!Проект Коробка (на основе прототипа С-1) (Бормотов А) / !Литература / Выбор основных характеристик морских транспортных судов

или переходить ко второму приближению в расчете нагрузки и основных элементов судна.

После корректировки основных элементов переходят к расчету нагрузки проектируемого судна. Расчет нагрузки удобно вести в форме табл. 3.4.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СУДНА ВО ВТОРОМ ПРИБЛИЖЕНИИ

Полученное водоизмещение судна по нагрузке масс 1 Dпор DW обычно не совпадает с водоизмещением D1, определенным по уравнению плавучести D1 1L1B1T1. Если это несовпадение будет меньше 0,5%, то рекомендуется добиваться совпадения путем коррекции запаса водоизмещения или коэффициента общей полноты . В случае более значительного расхождения 1 и D1 необходимо перейти ко второму приближению.

Для этого можно предположить, что количество груза, которое может перевозить судно с найденными ранее элементами, будет отличаться от заданной грузоподъемности

40

где н - коэффициент Нормана:

Таким образом, для выполнения второго приближения необходимо по (4.3) рассчитать коэффициент Нормана и по (4.2) водоизмещение судна D2.

После определения водоизмещения во втором приближении можно найти основные элементы во втором приближении простым пересчетом. Если нет ограничений по главным размерениям, то определив коэффициент пересчета

По вычисленным во втором приближении основным элементам судна следует снова составить нагрузку, записав ее в таблице, аналогичной 3.4, определить водоизмещение в полном грузу во втором приближении D2= L2B2T2 и сравнить его с полученной нагрузкой 2 .

Обычно 2 и D2 расходятся незначительно и это несовпадение устраняется изменением коэффициента общей полноты или запасом водоизмещения.

При расхождении более 0,5% необходимо выполнить третье приближение, вполне аналогичное второму.

Можно несколько по другому подойти к определению главных размерений судна, если известно изменение грузоподъемности d mгр , а следовательно, и водоизмеще-

ния D н d mгр . Для этого необходимо использовать уравнение плавучести в диффе-

Следующим этапом в определении основных элементов судна является выбор коэффициентов полноты площади конструктивной ватерлинии и мидель-шпангоута , а также рекомендуемого значения абсциссы центра величины xc и площади конструктивной ватерлинии (КВЛ) - xf.

При их выборе необходимо иметь ввиду, что в основном влияет на остойчивость

41

и непотопляемость судна, а так же на обводы корпуса судна. Этот коэффициент геометрически связан с формой шпангоутов и углами заострения КВЛ. Принимать его следует или по данным судна - прототипа, или используя эмпирические формулы типа:

(4.7)

Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута также следует принимать по данным судна-прототипа. У тихоходных и среднескоростных судов надо стремиться к максимально возможному значению , что вызывается стремлением к уменьшению сопротивления движению судов путем заострения оконечностей. Это относится к полным судам. Верхний предел этого коэффициента на практике близок к единице и ограничивается возможностью построения теоретического чертежа без изломов ватерлиний на границах цилиндрической вставки.

Для менее полных и относительно быстроходных судов коэффициент должен принимать меньшие значения.

Положение ЦВ по длине судна xc влияет на распределение объема подводной части корпуса по длине судна, и, следовательно, на его сопротивление при движении. Смещение ЦВ в нос сопровождается приполнением обводов в носу и соответствующим заострением их в корме, что ведет к увеличению волнового сопротивления и уменьшению сопротивления формы. И, наоборот, смещение ЦВ в нос приводит к уменьшению волнового сопротивления и увеличению сопротивления формы. Поэтому при больших числах Фруда, когда основную роль в полном сопротивлении играет волновая составляющая, целесообразно ЦВ смещать в корму и наоборот.

Поскольку число Фруда и коэффициент общей полноты судна связаны между собой, то большинство эмпирических формул представлено зависимостью xc/L = f( ). Рекомендуемая зависимость:

Кривые сопротивления R=f(xc/L) пологи в районе минимума, поэтому отступление от рекомендаций оптимальных значений xc/L на 0,5 0,8% от L практически не влияет на сопротивление. Это замечание оказывается полезным при проектной удифферентовке судна.

Для проектирования КВЛ необходимо иметь значение xf - абсциссы центра тяжести площади КВЛ. Для определения этой величины рекомендуется использовать данные суд- на-прототипа или эмпирическую формулу:

42

5.РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОБЩЕГО РАСПОЛОЖЕНИЯ

Врезультате проработки проекта, мы определили основные элементы проектируемого судна - D, N, L, B, T, H, , , , xc, xf, при которых удовлетворены требования технического задания в отношении грузоподъемности, скорости и т.д. При этом многие мореходные и эксплуатационные качества судна (остойчивость, грузовместимость и др.) остались не исследованы и в лучшем случае соответствуют выбранному судну-прототипу. Тем более это относится к случаю, если соотношения L/B, B/T, H/T приняты несколько другими по сравнению с прототипом. Для оценки этих качеств на стадии начального проектирования необходимо провести дополнительные разработки, описанные далее.

Для выполнения этой работы следует выбрать архитектурно-конструктивный тип и разработать схему общего расположения судна. Эту процедуру можно разбить на два этапа:

на первом, выполняемом до определения главных размерений, рассматривают те вопросы, которые учитываются при составлении уравнения масс. К таким вопросам относятся выбор положения МО по длине судна, ориентировочный выбор числа палуб и переборок, наличие грузового устройства;

на втором этапе, после определение главных размерений, разрабатывают принципиальную схему общего расположения, проверяют и, если требуется, корректируют принятые решения, решают вопросы, связанные с формой оконечностей, количеством надстроек и рубок, грузовыми люками и лацпортами.

Для этого на миллиметровой бумаге формата А4 или А3 изображают, по найден-

ным главным размерениям, боковой вид (или разрез по ДП) судна и план главной палубы, проставляют теоретические и практические шпангоуты.

Теоретическая шпация (расстояние между теоретическими шпангоутами) принимается равной L20 , а практическая (расстояние между набором судна) определяется по рекомендациям «Правил...» по формуле, м:

форпике и ахтерпике шпация должна быть не более 0,6 м.

На схеме изображают высоту и протяженность двойного дна и двойных бортов (выбор этих величин сделан ранее).

Далее следует установить количество водонепроницаемых переборок и изобразить их на схеме. Для этого руководствуются рекомендациями «Правил...», по которым общее число переборок, включая переборки форпика и ахтерпика, на сухогрузных судах должно быть не менее указанного в табл. 5.1.

Длину МКО целесообразно выбрать по прототипу, о размерах грузовых трюмов сказано в главе 1.

43

Форпиковая переборка должна доходить до главной палубы и располагаться на расстоянии не менее 5%L и не более 3 м плюс 5% длины судна.

На судах, перевозящих жидкие грузы, длина грузового танка не должна превышать 0,1L при отсутствии продольной переборки, 0,15L при одной, 0,2 при двух продольных переборках.

Вместимость отсеков двойного дна и двойных бортов должна быть достаточной для необходимого количества балласта.

Иногда высоту двойного дна в носовом трюме делают большей, что связано с необходимостью удифферентовки судна в пробеге порожнем.

Расположение и размеры надстроек принимают по прототипу.

В корпусе судна следует выделить места для расположения всех составляющих нагрузки в разделе "Дедвейт".

Расчет координат ЦТ определяется по укрупненным разделам нагрузки с использованием разработанной схемы общего расположения.

Схема расчета показана в табл. 5.2.

44

Т а б л и ц а 5.2

Расчет нагрузки и положения ЦТ судна

При заполнении табл. 5.2 следует иметь в виду:

в данном проекте при использовании укрупненных масс координаты по оси y не определяются. Считается, что координаты y лежат в ДП;

данные по нагрузке принимаются из расчета нагрузки масс, выполненной ранее при определении водоизмещения судна;

координаты центра тяжести корпуса оборудованного (или судна порожнем, если это задано) определяется с использованием данных судна прототипа xко xко 0 L;

тируемого судна;

остальные координаты составляющих дедвейта (и механизмов, если они не вошли в водоизмещение порожнем) определяются с использованием схемы общего расположения

проектируемого судна.

После определения центра тяжести судна можно перейти к удифферентовке в полном грузу. Чтобы судно не имело дифферента, его центр тяжести должен находиться на одной вертикали с центром величины: xg xc .

Оптимальные значения центра величины можно определить по приближенной формуле

xLc 0,12 0,63 0,01

и принять его из рассчитанного диапазона равным центру тяжести судна xс xg для проектирования теоретического чертежа.

45

6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГРУЗОВМЕСТИМОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО СУДНА

Обеспечение контейнеровместимости судна рассматривалось ранее при определении ширины судна и высоты борта. Количество контейнеров по длине судна определяется по схеме общего расположения судна. По ней же вычисляется количество контейнеров на палубе. Если в техническом задании указана удельная грузоподъемность с или удельная погрузочная кубатура гр, то кроме обеспечения грузоподъемности необходимо при проектировании обеспечить требуемую грузовместимость Wгр, т.е. суммарный объем всех помещений судна, предназначенных для перевозки груза.

При проектировании любого грузового судна важно, чтобы выдерживалось соотношение с гр. При с < гр судно будет эксплуатироваться с недогрузом, так как не хватает емкости грузовых помещений для размещения всего груза, а при с> гр окажется не полностью использованным объем грузовых помещений при полной грузоподъемности судна. В обоих случаях у судов снижается экономический эффект.

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

где L,B,H- требуемые главные размерения судна для обеспечения заданной грузоподъемности mгр и грузовместимости гр;

=0,08-0,10 - коэффициент, учитывающий проходы, трапы и другие места, незанятые гру- зом;тр=0,93-0,96 - коэффициент полноты трюма;

- коэффициент, учитывающий объем, занятый набором, двойным дном и двойными бортами в районе трюма, =0,18-0,24 - для судов с двойным дном и двойными бортами,=0,02-0,07- для судов без двойного дна и двойных бортов;=0,70-0,76 - отношение длины трюмов к длине судна.

Обычно длина и ширина судна выбираются из других, не связанных с грузоподъемностью соображений, тогда почленно деля уравнение (6.1) на водоизмещение D, полу-

чим необходимое для обеспечения грузовместимости отношение HT :

Для танкеров выражение (6.1) выглядит так:

46

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

для танкеров с двойным дном и двойными бортами:

где гр- 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 высотой трюма плюс высота двойного дна.

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

как:

осадке, обеспечивающей заданную (т.е. фиксированную) грузоподъемность или грузовместимость, в основном определяется высотой надводного борта, а следовательно, и высотой борта в целом.

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**).

_______________________

*Разумеется, это приведет к изменению нагрузки масс и повторению всех расчетов в новом приближении.

**Не следует забывать, что отношение L H является характеристикой обеспечения общей продольной прочности.

47

Отношение вместимостей судна и его чистой грузоподъемности называют удельной вместимостью (величина, постоянная для данного судна). Удельная вместимость — один из важных технико-эксплуатационных 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. Удельная погрузочная кубатура у различных грузов разная.

Втех случаях, когда удельная погрузочная кубатура перевозимого груза меньше удельной вместимости судна, вместимость судна не используется полностью, т. е. при загрузке по грузовую марку в трюмах останутся свободные объемы. Когда удельная погрузочная кубатура груза больше удельной вместимости, 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).

Впроектные документы грузовых и грузо-пассажирских судов входит эпюра емкости (рис. 6.1).

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. 6.2). Наносят их на эпюру емкости, получают точки на теоретических шпангоутах, а затем соединяют плавными кривыми. Площадь эпюры соответствует теоретическому объему помещений. После нанесения на эпюру емкостей всех помещений подсчитывают их теоретические объемы и координаты центров тяжести, которые записывают в табл. 6.1. В табл.6.1 с учетом коэффициентов проницаемости 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, кроме того, на основании особых Правил Регистра Союза ССР, определяют 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.), т. е. 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.

48