Проектирование судов

щадь откладывается на эпюре емкости, а затем проводится вся кривая площадей двойного дна.

После этого наносят водонепроницаемые переборки и флоры, разделяющие судно и второе дно на отсеки. Затем по эпюре емкости подсчитываются теоретические объемы и положение ЦТ по длине грузовых трюмов (включая грузовые люки) и цистерн для топлива, пресной воды и балласта. Положение же ЦТ этих отсеков по высоте определяется по схеме общего расположения.

Объемы отсеков и координаты их ЦТ по высоте и длине отмечают непосредственно на эпюре емкости. При этом наряду с теоретическими указывают и фактические объемы, полученные с вычетом на набор и объем льял.

Если эпюра емкости вычерчивается после построения теоретического чертежа, то обводы ее построения берутся с теоретического чертежа.

6.6. Понятие о регистровой вместимости

Взимание налогов и сборов с транспортных судов производится по так называемой регистровой вместимости, которая оказывается, таким образом, связанной с рентабельностью судна.

Поэтому на каждом построенном гражданском судне делается специальный обмер с целью установления его валовой и чистой регистровой вместимости. Данные такого обмера заносятся в мерительное свидетельство, которое должно быть на каждом морском судне, кроме спортивного.

Валовая и чистая регистровая вместимость измеряются в регистровых тоннах, причем 1 рег. т равняется 2,83 м3, или 100 куб. футов.

Иногда употребляются термины: вместимость, брутто (или валовой регистровый тоннаж), и вместимость нетто (или чистый регистровый тоннаж).

При определении чистой регистровой вместимости NRT из валовой регистровой вместимости BRT делается наряду с другими и условный вычет на «движущие механизмы», который производится не по действительному объему машинных и котельных отделений, а в зависимости от отношения действительного объема машинных и котельных отделений, измеренного в регистровых тоннах, к валовой регистровой вместимости.

61

Размеры процентного вычета на движущие механизмы для винтовых судов, в зависимости от отношения объема машинных и котельных отделений Wм к валовой регистровой вместимости судна BRT приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Зависимость вычета на движущие механизмы

Графическую зависимость вычета на движущие механизмы в функции от отношения машинно-котельных отделений к валовой регистровой вместимости можно проследить на рис. 6.4.

Вычет

0,70BRT

1,75 Wм

0,525BRT

62

Для колесных судов правилами предусмотрены особые вычеты. Для примера допустим, что объем машинного отделения составляет 12 % от валовой регистровой вместимости Wм 0,12BRT. В этом

случае вычет на движущие механизмы будет в соответствии с данными табл. 6.2 определяться выражением

1213 0,32BRT 0,295BRT.

Если объем машинного отделения составляет от 0,13BRT до 0,20BRT, то вычет на движущие механизмы будет = 0,32BRT. Однако даже небольшое увеличение объема машинного отделения (например, до Wм 0, 201BRT ) значительно повышает объем выче-

та на движущие механизмы. В приведенном примере вычет составит 1,75Wм 0,352BRT. Таким образом, увеличение в данном

примере объема машинного отделения за счет грузовых трюмов нерационально. Поэтому лучше идти по пути увеличения кубатуры машинных и котельных шахт, мастерских, машинных кладовых и т. п. Увеличение валовой регистровой вместимости в этой связи не достигает обычно значительных размеров и не имеет существенного значения, так как сборы в большинстве случаев взимаются с чистой регистровой вместимости.

Итак, чистая регистровая вместимость судна дает лишь условное представление о его действительной вместимости: последняя (BRT) обычно превышает первую (NRT) на 15–20 %.

Расчеты показывают, что, независимо от типа главных двигателей, отношения дедвейта к валовой и чистой регистровой вместимости как для шельтердечных судов, так и для судов с минимальным надводным бортом в большинстве случаев довольно стабильны. Поэтому профессор Л.М. Ногид в качестве средних цифр для предварительных соображений рекомендует принять: BRT 0,69DW ;

него значения коэффициента утилизации водоизмещения грузовых судов по дедвейту ηдв = 0,67, можно последним соотношением при-

дать вид BRT 0, 46D; NRT 0, 28D.

63

Следует отметить, что подобные соотношения для пассажирских, да и для современных грузовых судов, изменяются в очень широких пределах и поэтому теряет свое показательное значение.

6.7. Обеспечение грузовместимости проектируемого судна

Уравнение грузовместимости (зависимость, выражающая кубатуру трюмов через элементы судна) имеет вид

Входящие в (6.13) величины рассмотрены при анализе уравнения

(3.19).

Обычно длина и ширина судна выбираются из других, не связанных с грузоподъемностью соображений, тогда почленно деля уравнение (6.13) на водоизмещение D, получим необходимое для

обеспечения грузовместимости отношение HT :

Для танкеров выражение (6.13) выглядит так

Если схема общего расположения разработана, то длина и ширина трюма bтр считаются известными и тогда высота трюма, необходимая для обеспечения заданной грузоподъемности, определяется для сухогрузов с двойным дном и двойными бортами:

64

для танкеров с двойным дном и двойными бортами:

где ρгр – плотность груза;

k1 =1,01–1,02 – коэффициент, учитывающий потери полезного объема из-за телесности набора.

Если груз на сухогрузных судах перевозится и в пространстве, ограниченном комингсами грузовых люков Wк, то

Высота борта судна определяется как высота трюма плюс высота двойного дна.

Если часть груза перевозится на палубе, то объем палубного груза определяется как:

где lгр, bгр, hгр – длина, ширина, высота укладки груза.

Очевидно, что основное влияние на величину оказывает отношение, а при осадке, обеспечивающей заданную (то есть фиксированную) грузоподъемность или грузовместимость, в основном определяется высотой надводного борта, а следовательно, и высотой борта вцелом.

Поэтому полученное ранее значение высоты надводного борта необходимо откорректировать с учетом выполнения требований к грузовместимости.

При этом следует иметь в виду, что если высота надводного борта, а следовательно, и борта в целом превышает величину Fmin, и не требуется для достижения необходимой грузовместимости, то это снижает коэффициент утилизации водоизмещения судна по грузоподъемности или дедвейту и одновременно увеличивает регистровый тоннаж. В результате ухудшается экономическая эффективность проектируемого судна. Поэтому всегда следует придерживаться минимально возможного надводного борта.

65

Отношение вместимости судна к его чистой грузоподъемности называют удельной вместимостью с (величина, постоянная для

данного судна). Удельная вместимость – один из важных техникоэксплуатационных показателей судна. Различают удельную вместимость по сыпучему и тарному грузам.

Действительный объем, занимаемый весовой единицей груза в упаковке и при укладке, называется удельной погрузочной кубатурой груза гр. Удельнаяпогрузочнаякубатурау различных грузов разная.

В тех случаях, когда удельная погрузочная кубатура перевозимого груза меньше удельной вместимости судна гр c , вмести-

мость судна не используется полностью, то есть при загрузке по грузовую марку в трюмах останутся свободные объемы. Когда удельная погрузочная кубатура груза больше удельной вместимости

гр c , осадка судна при полной загрузке трюмов будет меньше

осадки, соответствующей полной грузоподъемности. В практике эксплуатации сравнительно редко полностью используют грузовместимость и грузоподъемность одновременно. Исключение составляют специализированные суда, предназначенные для перевозки вполне определенного груза (например, танкеры-бензовозы).

В проектные документы грузовых и грузо-пассажирских судов входит эпюра емкости (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Эпюра емкости

66

При построении эпюры емкости по горизонтали откладывают длину судна и длины отсеков, по вертикали – площадь поперечных сечений, двойного дна, трюмов, цистерн и других помещений. Эти площади получают с использованием теоретического чертежа (рис. 6.6). Наносят их на эпюру емкости, получают точки на теоретических шпангоутах, а затем соединяют плавными кривыми. Площадь эпюры соответствует теоретическому объему помещений.

Рис. 6.6. Определению площадей поперечных сечений помещений с использованием теоретического чертежа

После нанесения на эпюру емкостей всех помещений подсчитывают их теоретические объемы и координаты центров тяжести, которые записывают в табл. 6.3.

67

С учетом коэффициентов проницаемости в табл. 6.3 определяют расчетные объемы помещений. Эпюрой емкости удобно пользоваться в процессе проектирования судна.

Коэффициенты проницаемости должны приниматься равными: 0,85 – для помещений занятых механизмами, электростанциями, а также технологическим оборудованием; 0,95 – для жилых помещений, а также для пустых помещений, включая порожние цистерны; 0,6 – для помещений, предназначенных для сухих запасов.

Для судов, посещающих иностранные порты, определяют, кроме того, так называемую регистровую вместимость, которая измеряется в регистровых тоннах. Одна регистровая тонна равна 2,83 м3.

По величине регистрового тоннажа с морского судна взимаются различного рода сборы (портовые, услуги судну, проход каналов и т. п.), то есть от величины регистровой вместимости зависят эксплуатационные расходы. При обмере судна определяют два вида вместимости: валовую; (брутто) и чистую (нетто). В валовую вместимость судна входит полный объем судна и надстроек, за исключением некоторых, особо оговоренных помещений. Для получения чистой вместимости из валовой вычитают объем помещений, не пригодных для перевозки груза и пассажиров.

7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО СУДНА

На начальных стадиях разработки проекта судна вопросы, связанные с его остойчивостью, относят к наиболее важным. Как известно, основное влияние на остойчивость оказывают отношение главных

размерений В/Т, Н/Т, а также коэффициенты формы δ, . Выбрав в первом приближении эти параметры такими же, как у прототипа, мы освобождаемся от грубых промахов в отношении остойчивости. Однако распределение нагрузки по высоте судна может отличаться от прототипа; и сами отношения главных размерений и коэффициентов формы могут быть другими. Поэтому уже в начальных стадиях проектирования необходимо проверить обеспечение остойчивости как при малых, так и при больших наклонениях.

Остойчивость судна проверяется для различных случаев нагрузки, в частности для грузового судна:

68

судно в полном грузу при отходе, с равномерно распределенным во всех грузовых помещениях грузом, а также с полными запасами и топливом;

судно в полном грузу при приходе с равномерно распределенным во всех грузовых помещениях грузом и с 10 % оставшихся запасов и топлива;

судно в балласте при отходе без груза, но с полными запасами и топливом;

судно в балласте при переходе без груза и с 10 % остающихся запасов и топлива.

Если грузовое судно перевозит палубные грузы (лесовозы, контейнеровозы), необходимо учитывать груз, перевозимый на палубе.

Вкурсовом проекте допускается проводить расчет остойчивости для одного случая нагрузки: судно в полном грузу с полными запасами и топливом.

При наихудших в отношении остойчивости вариантах нагрузки необходимо, чтобы выполнялись следующие требования:

начальная, исправленная на влияние жидких грузов метацентрическая высота должна быть не менее значения, регламентируемого Правилами;

судно должно не опрокидываясь противостоять одновременному действию динамически приложенного давления ветра и бортовой качки;

числовые значения параметров диаграммы статической остойчивости и исправленной (на влияние жидких грузов) метацентрической высоты должны быть не ниже требуемых Правилами;

остойчивость судов разных типов должна удовлетворять дополнительным требованиям.

7.1.Определение начальной метацентрической высоты. Приближенные способы оценки начальной остойчивости

Вначальных стадиях проектирования, когда известны основные элементы судна, но еще нет теоретического чертежа, возможна следующая последовательность определения начальной метацентрической высоты.

Записывается уравнение остойчивости в виде принятом в теории проектирования судов

69

где φ1(α, δ) – функция, которую приближенно можно представить

zg – аппликата центра тяжести (ЦТ) судна, определяется по формуле (5.3) по укрупненным разделам нагрузки с использованием разработанной ранее схеме общего расположения.

Во всех случаях исправленное значение метацентрической высоты на влияние свободных поверхностей жидкости должно быть не менее 0,15 м.

7.2.Анализ начальной остойчивости при проектировании судна

Задача выбора начальной остойчивости проектируемого судна имеет в каждом отдельном случае свои особенности, зависящие от назначения судна, его типа и условий эксплуатации. Тем не менее общим для всех судов является вопрос о допустимых крайних (наибольшем и наименьшем) значениях начальной остойчивости, исходя из удовлетворения требуемым условиям мореходности и безопасности плавания.

Значения наименьшей начальной метацентрической высоты h некоторых типов судов колеблются в следующих пределах (м) [11]:

70