2.Расчеты водоизмещения и главных размерений судна.

2.1.Расчет водоизмещения

Ориентировочно водоизмещение можно определить с помощью коэффициента утилизации и грузоподъёмности.

D=

Более точно водоизмещение рассчитывается с помощью уравнения масс

D=∑m_i=D_o+DW, где

D_o-водоизмещение судна порожнем

DW- дедвейт

Номенклатура разделов нагрузки масс судна устанавливает ОСТ 05.0202- 76

=,38 т.

D_o=m_ko + m_mex+∆D, где

∆D- запас водоизмещения

m_ko =Р_ко ×D=0,221D, где

Р_ко- модуль нагрузки корпуса

m_mex =Р_мех×Ne=0,060×, где

Р_мех – коэффициент массы механизмов

Мощность рассчитывается с помощью адмиралтейского коэффициента (Са)

∆D=a×D, a=0, 02

∆D=0, 02 ×D

DW= m_гр+m_эк.+б +m_пров. +m_вода+m_т.в.с. =850+0,84+0,196+3,675=854,711т

m_гр= 850т

m_эк.+б =0, 12×7=0,84т

m_пров. =0,004×A×Z_эк. =0,004x7x7=0,196 т

m_вода =0,075×7×7=3,675т

По “Санитарным правилам” проектируемое судно относится к Iгруппе, для которых предусматривают воду 0,075ZxA

m_т.в.с. = k₃×k₂×k₁×q_T×Ne×A×24,где

k₃ -коэффициент, учитывающий работу вспомогательных механизмов

k₂ - коэффициент речного запаса

k₁ - коэффициент, учитывающий смазки, охлаждающие воды

q_T =0,2кг/ (кВт х час)

Окончательное расчетное выражение для этой нагрузки примет вид:

m_т.в.с. = k×q_T × () ×A×24x10^-3, где k=1,2…3

Для упрощения выражения масс примем:

DW= DW_o+ m_т.в.с=854,711+0,135 D^2/3

Составим уравнение масс для расчета водоизмещения судна

D=Р_ко×D+P_мех× () + а×D+DW_o+k×q_T×24×10^-3 x()×A

D=0,221D+0,060×+0,02×D+854,711+1,3×0,2×24 ×10^-3××7

D=0,221D+0,186D^2/3+0,02D+854,711+0,135D^2/3×7

D (1- Р_ко-a) = × (P_mex+ k×q_T + A x 24×10^-3)+ DW_o

D(1-0,221-0,02) =× (0,060+1,3 ×0,2×10^-3x24×7)+854,711

Решая уравнение, получим искомую цифру водоизмещения

Примем X=, тогда

Х³ ×0,759=Х²×0,135 + 854,711

0,759 Х³=0,321 Х² +854,711

АХ³=ВХ²+ С

А

Решая уравнение методом подстановки, получили:

Х=10,549

D=X³=10,549³=1174,24т

Проверим данный корень:

8,00=8,00

2.2. Выбор главных размерений судна

Расчетные главные размерения определяются с помощью уравнения плавучести судна.

gD=g ×ρ ×V, где

V- объём плавучести

δ -коэффициент полноты водоизмещения

D=ρ×L×B×T×δ – уравнение плавучести

Решение уравнения облегчается, если задаться расчетной осадкой.

Т=[Т]=1,5 м.

Вычислим коэффициент полноты водоизмещения δ

Прототип P86А

При L=78 м, получим

Прототип Р40

При L=65 м, получим

Прототип СК2000

При L=67,93 м, получим

Принимаем =0,803

Соотношение размерений l=L/B примем по близкому прототипу.

D= ρ×l ×B× [Т]×δ -> B=

L=l×B=5,2 13,69=71,188 м

Расчетная высота борта корпуса сказывается на непотопляемости судна, вместимости, прочности.

В правилах регистра задаётся минимальная высота надводного борта, определяющая непотопляемость судна.

H= T+ΔH_min ,ΔH_min=220 мм

H=1, 5+0, 22=1,72м

Для обеспечения общей прочности корпуса правилами регистра оговариваются соотношения главных размерений.

L/H≤40 – продольная прочность

B/H≤7– поперечная прочность

Следуя этим соотношениям, получим

H=1,956 м.

3. Оценка эксплуатационных качеств. Проектировка главных размерений( II приближение )

3.1. Проверка плавучести судна

D=ρδLBH

m_ko =Р_ко ×D=0,221×1174,24=259,5 т

m_mex =Р_мех×Ne=0,060×

m_т.в.с. = k×q_T ×Ne×A×24x10^-3=1,3×0,2×345,637×24x10^-3=15,09 т

∆D=0,02 ×1174,24=23,48 т

DW₀= 854,711 т

D=m_ко+m_мех+∆D+m_т.в.с+DW₀=259,2+20,73+23,48+15,09+854,711= 1173,511 т

3.2. Оценка непотопляемости судна

Непотопляемость обеспечивается внутренним запасом плавучести корпуса судна.

Мерой запаса плавучести служит величина надводного борта судна.

В проекте ∆Н=Н-Т=1,956-1,5=0,456м

Минимальный запас надводного борта указан в Правилах регистра

0,456>0,22- непотопляемость выполняется

3.3. Оценка остойчивости судна

Оценивая остойчивость относительной метацентрической высотой

h= r+z_c-z_g

α=1,02δ^2/3=1,02 × 0,803^2/3=0,881

Z_g=CH,C=1,2

Z_g=1,2×1,956=2,347

h=10,593+0,784-2,347=9,39

3.4. Оценка вместимости судна

На судах площадках, паромах и пассажирских судах оценивается площадь грузовой палубы

S_гпS×m_гр=0,6 ×850=510 м/т

b_гп=В=2b_п,b_п=1,0-1,2м

b_гп=13,69-2×1,2=11,29м

l_гп=λ×L

l_гп=l×L=0,599×71,188=42,641 м

l_гп=0,547 ×71,188=38,93м

S_гп=11,29×38,93=439,51 м²

Для возможности перевозки международных контейнеров разрабатывается схема размещения контейнеров.

6,1

2,44

m_бр=20 т

m₁=0,8m_бр=16т

Δ=80-100- при зацеплении контейнеров сверху

Δ=150-200- при зацеплении контейнеров сбоку

μ=0,60,8

W_c.гр=0,8 ×850=680 м²

l_гр.б=1,2 м

При перевозке контейнеров водоизмещение будет использоваться не полностью, т.к водоизмещение изначально рассчитано на 53 контейнера, а убирается 48 контейнеров.

3.5. Уточнение нагрузки масс и корректировка главных размерений ( III приближение)

В предыдущих расчетах выбранные в I приближении размерения корректировались. Это не учитывалось в оценке водоизмещения судна.

Для учета изменений водоизмещений используют другую зависимость. Для расчета массы корпуса:

m_ко=q_коLBH=p_коD

Далее вычисляют нагрузку масс

m_ко=q_коLBH=0,13671,18813,691,956=259,24 т

m_mex =Р_мех×Ne=0,060345,637=20,738 т

m_т.в.с=kNe=1,3345,6370,272410^-3=15,09 т

ΔD=aD=0,0151173,511=17,6 т

DW₀=854,711 т

∑m_i= m_ко+m_mex+ΔD+ DW₀+m_т.в.с=259,24+20,738+17,6+854,711+15,09=1167,379т

Δm=D-∑m_i

Δm=1173,511-1167,379=6,132 т

Δm<0,005D,

6,132 <5,876 -условие не выполняется, продолжаем вести расчет

D^*=D-η_нΔm, где η_н- коэффициент Нормана

D^*=1173,11-0,75886,132=1168,858 т

По новому водоизмещению определяются новые размерения L^*,B^*,H^*_,T^*. Для этих размерений рассчитывается снова нагрузка масс и их сумма. Расчет продолжается до тех пор, пока несовпадение нагрузки будет больше 0,5 % от водоизмещения

L^*=l×B=5,2 13,66=71,032 м

H^*= T+ΔH_min =1,5+0,22=1,72м

Для обеспечения общей прочности корпуса правилами регистра оговариваются соотношения главных размерений.

L/H≤40 – продольная прочность

B/H≤7– поперечная прочность

Следуя этим соотношениям, получим

H=1,95143 м

Находим нагрузку масс

m_ко=q_коLBH=p_коD

m_ко=q_коLBH=0,13671,03213,661,95143=257,511т

m_mex =Р_мех×Ne=0,060344,58=20,674 т

m_т.в.с=kNe=1,3344,580,272410^-3=15,05 т

ΔD=aD=0,0151168,858=17,53 т

DW₀=854,711 т

∑m_i= m_ко+m_mex+ΔD+ DW₀+m_т.в.с=257,511+20,674+17,53+854,711+15,05=1165,476т

Δm=D-∑m_i

Δm=1168,858-1165,476=3,382т

Δm<0,005D

3,382<5,8442 –условие выполняется

3.5.1. Проверка плавучести судна

D=ρδLBH

m_ko =Р_ко ×D=0,221×1168,858=258,31 т

m_mex =Р_мех×Ne=0,060×344,57=20,67 т

m_т.в.с. = k×q_T ×Ne×A×24x10^-3=1,3×0,2×344,58×24x10^-3=15,05 т

∆D=0,02 ×1168,858=23,37 т

DW₀= 854,711 т

D=m_ко+m_мех+∆D+m_т.в.с+DW₀=258,31+20,67+23,37+15,05+854,711= 1172,111 т

3.5.2. Оценка непотопляемости судна

Непотопляемость обеспечивается внутренним запасом плавучести корпуса судна.

Мерой запаса плавучести служит величина надводного борта судна.

В проекте ∆Н=Н-Т=1,95143-1,5=0,451

Минимальный запас надводного борта указан в Правилах регистра

0,451>0,22- непотопляемость выполняется

3.5.3. Оценка остойчивости судна

Оценивая остойчивость относительной метацентрической высотой

h= r+z_c-z_g

α=1,02δ^2/3=1,02 × 0,803^2/3=0,881

Z_g=CH,C=1,2

Z_g=1,2×1,95143=2,3417

h=10,547+0,784-2,3417=8,989

3.5.4. Оценка вместимости судна

На судах площадках, паромах и пассажирских судах оценивается площадь грузовой палубы

S_гпS×m_гр=0,6 ×850=510 м/т

b_гп=В=2b_п,b_п=1,0-1,2м

b_гп=13,66-2×1,2=11,26м

l_гп=λ×L

l_гп=l×L=0,599×71,032=42,548 м

l_гп=51,4м

S_гп=11,29×38,71=578,764м²

Для возможности перевозки международных контейнеров разрабатывается схема размещения контейнеров.

6,1

2,44

m_бр=20 т

m₁=0,8m_бр=16т

Δ=80-100- при зацеплении контейнеров сверху

Δ=150-200- при зацеплении контейнеров сбоку

μ=0,60,8

W_c.гр=0,8 ×850=680 м²

l_гр.б=1,2 м

Количество контейнеров, расположенных на палубе равно 64, так как при расчете число контейнеров получилось равным 54,то располагаем контейнеры в 2 яруса-32 контейнера и 22 контейнера.