Расчет сухогрузного судна с удельным погрузочным объемом 1.8 м3/т и возможностью перевозки стандартных контейнеров TEU в трюмах и на палубе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

1. Состав работы и исходные данные

1.1 Исходные данные

1.2 Тип судна по назначению

1.3 Дополнительные исходные параметры и расчеты

2. Определение основных характеристик судна

2.1 Построение эскиза бокового вида судна

2.2 Построение эпюры вместимости судна

2.3 Грузовой размер

2.4 Грузоподъемность

2.5 Водоизмещение и расчетная осадка

2.6 Мощность СЭУ и запас топлива

2.6.1 мощность гребной установки

2.6.2 буксировочная мощность

2.6.3 Пропульсивный коэффициент

2.6.4 Запас топлива

2.6.5 Экипаж, вода и провизия

3. Расчеты посадки и отдельных характеристик мореходности

3.1 Проверка элементов остойчивости и удифферентовка

3.2 Проверка остойчивости и удифферентовка при загрузке судна генеральным грузом

3.3 Проверка остойчивости и удифферентовка при перевозке контейнеров

4. Определение предельного водоизмещения и валовой вместимости

4.1 Предельное водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность

4.2 Валовая вместимость

5. Сводка технических характеристик судна



Раздел 1. Состав работы и исходные данные

1.1 Исходные данные:

Длина судна L - 133.2 м

Ширина судна B - 21.9 м

Высота борта D - 12.9 м

Дальность плавания R - 6000 м.миль

Удальный погрузочный объем q - 1.8 м³/т

Эксплуатационная скорость V_s - 12 узлов

1.2 Тип судна по назначению:

В данной работе приведены расчеты для многоцелевого сухогрузного судна, предназначенного для перевозки генеральных грузов с удельным погрузочным объемом q - 1.8 м³/т и возможностью перевозки стандартных контейнеров TEU в трюмах и на палубе.

Общее число контейнеров, которое может быть принято на палубу и в трюмы, можно предварительно рассчитать по формуле:

n_TEU = 0.02 L_ппBD

n_TEU = 0.02133.221.112.9 = 725

1.3 Дополнительные исходные параметры и расчеты:

В данных указаниях предполагается, что между средней эксплуатационной и сдаточной скоростью существует зависимость, выражаемая приближенной формулой:



V_сд. 1.05 V_э

V_сд. 1.05 12 = 12.6 узлов

Водоизмещение порожнем вычисляется по формуле:

LW = (0.176 - 0.0003L) (LBD), т

LW = (0.176 - 0.0003 133.2) (133.2 21.1 12.9) = 4932.2 т.



Раздел 2. Определение основных характеристик судна

2.1 Построение эскиза бокового вида судна.

Назначается высота двойного дна:

h_дд = 0.1 , м

h_дд = 1.15 м

Длина МО ориентировочно принимается равной 0.15L и корректируется по эскизу.

Высота комингсов люков принимается равной 1200 мм, а толщина люковых крышек 600 мм.

В корме схематически изображается многоярусная рубка, с высотой каждого яруса 2.5 м (между линиями палуб рубок).

2.2 Построение эпюры вместимости судна.

Для построения эпюры вместимости производится расчет площадей теоретических шпангоутов _і = BDв

№ шп.	0	0.5	1	2	3	4	5	6	7	8	9	9.5	10
в	0.04	0.20	0.36	0.705	0.97	0.97	0.99	0.97	0.96	0.78	0.45	0.30	0.15
і	10.89	54.43	97.99	191.89	264.02	264.02	269.40	264.02	261.30	212.31	122.49	81.66	40.83

Произвели построение эпюры вместимости и определили её площади, соответсвующие грузовым помещениям, включая площади в районе комингсов. Значение этих площадей с учетом масштабов по длине и по высоте отразили теоретические объемы соответсвующих помещений. Их значения указаны на эпюре.

Значения вместимости грузовых помещений свели в таблицу:

№	Наименование грузового помещения	Вместимость W, м3
		Теоретическая Wт, м3	Зерновая Wз, м3	Киповая Wкип, м3
1	Трюм № 1	2776.1446	2665.099	2451.892
2	Трюм № 2	6282.558	6031.256	5548.756
3	Трюм № 3	6893.889	6618.134	6088.684
4	Трюм № 4	3072.3285	2949.4355	2713.4815
?	19024.91	18263.924	16802.813

2.3 Грузовой размер

Грузовой размер упрощенно представлен в виде прямой линии, которая проводится через точки А и В. Точка А находится на высоте приблизительно 0.12d от оси.

Здесь _спец. - спецификационное водоизмещение при загрузке генеральным грузом.

_конт. - водоизмещение при загрузке контейнерами.

d_спец. - осадка судна при спецификационном водоизмещении.

d_конт. - осадка судна при загрузке контейнерами.

2.4 Грузоподъемность

Чистая грузоподъемность судна Р_гр. в тоннах определяется по полезным объемам всех грузовых помещений, разделив их суммарный объем на заданный удельный погрузочный объем груза:

?W_тр. / q = P_гр.

Р_гр. = 16802.813 / 1.8 = 9334.896 т.

Дедвейт определяется по выражению:

DW = 1.15 P_гр.

DW = 1.15 9334.896 = 10735.13 т.

2.5 Водоизмещение и расчетная осадка.

Водоизмещение судна определяется суммированием веса судна порожнем LW и дедвейта:

= LW + DW

= 4932.2 + 10735.13 = 15667.33 т.

Соответствующее значение осадки может быть установлено из уравнения плавучести в виде:

d = / С_b L B,

где - удельный вес морской воды, = 1.025 т/м³.

С_b - коэффициент общей полноты судна (принимается равным 0.7)

d = 15667.33 / 1.025 0.7 133.2 21.1 = 15667.33 / 2016.5481 = 7.77 м.

2.6 Мощность СЭУ и запасы топлива

2.6.1 Мощность гребной установки

Мощность гребной установки определяется по выражению

N_e = N_букс. / з_п.

где N_букс. - буксировочная мощность (с учетом выступающих частей);

з_п - пропульсивный коэффициент.

N_e = 9555.073 кВт.

2.6.2 Буксировочная мощность

Буксировочная мощность определяется для эксплуатационной скорости V_э:

N_букс. = ? Щ 0.736, кВт.

N_букс. = 0.01442 38.044 3717.3988 0.736 = 6449.6745 кВт,

Где

? = ?_r + ?_f + ?_n + ?_a;

? =(0.007 + 0.00162 + 0.0028 + 0.003) = 0.01442.

- плотность моской воды, = 104.5 кг с² / м⁴.

Коэффициент сопротивления трения ?_f = 1.62 10^-3

Коэффициент остаточного сопротивления ?_r = 0.7 10^-3

Коэффициент шероховатости ?_n = 0.28 10^-3

Надбавка на выступающие части ?_a учитывает наличие подруливающего устройства и рулей-стабилизаторов качки и принимается равной ?_a = 0.3 10^-3

Площадь смоченной поверхности при С_b = 0.7 определяется по формуле В.А. Семеки:

Щ = L d [2 + 1.37 (C_b - 0.274) ], м².

Щ = 133.2 7.8 [2 + 1.37 (0.7 - 0.274) ] = 133.2 7.8 3.578 =

3717.399 м².

2.6.3 Пропульсивный коэффициент

Величина пропульсивного коэффициента может быть определена по выражению:

з_п = з₀ з_р з_k з_в

з_п = 0.595 0.98 0.99 1.17 = 0.675

Практически достижимые значения КПД гребного винта в открытой воде для одновинтовых судов могут быть приняты равными:

з₀ = 0.98 - 0.55 С_b

з₀ = 0.98 - 0.55 0.7 = 0.98 - 0.385 = 0.595

КПД редуктора при отсутствии более точных данных может быть оценен величиной з_р = 0.98.

При кормовом расположении МО по длине судна значение КПД валопровода может быть принято равным з_в = 0.99.

Коэффициент влияния корпуса одновинтовых судов определяется по выражению:

з_k = ,

з_k = = 1.17 ,

где w - коэффициент попутного потока

w = 0.5 C_b - 0.05 - для винта, расположенного в диаметральной плоскости; w = 0.3

t - коэффициент засасывания для расчетного режима работы гребного винта, который для гребного винта в диаметральной плоскости можно приблизительно принять равным t = 0.6w; t = 0.18.

2.6.4 Запас топлива

Вес топлива и смазки Р_т вычисляется по выражению:

Р_т = (1 + ж) q_т 0.85 N_e R^* / ( v_s 10³) ,

Р_т = (1 + 0.2) 170 0.85 = 828.4185 т.

где q_т - удельный расход топлива и смазки на все нужды на ходу, принимаемый равным 170 кг /(МВт час) для МОД;

ж - коэффициент резерва, учитывающий работу вспомагательных механизмов в портах и задержки в рейсе вследствие погодных и навигационных условий, принимаемый равным от 0.1 до 0.3 в зависимости от дальности и условий плавания, а также от степени механизации портов;

N_e - суммарная максимальная длительная мощность главных двигателей.

сухогрузный судно водоизмещение грузоподъемность

2.6.5 Экипаж, вода и провизия

Значение веса экипажа Р_э со снабжением и пресной водой принимаются по выражению:

Р_э = (0.1 - 0.0065 R / v_э) n , т.

Р_э = (0.1 + 0.0065 6000 / 12) 20 = 3.35 20 = 67 т ,

где n - число людей на судне. При отсутствии других других данных для т/х L < 150 м - число членов экипажа 20 чел., при L > 150 - 25 чел.

Раздел 3. Расчеты посадки и отдельных характеристик мореходности

3.1 Проверка элементов остойчивости и удифферентовка

Об остойчивости проектируемого судна можно судить по совокупности характеристик начальной остойчивости и остойчивости на больших углах крена. Минимальным является удовлетворение требованиям Регистра к назначению метацентрической высоты, которая представляется выражением:

h₀ = z_m - z_g - h_ж ,

где z_m = z_c + r₀ - аппликата метацентра;

z_m = 4.131 + 4.16 = 8.291

Метацентрический радиус r₀ и аппликата центра величины z_c определяются по соответсвующим выражениям Л. Эйлера:

r₀ = ; z_c = d.

r₀ = 4.131 м. z_c = 4.16 м.

h_ж - поправка на влияние свободной поверхности жидких грузов.

В работе при проверке остойчивости допускается влияние свободной поверхности жидких запасов учитывать приближенно, приняв h_ж = 0.12.

Аппликата ЦТ судна z_g находятся по формуле:

z_g = ,



где = , а z_i - cоставляющие нагрузки и аппликаты их ЦТ.

При расчетах большое значение для достоверной оценки аппликаты z_g имеет возможно более точное определение возвышения ЦТ судна.

Отношение аппликаты ЦТ порожнем к высоте борта достаточно хорошо может быть представлено выражением:

z_{g пор.} = (1.02 - 0.023 D) D

z_{g пор.} = (1.02 - 0.023 12.9) 12.9 = 9.33 м.

Удифферентовка судна проверяется для случая посадки судна по проектную ватерлинию сопоставлением абсциссы ЦТ судна х_g в рассматриваемом случае загрузки с абсцыссой ЦВ x_c. Абсцисса ЦТ судна определяется по формуле:

x_g = ,

здесь = , а х_і - абсцисса ЦТ составляющих погрузки судна.

Абсцисса ЦТ судна порожнем х_{g пор.} при отсутствии данных по близким прототипам может определяться приближенно по рекомендациям Л. М. Ногида:

х_{g пор.} = - (0.07 0.09) L_пп.

х_{g пор.} = - 9.3

при кормовом расположении МО.

Положение абсциссы центра величины по длине судна может быть определено по приближенной формуле:



х_с = L_пп (0.175 С_р - 0.125)

х_с = 0.1332.

Если х_g = x_c, то судно при рассматриеваемой нагрузке удифферентовано. В противном случае следует вычислить угол дифферента по формуле:

= 57.3 ,

= .

Где R₀ - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:

R₀ = 0.9 ,

R₀ = 165.224.

При небольшом дифференте на корму (примерно = у высокобортных судов с кормовым МО) результат можно считать удовлетворительным.

3.2 Проверка остойчивости и удифферентовки судна при загрузке генеральным грузом

Расчеты приведены в табличной форме:

№	Наименование статьи нагрузки	Вес Pi, т.	Абсцисса xg, м	Аппликата zg, м	Pixi тм	Pizi тм
1	Судно порожним	4932,2000	-9,3000	9,3306	-45869,4600	46020,2374
2	Топливо и смазка	828,4185	-51,0000	0,5000	-42249,3435	414,2093
3	Экипаж и запасы	67,0000	-54,6000	21,6000	-3658,2000	1447,2000
4	Груз в трюме №1	1362,1620	51,4000	6,6000	70015,1268	8990,2692
5	Груз в трюме №2	3082,6420	27,4000	6,6000	84464,3908	20345,4372
6	Груз в трюме №3	3382,6020	-3,0000	6,8000	-10147,8060	23001,6936
7	Груз в трюме №4	1507,4890	-29,4000	6,6000	-44320,1766	9949,4274
8	Балласт в форпике	0	0	0	0	0
9	Балласт в ахтерпике	0	0	0	0	0
10	Балласт в дв.дне	0	0	0	0	0
11	?	15162,5135			8234,5315	110168,4740

Нагрузка судна (генеральный груз)

Осадка в грузу:

d = 15162.5135 / 1.025 0.7 133.2 21.1 = 7.519 м.

Общее требование Регистра к метацентрической высоте сухогрузных судов: h₀ > 0. На основании анализа статистических данных по многоцелевым сухогрузным судам шириной от 16 до 25 м приемлемым рассматривается отношение метацентричекой высоты к ширине (h₀ / B), находящееся в пределах от 0.035 до 0.060.

Проверка остойчивости судна:

h₀ = z_m - z_g - h_ж = 8.296 - 7.266 - 0.12 = 0.91 м.

Отношение метацентрической высоты к ширине судна:

h₀ = 0.91 / 21.1= 0.043

Угол дифферента и остойчивость отвечают требованиям Регистра.



3.3 Проверка остойчивости и удифферентовка судна при загрузке контейнерами

Остойчивость считается достаточной, если выполняются требования в отношении метацентрической высоты:

h₀ = r₀ + z_c - z_g - h_ж 0.2м ,

где r₀ = ;

z_c = d_конт. ;

r₀ = 5.158 м. z_c = 3.332 м.

h₀ = 5.158 + 3.332 - 8.109 - 0.12 = 0.261 м.

Нагрузка судна (контейнеры)

№	Наименование статьи нагрузки	Число TEU	Вес Pi, т.	Абсцисса Xg, м.	Аппликата Zg, м.	Pi*xi	Pi*zi
1	Судно порожнем		4932,2000	-9,3	9,3306	-45869,4600	46020,23735
2	Топливо и смазка		828,4185	-51	0,5000	-42249,3435	414,20925
3	Экипаж и запасы		67,0000	-54,6	21,6000	-3658,2000	1447,2
4	Конт. в трюме № 1	14	210,0000	51,7000	9,5000	10857,0000	1995
5	Конт. на трюме №1, ярус 1	14	70,0000	51,7000	16,0000	3619,0000	1120
6	Конт. на трюме №1, ярус 2	7	35,0000	48,6000	18,6000	1701,0000	651
7	Конт. в трюме № 2	110	1650,0000	27,4000	7,4000	45210,0000	12210
8	Конт. на трюме №2, ярус 1,2,3	84	420,0000	27,4000	18,6000	11508,0000	7812
9	Конт. в трюме №3	135	2025,0000	-3	7,4000	-6075,0000	14985
10	Конт.на трюме №3, ярус 1,2	56	280,0000	-2,8	17,2000	-784,0000	4816
11	Конт. в трюме № 4	65	975,0000	-30,6	7,6000	-29835,0000	7410
12	Балласт в форпике		415,3000	61,6000	6,6000	25582,4800
							2740,98
13	Балласт в дв.дне тр.№1		133,4000	50,0000	0,8050	6670,0000	107,387
14	Балласт в дв.дне тр. №2		254,1500	27,4000	0,8050	6963,7100	204,59075
15	Балласт в дв.дне тр.№3		304,7500	-3,0000	0,8050	-914,2500	245,32375
?	485	12600,2185			-17274,0635	102178,9281

Осадка в грузу при загрузке контейнерами:

d = 12600.2185 / 2016.5481 = 6.248 м.

Угол дифферента при загрузке контейнерами: = - 0.433.



Раздел 4. Определение предельного водоизмещения и валовой вместимости.

4.1 Предельное водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность.

d_к = D - F,

d_к = 10.941 м

где F - надводный борт , F = 1.959 м.

Предельное водоизмещение определяется по формуле:

_пред. = ( ,

где C_w = C_b + 0.1, C_w = 0.8 ,

_пред. = 22610 .

_пред. = _пред. ,

_пред = 23175.25 т.

Предельный дедвейт при этом водоизмещении:

DW_пред. = _пред. - Р_пор.

DW_пред. = 18243.05 т.

Неизменных дальности плавания R и мощности СЭУ следствием увеличения осадки судна является возрастание сопротивления движению судна и, соответственно, времени в пути, запасов топлива и воды.

По грубой оценке предельная чистая грузоподъемность:

Р_{г пред.} = DW_пред. - 1.15 Р_т

Р_{г пред.} = 17290 т.

4.2 Валовая вместимость

Валовая вместимость судна GT вычисляется по формуле:

GT = V_E a , рег. т.

GT = 36260 0.325 = 11780 рег. т.

где V_E = LBD ;

V_E = 133.2 21.1 12.9 = 36260 .

а = f(V_E) - определяется линейной интерполяций по таблице

а = 0.3255.



Раздел 5. Сводка технических характеристик судна

1. Проектируемое судно является многоцелевым сухогрузом, который должен удовлетворять правилам BV и требованиям Регистра.

2. Дальность плавания R = 6000 миль.

3. Эксплуатационная скорость V_э = 12 узлов, сдаточная V_сд =12.6 узлов.

4. Тип СЭУ - малооборотный двигатель N_e = 9555.073 кВт.

5. Судно предназначено для перевозки генеральных грузов и контейнеров. Максимальная грузоподъемность Р_{г пред.} = 17290 т., валовая вместимость судна GT = 11760 рег.т

К расчетам прилагаются схема общего расположения, проекция «Корпус» и эпюра вместимости, которые дают более полное представление о конструкции судна, его особенностях и технических возможностях.



Список используемой литературы:

1. Ларкин Ю.М., Хильский В.П., Демидюк А.В., Изергин А.В. «Устройство и оборудование судов» Методические указания, 2002 г.

2. Ногид Л.М., «Проектирование формы судна и построение теоретического чертежа», Судпромгиз, 1962 г.

3. Фрид Е.Г., «Устройство судна», 1989 г.

4. Семенов-Тян-Шанский В.В., «Статика и динамика корабля», Судпромгиз, 1960 г.

5. Кацман Ф.М., Дорогостайский Д.В., Коннов А.В., Коваленко Б.П., «Теория и устройство судов», Судостроение, 1991 г.

6. Артемов Г.А., Волошин В.П., Захаров Ю.В., Шквар А.Я., «Судовые энергетические установки», Судостроение, 1987 г.

Размещено на Allbest.ru

...