, які складають у сумі його водотоннажність.

Усі складові частини водотоннажності заносять у спеціальні відомостітаблиці навантаження. Вони заповнюються у певній послідовності, що зменшує вірогідність втрати тих чи інших мас і дозволяє зручно і швидко аналізувати навантаження різних суден.

Розрахунок навантаження, який дає можливість визначити водотоннажність і положення центра маси (ЦМ) судна, є одним з найбільш відповідальних проектних розрахунків.

У таблиці навантаження (табл. 1.1) окрім переліку елементів навантаження і їх числових значень , включаються шифри, координати їх ЦМ і статичні моменти мас. Відлік значень плечей моментів ведеться від основної і діаметральної площин (ДП), а по довжині – від мідель-шпангоута.

Таблиця 1.1. Таблиця навантаження

……

Будемо вважати, що всі вантажі розміщені на судні симетрично відносно ДП, тому таблиця 1.1 не буде містити 5-й та 8-й стовпці. Замість шифру в 1-у стовпці будемо записувати порядковий номер елемента.

11

Fmin – мінімальний надводний борт, мм; Fбаз – базисний надводний борт, мм;

Fнп – мінімальний надводний борт на носовому перпендикулярі, мм;

Інші умовні позначення наведені у кожному випадку окремо за текстом. Величини, позначені рисками, означають їх відношення до судна-прототипу.

10

Nа – потужність за адміралтейською формулою, кВт; νе – експлуатаційна швидкість, вуз; νв – швидкість на випробуваннях, вуз; ∆Т – диферент судна, м; Тс – середня осадка на міделі, м;

Тн, Тк – осадка носом і кормою відповідно, м; Тх – час ходу судна, год;

τ – період бортової хитавиці, с; xс – абсциса центра величини, м; xg – абсциса центра маси, м;

zg , zc , zm – аплікатацентрамаси, центравеличиниіметацентравідповідно, м; Pк – маса корпусу, т;

Pоб – маса обладнання, т;

Pзв – маса запасу водотоннажності, т;

Pеу – маса енергетичної установки, т;

Pп – маса палива, води, мастила, т; Pб – маса баласту, т;

Pв – маса вантажу, т;

Pз – маса забезпечення, т;

qоб – вимірник маси обладнання;

qеу – вимірник маси енергетичної установки; qп – вимірник маси палива;

qк – вимірник маси корпусу;

qз – вимірник маси забезпечення;

R – поздовжній метацентричний радіус, м; r – поперечний метацентричний радіус, м; ЦМ – центр маси; ЦВ – центр величини;

КПШ – крива площ шпангоутів;

– мідель-шпангоут;

9

kвч – коефіцієнт виступаючих частин корпусу;

kв – коефіцієнт використання теоретичного об’єму під вантаж; ВВЛ – вантажна ватерлінія; КВЛ – конструктивна ватерлінія;

kαL – коефіцієнт розширення корпусу від ВВЛ до верхньої палуби;

kρ – коефіцієнт, який враховує вплив форми ватерлінії на її момент інерції; ВП – верхня палуба; НП – нижня палуба;

ДП – діаметральна площина; ОП – основна площина; ОЛ – основна лінія;

lст – плече статичної остійності, м; d – плече динамічної остійності, м; lф – плече остійності форми, м;

l – відносна довжина судна;

RS – довжина кругового рейсу, милі;

Lпп – довжина судна між перпендикулярами, м;

LВВЛ – довжина судна по вантажній ватерлінії;

LКВЛ – довжина конструктивної ватерлінії, м; LМВ – довжина машинного відділення;

Lа, Lф – довжина ахтерпіка і форпіка відповідно; ЛММ – логіко-математична модель;

lгд – довжина головного двигуна; LBH – кубічний модуль, м3;

Mд – диферентувальний момент, т·м;

Мд1см – момент, який диферентує на 1см, т·м/см; µв – питома навантажувальна кубатура вантажу, м3/т; µс – питома вантажомісткість судна, м3/т;

Nе – потужність головного двигуна експлуатаційна, кВт;

Nв – потужність головного двигуна на випробуваннях судна, кВт;

8

УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ

азв – вимірник маси запасу водотоннажності; ак – вимірник маси корпусу; аз – вимірник маси забезпечення; аб – вимірник маси баласту; В – ширина судна, м; ВВЛ – вантажна ватерлінія;

Се – адміралтейський коефіцієнт для експлуатаційної швидкості; Св – адміралтейський коефіцієнт для швидкості на випробуваннях; Fr – число Фруда;

H – висота борту, м;

h – поперечна метацентрична висота, м;

h/B – відносна поперечна метацентрична висота; γ – питома вага води, т/м3; γВ – питома вага вантажу, т/м3; γб – питома вага баласту, т/м3;

ηд – коефіцієнт використання довжини судна під вантаж; ηо – поправочний коефіцієнт утилізації водотоннажності по чистій ванта-

жопідйомності; ηв – коефіцієнт утилізації водотоннажності по чистій вантажопідйомності;

ηн – коефіцієнт Нормана;

ηDW – коефіцієнт утилізації водотоннажності по дедвейту ; µV – коефіцієнт проникності;

α – коефіцієнт повноти площі вантажної ватерлінії; δ – коефіцієнт повноти водотоннажності (загальної повноти); δп – коефіцієнт повноти підпалубного об’єму; β – коефіцієнт повноти площі мідель-шпангоута;

ψ – коефіцієнт повздовжньої повноти водотоннажності; kмз – коефіцієнт морського запасу палива;

kдоп – коефіцієнт витрати палива на роботу допоміжних двигунів;

7

Задача нижнього ієрархічного рівня, або внутрішня задача ТПС, охоплює питання, пов’язані з визначенням власне елементів проектів суден.

Внутрішню задачу ТПС поділяють ще на два рівня: верхній, який пов’язаний з визначенням головних елементів суден і нижній, на якому оптимізуються підсистеми.

ТПС тісно пов’язана з іншими кораблебудівними дисциплінами – з теорією корабля, констукцією корпусу і будівельною механікою корабля, з технологією і економікою суднобудування та іншими дисциплінами. В ТПС використовується науковий апарат цих дисциплін, але на інших засадах, що обумовлено такими особливостями.

По-перше, вирішується не прямі, а зворотні задачі, які забезпечують зв’язок вимог до якостей судна з його головними елементами.

По-друге, для ТПС характерний комплексний (системний) підхід до судна, як до єдиного цілого, в якому усе взаємопов’язане і взаємозалежне. В основі цього підходу лежить вирішення питання про те, як вплине те чи інше рішення не на одну якусь якість, а на все судно в цілому.

6

ВСТУП

Теорією проектування суден (ТПС) називається наукова дисципліна, яка вивчає питання, пов’язані з розробкою завдання на проектування судна і визначення його головних елементів.

Основи розвитку теорії проектування суден були започатковані в середині 18 сторіччя. Перший період становлення і розвитку ТПС в основному пов’язаний з іменами шведського адмірала Ф. Г. Чапмана, академіка Петербурзької академії наук Л. П. Ейлера, російського інженера М. М. Окуньова і французького інженера Ж. О. Нормана.

ТПС у вигляді самостійної наукової дисципліни вперше викладено в курсі проектування суден, написаному деканом Петербурзького політехнічного інституту К. П. Боклевським (1905 р.).

Потім ТПС розвивалась переважно завдяки працям російських, а потім радянських вчених, таких як Бубнов І. Г., Подзнюнін В. Л., Лаптєв В. А., Балкашин О. І., Ногід Л. М., Ашик В.В., Бронніков А.В. та інших.

У сучасному стані ТПС складається з двох головних частин. До першої – змістовної частини ТПС, яка займається дослідженням фізичної сторони проект них проблем, відносяться такі питання:

1.взаємний зв’язок характеристик і елементів суден з різноманітними вимогами до проектів;

2.методологія проектування суден;

3.принципи розробки теоретичних креслень і загального розташування проекту судна.

Друга – формально-теоретична частина ТПС, пов’язана з дослідженням математичних підходів і засобів вирішення проектних проблем, об’єднує такі питання, як формалізація графоаналітичних процедур, методологія оптимізації проектних рішень і автоматизації процесу проектування суден.

Задача верхнього ієрархічного рівня, або зовнішня задача ТПС, полягає в розробці загальних вимог до проектів суден та необхідної їх кількості для вирішення транспортних проблем галузі або країни.

5