Все прочие помещения, расположенные ниже верхней палубы, такие как машинное отделение, помещение рулевой машины и др. хотя их границы показывают на схеме и не нумеруются и в таблицах не фигурируют. После расчета можно определить наиболее важную характеристику судна — грузовместимость в м3/т и сопоставить ее удельной погрузочной кубатурой груза (плотностью груза) заданной в ТЗ.μс = 21 063 / 12 000 = 1,76.При проектировании любого судна важно, чтобы выдерживалось соотношение:.(2.8)1,76 1,94.Если судно будет эксплуатироваться с недогрузом, так как не хватит емкостей грузовых помещений, а при окажется недоиспользованным объем грузовых помещений после приема полного количества груза. В обоих случаях экономическая эффективность судна понизится. На схеме указано как определять координаты центров тяжести грузовых помещений (центр тяжести определяется как центр площади геометрической фигуры отсека, в основном сводится к прямоугольнику). Такой же подход и для определения центров тяжести балластных отсеков. Схема загрузки по данным эпюры емкости для проектируемого судна приведена на рис. 2.
6.Рис. 2.
6. Схема загрузки по данным эпюры емкости для проектируемого судна2.
12 Расчет положения центра тяжести.
Определение положения центра тяжести производится по статьям нагрузки, используя эпюру емкости, с отметкой положения центра тяжести каждой статьи на эскизе. Расчет центра тяжести статей нагрузки производится с использованием данных прототипа и с использованием данных схемы общего расположения (эпюру емкости). При расчете заполняется таблица 2.15 приведенная ниже. Таблица 2.15 — Расчет центра тяжести статей нагрузки№Наименование статей нагрузки.
Масса, Р, тАбсцисса центра тяжести, Хg, мАппликата центра тяжестиZg, м0101.
Корпус.
Рк0108.
Оборудование помещений и палуб.
Роб02Судовые устройства.
Ру03Судовые системы.
Рс05Электрооборудование.
Рэо06Вооружение.
Рв07Запчасти.
Рзч10Постоянные жидкие грузы.
Ржг11Снабжение, имущество12Снабжение инвентарное (расходные материалы необходимые для эксплуатации судна).
12Снабжение (экипаж, провизия, вода) По схеме.
По схеме04Установка энергетическая.
РмПо схеме с учетом.
По схеме с учетом (в среднем 0.55)09Запас водоизмещения.
Рзвм14Запасы топлива, смазочного масла.
РтПо схеме.
По схеме13Перевозимый груз.
РгрСуммы берутся из эпюры емкости.
Суммы берутся из эпюры емкости08Балласт.
РбСуммы берутся из эпюры емкости.
Суммы берутся из эпюры емкости.
Расчет нагрузки судна в полном грузу со 100% запасом приведен в табл. 2.
16.Таблица 2.16 — Расчет нагрузки судна в полном грузу со 100% запасом.
Статья нагрузки.
Масса, Р, тАбсцисса центра тяжести, Хg, мАппликата центра тяжестиZg, мМомент, Рх, тм.
Момент, Рz, тм.
Корпус с оборудованием5761−1,3810−7950,1 857 610.
Снабжение, имущество85−66,3719,1−5641,451 623,5СЭУ615−61,676,0−37 927,13690.
Запас водоизмещения300−6,813,2−20 403 960СЭЗ1253−76,378,6−95 691,610775,8Перевозимый груз120 005,44,96 480 058 800.
Итого:
20 014Хg=4,219 мZg = 6,812 м-84 450,33136459,3Расчет нагрузки судна в балласте и 100% запасами приведен в табл. 2.
17.Таблица 2.17 — Расчет нагрузки судна в балласте и 100% запасами.
Статья нагрузки.
Масса, Р, тАбсцисса центра тяжести, Хg, мАппликата центра тяжестиZg, мМомент, Рх, тм.
Момент, Рz, тм.
Корпус с оборудованием5761−1,3810−7950,1 857 610.
Снабжение, имущество85−66,3719,1−5641,451 623,5СЭУ615−61,676,0−37 927,13690.
Запас водоизмещения300−6,813,2−20 403 960СЭЗ1253−76,378,6−95 691,610775,8Балласт589 035,89,7 521 086 257 427,5Итого:
13 904Хg=4,431мZg = 9,703 м61 611,67135086,82.13Расчет удифферентовки.
Спроектированное судно при плавании в полном грузу и с полными судовыми запасами должно сидеть на ровный киль или с незначительным (не более 0.
65%L) дифферентом на корму, м.(2.9)ψ = 150,69 / 13,03(4,219−4,197) = 0,25 м. Приращение осадки носом и кормой:; (2.10)150,69(4,219 — 4,197)/2· 13,03 = 0,125 м. — 150,69(4,219 — 4,197)/2· 13,03 = - 0,125 м. Осадка носом и кормой:;, (2.11) = 7,82 + 0,125 = 7,945 м. = 7,82 -0,125 = 7,695 м. где XG мы определили из расчета центровки, а положение абсциссы центра величины определим следующим образом: 0,5· 7,82 = 4,197 м. Появление дифферента влияет, прежде всего, на ходовые и маневренные качества судна, а также на его остойчивость и заливаемость. Небольшой дифферент на корму оказывает положительное влияние (рис. 2.7) (изменение скорости примерно на 0.1уз).Рис. 2.
7. Влияние дифферента на ходовые качества судна: 1 — при штилевой погоде; 2 — при средних эксплуатационных условиях.
Применительно к плаванию судна в балласте необходимо сформулировать требование к минимально допустимому погружению оконечностей.ψ = 150,69 / 13,03(4,431 — 4,197) = 2,7 м.
2.14Расчет балластировки.
Как было показано на схемах судов, балластными цистернами в основном являются такие, которые приведенные в табл. 2.
18.Таблица 2.18 — Балластные цистерны.
НаименованиеЗависимость для определения объема.
Цистерны форпикагде k=0,12 (для форпика) 0,12· 33,3·23,26 =92,9 м³. k =0,11 (для ахтерпика) 0,11· 219,8·23,26 =562 м3. Цистерны ахтерпика.
Второе дно= 135,1 м³.Цистерны межбортного пространства= 254,4 м³.Среднюю допустимую осадку при ходе в балласте можно выразить так:(2.12) (0,03· 150,69 + 0,7· 7,82) / 2· 7,82 = 0,63 м. Зависимость для определения водоизмещения в балласте:.(2.13) = 0,630,817/0,709 = 0,587.Где (возникающие при движении по взволнованному морю гидродинамические удары (слеминг) всецело зависят от относительной осадки. Расчеты показывают, что вероятность наступления слеминга с уменьшением погружения носовой оконечности возрастает тем быстрее и интенсивнее, чем выше волны и скорость судна. Нижняя граница значений для тихоходных судов, эксплуатирующихся в ограниченных акваториях, верхний предел — для судов, совершающих длительные рейсы в штормовых условиях.
аб.
Рис. 2.
8. Влияние относительной осадки носовой оконечности на напряжения, вызванные ударами волн (а) и изменение действующих моментов (б)Осадка кормовой оконечности определяется погружением гребного винта. А эффективность работы винта вблизи свободной поверхности воды зависит от величины относительного погружения. С уменьшением погружения винта и, особенно при оголении верхней кромки диска снижаются его упор и КПД. Кроме того, периодическое оголение лопастей гребного винта при качке приводит к «разгону» винта и главного двигателя, выражающемуся в резком изменении частоты вращения валопровода и движителя. Возникающие при этом динамические силы и моменты могут привести к поломкам винта и конструкции валопровода, вызывают вибрацию кормовой оконечности и повышению динамических нагрузок на двигатель. Исходя из того, что отношение диаметра винта к осадке примерно соответствует 0.65−0.7, принимаем:
В случае штормовой погоды считается целесообразным увеличивать погружение кормовой оконечности до b=0,8.Распределение балласта по длине судна производится так, чтобы получить не только необходимую посадку, но и минимальный изгибающий момент. Желательно также, для улучшения мореходности судна всемерное уменьшение его продольного момента инерции (уменьшается килевая качка). Учитывая это, цистерны фор и ахтерпика обычно оставляют пустыми.
2.15Расчет управляемости.
При выполнении требований, предъявляемых к поворотливости и устойчивости проектировщик, как правило, не может изменять главные размерения и коэффициенты полноты, так как они выбраны на стадиях проектирования в соответствии с целевым назначением судна. Таким образом, реальные возможности улучшения управляемости связаны с изменением эффективности руля и формы кормовой оконечности (рис. 2.9).Рис. 2.
9. Применяемые рули на грузовых судах.
В основном применяют полубалансирные, в целях снижения вибрации, на судах с ледовыми усилениями более ЛУ6 рекомендуют применять рули с рудерпостом для повышения надежности. Расчет управляемости производится следующим образом. Определяются характеристики руля и коэффициент ветробойности судна для судна в грузу и балласте и на основании этого принимается решение о достаточности управляемости на расчетных режимах. При этомплощадь руля, (2.14)где k — коэффициент, значение которого принимаем равным 50. = 150,69· 7,82 / 50 = 23,56 м². Высота руля:, (2.15)где. = 5,4 м. Управляемость определяют расчетным путем в тех случаях, когда величина коэффициента ветробойности приближается к верхней границе или превышается его:. (2.16) 23,26(13,03+10)/150,69· 7,82 = 0,45.Увеличение этого коэффициента приводит к росту скорости дрейфа при боковом ветре, а это, в свою очередь, к большему сносу с намеченного курса, удлинению пути и времени рейса. Осложняется плавание в узкостях, в зонах оживленного судоходства, затрудняется маневрирование в портах, увеличивается вероятность навалов судна на причальные сооружения и посадки на мель или рифы, усложняются процессы швартовки и отхода от причала. Такие судна требуется снабжать подруливающими устройствами в носу и в корме или прибегать к помощи буксира.
График верхних значений коэффициента ветробойности представлен на рис. 2.
10. DW, тыс.
тРис. 2.
10. Зависимость допустимого коэффициента ветробойности от дедвейта судна2.
16Расчет остойчивости и оценка качки.
Определяем начальную метацентрическую высоту для судна в грузу и в балласте: (2.17)где — метацентрический радиус;; - центр величины. В балластном переходе остойчивость, как правило, на 20−30% больше, чем в грузу. Избыток остойчивости увеличивается сростом размеров. = 3 + 10· 0,817 = 11,17. 5,831 м. в грузу: 5,831 + 6,812 + 4,197 = 16,84 м. в балласте: 5,831 + 9,703+ 4,197 = 19,731 м.Рис. 2.
11. Схема расположения центров тяжести, центра величины, метацентрического радиуса Сравниваем полученную метацентрическую высоту с критерием. Верхняя граница остойчивости проектируемого судна определяется, исходя из стремления избежать резкой качки. Избыток остойчивости, несмотря на демпфирующее влияние присоединенных масс воды и жидкости в цистернах и танках испытывают довольно резкую качку со сравнительно малыми периодами и относительными размахами. Критерии остойчивости для судна в полном грузу с полными запасами приведены в табл. 2.
19.Таблица 2.19 — Критерии остойчивости для судна в полном грузу с полными запасами.
Зоны остойчивости.
Характеристика остойчивости.
ПримечаниеОбщие требования остойчивостичрезмерная.
Значительные инерционные силы до 50% веса груза, при шторме разрушают крепления груза.
ПовышеннаяВозникает резкая качка, работа экипажа связана с повышенным напряжением, растут силы инерции.
ОптимальнаяПлавная качка на волнении, приемлемые условия обитания и умеренные инерционные силы менее 0.1gНедостаточная.
Зона валкости, при поворотах крен может достигать 15°В нашем случае,, поскольку 19,731/23,26 = 0,85.При оценке качки необходимо определить периоды колебаний и сравнить их с критериями:
период свободных бортовых колебаний, (2.18)где — момент инерции масс;- момент инерции присоединенных масс воды;k=0.35…0.5 значения по минимальному пределу при В/Т=2.8, по максимальному при В/Т=3.4, промежуточные по интерполяции. = 123 603,4. = 23 075.
в грузу: = 4,14 с. в балласте: = 3,82 с.- период свободных вертикальных колебаний: (2.19)в грузу: = 5,1 с. в балласте: = 4,9 с.- период свободных продольных колебаний: или (2.20)где скорость судна, уз. в грузу: = 4,9 с. в балласте: = 4,7 с. Сравнение параметров качки с допустимыми. Наиболее опасна бортовая качка судна при волнении с периодом (опасность возникновения резонанса), при этом критерием качки является .12 с для судов с неограниченной мореходностью (допустимое волнение 8 баллов).
2.17Оценка мореходности.
При оценке мореходности проверяются следующие параметры, связанные с продольной качкой:
необходимая осадка носом и кормой должна соответствовать требованиям, изложенным в разделе балластировки;
проверка режимов умеренной качки и заливаемости в зависимости от бальности волнения.Рис. 2.
12. Определение максимальной мореходности судна, где V — объемное водоизмещение м3Для уменьшения ударных давлений в борт необходимо обеспечить требуемые углы развала борта. Проверка необходимой высоты надводного борта в носовой части и протяженности фальшборта: при L<250м; (2.21) при L>250м.(2.22) = (0,076· 150,69(1−150,69/500))/ (0,709+0,68) = 5,76 м. Длина бака должна быть не менее 0.07L (если она обеспечивает требуемую высоту борта в носу):
0,07· 150,69 = 10,5 м. Протяженность фальшборта должна быть не менее -0.15L включая бак (если есть):
0,15· 150,69 = 22,6 м.
Заключение
.
В работе выполнено проектирование сухогрузного судна дедвейтом 12 000 т. При этом, в первом разделе, было выполнено описание сухогрузных суден и выбор основных элементов судна методом последовательных приближений. Во втором разделе рассмотрены перевозимые грузы и сделан выбор характеристики грузовместимости, рассмотрена переработка грузов, выполнен выбор класса судна и количества экипажа, произведен расчет цены и эксплуатационных затрат, выполнено размещение энергетической установки, определены длины помещений, длины грузовых отсеков, высоты настила второго дна, ширины второго борта. Также выполнено определение принципиальной схемы конструктивного мидель-шпангоута и обоснование размеров грузовых помещений и люковых закрытий. Произведен расчеты вместимости с построением эпюры емкости, положения центра тяжести, удифферентовки, балластировки, управляемости и остойчивости, а такжевыполнена оценка качки и оценка мореходности.
Список использованных источников
.
Логачев С.И., Чугунов В. В. Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития СПб.: Судостроение; 2001. — 312c. Малотоннажные и среднетонажные морские сухогрузные суда российского и мирового флота: Справочник/ЦНИИ морского флота. -.
СПб, 2004. — 448c. Судоходство и судостроение (статистика, экономика, цены). ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова. -.
Вып. 8(35). — СПб, 2006. — 260с. Wijnolst N., Waals F.A.J. European short sea fleet renewal programme.
— P roc. of European Shipbuilding, Repairs and Conversion conf. — L ondon, RINA, 2004 — 6 p. Технико-экономические характеристики судов морского флота. РД 31.
03.0190. — М.: В/О. Мортехинформреклама; 1992. -.
232с.Логачев С. И., Семидел Л. И., Стреле С. Б. Некоторые вопросы проектирования малотоннажных многоцелевых судов. — Судостроение, № 10, 1991. — С. 38. Морской Бюллетень — Совфрахт; Нед. Вып. №.
22, 24−30 мая 2009. — С. 8. Ашик В. В. Проектирование судов. — Л.:Судостроение, 1985.- 320с. Правила грузовой марке грузовых судов.
— Л.:Судостроение, 1995.- 186с. Дмитриев В. И., Григорян В. Л., Катенин В. А. Навигация и лоция /Учебник для вузов. — М.: Академкнига, 2007. — 471с., илл. Aleksishin V.G., Dolgochub V.T., Ivasjuk N.A. Navigation. — Одесса, 1999.
— 167 с. Рекомендации по организации штурманской службы на морских судах Украины (РШСУ-98). — Одесса: ЮжНИИМФ, 1998. -.
111 с. Ермолаев Г. Г. Морская лоция /4-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1982. — 392 с. Ермолаев Г. Г. Судовождение в морях с приливами /2-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1986.
— 160 с. (Библиотечка судоводителя).Баранов Ю. К., Гаврюк М. И., Логиновский В. Д., Песков Ю. Д. Навигация: Учебник для вузов / 3-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Изд.
&# 171;Лань", 1997. — 512 с. Лудченко Е. Ф., Кондрашихин В. Т., Чекуров М. В. Справочник судоводителя по электронавигационным приборам. — Одесса: Маяк, 1983.
— 143 с. Кондрашихин ВТ. Определение места судна /2-е изд., перераб. и доп. -.
М.: Транспорт, 1989. — 230 с. Синяев В. А. Мореходная астрономия. — Одесса: Система Сервис, 2004. — 152 с.
Демин С. И. Вопросы управления морского судна. — М.: Рекламинформбюро, 1975. — 75 с. Справочник судоводителя по навигационной безопасности мореплавания. — Одесса, 1990.
— 167 с. Алексишин В. Г., Козырь Л. А. Методика выполнения курсовой работы по навигации «Навигационное планирование перехода».- Одесса: Латстар, 2001. — 72 с. Резолюция ИМО А.893 (21)-1999 «Руководство по планированию рейса».Конвенцияикодекспоподготовке, дипломированиюморяковинесениювахты (ПДМНВ-78/95) — International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers, 1978/95 (STCW-78/95).Bridge Procedures Guide, ICS, 1998 (BPG).Bridge Team Management, IMO, 1993 (BTM).Мальцев А. С. Маневрирование судов при расхождении. -.
Одесса: ОМТЦ, 2002. — 208 с. Денисов А. С. Математическая обработка и анализ навигационной информации / Учебное пособие // А. С. Денисов, Л. Е. Курочкин, А. Г. Нестеров. -.
Севастополь: СНТУ, 2002. — 172 с. Денисов А. С. Навигационная безопасность мореплавания. / А. С. Денисов, Л. Е. Курочкин, А. Г. Нестеров. — Севастополь: СНТУ, 2002. -.
152 с. Мореходные таблицы (МТ-2000). — СПб.: ГУНиО МО РФ, 2002. — 575 с. Мореходные таблицы (МТ-75).
— Л: ГУНиО МО СССР, 1975.- 322 с. Аксютин Л. Р. Грузовой план судна. — Одесса: АО БАХВА, 1996.
— 144 с. Васьков Ю. Ю., Цымбал Н. Н. Портовые формальности в Украине: Оформление прихода, отхода и стоянки морских судов. — Одесса: Латстар, 2002. — 99 с. Гаврилов M.H. Транспортные характеристики грузов: Справочное руководство.- М.: В/О «Мортехинформреклама», Морской транспорт, 1994. — 193 с.
(Приведены удельные погрузочные объемы грузов).Мельник В. Н. Эксплуатационные расчеты мореходных качеств судна. — М.: Транспорт, 1990. — 142 с. Снопков В. Н. Технология перевозки грузов морем: Учебник для вузов / 3-е изд., перераб. и доп. -.
СПб: АНО НПО «Мир и Семья», 2001. — 560 с., с илл. Справочник капитана дальнего плавания. -.
М.: Транспорт, 1988. — 241 с. Международный Кодекс перевозки морем опасных грузов (IMDG Code).Международный Кодекс по безопасной перевозке зерна насыпью (International graint Code).Кодекс безопасной практики перевозки твердых навалочных грузов (Code of safe practice for solid buik cargoes (ВС Code)).Кодекс безопасной практики размещения и крепления груза (Code of safe practice for cargo stowage and securing (CSS Code)).Кодекс безопасной практики для судов, перевозящих лесной груз на палубе (Code of safe practice for ships carrying timber deck cargoes).Кодекс безопасной практики погрузки и выгрузки навалочных судов (Code of practice for safe loading and unloading of bulk carriers (BLU Code)).Международная Конвенция о грузовой марке 1966 г. (International convention on i Load Lines, (LL-66)).КПД 31.
1.003−94 Правила безопасной морской перевозки генеральных грузов. Общие требования и положения. КНД 31.
1.005−95 Правила безопасной морской перевозки грузов в транспортных пакетах. КНД 31.
1.006−96 Правила морской перевозки крупногабаритных и тяжеловесных грузов. КПД 31.
1.030−98 Крепление стальной лентой генеральных грузов на судах для морской перевозки. Максимаджи А. И. Капитану о прочности судна: Справочник. — Л.: Судостроение, 1988. — 24 с. Мельник В. Н. Эксплуатационные расчеты мореходных характеристик судна. — М.:Транспорт, 1990. -.
142 с. Мельник В. Н., Сизов В. Г., Степанов В. В. Эксплуатационные расчеты мореходных качеств судна. — М.: В/О «Мортехинформреклама», 1987. -.
54 с. Морской Регистр судоходства: Правила классификации и постройки морских судов / В 2-х т // Том 1. — СПб.: Морской Регистр судоходства, 1999. — 464 с. Морской Регистр судоходства.
Правила перевозки зерна. -СПб.: — Морской Регистр судоходства, 1997.
Сизов В. Г. Теория корабля: Учебн. пособ./ Одесская национальная морская академия. — Одесса: ФЕНИКС, 2003. -284 с. Винников В. В. Экономика предприятия морского транспорта: Экономика морских перевозок. — Одесса: Латстар, 2001.
Винников В. В. Экономика и эксплуатация морского транспорта: Учебн. пос. для вузов водного транспорта / 2-е изд., перераб. и доп. — Одесса: Феникс, 2003. -.
262 с. Винников В. В., Дацюк Н. И., Карьянская А. А. Справочник по эксплуатации флота: Пособие для курсового и дипломного проектирования // ОНМА. — Одесса: Феникс, 2004. — 120 с. Винников В. В. Экономические расчеты на морском флоте. — Одесса: РИЦ ХЭ’ГК «Моряк», 1998.
Винников В.В. Учебно-методическое пособие по проработке экономической части дипломной работы. — Одесса: ОГМА, 2000.
Дацюк Н. И. Экономика морского флота: Задачи и методы их решения / Учебно-мет. пособие. — Одесса: ОГМА, Латстар, 2001.
Быкова Г. Д. Методические указания по выполнению практических работ для судоводительских специальностей. — Одесса: ОГМА, 1999.
Быкова Е. Д. Справочные таблицы по экономическим расчетам и логистике на морском транспорте: Справочное пособие. — Одесса, ОНМА, 2003. — 64 с. Resolution A.749(18). C ode on Intact Stability for All Types of Ships Covered by IMO Instruments (ISC).ITU.
M anual for use by the Maritime Mobile and MaritimeMobile Servise. G eneva. 2006.ITU. L ist of Coast Station List IY.ITU.
L ist of Ship Station List Y.ITU. L ist of Radio Determination and Special service Stations List YI.ITU. L.
ist of Call signs List YII A. Липинский В. В. Глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности. Одесса 2004. ГМССБ за три недели. Учебное пособие по работе в глобальной системе связи при бедствии. ГМА им. Адмирала С. О. Макарова. С.-П-г 1998.
Семенов К. А. Автоматизировання связь с судами. Судостроение 1989.
Чернышов В. Л. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. «Радио и связь» 1989.
Шишкин А.В. и др. Глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности. Москва2007 г. IМО. &# 171;Standart marines communication phrases.
D istress Traffic." ОООМОРСАР 2002.IMO. IAMSARV olume 3. L.
ondon 2007. Admiralty List of Radio Signals. R adio AIDS to Navigation Satellite Navigation Systems.Vol. 2. Admiralty List of Radio Signals. M aritime Safety Information Services. V.
ol. 3. Admiralty List of Radio Signals. G lobal Maritime Distress and Safety System. Vol.
5.Admiralty List of Radio Signals. Pilot Services, Vessel Traffic Service and Port Operation. Vol.
6.блгргргр гр0000Р=р (D№Раздел.
ОбозначениеМасса, т1Масса корпуса с оборудованиемPкоб38 742-масса стальногокорпусаPстб24 093-масса оборудованияPоб14 654.
Масса СЭУPcу4 555.
Масса СЭЗPс8 326.
Масса снабженияPсн2 187-масса экипажа, провизии, пресной водыP1888-масса инвентарногоснабженияPсн. инв0309.
Масса запаса водоизмещенияPзв056.
