3.2.1.3 Определение главных размерений судна.

Определение главных размерений судна целесообразно выполнять путем совместного решения уравнений теории проектирования судов, описывающих основные качества судна - плавучесть, остойчивость и вместимость. Предварительно необходимо найти длину судна L₁ и коэффициент общей полноты δ, исходя из их определяющего влияния на ходкость, а также - коэффициент полноты площади ватерлинии α, влияющий на поперечную остойчивость.

Длина судна L₁

В первом приближении L₁ определяется с использованием безразмерной характеристики скоростных качеств судна - относительной длины ℓ =f(v) и водоизмещения D₁.

L₁ =ℓ D₁^1/3 (2)

Относительная длина ℓ =cv^1|3 ,

где: c = 2, 16 - для сухогрузного судна;

c = 2, 13 - для танкера.

Коэффициенты полноты теоретического чертежа δ, α.

Коэффициент общей полноты δ = a – b Fr,

где: а в

- для сухогрузного судна 1,09 1,68

- для танкера 1,05 1,40

- Fr = 0,514v/(g L₁)^1|2.

Коэффициент полноты площади ватерлинии α = 0,96 δ^1/2

Уравнение плавучести.

D₁ = kρδL₁B₁T_1, (3)

где: k = 1,005 - коэффициент выступающих частей;

ρ = 1,025 т/м³ - плотность морской воды.

Уравнение остойчивости

h/B₁ = [к(α/δ)^1/2Т₁ + 0,0862α²В₁²/δТ₁ – ζН₁] / B₁, (4)

где: h/B₁ - относительная поперечная начальная метацентрическая высота, значения которой рекомендуется принять следующими: h/B₁ = 0,04 - для сухогрузных судов, h/B₁ = 0,06 - для танкеров;

к = 0,49 - для сухогрузных судов;

к = 0,50 - для танкеров;

ζ = Z_g/Н₁ - относительная аппликата центра масс судна в полном грузу. В первом приближении ζ = ζ₀ = Z_g0 /Н₀.

Уравнение вместимости.

Для танкера: δ_ппL₁B₁H₁ = к_со (W_гр + W_сэу + W_сэз + W_{пр. вода} + W_бл),

Для сухогрузного судна: δ_ппL₁B₁H₁ = к_со (0,9W_гр + W_сэу + W_сэз + W_{пр. вода} + W_бл), (5)

где: δ_пп = δ + Δδ – коэффициент полноты подпалубного объема, надбавка Δδ = 0,060 - для сухогрузных судов; Δδ = 0,035 - для танкеров;

к_со= к_со0 – «коэффициент сухих отсеков» учитывает объемы в основном корпусе судна, не занятые грузом, судовой энергетической установкой, судовыми энергетическими запасами, пресной водой и балластом (помещения судовых устройств и систем, коффердамы, общесудовые кладовые и т.п.);

W_гр – теоретическая грузовместимость.

Для сухогрузного судна при заданной удельной погрузочной кубатуре кипового груза µ_гр теоретическая грузовместимость

W_гр = 1,1µ_грР_гр м³. (6)

Коэффициент 0,9 введен в уравнение вместимости сухогрузного судна для исключения из объемов основного корпуса части груза, размещающегося в комингсах грузовых люков выше верхней палубы.

Для нефтеналивного судна при заданной плотности жидкого груза ρ_гр теоретическая вместимость грузовых танков определяется с учетом потери объемов на телесность набора, недолив и запаса на температурное расширение

W_гр= 1,04Р_гр/ρ_гр м³. (7)

W_сэу – теоретический объем помещений судовой энергетической установки в основном корпусе судна

W_сэу = µ_сэуN₁ м³, (8)

здесь µ_сэу – удельный объем судовой энергетической установки, определяемый с помощью данных судна-прототипа µ_сэу=µ_сэу0= W_сэу0./N₀, м³/кВт, N₁ = D₁^2/3v³/С;

W_сэз – теоретическая вместимость цистерн судовых энергетических запасов (топлива, котельной воды, смазочного масла)

W_сэз = Р_сэз1 /к_сэз м³, (9)

здесь к_сэз – переходный коэффициент, учитывающий потери объемов на телесность набора, недолив, запас на температурное расширение, неудаляемые («мертвые») остатки и среднюю плотность судовых энергетических запасов. Для целей курсового проектирования переходный коэффициент между массой судовых энергетических запасов и теоретической вместимостью цистерн принимается равным к_сэз = 0,85 т/м³;

W_{пр. вода} – теоретическая вместимость цистерн пресной воды

W_{пр. вода} = Р_{пр. вода},/к_{пр. вода} м³_. (10)

Так как цистерны пресной воды конструктивно выполняются вкладными и их набор обращен наружу, переходный коэффициент к_{пр. вода} с учетом плотности пресной воды ρ = 1,00 т/м³, можно принять равным к_{пр. вода} = 1,00 т/м³.

W_бл – теоретическая вместимость балластных цистерн (танков) определяется наибольшим количеством балласта, которое может принимать судно в процессе эксплуатации для обеспечения требуемой посадки и остойчивости

W_бл = Р_бл /к_бл м³ (11)

Переходный коэффициент к_бл = 0,98 т/м³ учитывает плотность морской воды ρ = 1,025 т/м³ и потери объемов на телесность набора, на недолив и неудаляемые остатки.

Теоретическую вместимость балластных отсеков W_бл в первом приближении можно принять в долях от теоретической грузовместимости W_гр на основе следующих статистических зависимостей:

- для сухогрузного судна W_бл =0,23W_гр;

- для танкера W_бл =0,38W_гр

В результате решения системы уравнений плавучести, остойчивости и вместимости определяются недостающие главные размерения – ширина В₁, осадка Т₁ и высота борта Н₁.

(После определения главных размерений следует проанализировать полученные результаты. Анализ заключается в сопоставлении характерных соотношений главных размерений (L₁/B₁, B₁/Т₁, Н₁/Т₁) судна-прототипа и проектируемого судна, а также в проверке отношения высоты борта к осадке Н₁/Т₁, при котором надводный борт должен быть не менее минимально допустимого Правилами о грузовой марке морских судов РМРС. В первом приближении можно считать приемлемым, если для сухогрузных судов Н₁/Т₁ ≥ 1,30, для танкеров Н₁/Т₁ ≥ 1,25).

В конце первого приближения в пояснительной записке приводятся главные размерения и коэффициент общей полноты.