Визначення проектних характеристик судна методом послідовних наближень

Додаток

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Ашик В.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1985. – 318 c.

2. Бронников А.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1991. – 320 c.

3. Вашедченко А.Н. Автоматизированное проектирование судов: Учебное пособие. – Л.: Судостроение, 1985. – 164 с.

4. Краев В.И. Экономическое обоснование при проектировании морских судов. – Л.: Судостроение, 1981. – 278 с.

5. Кротов А. И., Сорокин В.И. Расчетный метод проектирования теоретического чертежа / Проектирование и конструкция судов. Сб. науч. трудов. – Николаев: НКИ, 1983. – С.94-104.

6. Линдблад Ж. Проектирование обводов транспортных судов. – Л.: Судостроение, 1965. – 186 с.

7. Ногид Л.М. Проектирование морских судов. – Л.: Судостроение, 1964. – 474 c.

8. Ногид Л.М. Проектирование формы судна и построение теоретического чертежа. – Л.: Судостроение, 1962. – 274 c.

9. Ногид Л.М. Остойчивость судна и его поведение на взволнованном море. Проектирование морских судов. Ч.2. - Л.: Судостроение. - 1967. –240 с.

10. Поздюнин В. Л. Теория проектирования судов. – Л.: Изд. ЛКИ, вып.I, вып.II. – 1938.

11. Правила класифікації та побудови морських суден. Регістр судноплавства України. Т. 1;T.2. – Київ, 2002. – 816 c.

12. Правила по предотвращению загрязнения с судов. - СПб.: Российский Морской Регистр Судоходства. - 1998. – 102 с.

13. Правила про вантажну марку морських суден. Регістр судноплавства України. Т. 1 – Київ, 2002. – 82 с.

14. Сорокин В.И. Математическое моделирование и оптимизация контейнеровозов: Учебное пособие. – Николаев: НКИ, 1985. – 66 c.

15. Справочник по теории корабля: В трех томах. Том 1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители/Под ред. Я.И.Войткунского. – Л.: Судостроение, 1985. – 768 с.

16. Родионов А.А. Современные танкеры. – Л.: Судостроение, 1980. – 280 с.

До початку вибору головних елементів треба виразно представляти собі архітектурно-конструктивний тип судна, що проектується.

Архітектурний тип судна характеризується факторами і параметрами, які впливають на його зовнішній вигляд і поділ корпусу на відсіки, приміщення тощо.

Конструктивний тип судна, характеризується висотою надводного борту – мінімальною або надлишковою, а у двох- і багатопалубних суден і палубою надводного борту (палубою перебірок).

Приклад опису архітектурно-конструктивного типу суховантажного судна.

Судно призначено для транспортування генеральних вантажів і зерна, двохпалубне, з кормовим розташуванням машинного відділення, з 8-а поперечними водонепроникними перебірками, з 6-а вантажними трюмами і твіндеками, з одним диптанком, з 10-а парними і одним центральним вантажними люками, з 5-а вантажними кранами і одною важковантажною стрілою між 4-м і 5-м трюмами в ДП, двохостровного типу, з бульбоподібною носовою кінцевістю і транцевою кормою відкритого типу, з ходовим містком на 5-у ярусі надбудови, з цистернами суднових запасів і баласту під 2-м дном, з надлишковим надводним бортом і верхньою палубою перебірок.

Характеристика архітектурно-конструктивного типу для наливних суден.

Архітектурний тип: призначення судна, кількість і розташування поздовжніх і поперечних перебірок, наявність другого борту і кількість ТІБ, розташування машинного відділення по довжині судна, наявність подвійного днища, суховантажного трюму, перехідного містка, суднового і вантажного насосного відділення, відстійних танків, кількість та розташування вантажних танків, кількість надбудов на верхній палубі, форма кінцевостей, положення ходового містка, розташування ємностей для суднових запасів.

Конструктивний тип: мінімальний або надлишковий надводний борт.

Таким чином, описавши АКТ проекту і відміну його від АКТ судна-прототипу можна приступати до визначення головних елементів і внесення в них за необхідності коректив у випадку наявності різниці в АКТ. Різниця може бути в кількості палуб, надбудов або в складі обладнання. В такому випадку треба відповідно уточнювати вимірники мас корпусу і обладнання.

Задано: тип судна, вид вантажу, вантажопідйомність, питома вантажна кубатура (питома вага) вантажу, швидкість руху v _e або v _в, довжина кругового рейсу z, тип СЕУ, клас Регістру і обмеження.

Треба: розробити проект судна, який повинен задовольняти вимогам завдання, а також вимогам технічного, експлуатаційного і економічного характеру.

Для виконування розрахунків головних елементів треба обрати судно-прототип з числа однотипних суден за призначенням. Характеристики його можуть відрізнятися від завдання на проект не більше чим:

- по вантажопідйомності на ± 30 %;

- по довжині кругового рейсу на ± 30 %;

- по швидкості руху на ± 7 %;

- тип СЕУ не повинен відрізнятися від заданого.

Якщо не вдалося знайти прототип з однаковим типом СЕУ, то треба створити проміжний прототип, в якому буде встановлений потрібний головний двигун і перерахована кількість палива. Це можна зробити за допомогою складення і вирішення рівняння мас в диференційній формі Нормана.

Розрахунки головних елементів потрібно виконувати в такій послідовності.

1. Коефіцієнт утилізації водотоннажності за чистою вантажопідйомністю визначається за даними прототипу

;

Уточнення значення в зв'язку з різницею проекту і прототипу по v _e і z.

;

де – вимірник маси енергетичної установки; – вимірник маси палива.

В зв'язку з існуванням масштабного ефекту ще один раз уточнимо коефіцієнт утилізації

;

2. Очікувана водотоннажність ;

3. Відносна довжина l = f (v _e)

4. ;

Вибір відносної довжини в порівнянні з прототипом: ;

Вибір l = … v _e | якщо, то

= …| l теж > ;

4. Очікувана довжина судна ;

5. Число Фруда проекту ^; для прототипу ;

6. Вибір коефіцієнтів повноти

; ; Fr < 0,35

, перед цим j перевірити по графіку рис.3.9 і при необхідності скорегувати.

;

.

Вибір коефіцієнтів в порівнянні їх з прототипом: якщо Fr > , то коефіцієнти повноти проекту повинні бути меншими відповідних коефіцієнтів прототипу, або дорівнювати їм, якщо вони за розрахунком одержані більшими.

Таблиця Д.1. – Таблиця вибору коефіцієнтів

Fr		Прийнято
= = b =		= = b =

Прийняті коефіцієнти треба перевірити за формулою

якщо КЗК вийшов за визначений діапазон, то треба відкорегувати b і d.

7. Вибір відношення за умови забезпечення місткості за формулами:

для суховантажних суден ,

де m_в – питома вантажна кубатура вантажу – величина задана;

h _w – частковий коефіцієнт об'єму трюмів в загальному об'ємі корпусу

;

а – коефіцієнт, який залежить від типу судна

а = 0,343 – для наливних суден;

а = 0,287 – для суховантажних суден;

а = 0,266 – для контейнеровозів.

Р _в – вантажопідйомність – величина задана.

K _в – частка підпалубного вантажу в повній вантажопідйомності судна. K _в = 1 – за відсутності вантажу на ВП. K _в = 0,85…0,65 – для лісовозів, контейнеровозів, накатних суден.

К _л – коефіцієнт, який враховує наявність корисного об'єму в вантажних люках

.

К_і – коефіцієнт використання теоретичного об'єму вантажних приміщень

К_і = 0,9 – 0,92 – для суховантажних суден;

К_і = 0,95 – для наливних суден (2 % – на набір, 3 % – на недолив);

К_і = 0,81 – для контейнеровозів і накатних суден.

K _{a L} – коефіцієнт розширення корпусу от КВЛ до ВП

;

Відношення для наливних суден з кормовим розташуванням машинного відділення визначається за формулою

.

Величини, які входять в цю формулу, описані в розділі 3.4.

Вибір значення з умови забезпечення місткості виконується в порівняні його з прототипом відповідно до характеристики вантажу m_в або g_в.

=….m_в(g_в) = …..| якщо m_в >то ;

=…. = …..| для танкерів – навпаки, якщо g_в > , то ;

8. Відношення впливає також і на запас плавучості, тобто на непотоплюваність, тому потрібна перевірка значення з умови забезпечення непотоплюваності за формулою

;

Вхідні дані в цю формулу описані в розділі 3.8. В більшості випадків розраховане значення має значно менше за , яке розраховане з умови забезпечення місткості. Але накатні судна мають дуже довгі трюми (), тому можливо що буде визначаючим, тобто більшим за визначене з умови забезпечення місткості і для подальших розрахунків треба приймати його значення.

9. Значення розраховується з умови забезпечення остійності і плавності хитавиці. Під час вибору значення не слід забувати про негативний вплив на збільшення опору води (на ходовість)

;

Значення відносної метацентричної висоти впливає на остійність і на плавність хитавиці.

Вхідні величини до формули описані в розділі 4.5. Вибір значення – за розділом 3.6.

Для вибору значення В/Т його треба порівняти з і якщо на проекті не передбачено перевезення вантажу на ВП прийняти В/Т прототипу.

10. Значення розраховується за формулою

яка приведена в розділі 3.9.

Вибір значення повинен робитися в порівнянні його з з урахуванням експлуатаційної швидкості v _e

.

11. Складання і вирішення рівняння мас. Визначивши відношення і коефіцієнти повноти, можна скласти алгебраїчне рівняння мас в функції головних розмірів – воно точніше чим рівняння мас в функції водотоннажності

.

Вимірники мас q _к, q _об, q _ey, q _п, q _з визначаються за прототипом, а вимірник а _зв приймається рівним 0,01 згідно розділу 2.2.

Рівняння мас зводиться до виду:

і може бути вирішене одним з 3-х способів по 2.3.2.

Для перевірки правильності рішення рівняння мас треба розписати навантаження мас за розділами шляхом розкривання дужок і підстановкою в рівняння знайденого значення D. Сума розділів навантаження повинна дорівнювати водотоннажності

D ₁ = S P_i + P _в, т.

Якщо рівність не виконується, то треба шукати помилку в вирішені рівняння, або в розрахунках мас розділів. Після перевірки складається таблиця навантаження мас;

12.Якщо відомі D _1,маємо можливість розрахувати головні розміри проекту судна відповідно розділу 3.11, використавши для цього рівняння плавучості. Після перевірки правильності розрахунків треба округлити головні розміри до одного знаку після десяткової коми, як вказано в розділі 3.11;

13. На цьому вирішення ЛММ проекту судна в першому наближенні закінчено, далі треба піддати її перевірці за більш точними формулами гідромеханіки з метою уточнення потужності головного двигуна, бо в рівнянні мас вона оцінювалася за наближеною адміралтейською формулою.

Коефіцієнт опору доцільно розраховувати по графікам Войткунського, а потужність головного двигуна – після розрахунку гребного гвинта з урахуванням попутного потоку і взаємодії гвинта з корпусом. Ці розрахунки доцільно виконати по програмі LS1 задачі 2-4 в залежності від значення коефіцієнта d і числа Фруда Fr. Відповідь на запитання – якою задачею скористатися – дає знайомство з розділом меню "о программе".

Програма LS1 обирає головний двигун, але цей вибір треба перевірити за каталогом суднових дизелів, звідки виписати марку двигуна, його розміри і питому витрату пального q _п, т/(кВт год).

Одержану за розрахунками потужність N ₁ треба зіставити з потужністю за адміралтейською формулою . За наявності різниці між ними більшої ніж ± 3 % треба перейти до другого наближення.

Друге наближення.

Це наближення потрібно щоб по потужності головного двигуна уточнити його масу, а по питомих витратах палива q _п уточнити масу палива, а з ним і водотоннажність судна.

1. Складаємо рівняння мас в функції головних розмірів. При цьому маси енергетичної установки і палива розраховуємо як незалежні від водотоннажності.

.

Рівняння приводимо до вигляду . Величини n i m визначаються, як

; ;

Рівняння мас вирішується як в першому наближені. Водотоннажність другого наближення позначимо через D _2.

2. Для перевірки правильності вирішення рівняння мас розпишемо навантаження за розділами, і сума мас розділів повинна дорівнювати D ₂

D _2.= S P_i + P _в.

3. Уточнюємо головні розміри через коефіцієнт l

; L ₂ = l L ₁, B ₂ = l B ₁, T ₂ = l T ₁, H ₂ = l H ₁.

Після використання перевірки D ₂ = gd k _вч L ₂ B ₂ T ₂ округлюємо головні розміри як вказано в розділі 3.11.

4. Розраховуємо потужність N ₂ головного двигуна як і в першому наближені за допомогою ЕОМ по програмі LS1 задача 2-4. Якщо N ₂ i N ₁ відрізняються більше як на ± 3 % треба зробити ІІІ-є наближення, використавши потужність N ₂ і нове значення q _п для складання і вирішення як у попередньому наближені п.п.1,2,3 і остаточно розрахувати потужність головного двигуна N ₃ порівнявши її з N _2.

Як правило цих наближень вистачає щоб остаточно визначити водотоннажність і головні розміри проекту судна.

5. Уточнюємо місткість проекту судна при обраних головних розмірах і коефіцієнтах повноти за допомогою ЕОМ по програмі LS19 задача 9.

Для можливості використовування цієї програми треба підготувати вхідні дані. Файл вхідних даних LSZ9.dat виводиться на екран клавішею F4 і існуючі в ньому цифрові дані замінюються на дані проекту.

Ідентифікація і розмірність вхідних даних:

AL – довжина судна між перпендикулярами, м; B – ширина, м; T – осадка, м; H – висота борту, м; D – коефіцієнт d; BETA – коефіцієнт b; XC – відносна абсциса центра величини; ALBAK, ALMO, ALAXT – відповідно довжина баку, машинного відділення і ахтерпіку, м; ZG – апліката центру мас, м; XMO – абсциса носової перебірки машинного відділення, м; NSEDL – наявність сідлуватості ВП (0 – відсутня, 1 – стандартна); NTIPS – тип судна (1 – суховантажне, 2 – наливне); ALFORP – довжина форпіку (0,05 L), м.

Величина

, м.

; , м.

ALFORP = 0,05AL, а якщо поряд з форпіком розташований не вантажний відсік, наприклад, на суховантажному судні – бункер, то довжину цього відсіку треба добавити до форпіку і ввести як ALFORP.

ALMO = , м – визначається перерахунком з прототипу.

При кормовому розташуванні машинного відділення теоретичний об'єм трюму визначається ідентифікатором VNTR. Для суховантажного судна об'єм під вантаж W _ф = k _вVNTR, де k _в = 0,9 – 0,92 – коефіцієнт використання теоретичного об'єму. Для наливного судна об'єм під вантаж W _ф = k _в (VNTR – VTIБ), де VTIБ – об'єм TIБ, а k _в = 0,95. Якщо W _ф невистачає, то частину VTIБ можна розмістити в центрах ІІ-го дна не зайнятих паливом.

Потрібний об'єм для розміщення вантажу визначається:

для суховантажних суден W _п = P _вm_в, м³

для танкерів , м³.

Різниця між .

Якщо фактична вантажомісткість W _ф більша потрібної чим на 5 % або недостатня, то треба змінювати висоту борту Н і знову розраховувати на ЕОМ місткість проекту.

При цьому треба мати на увазі, що значні зміни висоти борту (більше чим на 0,5 м) можуть привести до необхідності виконати ще одне наближення в розрахунках водотоннажності.

6. Уточнивши місткість, а разом з нею і висоту борту, треба приступати до графічних робіт: розробити теоретичне креслення і креслення загального розташування.

Для того, щоб бути впевненим, що при подальшій роботі над проектом не буде несподіванок краще усього спочатку на форматі А1 побудувати поздовжній розріз судна і епюру ємності.

Одержати таблицю ординат теоретичного креслення, таблицю елементів плавучості і початкової остійності, таблицю площ теоретичних шпангоутів для побудови епюри ємності, а також таблицю плеч остійності форми можна за допомогою програми LS19 задача 2.

Щоб ввести дані потрібно за допомогою клавіші F4 треба вивести на екран дисплея файл вхідних даних LSZ2.dat і змінити в ньому існуючі числові значення на елементи проекту.

Ідентифікатори і розмірність величин:

AL – довжина судна між перпендикулярами, м; B – ширина, м; T – осадка, м; H – висота борту, м; D – коефіцієнт d; BETA – коефіцієнт b; XC – відносна абсциса центра величини; ALBAK, ALMO, ALAXT – довжина баку, машинного відділення і ахтерпіку відповідно, м; ZG – апліката центру маси судна, м;

Ці величини визначаються як і в п.5.

Епюру ємності, поздовжній розріз і таблицю ємності треба розраховувати відповідно до вказівок розділу 4, 4.1, 4.2.

Маючи таблицю ємності, навантаження судна, а також дані, що роздруковані по програмі LS19 задача 9, можна приступати до удиферентування судна.

Удиферентування слід виконувати для трьох варіантів навантаження судна:

100 % вантажу +100 % запасів без баласту;

100 % вантажу +10 % запасів з баластом;

без вантажу +10 % запасів з баластом.

Удиферентування виконується в відповідності з розділом 8 для кожного варіанту навантаження.

Після удиферентування розробляється графічна частина проекту:

1.Теоретичне креслення.

2.Єпюра ємності.

3. Креслення загального розташування:

- поздовжній розріз судна;

- верхня палуба (а не вид зверху);

- нижня палуба;

- трюм;

- палуба баку;

- палуби надбудови:

- перша палуба;

- друга палуба;

- третя палуба;

- ходовий місток;

- верхній місток.

На поздовжньому розрізі і палубах показуються суднові пристрої, спеціальні, службові приміщення і приміщення екіпажу, а також комунікації: коридори, двері, вестибулі, тамбури, ліфти, трапи, сходи в трюми, твіндеки і в танки. Усі приміщення підписуються по призначенню без розміщення меблів.

Викреслюється головний двигун в масштабі, валопровід, опорні підшипники, дейдвудна труба, гребний гвинт, гельмпортова труба і балер руля.

До проекту входить і написання розрахунково-пояснювальної записки.

Дата добавления: 2014-01-07