Розробка корабельних кривих для проектування теоретичного креслення

УДК 629.12.011.22

ББК 39.425.1+30.2

© Бондаренко О.В., Кротов О.І.,
Сорокін В.І., 2002

© Український державний морський технічний університет, 2002

© Видавництво УДМТУ, 2002

ЗМІСТ

Вступ................................................................................................................ 4

Практичне заняття № 1. Навантаження мас і визначення координат центра маси судна-прототипу................................................................................................. 5

Практичне заняття № 2. Алгебраїчне рівняння мас в функції водотоннажності і його вирішення........................................................................................................ 9

Практичне заняття № 3. Алгебраїчне рівняння мас в функції головних розмірів і його вирішення.................................................................................................... 11

Практичне заняття № 4. Рівняння мас в диференційній формі і його вирішення 14

Практичне заняття № 5. Розрахунок співвідношень головних розмірів судна 16

Практичне заняття № 6. Розрахунок коефіцієнтів повноти, головних розмірів і ординат теоретичного креслення........................................................................ 21

Практичне заняття № 7. Епюра ємності і розрахунок вантажомісткості..... 25

Практичне заняття № 8. Розрахунок величини мінімального надводного борту 31

Практичне заняття № 9. Розробка корабельних кривих для проектування теоретичного креслення ................................................................................................ 36

Практичне заняття № 10. Побудова теоретичного креслення методом рисування 41

Практичне заняття № 11. Удиферентування судна переміщенням палива.. 46

Практичне заняття № 12. Розрахунок побудовної вартості серійного судна , елементів рейсу і кількості суден на лінії................................................................ 52

Практичне заняття № 13. Розрахунок експлуатаційних витрат і питомих зведених витрат на транспортування 1 тони вантажу річної провозоспроможності.. 59

Додаток1. Порядок виконання і оформлення звітів до завдань................... 64

Додаток2. Бланк завдання на практичні роботи з курсу " Проектування суден"

ВСТУП

Метою виконування завдань на практичних заняттях з дисципліни "Проектування суден" є знайомлення студентів (майбутніх бакалаврів – кораблебудівників) з прийомами визначення головних елементів судна в початковій стадії проектування, закріплення лекційного матеріалу і одержання навиків використання ЕОМ для вирішення практичних задач проектування суден.

Практичні заняття з курсу лекцій побудовані таким чином, щоб в процесі їх виконування підготувати студентів до курсового проектування.

Студенти повинні вивчити і проілюструвати розрахунками на прикладі завдань усі основні прийоми визначення головних елементів суден.

Запропонована схема умовно поділена на 17 занять; які виконуються протягом 2-х семестрів навчання: в 7-му семестрі – 18 годин, в 8-му семестрі – 16 годин.

В осінньому семестрі виконуються практичні заняття 1–4 і 6–9 (8-е заняття 4 години), решта занять – в весняному семестрі.

Практичне заняття № 1.

НАВАНТАЖЕННЯ МАС І ВИЗНАЧЕННЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА МАСИ СУДНА-ПРОТОТИПУ

1.1.Постановка задачі і мета заняття

Згідно РД-0206-76 навантаженням мас називається сума мас, які складають водотоннажність судна. Розрізняють водотоннажність повну D_повн (частіше D), коли судно повністю завантажене вантажем, паливом і постачанням, а також водотоннажність порожнем

D_пор = D – DW,

де DW – дедвейт, тобто сума змінних вантажів. В розрахунках остійності, непотоплюваності, ходовості і міцності виділяють і інші види навантаження: водотоннажність з 10 % запасів (палива і постачання) і 100 % вантажу, 50 % запасів з повним вантажем, без вантажу з 10 % запасів тощо у відповідності з вимогами Регістру судноплавства до розрахунків якостей судна .Для зручності виконування розрахунків водотоннажності і положення центра маси (ЦМ) судна навантаження мас поділяється на розділи, групи, підгрупи, статті і підстатті.

В цій роботі ставиться задача: ознайомитися з суднами-прототипами, вивчення нормативної розбивки навантаження мас на розділи, групи, статті, а також виконування проектної розбивки навантаження на розділи і отримання навичок в обчисленні ЦМ судна.

1.2.Короткі теоретичні відомості.

Повна водотоннажність судна визначається як сума водотоннажності порожнем і дедвейту. У водотоннажність порожнем відповідно до РД-0206-76 включаються такі розділи: корпус, устаткування суднове, системи, енергетична установка, електроенергосистеми, озброєння, твердий баласт, запас водотоннажності, постійні рідкі вантажі, постачання суднове і майно. Позначаючи кожний розділ літерою Р з відповідним індексом, можна записати для D_пор [1.с.17-19 ], [3.п.п.2.1-2.3 ].

D_пор = Р_к + Р_уст + Р_сист + Р_еу + Р_е.ес + Р_озбр + Р_б.тв + Р_зап.ч + Р_з.в. + Р_рв + Р_с.пос.

В дедвейт включаються перемінні вантажі: постачання (провізія, екіпаж з багажем, вода питна і миттєва), вантаж, що перевозиться, паливо, змінні рідкі вантажі і рідкий баласт, тобто:

DW = Р_пост + Р_в + Р_п + Р_з.р.в + Р_р.бл.

Кожний елемент навантаження має код, масу і координати ЦМ. Для зручності навантаження записується в табл. 1.1.

Таблиця 1.1 Таблиця навантаження.

Код	Найменування елемента навантаження	Маса Р, т	Плечі, м	Моменти, тм
X	Y	Z	PX	PY	PZ
	Корпус Корпус металевий Фундаменти, підкріплення .... Устаткування суднове Системи ... Рідкий баласт
		S1				S2	S3	S4

Сума маси S₁ елементів навантаження визначає водотоннажність, а суми статичних моментівS₂, S₃ і S₄ дозволяють визначати координати ЦМ судна:

D = S₁; ; ; . (1.1)

1.3.Методичні вказівки

Практичне заняття складається з двох завдань і розраховане на 4 години, з яких 2години виконуються в аудиторії, а 2 години – самостійно у вигляді розрахункового графічного завдання (РГЗ)

Завдання 1.1. За РД-0206-76 вивчити і записати в звіт склад розділів навантаження з їх кодами у вигляді табл. 1.1. Для судна-прототипу записати укрупнене навантаження мас по розділам в табл. 1.2 з визначенням мас і плечей.

Таблиця 1.2 Укрупнена розбивка навантаження мас.

№ з/п	Найменування розділу навантаження	Маса Р, т	Плечі, м	Моменти, тм
X	Z	PХ	PZ
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.	Корпус Обладнання Енергетична установка Паливо Постачання Вантаж Запас водотоннажності Баласт рідкий
		S1			S2	S3

Для учбових цілей табл. 1.2. скорочена за умови, що усі вантажі розташовані симетрично відносно діаметральної площини (ДП).

Завдання 1.2. – для самостійної роботи. Визначити координати ЦМ судна-прототипу , використовуючи таблицю 1.2.

Вказівки до виконання завдання 1.1.

Використовуючи РД-0206-76 записати в табл. 1.1 перелік розділів і вхідних в них груп нормативної розбивки навантаження мас судна.

Скласти проектне укрупнене навантаження мас, яке використовується на початкових стадіях проектування у вигляді:

Р_к = Р_км + Р_ф + Р_тв.б;

Р_об = Р_уст. + Р_сист. + Р_об + Р_зап.ч + Р_р.в + Р_е.ес. + Р_озбр. + маси решти статей розділу корпусу

Р_еу = Р_еу;

Р_пост = Р_ек + Р_{видат.м} + Р_пост.с;

Р_п = Р_п + Р_кот.в;

Р_зв = Р_зв;

Р_в = Р_в;

Р_р.бал = Р_р.бал;

де: Р_к, Р_об, Р_еу, Р_пост, Р_п, Р_зв, Р_в, Р_р.бал – проектні укрупнені розділи ^{відносно}: маса корпусу, обладнання, енергетичної установки, постачання, палива, запасу водотоннажності, вантажу і рідкого баласту.

Р_км, Р_ф, Р_б.тв – маси корпусу металевого, фундаментів і підкріплень і твердого баласту відповідно.

Р_ус, Р_с, Р_об, Р_зап.ч, Р_рідк.в, Р_е.ес, Р_озбр – маси устаткувань суднових, систем, обладнання, запасних частин, постійних рідких вантажів, електро- енергетичних систем і озброєння відповідно.

Р_ек, Р_{видат.м}, Р_пост.с, P_п,, Р_кот.в – маси екіпажу, видатних, матеріалів, постачання суднового, палива і котельної води відповідно.

Виписати в таблицю 1.2 у відповідності з виданим завданням маси укрупнених розділів судна-прототипу з їх координатами ЦМ.

Вказівки до виконання завдання 1.2.

Використовуючи формули (1.1) розрахувати координати X_g і Z_g для судна-прототипу з повним вантажем і повними запасами постачання і палива.

Значення цих координат будуть використовуватися в подальших розрахунках.

Рекомендована література:

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

2. РД-0206-76. Нагрузка мас гражданских и вспомогательных судов. Руководящий документ, 1976.

3. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ, 2002.

Практичне заняття№2

АЛГЕБРАЇЧНЕ РІВНЯННЯ МАС СУДНА У ФУНКЦІЇ ВОДОТОННАЖНОСТІ І ЙОГО ВИРІШЕННЯ

2.1.Постановка задачі і мета заняття

Рівняння мас в функції водотоннажності дозволяє визначити водотоннажність проекту судна на початковій стадії проектування, коли відсутні співвідношення головних розмірів і коефіцієнти повноти корпусу.

В цій роботі ставиться задача: визначити водотоннажність і значення розділів навантаження мас, використовуючи дані судна-прототипу.

Мета роботи: одержати навички складання і вирішення мас для проектування.

2.2.Короткі теоретичні відомості

Водотоннажність проекту судна дорівнює сумі мас розділів навантаження [1, c.53-56], [2,пп.3.1-3.3.4]:

D = P_к + P_зв + Р_об + Р_еу + Р_п + Р_пост + Р_в + Р_р.бал.

Визначивши кожний розділ навантаження через вимірники мас, потужність СЕУ, дальність плавання, швидкість ходу та інші, одержимо алгебраїчне рівняння мас у вигляді:

; (2.1)

Після підстановки відомих величин в (2.1) і деяких перетворень будемо мати

nD – mD^2/3 – P_в – Р_р.бал = 0 (2.2)

2.3.Методичні вказівки

Практичне заняття складається з двох завдань і розраховане на 4 години, з яких 2 години – самостійно в вигляді РГЗ.

Завдання 2.1. Розрахувати вимірники мас і скласти рівняння мас проекту судна.

Завдання 2.2. Вирішити рівняння мас визначити маси розділів і перевірити правильність вирішення рівняння.

Вказівки до виконання завдання 2.1

Вимірником маси називається коефіцієнт пропорційності маси розділу навантаження обраному модулю.

В якості модулів можуть бути: водотоннажність D або D^2/3 потужність головного двигуна N кубічний модуль LBН або (LBН)^2/3, добуток потужності на час переходу з одного порту до другого тобто , де Z – дальність плавання.

Використовуючи дані судна-прототипу, необхідно розрахувати вимірники мас розділів навантаження (дані прототипу позначені рискою):

– вимірник маси корпусу ;

– вимірник маси обладнання ;

– вимірник маси енергетичної установки ;

– вимірник маси запасу водотоннажності – приймається в межах а_зв = 0,01 або 0,02.

– вимірник маси палива ;

– вимірник маси постачання ;

Для складання і вирішення рівняння мас необхідно розрахувати адміралтейські коефіцієнти С_в і С_е для швидкості ходу на випробуваннях і експлуатаційної швидкості відповідно:

; ;

де – водотоннажність прототипу; – потужність енергетичної установки на випробуваннях і експлуатаційна відповідно.

Підставивши розраховані вимірники мас , адміралтейські коефіцієнти і початкові дані завдання V_i, V_e, Z, Р_в і Р_р.бал слід скласти рівняння мас у формі (2.1.)

Вказівки до виконання завдання 2.2.

Рівняння мас, приведене до вигляду (2.2) записати як

і вирішити його методом підбору значення D , щоб відхіл F(D) був мінімальним.

Масу рідкого баласту Р_р.бал, якщо він приймається при повній водотоннажності (100 % вантажу і 100 % запасів), в рівняння мас слід включати, як задану величину, прийнявши її за прототипом.

Визначивши водотоннажність D і підставивши її в рівняння (2.1) визначити маси розділів Р_к, Р_зв, Р_пост, Р_еу, Р_п, Р_об.

Якщо , то рівняння мас вирішене вірно. Інакше слід шукати помилку.

Водотоннажність судна порожнем розраховується за формулою

.

Рекомендована література:

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

2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ, 2002.

Практичне заняття № 3

АЛГЕБРАЇЧНЕ РІВНЯННЯ МАС У ФУНКЦІЇ ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ І ЙОГО ВИРІШЕННЯ

3.1.Постановка задачі і мета роботи

Рівняння мас у функції головних розмірів дозволяє точніше визначити водотоннажність судна, розподілити масове навантаження по розділам і при наявності співвідношень головних розмірів і коефіцієнта загальної повноти визначити головні розміри проекту судна.

В цій роботі ставиться задача: визначити розділи навантаження мас з використанням співвідношень головних розмірів і коефіцієнта загальної повноти і вирішити рівняння мас в функції головних розмірів проекту судна.

Мета роботи – одержати навички складання і вирішення рівняння мас.

3.2.Короткі теоретичні відомості

Масова водотоннажність судна дорівнює сумі мас розділів навантаження [1, с.70–72], [2, п.п.3.3.5].

D = Р_к + Р_зв + Р_об + Р_еу + Р_п + Р_пост + Р_в.

Виражаючи кожний розділ навантаження через співвідношення головних розмірів, вимірників мас, потужність СЕУ, дальність плавання, швидкість ходу і ін., одержуємо алгебраїчне рівняння мас у вигляді

(3.1)

Якщо при повному завантаженню судно буде мати рідкий баласт, то його теж записують в це рівняння.

Після підстановки усіх відомих величин в (3.1.) і перетворень маємо

nD – mD^2/3 – P_в= 0 (3.2)

де n і m – коефіцієнти при D і D^2/3 відповідно.

3.3. Методичні вказівки

Практичне заняття розраховане на 4 години і складається двох завдань.

Завдання 3.1. Розрахувати вимірники мас і інші складові частини рівняння мас.

Завдання 3.2. Вирішити рівняння мас і розписати навантаження мас по розділам.

Вказівки до виконання завдання 3.1

Використовуючи дані судна-прототипу визначити вимірники мас по розділам навантаження:

– корпус ;

– обладнання ;

– СЕУ ;

– запас водотоннажності , а_зв приймається в розрахунках на менше 0,01…0,02.

– постачання ;

– паливо q_п=f(Ne, тип СЕУ);

Питома витрата палива q_п визначається за паспортними даними головного двигуна, який обирається в залежності від потужності, що обчислюється по адміралтейській формулі за результатам розрахунку D = f(D).

k_мз = 1,2 – коефіцієнт морського запасу.

k_доп = 1,15 – для УСВ і 1,2 – для танкерів. Цей коефіцієнт враховує витрату палива на роботу допоміжних двигунів. Адміралтейські коефіцієнти С_в і С_е визначити як в практичному занятті № 2.

Вказівки до виконання завдання 3.2

Рівняння мас, перетворене до вигляду (3.2) записати як

nD – mD^2/3 – P_в=F(D)

і вирішити його графічним способом.

Визначивши водотоннажність D і підставивши його в рівняння 3.1 розрахувати значення мас розділів Р_к, Р_зв, Р_об, Р_еу, Р_п і Р_пост.. Якщо , то рівняння мас вирішено вірно.

Водотоннажність судна порожнем розрахувати за формулою

D_пор=P_к+P_об+P_еу+P_зв

Значення D і D_пор використовуються в подальшому при визначенні головних розмірів і удиферентуванні проекту судна.

Рекомендована література.

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

2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій по дисципліні "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ, 2002.

Практичне заняття №4

РІВНЯННЯ МАС В ДИФЕРЕНЦІЙНІЙ ФОРМІ І ЙОГО РІШЕННЯ

4.1. Постановка задачі і мета роботи.

Диференційне рівняння мас при наявності близького судна-прототипу дозволяє знайти водотоннажність проекту судна, яке відрізняється від судна-прототипу вантажопідйомністю, швидкістю ходу, дальністю плавання, вимірниками мас і іншими характеристиками.

В цій роботі ставиться задача змінити характеристики судна-прототипу таким чином, щоб вони відповідали усім вимогам завдання на проектування судна.

Це можливо без особливих ускладнень виконати вирішуючи рівняння мас в диференційній формі.

Мета роботи:одержати навички в складанні і вирішенні рівнянь мас в диференційній формі.

4.2. Короткі теоретичні відомості.

Загальний запис диференційного рівняння мас Нормана [1, с.58 – 65], [2, с.60 – 64] має вигляд

, (4.1)

де dD – повний приріст водотоннажності.

Водотоннажність проекту визначається як водотоннажність судна-прототипу плюс dD

(4.2)

Таким чином, щоб визначити водотоннажність проекту судна треба розрахувати коефіцієнт Нормана h_н, приріст незалежних величин dP і приріст усіх перемінних мас [dF]₀, обумовлений зміненням швидкості, далечини плавання, вимірників мас, пропульсивних і інших характеристик судна-прототипу у відповідності з завданням на проектування судна.

4.3. Методичні вказівки.

Практична робота розрахована на 2 години і містить в собі одне завдання: вирішити рівняння Нормана з використанням опису судна-прототипу.

Вказівки до виконання завдання

Використовуючи дані навантаження мас судна-прототипу розрахувати коефіцієнт Нормана

;

Так як , то необхідно обчислити приріст [dP_i]₀ кожного розділу навантаження мас. В цій роботі визначення прирісту слід виконати методом кінцевих різниць:

- приріст маси корпусу ;

- приріст запасу водотоннажності ;

- приріст маси обладнання ;

- приріст маси енергетичної установки ;

- приріст маси палива:

;

- приріст маси постачання ;

Приріст умовно постійних мас dP для вантажного судна дорівнює приросту вантажопідйомності dP_в

Іноді сума в фігурних дужках рівняння (4.1) зветься частковим приростом водотоннажності, тобто

Тоді повний приріст водотоннажності визначиться як

,

а водотоннажність проекту обчислюється по (4.2).

Навантаження мас проекту судна може бути обчислена по формулам типу

,

де k = 2/3 – якщо P_i визначається через D^2/3 і k = 1 – в інших випадках.

Повна водотоннажність проекту

.

Якщо вірно виконані розрахунки і при умові різниці прототипу від проекту по швидкості ходу не більше 4-5 % і не більше 20 % по усім іншим характеристикам

.

Рекомендована література

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

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

3. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни “Проектування суден”. – Миколаїв: УДМТУ, 2002.

Практичне заняття № 5

РОЗРАХУНОК СПІВВІДНОШЕНЬ ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ СУДНА

5.1. Постановка задачі і мета роботи.

Від співвідношень головних розмірів залежать експлуатаційні, навігаційні і виробничо-економічні якості суден. Знаючи співвідношення головних розмірів, водотоннажність і коефіцієнт загальної повноти можливо однозначно визначити головні розміри судна.

В цій роботі становиться задача визначити співвідношення H/T, B/T і L/B, які забезпечать вантажомісткість, непотоплюваність, остійність і ходовість проекту судна.

Мета роботи:одержати навички в рішенні рівнянь місткості, непотоплюваності і остійності.

5.2. Короткі теоретичні відомості.

При розташуванні машинного відділення в середній частині судна удиферентування його виконується без утруднення. В цій роботі вирішемо рівняння місткості при кормовому варіанті розташування машинного відділення і визначимо відношення H/T з урахуванням удиферентовування судна.

Для цього в рівняння місткості поряд з питомою навантажною кубатурою вантажу m_в (густиною g_в), коефіцієнтом утилізації h_в, коефіцієнтом заповнення трюмів k_i (n – для танкерів) вводиться коефіцієнт використання довжини судна під вантажну його частину .

Обчислення виконуються по формулам [1, с. 104 – 110], [2, пп. 3.3, 3.4] для суховантажних суден:

(5.1)

для танкерів за наявності 2-го дна:

; (5.2)

В цих формулах крім визначеного вище

g = 1,025 т/м³ – питома вага морської води, d_п- коефіцієнт повноти об’єму судна по ВП, k_вч = 1,01 – коефіцієнт виступаючих частин корпусу, n = 0,05 – коефіцієнт враховуючий недолив і набір танку, g_в – питома вага вантажу – по завданню, С = 0,02 – коефіцієнт, який враховує наявність відстійних танків, – коефіцієнт утилізації `D по баласту,

g_б = g = 1,025 т/м³, H_вд/T = 0,16 – відносна висота другого дна.

Співвідношення H/T впливає на величину запасу плавучості, який поряд з поділенням судна на водонепроникливі відсіки забезпечує його непотоплюваність. В зв’язку з цим співвідношення H/T слід розрахувати і за умови забезпечення необхідного запасу плавучості, завдаючи відносну довжину затопленого відсіку , коефіцієнт проникливості m_v і параметри середнього поперечного перерізу відсіку b і k_w.

. (5.3)

З двох значень H/T обирається найбільше і використовується для подальших розрахунків.

Початкова остійність забезпечується правильним вибором співвідношення B/T і відносною метацентричною висотою h/B за умов забезпечення достатньої остійності і необхідної повільності бортової хитавиці [1. С. 155 – 160], [2, пп. 3.5, 3.6] за формулою:

(5.4)

В формулі (5.4) величина h/B обирається шляхом зіставлення її значень по статистичним даним (h/B)_стат і по судну-прототипу з тим, щоб обране значення h/B не перевищувало граничне значення по завданому періоду хитавиці ;

Величина C може бути визначена за формулою

,

а значення може бути обране в залежності від форми носової гилки вантажної ватерлінії:

– для опуклої ватарлінії

– для S-подібної ватерлінії

Недостаючі величини a, d, x_g, Н/В можна обрати по судну-прототипу.

Умова зменшення опору води рухові судна диктується правильним вибором відносної довжини судна l і інших параметрів форми корпусу. Знаючи величину l з рівняння плавучості можливо визначити відношення L/B, яке повинно і забезпечити добру ходовість судна, тобто зменшення залишкового опору:

(5.5)

5.3. Методичні вказівки.

Практичне заняття розраховано на 4 години і складається з двох завдань.

Завдання 5.1. Розрахувати значення (H/T)_вмс і (H/T)_нпт при яких забезпечується вантажомісткість і потрібний запас плавучості.

Завдання 5.2. Використовуючи розраховане значення H/T і визначити співвідношення B/T, яке забезпечить потрібну остійність і повільність бортової хитавиці судна завданого типу.

Вказівки до виконання завдання 5.1.

Використовуючи дані судна-прототипу і завдання, розрахувати по формулам (5.1) або (5.2) для завданого типу судна співвідношення(H/T)_вмс, яке забезпечує вантажомісткість. Недостатні величини треба обчислити для судна-прототипу і прийняти їх значення для проекту.

k_i – коефіцієнт використання теоретичного об’єму трюму під вантаж прийняти по статистичним даним.

; ;

; ; .

При наявності на танкері вантажного насосного відділення його довжину слід включити в L_мв. Довжину форпіку L_фор прийняти по Правилам Регістру. Коефіцієнт повноти підпалубного об’єму d_п розрахувати по наближеній формулі:

.

Значення питомої навантажної кубатури вантажу m_в і питомої ваги вантажу g_в надані в завданні.

При обчисленні (H/T)_нпт по формулі (5.3) для танкерів і суховантажних суден коефіцієнт проникливості відсіку прийняти m_v = 0,6.

Відносну довжину затопленого відсіку умовно прийняти для суховантажних суден , а для танкерів прийняти довжину танка в залежності від наявності повздовжніх перебірок.

Коефіцієнт розширення корпусу від ВВЛ до ВП розрахувати за наближеною формулою

.

Для танкерів .

З двох значень (H/T)_вмс і (H/T)_нпт для подальших розрахунків обирають найбільше.

Вказівки до виконання завдання 5.2.

Відношення B/T розрахувати по формулі (5.4), обравши при цьому h/B таким чином, щоб період хитавиці для суховантажних суден хв., а для танкерів хв. Значення H/T повинно бути прийняте для проекту судна.

Для розрахунку відношення L/B по формулі (5.5) необхідно визначити відносну довжину l по судну-прототипу або по рекомендованим формулам [1, с. 213 – 218].

, або ;

де швидкість v в вузлах.

Розраховане значення L/B треба зіставити з `L/`B, пояснити причину розбіжності їх значень і обрати таке відношення L/B, щоб у судна з більшою швидкістю воно було б більшим.

Рекомендована література

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

2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ. 2002.

Практичне заняття № 6

РОЗРАХУНОК КОЕФІЦІЄНТІВ ПОВНОТИ, ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ І ОРДИНАТ ТЕОРЕТИЧНОГО КРЕСЛЕННЯ

6.1. Постановка задачі і мета роботи.

Цим практичним заняттям завершується цикл розрахунків водотоннажності і головних розмірів проекту судна.

Для визначення коефіцієнтів повноти корпусу судна існують статичні формули. Розрахунки по ним приводять до множини значень коефіцієнтів повноти при однаковому числі Фруда.

В цій роботі ставиться задача правильного вибору коефіцієнтів повноти, визначення головних розмірів і ординат теоретичного креслення (Т.К.).

Мета роботи:одержати навички в аналізі статистичних даних і в використанні ЕОМ для виконування розрахунків ординат Т.К.

6.2. Короткі теоретичні відомості.

Рекомендовані в технічній літературі формули дозволяють розрахувати коефіцієнт загальної повноти в функції числа Фруда. Для транспортних суден рекомендуються залежності [1, с. 218 – 222], [2, с. 125 – 136] типу:

, якщо

, якщо (6.1)

– для усіх швидкісних груп

Коефіцієнт повздовжньої повноти j можливо розрахувати по формулі:

(6.2)

Інші коефіцієнти повноти звичайно визначаються в функції d або j.

Так коефіцієнт повноти площі мідель-шпангоуту b визначається як:

. (6.3)

коефіцієнт повноти площі вантажної ватерлінії a можливо розрахувати по формулі:

якщо шпангоути V-подібні;

, (6.4)

якщо шпангоути U-подібні.

якщо шпангоути UV-подібні;

де

Форма шпангоутів призначається в залежності від числа Фруда:

- для тихохідних суден ( ) – U-подібні;

- для середньошвидкісних ( ) – UV-подібні;

- для швидкісних суден ( ) – V-подібні;

Визначивши по цим або іншим формулам коефіцієнти повноти d, a, b для проекту судна, необхідно зіставити їх з такими ж коефіцієнтами судна-прототипу в функції чисел Фруда Fr і`Fr, записавши в табл. 6.1.

Таблиця 6.1. – Зіставлення і вибір коефіцієнтів повноти

Проект	Прототип	Обрані значення

Обираючи значення коефіцієнтів d, a, b в таблиці 6.1. слід орієнтуватися на числа Фруда: при більшому значенні Fr у проекту коефіцієнти повноти для нього повинні бути меншими ніж у судна-прототипу і навпаки – якщо число Фруда Fr має менше значення, то коефіцієнти приймаються більшими.

Остаточно обирати коефіцієнти повноти слід після перевірки їх зв’язку між собою по Норману [1, с. 124]

. (6.5)

Якщо розрахований по формулі (6.5) коефіцієнт КСК виходе за визначені межи, то необхідно змінити значення d, a або b враховуючи відносну швидкість ходу і опір води з тим, щоб змінювання коефіцієнтів привело до зменшення цього опору.

Розрахунок ординат Т.К. виконується ЕОМ по программі LS – 19 інтерполяційним методом [1, с. 248 – 251]. Для цього в ЕОМ введені масиви ординат шпангоутів суден-прототипів і їх коефіцієнти повноти. Під час розрахунку ординат на кожному i-му шпангоуті і j-ї ватерлінії інтерполяція виконується між відповідними масивами ординат двох суден-прототипів, у яких d₁ менше, а d₂ більше ніж завдане значення коефіцієнта проекту d по формулі:

, (6.6)

при цьому коефіцієнт інтерполяції k_y розраховується в функції коефіцієнтів d, d₁, d₂

. (6.7)

6.3. Методичні вказівки.

Практичне заняття розраховане на 2 години і складається з одного завдання.

Завдання 6.1. Розрахувати значення коефіцієнтів d, a, b і головних розмірів проекту судна.

Вказівки до виконання завдання 6.1.

Обчислити числа Фруда для експлуатаційної швидкості проекту і судна-прототипу.

; .

Для розрахунку Fr проекту довжину судна слід обчислити за формулою:

.

Відносну довжину l прийняти по практичному заняттю № 5, а водотоннажність D – по заняттю №3.

По формулам 6.1 – 6.4 розрахувати коефіцієнти d, a, b, зіставити їх з `d, `a, `b і орієнтуючись на числа Фруда обрати їх значення, записавши це у вигляді таблиці 6.1.

Обчислити коефіцієнт КСК по формулі (6.5). Впевнившись, що вважати коефіцієнти повноти остаточно обраними.

Використовуючи рівняння плавучості , обчислені раніше

співвідношення L/B, B/T і H/T, а також значення коефіцієнту d, розрахувати L, B, T і H, округлити їх до першого знаку після десяткової коми так, щоб

.

Обрані таким чином коефіцієнти повноти з’являються остаточними, а головні розміри – висота борту – ще можуть корегуватися по результатам розрахунку місткості на ЕОМ по програмі LS19 задача 9 [3, пп. 4.11 – 4.12].

Рекомендована література

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

2. Ногид Л.М. Проектирование морских судов. Выбор показателей формы проектируемого судна. –Л.: Судостроение. 1976. –206 с.

3. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни “Проектування суден”. – Миколаїв.: УДМТУ, 2002.

Практичне заняття № 7

ЕПЮРА ЄМНОСТІ І РОЗРАХУНОК ВАНТАЖОМІСТКОСТІ

7.1. Постановка задачі і мета роботи

Проектування суден виконується методом послідовних наближень: в кожному послідуючому наближенні уточнюються прийняті раніше рішення. На стадії визначення головних розмірів потрібна вантажомісткість ураховувалася відношенням H/T. Після викреслювання Т.К. і розташування поперечних перебірок необхідно перевірити достатність об’єму приміщень для вантажу, палива і баласту.

В цій роботі ставиться задача побудувати епюру ємності і розрахувати по ній об’єм вантажних, баластних і паливних відсіків з їх координатами Ц.М.

Мета роботи: одержати навички в практичному використовуванні розрахунків ЕОМ і в обчислюванні об’ємів і їх Ц.М. по епюрі ємності і Т.К.

7.2. Короткі теоретичні відомості.

Епюра ємності – креслення розміщення об’ємів усіх приміщень судна по його довжині [1, с. 67 – 74].

Розтававивши поперечні і повздовжні перебірки, 2-ге дно, палуби і платформи, а також з’єднавши плавними лініями точки площ до 2-го дна, палуб і платформ на епюрі ємності одержимо приміщення. Площа кожного приміщення на епюрі ємності – це його об’єм, а сума статичних моментів площ відносно одної з поперечних перебірок, поділена на загальну площу приміщення уявляя з себе абсцису його Ц.М. відносно обраної площини. Апліката Ц.М. в об’ємі приміщення визначається як апліката центра площі поперечного перерізу, обраного посередині довжини приміщення.

Дані розрахунків об’ємів і їх координат Ц.М. групуються по призначенню приміщень і записуються в таблицю ємності відсіків (табл. 7.1).

Таблиця 7.1. – Таблиця ємності відсіків.

№ від сіку	Найменування і розташування відсіку	Теоретичний об’єм, м3	Коефіцієнт використання об’єму kв	Корисний об’єм м3	Координати Ц.М
X, м	Z, м
1. 2.	Трюм№1, 12 – 32 шп. Трюм№2, 32 – 50 шп. …
Об’єм вантажних приміщень
1.   2.	Днищева цистерна№1 12 – 32 шп. Днищева цистерна№2 32 – 50 шп. …
Об’єм днищевих цистерн
1. 2.	Форпік 6 – 12 шп. Ахтерпік 150 – 180 шп.

Фактичний об’єм під вантаж на судні:

Фактичний об’єм в днище під паливо і баласт:

7.3. Методичні вказівки.

Враховуючи, що потрібний об’єм під вантаж визначений відношенням H/T наближений, перед побудовою епюри ємності слід уточнити висоту борту H шляхом обчислення об'ємів приміщень на ЕОМ за допомогою програми LS19 задача № 9. При цьому створити запас об’єму в розмірі 2 – 5 %. Якщо запасу більше 5 % або об’єму не вистачає, то треба змінити висоту борту H з урахуванням мінімального надводного борту, тобто , і розрахунок на ЕОМ повторити [1, с. 67 – 74], [2, пп. 5.1, 5.2].

Практичне заняття розраховано на 6 годин і складається з трьох завдань.

Завдання 7.1. Уточнення висоти борту H на ЕОМ для забезпечення потрібного об’єму під розміщення вантажу.

Завдання 7.2. Викреслювання повздовжнього перерізу, розбивка на ньому практичних шпангоутів, розстановка поперечних перебірок, 2-го дна, палуб і платформ і розробка епюри ємності.

Завдання 7.3. Розрахунок об’ємів, координат Ц.Т. відсіків і складання епюри ємності.

Завдання 7.1. З’являється РГЗ і виконується студентами за час консультацій при участі викладача.

Вказівки до виконання завдання 7.1.

Перед роботою з програмою LS19 треба підготовити вихідні дані для задачі № 9:

AL – довжина судна між перпендикулярами;

В, Т, Н – відповідно ширина, осадка і висота борту;

D, BETA – коефіцієнти загальної повноти і повноти площі мідель-шпангоуту;

XCZ – абсциса центру величини ;

ALBAK, ALAXT, ALFORP – довжина баку і ахтерпіку – по прототипу, а довжина форпіку – по Правилам Регістру – ALFORP=0,05АL.

ALMO – довжина машинного відділення. Визначається, як ;

ZG – апліката центру маси проекту судна ;

XMO – абсциса носової перебірки машинного відділення – визначається, як:

NSEDL – наявність сідлуватості: 0 – відсутня, 1 – існує;

NTIPS – ознака типу судна: 1 – суховантажне, 2 – наливне.

Вихідні дані вводяться в файл LS19Z9.DAT шляхом заміни в ньому вихідних даних попереднього користувача з послідуючим натискуванням клавіши F2. Клавішею ESC очищується екран дисплею від файла LS19Z9.DAT і на ньому з’являються панелі Нортона. Для запуску програми курсор підводиться до файла LS19.EXE і натискуючи ENTER програма запускається в роботу.

По запиту на екрані дисплея слід ввести з клавіатури № групи, прізвище та ініціали і натиснути клавішу ENTER, після чого по запиту номера задачі ввести цифру 9 і знову натиснути ENTER. Після закінчення роботи програми на екрані з’являються панелі Нортона, а результат роботи буде в файлі OUT.LST.

Перед роздрукуванням файла OUT.LST необхідно впевнитися в працездатності принтера, в наявності в ньому паперу і з’ясувати у оператора – чи введена в принтер команда FF.F.

Одержане роздрукування слід проаналізувати в відповідності з розділом 7.3. При цьому мати на увазі, що для наливних суден треба від теоретичного об’єму носової частини трюму слід відняти об’єм ТІБ, залишковий об’єм помножити на k_i = 0,95 і тільки після цього звернутися до аналізу достатності об’єму під вантаж. Кінцевий результат розрахунку на ЕОМ прикладається до звіту практичного заняття.

Уточнена висота борту по розрахунку місткості в подальшому не змінюється і поряд з іншими головними розмірами використовується для подальших розрахунків.

Для підготовки даних до виконування завдання 7.2. розрахувати на ЕОМ ординати Т.К. і площі шпангоутів. Для цього слід використати програму LS19 задача № 2. Вихідні дані AL, B, T, H, D, BETA, XCZ, ALBAK, ALMO, ALAXT записуються в файл LS19Z2.DAT після цього запускається програма LS19.EXE, а результати її роботи записуються в файл OUT.LST. Роздрукування одержуються на трьох листах.

Вказівки до виконання завдання 7.2.

Використовуючи результати розрахунку по програмі LS19 задача 2, скласти таблицю площин теоретичних шпангоутів до 2-го дна і нижньої палуби, якщо вони є.

Графічну частину завдання необхідно виконати на форматі А1. Масштаби обирати типу "в 1 см – ... м, в 1 см – ... м²" так, щоб використовувати всю площу листа (див. рис.7.1).

До викреслювання повздовжнього перерізу необхідно обрати архітектурно-конструктивний тип проекту судна, тобто визначити наявність або відсутність другого дна, кількість палуб, розташування машинного відділення, положення і довжину надбудов, наявність сідлуватості і погину бімсів верхньої палуби, а також визначити форму кінцевостей. Кількість поперечних водонепроникливих перебірок на суховантажних суднах визначається по табл. 7.2, а на танкерах – в залежності від їх довжини і наявності повздовжніх перебірок. Поперечні перебірки повинні встановлюватися в площині практичних шпангоутів. Для чого на основній лінії повздовжнього перерізу виконується розбивка практичних шпацій:

В форпіку і в ахтерпіку шпація мм, за їх межами м, але в корму від форпіку 0,2L від носового перпендикуляра м, на решті довжини судна а £ 1 м.

Таблиця 7.2. – Загальна кількість поперечних водонепроникливих перебірок відповідно до вимог Правил Регістру.

Довжина судна, м
Положення М.В.	Середнє
Кормове

Для суховантажних суден з м кількість поперечних перебірок узгоджується з викладачем.

Повздовжній переріз судна викреслюється біля верхньої частини формату А1 без кормової надбудови і так, щоб ВП або палуба баку відстояла від верхньої кромки листа 30 – 40мм нижче.

Епюра ємності викреслюється в нижній частині листа. Для чого пряма лінія проводиться на 20 – 25мм вище нижньої кромки листа; на ньому відкладається в масштабі відрізок, який дорівнює L_^^ і поділяється на 20 рівних частин. З точок поділу відбудовуються вертикальні лінії, на яких в обраному масштабі відкладаються площі теоретичних шпангоутів до 2 дна, платформ, палуб. Одержані точки з'єднуються плавною лінією, утворюючи з перенесеними з повздовжнього перерізу поперечними перебірками відповідні приміщення, які обов'язково підписуються на повздовжньому перерізі і епюрі ємності, як вказано на рис.7.1.

Вказівки до виконання завдання 7.3.

Розрахунок об’ємів відсіків і приміщень виконується по епюрі ємності шляхом визначення їх площин. Абсциси Ц.М. кожного відсіку розраховуються при поділенні його на елементарні фігури (трикутник – прямокутник), визначенням і підсумовуванням статичних моментів цих площин відносно перебірки і поділенням їх на повну площину фігури (відсіку) по епюрі ємності.

Аналогічно обчислюється і апліката Ц.М. відсіку по його середньому поперечному перерізу, викресленому по ординатам теоретичного шпангоуту з роздрукування задачі № 2. Статичні моменти елементарних площин визначаються відносно основної лінії. Розраховані величини записуються в таблицю ємності 7.1.

Потрібний об’єм під вантаж

– для УСВ

– для танкерів ;

Фактичні об’єми W_ф.в і W_ф.дн. з таблиці ємності необхідно зіставити з потрібними. Якщо об’єму не вистачає – висота борту збільшується і навпаки – як вказано в розділі 7.3.

Рекомендована література.

1. Бронников А.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1991. –320 с.

2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв.: УДМТУ, 2002.

Практичне заняття № 8

РОЗРАХУНОК ВЕЛИЧИНИ МІНІМАЛЬНОГО НАДВОДНОГО БОРТУ

8.1. Постановка задачі і мета роботи.

При проектуванні судна, визначаючи його головні розміри, слід забезпечити необхідну швидкість, вантажомісткість, остійність, а також запас пловучості і визначений рівень непотоплюваності. Суттєву роль при цьому відіграє висота надводного борту. Регістром узагальнений величезний експлуатаційний досвід впливу на висоту надводного борту різноманітних факторів: типу судна, його довжини, району плавання, висоти борту, коефіцієнта загальної повноти, характеру сідлуватості верхньої палуби, розташування і довжини надбудов і ящиків. Виданні Регістром “Правила про вантажну марку морських суден” дозволяють призначити надводний борт проекту судна з урахуванням перелічених вище факторів.

Одна з задач, яку треба вирішувати при проектуванні судна – визначення мінімально допустимої висоти надводного борту по “Правилам про вантажну марку морських суден” [1]. Ця задача і ставиться в цьому практичному занятті [2.пп. 7.5].

Мета роботи – одержання навичок в роботі з Правилами Регістру і в визначенні мінімальної висоти борта проекту судна по "Правилам про вантажну марку морських суден".

8.2. Короткі теоретичні відомості.

Відповідно Правилам [1] усі морські судна поділяються на типи А і В.

Судна типу А – це судна, спроектовані для перевезення тільки рідких вантажів наливом, судна типу В – усі інші.

Величина мінімального надводного борту F визначається як алгебраїчна сума базисного надводного борту F_баз і поправок до нього.

,

де поправки: k₁ – на коефіцієнт загальної повноти; k₂ – на розрахункову висоту борту; k₃ – на надбудови і ящики; k₄ – на надмір або недостачу сідлуватості; k₅ – для суден типу В довжиною менше 100м.

Базисний надводний борт F_баз для суден необмеженого району плавання визначається по таблицям Правил для суден типу А і типу В в залежності від їх довжини і дозволенного району плавання. Таблиці складені для суден з стандартною сідлуватістю, d = 0,68 для осадки , відношення і без надбудов.

При відхиленні показників проекту від цих даних вносять поправки.

Поправка на коефіцієнт загальної повноти d.

Якщо , то визначений по таблицям Правил базисний надводний борт F_баз повинен бути помножений на коефіцієнт .

Поправка на висоту борта H.

Якщо , то надводний збільшується на величину:

, мм

де R – коефіцієнт, який дорівнює 250 якщо м і R=L/0,4B, якщо L<120 м; якщо , то поправка не вводиться.

Поправка на надбудови і ящики.

Якщо довжина надбудов і ящиків дорівнює довжині судна, то відраховування з надводного борту k₃ повинно дорівнювати:

350 мм – для судна L = 24 м,

860 мм – для судна L = 85 м,

1070 мм – для судна м.

Відраховування для проміжних значень довжин повинні визначатися лінійною інтерполяцією.

Якщо сумарна довжина надбудов і ящиків менше довжини судна, то проценти відраховування від вказаних вище величин визначаються з табл. 8.1.

Таблиця 8.1. – Процент відраховування

Сумарна довжина надбудов	Тип судна
Тип А	Тип В
Процент відрахувань для надбудов усіх типів	Судна з баком і без роздільної середньої надбудови	Судна з баком і роздільною середньою надбудовою
0,1L 0,2L 0,3L 0,4L 0,5L 0,6L 0,7L 0,8L 0,9L 1,0L	75,3 87,7	23,5 75,3 87,7	6,3 12,7 27,5 75,3 87,7

Проценти відраховування для проміжних значень довжини надбудов і ящиків визначаються лінійною інтерполяцією.

Поправка на відхилення від стандартного профілю сідлуватості k₄ визначається по формулі:

, мм

де l – загальна довжина закритих надбудов, м;