Проектирование обвода мидель-шпангоута

Исходными данными для разработки формы мидель-шпангоута являются:

- расчетная ширина судна В;

- расчетная осадка d;

- коэффициент полноты мидель-шпангоута β.

Обвод мидель-шпангоута с каждого борта целесообразно составлять из двух прямых и дуги окружности. Такая форма, не уступающая другим в сопротивлении воды, выгодна в технологическом отношении. Радиус скулы для судов с вертикальным бортом в районе миделя и горизонтальным днищем определяется по формуле, вывод которой приведен ниже. В связи с симметрией обвода мидель-шпангоута относительно ДП все выкладки проводятся для одной его половины.

Погруженная площадь ω половины шпангоута определяется формулой:

ω = βBd / 2 .

Площадь описанного прямоугольника S = Bd / 2 . Площадь S₁ (на рис. 2.10 заштрихована), которую необходимо отрезать от прямоугольника для получения заданного β, определяется разностью: S₁ = S – ω.

	Подставив вместо S и ω их значения, получим S1 = Bd / 2 - βBd / 2 = Bd (1 – β) /2 Площадь S0 , отрезаемая дугой окружности от квадрата со стороной R (рис. 2.10), равна разности площадей квадрата и четверти круга радиуса R, т.е. S0 = R2 - π R2 /4 = R2 (1 – π/4). Выражения для S0 и S1 приравниваются: R2 (1 – π/4) = Bd (1 – β) /2. Из последнего выражения находится радиус скулы
Рис. 2.10. К выводу формулы для определения радиуса скулы

R² = Bd (1 – β) /(1 – π/4) /2.

После некоторых преобразований получаем расчетную формулу:

.

Определив R по данным задания на КР с помощью полученной формулы, можно видеть, что при β< 0,98 радиус скулы получается значительно больше половины осадки судна. При таком радиусе скулы существенно уменьшается площадь настила второго дна и площадь плоской части борта. Следовательно, радиус скулы следует уменьшить, сохранив при этом заданный коэффициент полноты мидель-шпангоута. Средством решения этой задачи является применение килеватого днища.

Определяется максимально возможный подъем p_m линии днища у борта, соответствующий заданному коэффициенту полноты мидель-шпангоута. При этом радиус скулы будет равен нулю. Площадь S₁ , которую необходимо отрезать от прямоугольника OCDB (рис. 2.11) для получения заданного β , определяется по ранеевыведенной формуле S₁ = Bd (1 – β) /2. Но теперь отрезаемая

	площадка имеет вид прямоугольного треугольника (рис. 2.11), площадь которого выражается формулой . Приравнивая выражения для S1 и S0 , получаем: pm B/4. = Bd (1 – β) /2. Отсюда следует расчетная формула для pm: pm = 2d (1 – β). Расчетный подъем p линии днища у борта принимается
Рис. 2.11. Определение подъема линии днища у борта

как некоторая доля от предельно возможного: p = k p_m . По своему смыслу коэффициент k может изменяться от нуля (при этом и p = 0, судно плоскодонное) до единицы (при этом радиус скулы R = 0, судно остроскулое). Обработкой теоретических чертежей построенных судов с хорошими ходовыми качествами установлено, что k ≈ 0,66. Это значение коэффициента k и следует принимать курсовой работе.

По полученному подъему линии днища у борта определяется угол килеватости днища (рис. 2.11): tgθ = 2p/ B. Как правило, угол килеватости невелик: tgθ< 0,1. При малых углах без существенной погрешности можно считать, что θ≈ tgθ (θ в радианах). При θ ≤ 0,02 принимается θ = 0, т. е. проектируется плоскодонное судно. При θ > 0,02 вычисляется радиус скулы по формуле И. А. Яковлева:

R = 0,5В .

Таким образом, получены формулы для вычисления всех величин, необходимых для вычерчивания обвода мидель-шпангоута. Вычисления целесообразно выполнять в следующей последовательности:

- определяется максимально возможный подъем линии днища у борта

p_m = 2d(1- β);

- определяется расчетный подъем линии днища у борта: p = 0,66 p_m ;

- определяется угол килеватости днища: θ = 2p/B;

- при θ ≤ 0,02 проектируется плоскодонное судно (принимается θ = 0), радиус скулы определяется по формуле ;

- при θ > 0,02 радиус скулы вычисляется по формуле Яковлева.

Чтобы получить замкнутый контур шпангоута, необходимо построить линию бимса. Отраслевым стандартом предусмотрено пять исполнений погиби

	бимса. В курсовой работе принимается линия бимса со сломом в ДП и стрелкой погиби бимса f = B/50. Чертеж мидель-шпангоута выполняется
Рис. 2.12. Линия бимса со сломом в ДП

в масштабе 1 : 100 на отдельном листе формата А4 и вставляется в расчетно-пояснительную записку. Чертеж мидель-шпангоута в качестве образца представлен на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13. Обвод мидель-шпангоута

Формат чертежного листа

При выполнении чертежей наиболее часто пользуются основными форматами А4, А3, А2 и А1. В тех случаях, когда нет возможности выполнить чертеж на нескольких листах основных форматов, используют дополнительные форматы. Они образуются увеличением коротких сторон основных форматов на величину, кратную их размерам (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Схема построения форматов

После вычерчивания носовой и кормовой оконечностей (см. п.п. 2.4, 2.5), которые задают габаритные размеры на проекциях “Корпус”, ”Бок” и ”Полуширота”, появилась возможность определения размеров листа для теоретического чертежа.

Первой определяется ширина листа b. Она складывается из следующих величин:

- габаритная высота h корпуса судна - расстояние по вертикали от ОЛ до крайней точки форштевня: h = D + z + h_б ,

где D - высота борта заданного судна;

z - аппликата линии седловатости на минус 1-ом шпангоуте;

h_б - высота бака;

- зазор между крайней верхней точкой форштевня и рамкой ( ≈ 30 мм);

- зазор между проекциями ”Бок” и ”Полуширота” ( ≈ 30 мм);

- полуширина заданного судна B/2;

- зазор между рамкой и проекцией “Полуширота” ( ≈ 30 мм);

- отстояние рамки от края листа (снизу и сверху) – 10 мм.

Таким образом, ширина листа b = D + z + h_б + B/2 +(3•30 + 10) мм.

Окончательно формула имеет вид: b = D + z + h_б + B/2 +100 мм.

Если расчет показал, что b ≤ 297 мм,то ширина листа принимается равной 297 мм. Если оказалось, что b> 297 мм, то ширина чертежного листа принимается равной 420 мм (см. схему построения форматов).

Длина листа L_л складывается из следующих величин:

- с левого края листа поле для подшивки в 20 мм;

- зазор между рамкой листа и крайней точкой кормовой оконечности ( ≈ 30 мм);

- габаритная длина судна, являющаяся суммой длины кормового свеса L_кс (по чертежу ахтерштевня), длины L_пп судна между перпендикулярами (по заданию на КР) и расстояния L_ф, измеряемого по горизонтали, от крайней точки форштевня до носового перпендикуляра (по чертежу форштевня), т.е.

L_г = L_ф +L_пп +L_кс ;

- зазор между крайней точкой носовой оконечности и проекцией “Корпус” ( ≈ 30 мм);

- ширина проекции “Корпус” – это ширина корпуса заданного судна в масштабе 1 : 100;

- зазор между проекцией “Корпус” и рамкой чертежа ( ≈ 30 мм);

- отстояние вертикальной линии рамки от края листа 5 мм.

Таким образом, длина L_л чертежного листа определяется формулой:

L_л = L_г + B + (3•30 + 20 +5) = = L_г + B +115, мм.

Принятая длина чертежного листа должна быть кратна 210 мм, если ширина его равна 297 мм, и кратна 297 мм, если b = 420 мм (рис. 2.14).