Розрахунок навантаження мас судна на початкових стадіях проектування

Маси суднових конструкцій, механізмів, обладнання і інших компонентів навантаження визначають за конструктивними кресленнями, теоретичним кресленням, кресленням загального розташування судна, а також за технічними умовами на поставку механізмів і обладнання.

Роль судна-прототипу в процесі розробки проекту і його вибір

ЗВ’ЯЗОК НАВАНТАЖЕННЯ МАС СУДНА З ЙОГО ЕЛЕМЕНТАМИ

Які розділи навантаження входять до DW?

З яких розділів навантаження складається Dпор?

У чому полягає різниця між нормативним і проектним підходами до розподілу навантаження на розділи?

Що називається статичним моментом маси?

Що називається навантаженням судна?

Контрольні запитання

4. Які маси входять до розділу "Озброєння" і "Забезпечення суднове"?

7. Що зветься масштабним ефектом?

8. Якими коефіцієнтами можна визначити технічну досконалість судна?

Але на початкових стадіях проектування, коли ще не існують необхідні креслення, цей підхід є непридатним. Він замінюється наближеними розрахунками укрупнених складових навантаження мас з використанням кореляційних залежностей між масами і елементами судна. Комбінації елементів судна в подібних залежностях носять назву модулів, а коефіцієнти пропорційності – вимірників.

Вимірники мас приймають за статистичними даними або визначають за навантаженням мас судна-прототипу. Для цього прагнуть підібрати найбільш підходяще судно-прототип за призначенням, тобто найбільш близьке до проекту судна за розмірами, архітектурно-конструктивним типом, складом енергетичної установки. Можна вважати, що підходящим прототип буде тоді, коли розбіжності між ним і завданням на проектування не перевищуватимуть за швидкістю руху ± 7 %, за вантажопідйомністю і дальністю плавання ±30 % при однотипних головних двигунах.

Іноді використовують навантаження мас не одного а декількох суден-прототипів.

Визначення мас за допомогою наближених залежностей призводить до порівняно неточних результатів розрахунків. Але з цим на початкових етапах розробки проекту вимушені миритися, тим більше, що при переході від етапу до етапу точність розрахунків послідовно підвищується і допущені раніше неточності і помилки автоматично усуваються.

Найбільш значним компонентом навантаження є маса корпусу, тим більше, що ця укрупнена стаття навантаження об’єднує велику кількість складових, масу яких можна визначити за допомогою різноманітних залежностей. Ці залежності можна об’єднати у чотири групи.

1. Емпіричні формули найбільш простого типу, отримані шляхом обробки навантажень побудованих і спроектованих суден.

2. Емпіричні формули, отримані шляхом статистичної обробки навантажень суден із систематично змінюваними елементами.

3. Формули, отримані на основі наближеного урахування міцності корпусу судна.

4. Формули, в основу яких покладений принцип детального розподілу маси корпусу на велику кількість складових частин.

Надалі будемо визначати маси складових навантаження мас для розділу корпус і інших розділів за формулами першої групи, використовуючи вимірники мас.

Як відзначалося вище, вимірник маси – це коефіцієнт пропорційності маси будь-якого розділу навантаження по обраному модулю. Як модуль в залежності від етапу наближення і обраної методики розрахунків може бути використано водотоннажність D, або D ^2/3, об’єм корпусу до верхньої палуби LBH d_п, кубічний модуль LBH, або (LBH)^2/3, потужність головного двигуна N _е, та добуток потужності N _е на час ходи у рейсі T _x та інші.

Вимірники мас у залежності від обраної методики розрахунку водотоннажності можуть бути визначені за такими залежностями.

Для маси розділу корпус: ; ; .

Для маси розділу обладнання:; .

Для маси розділу запас водотоннажності: , або а _зв = 0,01 – 0,02.

Для маси розділу забезпечення: ; ; .

Для маси розділу енергетична установка: ;

Для маси розділу паливо: де , год.

На подальших етапах, коли є можливість вибрати головний двигун, q _п приймається за його паспортними даними. Серед наведених залежностей для вимірників більш точними є вимірники, які отримуються у функції від кубічного модуля LBH.

Використання вимірників мас, визначених за даними судна-прототипу, дозволяє виразити маси розділів навантаження мас у функції водотоннажності або головних розмірів.

Маса розділу корпус: P _к = a _к D, т, або P _к = q _к LBH d_п , т,

де d_п – коефіцієнт повноти об’єму корпусу по верхню палубу (ВП):

.

Значення відношення Т / Н, доки ще воно не визначене для проекту, можна прийняти за судном-прототипом.

Коефіцієнт розширення корпусу від вантажної ватерлінії ВВЛ до ВП слід розраховувати за формулою:

,

де m_в – питома навантажувальна кубатура вантажу, яка приймається відповідно завданню на проектування, а з уточненням по швидкості v, дальності плавання R _S і по масштабному ефекту (див.п.1.3). Коефіцієнт загальної повноти d у даному випадку можна прийняти за прототипом.

У зв’язку з тим, що на початковій стадії проектування значення L, B, H ще не відомі, LBH d_п виражається через пошукувану водотоннажність D і відносну висоту борту Н/Т, яку допустимо прийняти за прототипом наступним чином

.

Беручи до уваги, що γ = 1,025 т/м³, а k _вч = 1,01, будемо мати, що , і маса корпусу в цьому випадку буде визначатися за виразом

.

Маса розділу обладнання: Р _об = q _об D ^2/3, т або Р _об = q _об (LBH)^2/3.

Як і в попередньому випадку (LBH)^2/3 можна виразити через пошукувану величину D. Тоді

.

Маса розділу забезпечення: Р _з = а _з D, т або Р _з = q _з D ^2/3.

Маса розділу паливо: Р _п = q _п N _е Т _х.

Потужність енергетичної установки N _е на початкових етапах звичайно визначається за адміралтейською формулою .

Час ходу судна: , годин.

В цих формулах v _e і C _e – відповідно швидкість ходи експлуатаційна і адміралтейський коефіцієнт, який визначається за прототипом:

.

Якщо питомі витрати палива q _п визначаються за паспортними даними вибраного за каталогом двигуна, то масу палива розраховують з урахуванням додаткових витрат палива на непогоду k _мз = 1,1 – 1,2 і на роботу допоміжних двигунів k _доп= 1,15 – 1,3. У цьому випадку маса палива визначається за формулою:

.

Якщо вимірник маси палива q _п визначається за судном-прототипом, коли до маси включаються маси палива на випадок непогоди і на роботу допоміжних двигунів, то

.

Маса розділу енергетична установка:

Р _еу = q _еу N _в.

У цій формулі потужність двигуна на випробуваннях слід виразити адміралтейською формулою, тоді

Дата добавления: 2014-01-07