Розробка корабельних кривих для проектування теоретичного креслення

УДК 629.12.011.22

ББК 39.425.1+30.2

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 k _в	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 0,2 L 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: k ₁ – на коефіцієнт загальної повноти; k ₂ – на розрахункову висоту борту; k ₃ – на надбудови і ящики; k ₄ – на надмір або недостачу сідлуватості; k ₅ – 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 k ₃ 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
0,1 L 0,2 L 0,3 L 0,4 L 0,5 L 0,6 L 0,7 L 0,8 L 0,9 L 1,0 L	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 k ₄ визначається по формулі:

, мм

де l – загальна довжина закритих надбудов, м;