Проектирование судов

Фактический объем, необходимый для перевозки весовой единицы груза, уложенного и сепарированного так, как это общепринято, называется его у д е л ь н о й п о г р у з о ч н о й к у б а т у р о й.

Удельная погрузочная кубатура груза изменяется в значительных пределах от 0,2 м3/т – для свинца в чушках до 15–20 м3/т – для автомашин в сборе. Обычно суда проектируются исходя из средней удельной погрузочной кубатуры грузов на той линии, для которой суда предназначены.

Средняя удельная вместимость судов с минимальным надводным бортом для перевозки генерального груза 1,4–1,5 м3/т, а шельтердечных судов 1,8–2,2 м3/т. Эти величины имеют тенденции к росту.

На сухогрузных судах с центральным машинным отделением объем трюмов по сыпучему грузу лежит в пределах

W 0,50 0,60 LBH 0,60 0,75 L lн BH ,

где lн – длина машинного отделения. Объем трюмов считают по зависимости

W 0,08 0,10 lBHтр,

где l – суммарная длина трюмов;

Hтр H hд – глубина трюма, измеренная у борта от настила

второго дна до верхней палубы; hд – высота двойного дна.

Полный объем судна и объемы отдельных отсеков выражаются в процентах от водоизмещения следующими цифрами:

6.2. Приближенные способы обеспечения грузовместимости при проектировании судна

Вместимость грузовых трюмов сухогрузных судов с центральным расположением машинного отделения может быть определена

52

путем вычета из подпалубной вместимости судна Wпп объема помещений, не используемых для перевозки грузов.

Для этого предварительно определяют объем форпика, ахтерпика и коридора гребного вала ωп, учитывая, что отношения этого объема к полной подпалубной вместимости судна выражается зависимостью

где ωп – объем пиков и коридора гребного вала; lп – суммарная длина форпика и ахтерпика; C – численный коэффициент.

В соответствии с этим подпалубную вместимость за вычетом объема ωп можно подсчитать по формуле

Коэффициент 100C в формуле (6.1΄) зависит от коэффициента общей полноты δ и принимает значения, приведенные в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Зависимость отношения 100C от коэффициента δ

В качестве средней цифры можно принять Kп = 0,95.

Для морских грузовых судов вместимость двойного дна в качестве средней величины можно принять д 0,1V, где V – объемное

водоизмещение.

53

Итак, подпалубная вместимость гражданского грузового судна с центральным расположением машинного отделения или полный объем всех его отсеков, расположенных между настилом второго дна и верхней палубой, можно подсчитать по формуле Wпп KоLBHтр,

где Kо – численный коэффициент полноты подпалубного объема. Исключить из подпалубной вместимости объем пиков, коридо-

ров гребных валов и других подобных помещений можно введением коэффициента Kп, подсчитанного по формуле (6.1΄), тогда

Объем машинного отделения с включением объема топливных цистерн и диптанков, расположенных вне машинных и котельных отделений (но без днищевых цистерн), выражается аналогичной формулой

где Kм – коэффициент пропорциональности полноты объема машинного отделения;

lм – приведенная длина машинного отделения (суммарная длина машинных и котельных отделений, включая длину топливных цистерн и диптанков, распространяющихся от второго дна до бортов и верхней палубы).

Тогда, учитывая выражения (6.2) и (6.3), объем грузовых трюмов или полезную вместимость судна можно определить следующим образом:

Если глубину трюмов Hтр выразить через высоту борта H и высоту двойного дна hд и поделить обе части равенства (6.4) на водоизмещение, то получим

54

Но так как коэффициент утилизации водоизмещения по чистой

что представляет собой уравнение вместимости, с помощью которого может быть найдена удельная вместимость, соответствующая выбранной комбинации элементов проектируемого судна.

Чтобы воспользоваться выражением (6.6), необходимо знать величины коэффициентов Kо, Kп, Kм и ηD. Что касается коэффициента Kо, то можно вычислить его по формуле Бастарда

Kо 0,08 0,10 .

Вычисление коэффициента Kп осуществляется по (6.1΄).

Для тех грузовых судов, у которых машинное отделение располагается, главным образом, в пределах цилиндрической вставки,

Kм = 1,0.

Вместимость нефтевозов и сухогрузных судов с кормовым расположением машинного отделения может быть подсчитана по формулам:

для сухогрузного судна

для нефтевоза

где l – суммарная длина грузовых трюмов;

55

объема W, которые меньше единицы и вычисляются в зависимости от коэффициентов формы корпуса (δ, α, β), соотношений главных

тов, телесности набора, а для сухогрузных судов, с учетом объема двойного дна и объема ляд.

Вместимость сухогрузных судов с промежуточным расположением машинного отделения может быть подсчитана по формуле (6.4) либо (6.7), где коэффициенты Kм должны отличаться от тех, которые приняты для рассмотренных выше случаев.

Уравнение вместимости для сухогрузных судов с кормовым расположением машинного отделения будет иметь вид

При проектировании нефтеналивных судов обычно задается не удельная вместимость судна, а удельный вес перевозимого груза 1 .

Но если и при определении вместимости нефтевозов воспользоваться понятием удельной вместимости, то уравнение вместимости примет вид

которая отличается от предыдущего уравнения (6.9) присутствием множителя ν, учитывающего объем, необходимый на расширение нефтепродуктов. Кроме того, для нефтевозов Hтр = H коэффициент ν в (6.10) зависит от условий плавания. Обычно принимают

ν = 0,025÷0,035.

На рис. 6.2 изображены схемы расположения помещений по длине (а) и в носовой части (б) танкера.

56

а

3 2

1

5

3 2

Рис. 6.2. Схема расположения помещений на нефтевозе (танкере): 1 – машинное отделение; 2 – коффердам; 3 – топливные цистерны; 4 – грузовые цистерны; 5 – помповое (насосное) отделение;

6 – сухогрузный трюм

6.3. Коэффициент удифферентовки λ и его влияния на положение ЦТ судна

Помповое (насосное) отделение 5 на нефтевозах располагается, как правило, между грузовыми танками (см. рис. 6.2, а) или в корме примыкающим к машинному отделению (см. рис. 6.2, б). Из рисунка следует, что длина грузовых танков может быть выражена равен-

ет условия удифферентовки. Для судов с расположением помпового отделения в корме принимаем lп = 0, так как длина lп входит в lк. Коэффициент λ представляет собой отношение длины форпика, сухогрузного трюма и коффердама к длине ахтерпика, машинного отделения, топливной цистерны и коффердама. При увеличении коэффициента λ грузовые цистерны и машинное отделение смещаются в корму, что приводит к смещению ЦТ в корму судна. При уменьшении λ ЦТ судна смещается в нос. Численное значение

57

коэффициента λ следует выбирать таким образом, чтобы получить желательное положение ЦТ по длине судна.

Отношение

называется коэффициентом утилизации (использования) длины судна. Воспользовавшись равенством (6.11), уравнение вместимости нефтевозов (6.10) можно представить в виде

В уравнение вместимости входят как объемные соотношения, так и величины, характеризующие весовые соотношения и условия удифферентовки. В силу этого они могут быть использованы в самом процессе определения элементов проектируемого судна наряду с другими уравнениями.

Рассматривая в (6.12) μ как заданную величину, можно решить уравнение вместимости относительно δ, HT или L, что даст дополни-

тельное условие при определении элементов проектируемого судна. Если при проектировании нефтевоза или сухогрузного судна

с кормовым расположением машинного отделения в уравнение вместимости вводится коэффициент λ, то его лучше в первом приближении определить по прототипу, а окончательную длину lн установить после проверочного расчета удифферентовки.

6.4.Оценка факторов, влияющих на удельную вместимость

Анализируя формулы вместимости, можно отметить, что вместимость судна увеличивается с возрастанием габаритных размеров судна. Такое же влияние оказывает и коэффициент δ, поскольку с возрастанием полноты судна увеличиваются коэффициенты Kо, a, a'.

58

Иначе дело обстоит с удельной вместимостью, на которую изменение ширины судна не влияет, поскольку вместимость, водоизмещение и грузоподъемность изменяются пропорционально ширине судна.

Такое же влияние оказывает изменение осадки судна при HT idem, если D idem. Поэтому ширина судна не входит в уравнении удель-

ной вместимости, а осадка фигурирует лишь в видеотношения HT .

Отношение HTтр HT hTд непосредственно входит в уравнение

удельной вместимости и в то же время влияет на коэффициент утилизации водоизмещения, фигурирующий в них. Поэтому изменение

HT резко сказывается на удельной вместимости. Но увеличение HT

для увеличения μ достигается за счет частичного уменьшения коэффициента водоизмещения.

За счет увеличения длины судна или уменьшения длины машинного отделения можно увеличить удельную вместимость.

Увеличение коэффициента δ, которое сопровождается возрастанием ηD, приводит к уменьшению удельной вместимости μ.

При определении пассажировместимости пользуются данными прототипов в виде таких показателей, как отношение числа перевози-

мых пассажиров n к водоизмещению судна D, то есть Dn , или к произ-

Что касается судов дальнего плавания (каютное расположение пассажиров), то о степени комфортабельности можно судить по коэф-

фициенту Ln , а для судов с большим числом пассажиров, не имеющих

коечных мест (суда местных линий), показателен коэффициент LBn . Показатели комфортабельности зависят также от района плавания.

59

6.5.Эпюра емкости судна

Вначальных стадиях проектирования разрабатываются схема общего расположения и эпюра емкости. На схеме указываются палубы, главные переборки, двойное дно, габариты надстроек, цистерны для топлива, пресной воды и балласта, кривая седловатости палубы и конструктивные особенности (рис. 6.3, а).

а

б

Рис. 6.3

Для построения эпюры емкости (см. рис. 6.3, б) подбирается подходящая по коэффициенту продольной полноты φ строевая по шпангоутам и соответствующая ей грузовая ватерлиния.

По основной (горизонтальной) линии эпюры емкости откладываются длина судна и длины отдельных отсеков. Затем, как вспомогательная линия, вычерчивается строевая по шпангоутам. От строевой вверх откладывают площади поперечных сечений судна, заключенные между грузовой ватерлинией и верхней палубой, которые определяются как площади прямоугольников с основанием, равным соответствующей ординате грузовой ватерлинии, и высотой, равной разности между высотой борта и осадкой в соответствующей точке по длине судна.

Кривая, соединяющая полученные точки, характеризует распределение по длине судна площадей, соответствующих полному внутреннему объему судна по верхнюю палубу. Аналогично вычерчиваются кривые площадей до нижележащих палуб и платформ (см. рис. 6.3, б).

Площади двойного дна в районе миделя определяются по схематическому обводу мидель-шпангоута. Найденная таким образом пло-

60