Теория и устройство судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Департамент речного флота

Волжская государственная академия водного транспорта

Кафедра проектирования и технологии постройки судов

Курсовой проект

по дисциплине “Теория и устройство судна”

Выполнил:

студент группы С-61

Быков А.В.

Проверил:

Шмаков В.М.

Н. Новгород

2002 г.

Оглавление

судно водоизмещение шпангоут балластировка

Введение

1. Главные размерения и основные характеристики судна «Балтика»

2. Расчет объемного водоизмещения и координат центра величины

3. Расчет посадки судна при загрузке

4. Расчет посадки судна после перемещения груза

5. Проверка остойчивости судна

6. Балластировка судна для ремонта по плану

7. Приближенная оценка общей прочности судна при различных условиях загрузки

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Настоящая работа содержит задание и методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «теория, устройство судов и их техническое обслуживание».

Курсовой проект состоит из двух частей.

Часть 1 курсового проекта «расчет навигационных качеств судна в рейсе» выполняется для судна, заданного в задании и включает следующие задачи:

1. Расчет объемного водоизмещения и координат центра величины судна.

2. Расчет посадки судна и необходимых глубин акватории для одного из этапов его загрузки.

3. Расчет посадки судна после перемещения груза.

4. Проверка остойчивости судна для одного из случаев его загрузки.

5. Балансировка судна для ремонта корпуса на плаву.

6. Приближенная оценка общей прочности судна при различных условиях его загрузки.

1. Главные размерения и основные характеристики судна «Балтика»

1. ТИП сухогруз класса «М-СП» Речного Регистра РСФСР

2. ДЛИНА РАСЧЁТНАЯ L, м 92,0

3. ШИРИНА РАСЧЁТНАЯ B, м 13,0

4. ОСАДКА T, м 3,32

5. ВЫСОТА БОРТА B, м 5,55

6. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛНОТЫ ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ д 0,78

7. ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ В ГРУЗУ D, т 3121

8. АППЛИКАТА ЦЕНТРА МАСС СУДНА Z_g, м 3,62

9. ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ ПОРОЖНЁМ D₀, т 1,66

10. АБСЦИССА ЦЕНТРА МАСС X_g0, м -8,3

11. АППЛИКАТА ЦЕНТРА МАСС Z_g0, м 4,03

12. ОСАДКА СРЕДНЯЯ T₀, м 1,18/1,16

2. Расчет объемного водоизмещения и координат центра величины

Объемное водоизмещение судна, плавающего с дифферентом, вычисляют по формуле

V_исп =?L?щ_Я (1)

где L - расчетная длина, м;

?L=L/10 - теоретическая шпация, м;

щ_Я - погруженная площадь Я- го шпангоута, м²;

Я - номер шпангоута.

Для определения погруженных площадей шпангоутов используется масштаб Бонжана, представляющий собой совокупность кривых, показывающих зависимость площадей шпангоутов от осадки.

По осадкам носом и кормой на масштабе Бонжана проводиться наклонная ватерлиния, по которой определяются площади шпангоутов. Для этого из точки пересечения линии шпангоута с ватерлинией проводят прямую, параллельную основной плоскости до пересечения с кривой щ=f(Т). Значения площадей шпангоутов принимаются по горизонтальной шкале щ.

Зная щ_Я по формуле (1) определяется водоизмещение судна. Расчет ведется по форме таблицы 1.

Таблица 1. Расчет водоизмещения и абсциссы центра величины судна

Номера шпангоутов, Я	Площади шпангоутов, м2	Разность щй-щй'	Произведение й(щй-щй')
	Нос щй	Корма щй'
0	29.5	0	0
1	26	33	-7	-7
2	25.5	33	-7.5	-15
3	19	33	-14	-42
4	6	18.5	-12.5	-50
5	0	0	0	0
СУММА	223.5	-------------	-114
ПОПРАВКА	0.8	-------------	0.8
ИСПРАВЛЕН-НАЯ СУММА	222.7	-------------	113.2
Vисп. =?L?щЯ	2048.84
ХС исп =ДL? й(щй-щй') / ?щЯ И ИСП	0.5

Абсцисса центра величины судна, плавающего с дифферентом, рассчитывается в табличной форме, по выражению, м

_й=5

[У й(щ_й-щ_й')-2.5(щ₅-щ₅^,)]

Х_с= ДL^й=5'= ДL? й(щ_й-щ_й') / ?щ_Я

_й=5 ^исп И ^ИСП

У щ_й-(щ₅-щ₅^,)/2

^й=5'



3. Расчет посадки судна при загрузке

Предполагается, что загрузка судна производится в морском порту. Условия загрузки принять по табл. 8 приложения 1. Расчет посадки и необходимых глубин выполнить для двух случаев загрузки: окончательного этапа загрузки и одного промежуточного результата, когда на судно погружено 50% груза от заданного.

Координаты центров масс грузов принятых на судно, определяются по чертежу размещения грузов, по шкале аппликат и по шкале абсцисс.

На чертеже размещения грузов для каждого грузового помещения даны шкалы: С-центров объема груза; f-объем принятого груза, а знаками _ обозначены центры объемов соответствующих отсеков и цистерн.

Шкалы С и f нанесены для грузов, равномерно распределенных по площади грузового помещения.

Объем груза в трюме определяется по шкале f по среднему уровню загрузки трюма от настила второго дна, а масса груза в трюме P_rй определяется путем деления объема груза в трюме на удельный погрузочный объем м . Координаты центра массы груза в трюме находим с помощью шкалы С.

Расчеты водоизмещения и координат центра массы судна с грузом ведутся в форме табл.2 для двух случаев загрузки судна (в полном грузу и с 50% загрузкой).

Момент масс относительно мидель-шпангоута вычисляется по формуле, тм

М_х=У М_хй=D₀x_g0=УP_rй*x_трй ,

А момент масс относительно основной плоскости, тм



М_z=У М_zй=D₀z_g0=УP_rй*z_трй ,

Исходные данные:

м=2,5м³/т

загрузка 1-го трюма - 4,0м;

загрузка 2-го трюма - 4,0м;

загрузка 3-го трюма - 4,0м.

Таблица 2. Расчет водоизмещения и координат центра массы судна в грузу для случая 100% загрузки

Статья нагрузки	Масса составляющих нагрузки РЯ, т	Отстояние от мидель-шпангоута ХЯ, тм	Момент Мх, тм	Возвышение над ОП, ZЯ, тм	Момент МzЯ,тм
1.СУДНО ПОРОЖНЕМ	1066	-8,3	-8847,8	4,03	4295,98
2.ГРУЗ В 1-М ТРЮМЕ	360	29,0	10440	3,3	1188,0
3.ГРУЗ ВО 2-М ТРЮМЕ	384	7,0	2688,0	3,1	1190,4
4.ГРУЗ В 3-М ТРЮМЕ	384	-15	-5760	2,9	1113,6
МОМЕНТ МАСС			-1479,8		7787,58
ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ В ГРУЗУ	2194

Таблица 3. Расчет водоизмещения и координат центра массы судна в грузу для случая 50% загрузки

Статья нагрузки	Масса составляющих нагрузки РЯ, т	Отстояние от мидель-шпангоута ХЯ, тм	Момент Мх, тм	Возвышение над ОП, ZЯ, тм	Момент МzЯ,тм
1.СУДНО ПОРОЖНЕМ	1066,0	-8,3	-8847,8	4,03	4295,98
2.ГРУЗ В 1-М ТРЮМЕ	180,0	29	5220,0	2,1	378,0
3.ГРУЗ ВО 2-М ТРЮМЕ	192,0	7,0	1344,0	2,0	384,0
4.ГРУЗ В 3-М ТРЮМЕ	192,0	-15	-2880	1,9	364,8
МОМЕНТ МАСС			-5163,8		5422,78
ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ В ГРУЗУ	1630

По полученным в таблице 2 водоизмещению и моменту массы судна относительно мидель-шпангоута М_х по диаграмме осадок в морской воде можно определить осадки судна Т_н и Т_к.

Для полной загрузки

Т_н =2,4 м;

Т_к =2,2 м;

Для 50% загрузки

Т_н =1,7 м;

Т_к =2,4 м;

Определив осадки носом и кормой, можно найти минимальные значения необходимой глубины воды вместе загрузки судна. Для этого к наибольшей из осадок следует прибавить величину необходимого зазора между днищем и грунтом (0.2м - песчаный грунт; 0.25м - каменистый).

Результаты предоставим в виде таблицы 4.

Таблица 4

Грунт	Глубина в месте загрузки
	100% загрузки	50% загрузки
	Осадка носом-2,4 м	Осадка кормой-2,4 м
Песчаный 0,2 м	2,6 м	2,6 м
Каменистый 0,25 м	2,65м	2,65 м

4. Расчет посадки судна после перемещения груза

Исходные данные:

D=2194.0 т

Перегрузка из 1-го трюма в 3-ий.

Посадка судна определяется после перемещения 30% Р_г в другой трюм.

Для решения задачи на миллиметровке в масштабе 1:200 изображается схема перемещения груза, на которой указываются координаты центра массы груза до перемещения (x₀ ,y₀, z₀) и после перемещения (x₁ ,y₁, z₁).Значения абсцисс и аппликат центра масс груза определяются по рис.1;2 приложения 1. При этом принимаются, что груз по трюму распределен равномерно, т.е. y₀ = y₁=0

Расчеты выполняются в следующем порядке.

Определяется значение коэффициента продольной остойчивости К_ш до переноса груза:

К_ш=D*H_m

Где D-водоизмещение судна в грузу, т;

H_m =R+z_c-z_g -продольная метацентрическая высота, м.

значения R и z_c принимаются по кривым плавучести и начальной остойчивости в зависимости от V .значение z_g для судна в грузу принимается по расчетам из предыдущего параграфа.

H_m=560+11,5-4,03=567,47 м

К_ш=2194,0*567,47=1245029,18

Значение коэффициента продольной остойчивости после переноса груза определяется по формуле

К_ш'= К_ш-ДP_г(z₁- z₀)

Где z₁; z₀ -аппликаты центра масс груза P_г до и после переноса, м.

К_ш'=1245029,18-108(6,2-4,8)=1244877,98

Угол дифферента ш находится из условия равенства дифферентующего и восстанавливающего моментов по формуле

tgш= ДP_г(x₁- x₀)/К_ш',



Где x₁; x₀ -абсциссы центра масс груза P_г после и до переноса, м.

tgш= 108(-15,0-29,0)/1244877,98= - 0,00381

Далее определяем осадки носом Т_н и кормой Т_к:

Т_н=Т_н0+(L/2-х_f)tgш,

Т_к=Т_к0-(L/2-х_f)tgш,

где Т_н0 -осадка носом;

Т_к0 - осадка кормой;

х_f -центр тяжести площади действующей ватерлинии, м. Определяется в зависимости от осадки по кривым плавучести.

Т_н=2,4+ (92/2-(-1,3)) (- 0,00385)=2,22 м

Т_к=2,2- (92/2-(-1,1)) (- 0,00385)=2,38 м

5. Проверка остойчивости судна

Проверка остойчивости по основному критерию.

В соответствии с Правилами Речного Регистра судно считается остойчивым, если оно удовлетворяет основному критерию и дополнительным требованиям остойчивости.

Остойчивость по основному критерию считается достаточной, если кренящий момент от динамического действия ветра М_кр не превосходит предельно допустимого момента при динамических наклонениях судна - М_доп, т.е. выполняется условие

М_кр < М_доп.

В курсовом проекте принято, что проверка остойчивости выполняется для судна груженого контейнерами. Принято, что контейнеры размещаются на крышках люковых закрытий, начиная от транцевой стенки кормового трюма в нос. При погрузке контейнеры ставятся друг к другу вплотную, длинной стороной вдоль судна.

Водоизмещение судна(D=2500 т) и аппликата его центра массы (z_g=3,2 м). Типы и размеры контейнеров приведены в таблице 5.

Таблица 5

Тип	Габаритные размеры, м	Наибольшая масса с грузом, т
	Длина	ширина	Высота
1А	12,19	2,44	2,44	30,5
1В	9,12	2,44	2,44	25,4
1С	6,06	2,44	2,44	20,3

Исходя из задания выбираем тип контейнера 1С. Число контейнеров по длине судна-4, по ширине-3.

Площадь парусности S и возвышение центра парусности от основной плоскости Z_n определяются при средней осадке Т_ср. Принято, что судно сидит на ровный киль, т.е.

Т_ср = Т_н = Т_к

Средняя осадка определяется по кривым плавучести в зависимости от водоизмещения (массы) судна в грузу ( с контейнерами), т

D₁ = D+n_конт *Р_конт

где D-водоизмещение судна без контейнеров, т;

n_контр- число контейнеров;

Р_контр- масса одного контейнера, т.

D₁=2500+12*20,3=2743,6 т

Отсюда



Т_ср = Т_н = Т_к=2,9 м

Возвышенность центра массы судна с контейнерами над основной плоскостью может быть определено по формуле, м

z_g1=М_z/D₁,

М_z=D* z_g +n_конт *Р_конт *z_qkонт.,

где z_g - возвышение центра массы судна водоизмещением D над основной плоскостью, м.(z_g=3,2)

z_qkонт. - возвышение центра массы контейнеров над основной плоскостью, определяемое по формуле, м

z_qkонт.=Н+h_л.з.+ h_конт/2,

где H-высота борта в метрах;

h_л.з=1,5 м - отстояние верхней плоскости люковых закрытий от палубы

h_конт - высота контейнеров, м. Определяется по табл. 5.

z_qkонт.=5,5+1,5+2,44/2=8,22 м

М_z=2743,6*3,2+12*20,3*8,22=10781,9

z_g1=10781,9/2743,6=3,93 м

Площадь парусности определяется по формуле, м²

S=S_нпк+1,05L*H₁+ n^`_конт* l_конт *h_конт

где S_нпк - площадь парусности надпалубных конструкций, м² (S_нпк=215 м²);



H₁=Н - Т_ср =5,5-2,9=2,6 - высота надводного борта, м;

n^{`</sup><sub>конт</sub> - число рядов контейнеров расположенных по диаметральной плоскости (ДП) n<sup>`}_конт=4;

l_конт, h_конт - длина и высота контейнеров, м. Принимаются из табл. 5.

S=215,0+1,05*92,0*2,6+4*6,06*2,44=525,3 м²

Возвышение центра парусности над основной плоскостью определяется по формуле, м

Z_n = S_нпк (z_нпк+1.05LH₁(T_ср+ H₁/2)+ n^`_конт* l_конт *h_конт *z_qkонт.)/ S

где z_нпк - возвышение центра парусности надпалубных конструкции, м (z_нпк=7,4 м).

Z_n =215*(7,4+1,05*92,0*2,6*(2,9+2,6/2)+4,0*6,06*2,44*8,22)/ 525,3=6,0 м

Возвышение центра парусности над плоскостью действующей ватерлинии, м

z_т=z_п-Т_ср

где z_п - возвышение центра парусности над основной плоскостью судна, м

z_т=6,0-2,6=3,4 м

Приведённое плечо кренящей пары при динамическом действии ветра на судно рассчитывается по формуле, м

Z=z_т+a₁а₂Т_ср

где z_т - возвышение центра парусности над плоскостью действующей ватерлинии, м;

a₁а₂ - коэффициенты учитывающие влияние сопротивления воды боковому дрейфу судна и сил инерции на плечо кренящей пары а₁=0,57 а₂=0,39

Z=3,4+0,57*0,39*2,6=4,0 м

Значение динамического давления ветра Р=270 Па

М_кр=0,001*Р*S*Z ;

М_кр=0,001*270*525,3*4,0=567,3 кНм

Расчет угла заливания

При упрощенных расчетах, когда в проекте отсутствует информация об отверстиях, угол заливания допускается определять как угол входа палубы в воду:

Q_зал=arctg2(H-T)/B_п

Где Т, Н -осадка и высота борта, м;

В_п - наибольшая ширина судна на палубе, м,

Q_зал=arctg 0,430769 = 23,3 град

Рассчитываются амплитуды бортовой качки Q_м, град. Для судов соответствующего класса, в зависимости от значения m,

m=m₁*m₂*m₃

где m₁*m₂*m₃-множители, определяемые:

m₁=m₀/vh₀



где h₀ = 2,58 м - метацентрическая высота

m_o - величина принимаемая в зависимости от:

n₁=[h₀/³vDg ]*B/z_g1=[2.58/³v2743.6*9,81]*13/3,93=0.3

n₁=0,3 тогда m₀=0,9

m₁=0,9/v2,58=0,6 с^-1

Значения безразмерных множителей m₂ и m₃ учитывающих влияние формы корпуса на амплитуду бортовой качки, принимаются в зависимости от отношения B/T=4,8 и коэффициента полноты ватерлинии д=0,780 соответственно.

m₂=0,8 с^-1 m₃=0,66 с^-1

m= m₁*m₂*m₃=0,6*0,8*0,66=0,32

m=0,32 тогда Q_м=14 град

Построение диаграммы плеч статистической остойчивости

Q, град	l, м
0	0
10	0,65
20	1,2
30	1,4
40	1,3
50	1,0
60	0,6
70	0,15

Величина предельно допустимого момента по Q_опр определяется по выражению, кНм



М_доп1=gD₁l_доп1

М_доп1=9,81*2743,6*0,58=15610,5 кНм

Величина предельно допустимого момента по Q_зал определяется по выражению, кНм

М_доп2=gD₁l_доп2

М_доп2=9,81*2743,6*0,24=6459,5 кНм

М_кр=567,3 М_кр < М_кр ; М_кр < М_доп2

Судно удовлетворяет основному критерию остойчивости.

Проверка остойчивости по основным требованиям

Для окончательного вывода об остойчивости грузового судна должна быть выполнена проверка остойчивости по дополнительным требованиям.

Выполняется проверка остойчивости с позиции перевозки груза, опасного в отношении смещения с помощью расчетного относительного ускорения:

Q_расч=1,1*10^-3*В*m²₁*Q_м

где В - ширина судна, м (В=13,0);

m₁=0.6 c^-1 - множитель

Q_м=14 ⁰ - расчетная амплитуда бортовой качки

Q_расч=1,1*10^-3*13,0*0,6²*14=0,07

Q_расч<0,3 - условию удовлетворяет

Проверка остойчивости по диаграмме моментов масс.

Для оценки остойчивости судна необходимо сравнить полученное в предыдущем параграфе значение момента масс относительно основной плоскости М_z с допускаемым предельным моментом масс М_zдоп ,значения М_zдоп и h_доп определяются по диаграмме допускаемых статистических моментов

М_z=10781,9 тм

h_м=2,6 м

по диаграмме: М_zдоп=16300 тм; h_доп=0,3

М_zдоп> М_z h_доп < h_м

6. Балластировка судна для ремонта на плаву

Балластировка методом последовательных приближений

Задача по балластировке судно сводиться к достижению путем заполнения балластных цистерн такой посадки, которая обеспечивала бы осушение объекта работ.

Исходные данные:

Осадка носом 0,25 м;

Осадка кормой 2,10 м;

Угол крена -1,0 град.

Порожнем; 42 шпилевой борт; расстояние от ОП до пробоины 0,3 м; пробоина.

Рассчитываем начальную осадку в месте расположения объекта ремонта. Эту осадку можно определить по выражению

Т_хо= Т_хо^дп+y_пtgШ₀

Где Т_хо - осадка в ДП, м;

y_п - ордината объекта ремонта, м;

Ш₀ - заданный начальный угол крена, град;

Величина Т_хо^дп находиться по исходным осадкам носом и кормой с учетом абсциссы объекта ремонта х_п

Т_хо^дп=Т_к+(L/2+x_п)*(Т_н - Т_к)/L,

Абсцисса х_п задается номером шпангоута, где расположен объект. Причем, если объект расположен в корму от мидель-шпангоута, то значение х_п будет отрицательным.

Т_хо^дп=2,10+(92/2+32)*(0,25-2,10)/92=0,53

Величина y_п принимается в зависимости от расположения объекта по ширине судна. Если в исходных данных стоит пометка ПБ, то y_п=В/2, если ЛБ, то y_п=-В/2, если пометки нет то y_п=0.

y_п= -13/2= -6,5 м;

Т_хо= 0,53-6,5*tg1.0=0,42 м

Далее по средней осадке

Т_о= (Т_к +Т_к)/2

Т_о=(0,25+2,10)/2=1,175 м

по кривым элементов плавучести и начальной остойчивости определяются значения объемного водоизмещения (V₀=850 т), большого (R₀=650 м) и малого (r₀ =8.5 м) метацентрических радиусов, аппликаты центра величины (z_с0 =0,6) и рассчитываются: начальное водоизмещение, т

D₀=с V₀,



D₀=1*850=850 т;

и поперечная метацентрическая высота, м

h₀= r₀ + z_c0 - z_g

где z_g - аппликата центра тяжести судна (z_g=4,03).

h₀=8,5+0,6-4,03=5,07 м

Затем, заполняя отдельные балластные цистерны, необходимо каждый раз оценивать посадку судна. Следует начинать с цистерн, заполнение которых может дать наибольший эффект.

Расчет проводиться в следующей последовательности.

Принимается к заполнению очередная балластная цистерна (балластная правого борта 94-133 шп, во 2-ом дне и бортах) и берутся значения массы (Р_бЯ=207,0 т), абсциссы (х_бЯ =-15,0 м),ординаты (у_бЯ =4,1 м) и аппликаты (z_бЯ =1,8 м) центра тяжести балласта.

Рассчитывается водоизмещение судна, т

D_Я= D_Я-1+ Р_бЯ

где D_Я-1 -водоизмещение до принятия данного балласта, т.

D_Я=650,0+207,0=857,0 т

С кривых плавучести и начальной остойчивости по объемному водоизмещению V_Я= D_Я/с снимаются значения средней осадки (Т_Я=1,10 м) большого (R_Я=650 м) и малого (r_Я =9,0 м) метацентрических радиусов, аппликаты центра величины (z_сЯ =0,55), абсциссы центра тяжести площади ватерлинии (х_ѓЯ =-0,3).

Рассчитывается изменение средней осадки, м

ДТ= Т_Я - Т_Я-1,



где Т_Я-1 - средняя осадка до принятия балласта, м

ДТ=1,10-1,175 =-0,075 м

Определяется изменение осадки в плоскости расположения объекта ремонта из-за возникающего дополнительного дифферента, м

ДТ_х^ш=(х_п - х_ѓЯ )*Р_бЯ* (х_бЯ - х_ѓЯ )/ D_ЯН_мЯ

где Н_мЯ = R_Я-большая метацентрическая высота, м.

ДТ_х^ш=(32-(-0,3))*207*(-15,0-(-0,3)/(857*650)=0,18 м

Если объект ремонта расположен на левом или правом борту , необходимо учесть изменение осадки за счет дополнительного крена следующим образом.

Рассчитывается поперечная метацентрическая высота, м

h_Я= h_Я-1+ (Р_бЯ/D_Я)*( Т_Я-1+ДT/2- h_Я-1- z_бЯ),

где h_Я-1 - предыдущее (до принятия очередного балласта) значение поперечной метацентрической высоты, м

h_Я=5,07+(207/857)*(1,175-0,075/2-5,07-1,8)=3,68 м

Определяется угол крена после принятия балласта, град.

Ш_Я= [Ш_Я-1*(D_Я-1* h_Я-1)/ (D_Я* h_Я)]+arctg[(Р_бЯ* у_бЯ )/ (D_Я* h_Я)],

где Ш_Я-1-угол крена до принятия балласта, град.

Ш_Я=[-1,0*(650*5,07)/(857*3,68)]+arctg[(207*0)/(857*3,68)]=-1.04 град

Рассчитывается изменение осадки в результате крена, м



ДТ_х^Ш= y_п*tg(Ш_Я - Ш_Я-1),

ДТ_х^Ш=-6,5*tg(-1+1,02)=-0,004 м

Определяется осадка в районе объекта ремонта, м

ДТ_х,Я= Т_х,Я-1+ ДТ+ ДТ_х^ш+ ДТ_х^Ш,

где Т_х,Я-1 - предыдущее значение осадки.

ДТ_х,Я=0,42-0,075+0,18-0,004=0,82 м

Полученная осадка с аппликатой объекта ремонта и, если ДТ_х,Я?z_п, то задача считается решенной. В противном случае следует заполнить следующую цистерну и повторить расчеты.

0,82 м больше чем 0,3 м - необходимая осадка в месте ремонта. Задача не решена.

Берем к заполнению следующую балластную цистерну (балластная правого борта 55-94 шп, во 2-ом дне и бортах) и берутся значения массы (Р_бЯ=216,5 т), абсциссы (х_бЯ =7,0 м), ординаты (у_бЯ =4,64 м) и аппликаты (z_бЯ =1,8 м) центра тяжести балласта.

Рассчитывается водоизмещение судна, т

D_Я= D_Я-1+ Р_бЯ

где D_Я-1 -водоизмещение до принятия данного балласта, т.

D_Я=857+216,5=1073,

С кривых плавучести и начальной остойчивости по объемному водоизмещению V_Я= D_Я/с снимаются значения средней осадки (Т_Я=1,2 м) большого (R_Я=610 м) и малого (r_Я =9,0 м) метацентрических радиусов, аппликаты центра величины (z_сЯ =0,65), абсциссы центра тяжести площади ватерлинии (х_ѓЯ =-0,1).

Рассчитывается изменение средней осадки, м

ДТ= Т_Я - Т_Я-1,

где Т_Я-1 - средняя осадка до принятия балласта, м

ДТ=1,2-1,05=0,15 м

Определяется изменение осадки в плоскости расположения объекта ремонта из-за возникающего дополнительного дифферента, м

ДТ_х^ш=(х_п - х_ѓЯ )*Р_бЯ* (х_бЯ - х_ѓЯ )/ D_ЯН_мЯ

где Н_мЯ = R_Я-большая метацентрическая высота, м.

ДТ_х^ш=(32+0,1)*216,5*(7,0+0,1)/(1073,5*610)=0,08 м

Если объект ремонта расположен на левом или правом борту, необходимо учесть изменение осадки за счет дополнительного крена следующим образом.

Рассчитывается поперечная метацентрическая высота, м

h_Я= h_Я-1+ (Р_бЯ/D_Я)*( Т_Я-1+ДT/2- h_Я-1- z_бЯ ),

где h_Я-1- предыдущее (до принятия очередного балласта) значение поперечной метацентрической высоты, м

h_Я=3,68+(216,5/1073,5)*(1,05+0,15/2-3,68-1,8)=2,8 м

Определяется угол крена после принятия балласта, град.

Ш_Я= [Ш_Я-1*(D_Я-1* h_Я-1)/ (D_Я* h_Я)]+arctg[(Р_бЯ* у_бЯ )/ (D_Я* h_Я)],

где Ш_Я-1-угол крена до принятия балласта, град.

Ш_Я=[-1,04*(857*3,68)/(1073,5*2,8)]+arctg[(216,5*4,64)/ (1073,5*2,8)]=16,4 град

Рассчитывается изменение осадки в результате крена, м



ДТ_х^Ш= y_п*tg(Ш_Я - Ш_Я-1),

ДТ_х^Ш=-6,5*tg(16,4+1,04)=-1,88 м

Определяется осадка в районе объекта ремонта, м

ДТ_х,Я= Т_х,Я-1+ ДТ+ ДТ_х^ш+ ДТ_х^Ш ,

где Т_х,Я-1 - предыдущее значение осадки.

ДТ_х,Я=0,82+0,15+0,08-1,88=-0,8м

Полученная осадка с аппликатой объекта ремонта и , если ДТ_х,Я?z_п, то задача считается решенной. В противном случае следует заполнить следующую цистерну и повторить расчеты - 0,8 м меньше 0.7 м - необходимая осадка в месте ремонта, следовательно, задача решена.

7. Приближенная оценка общей прочности судна при различных условиях загрузки

Исходные данные: м=2,5 -удельный погрузочный объем;

Средний уровень загрузки трюма от настила второго дна: 1-ый трюм-4,0м; 2-ой трюм - 4,0 м; 3-й трюм - 4,0м.

Изгибающий момент в миделевом сечении судна на тихой воде при любой загрузке определяется по приближенной формуле, кНм

М_тв= М₁+ М₂+ М₃- М₄

где М₁=0,5К₁gP₁ L-составляющая от веса корпуса с оборудованием, кНм;

К₁=0,295д ^1/ч - коэффициент момента М₁;

д - коэффициент общей полноты судна, соответствующий рассматриваемому состоянию загрузки, определяемой по формуле

д=V₁/LBT₁,

где V₁ - объемное водоизмещение судна при рассматриваемом состоянии загрузки (находится по значению массы судна с грузом) м³;

L, B - расчетные длина и ширина судна, м;

T₁ - средняя осадка судна при рассматриваемом состоянии загрузки, снимается с кривых плавучести по V₁, м;

P₁ - масса судна порожнем без ЭУ, но с валопроводом и винтами, т

М₂=0,5К₂gP₂ L - составляющая изгибающего момента от веса ЭУ с оборудованием МО, кНм;

К₂ - коэффициент влияния положения МО, принимаемый равным модулю относительного отстояния х_мо/L МТ МО от миделя судна (х_мо=-0,32).

Р₂ ^_ масса ЗУ с оборудованием МО, т;

М₃=0,5gУP_Ях_Я - составляющая изгибающего моментов от грузов входящих в дедвейт, кНм;

gУP_Ях_Я -арифметическая сумма моментов всех грузов, входящих в дедвейт и расположенных в нос и в корму относительно миделя (грузов в трюмах № 1, 2, 3, судовых запасов, команды и снабжения), кНм;

P_Я- масса груза, входящего в дедвейт, т, в том числе:

P_гЯ- масса груза в Я-ом грузовом трюме, т;

Р_з- масса судовых запасов(100%) Р_з=113,3 т;

P_к- масса команды и снабжения, т (P_к=10,3 т);

х_Я- отстояние от миделя ЦТ составляющих нагрузки, м.

Вычисление М_тв для каждого расчетного случая загрузки судна производиться в таблице 6. Если какой-либо груз, входящий в дедвейт, распределен на участке, перекрывающем мидель, то в табл.6 следует внести кормовую и носовую части груза отдельно.

При вычислении gУP_Ях_Я плечи составляющих нагрузки масс х _Я следует условно принимать положительными вне зависимости от расположения их от мидель-шпангоута. Значения отстояния от миделя ЦТ груза в трюмах х_гЯ брать с помощью чертежа расположения грузов, а величины х₃, х_к - по табл. 1 в метрах.(х₃=-30,8; х_к=-14,3)

Составляющая изгибающего момента от сил поддержания на тихой воде, кНм

М₄=K₄D₁L,

где К₄ - коэффициент, определяемый в зависимости от коэффициента общей полноты судна д, соответствующего рассматриваемому состоянию загрузки судна;

К₄=0,0315+0,088д - для балластного состояния в процессе погрузки-выгрузки;

К₄=0,0315+0,0895д - для положения судна в грузу;

D₁ - весовое водоизмещение судна, соответствующее рассматриваемому состоянию загрузки, кН.

Загрузка судна ведётся одним краном, сначала грузится первый трюм, затем второй, а затем третий.

Для каждого этапа загрузки следует произвести расчет изгибающего момента, знак “+” у значения М_тв означает прогиб судна, а знак “-“ свидетельствует о перегибе.

Результаты расчетов изгибающих моментов для определенных этапов сведём в таблицу 9 и установим максимальный изгибающий момент- М_мах.

Таблица 6. Расчет изгибающего момента в миделевом сечении судна на тихой воде при L=92.0 м; D₁=1796.6 т; д₁=2194,0/(92,0*13,0*1,8)=1,01 (полная загрузка судна)

Статья нагрузки	Вес по статье нагрузки gPЯ, кН	КЯ или ХЯ, м	Изгибающий момент МЯ, кНм
Вес судна порожнем без ЭУ и оборудованием МО, но с валопроводом и винтами.	863*9,8=8457,4	0,295*0,831/4=0,28	М1=0,5*0,28*8457,4*92,0=109543,4
Вес ЭУ с оборудованием МО, но без валопровода и винта	80,0*9,8=784,0	0,32/92=0,003	М1=0,5*784,0*0,003*92,0=108,2
Дедвейт	Трюм № 1	9,8*360=3528,0	29,0	3528,0*29,0=102312,0
	Трюм № 2	9,8*384=3763,2	7,0	33763,2*7,0=26342,4
	Трюм № 3	9,8*384= 3763,2	-15	3763,2*-15= -56448,0
	Судовые запасы	113,3*9,8=1110,34	-30,8	-30,8*1110,34=-34198,47
	Команда и снабжение	10,3*9,8=100,94	-14,3	100,94*14,3=-1443,44
	Сумма весов дедвейта и составляющая изгибающего момента от весов дедвейта	gУPЯ=12265,68		gУPЯxЯ=36565.0
				М3=0,5 gУPЯxЯ=179351,325
D1=g(P1+P2+УPЯ)	21507,06	0,1	М4=К4*D1*L=161981,46
Мтв= М1+ М2+ М3- М4			127021,5

Таблица 7. Расчет изгибающего момента в миделевом сечении судна на тихой воде при L=92.0 м; D₁=1450.6 т; д₁=1630,0/(92,0*13,0*1,4)=0,97 (полная загрузка второго трюма судна -384 т)

Статья нагрузки	Вес по статье нагрузки gPЯ, кН	КЯ или ХЯ, м	Изгибающий момент МЯ, кНм
Вес судна порожнем без ЭУ и оборудованием МО, но с валопроводом и винтами.	863*9,8=8457,4	0,295*0,871/4=0,29	М1=0,5*0,29*8457,4*92,0=112821,72
Вес ЭУ с оборудованием МО, но без валопровода и винта	80,0*9,8=784,0	0,32/92=0,003	М1=0,5*784,0*0,003*92,0=108,2
Дедвейт	Трюм № 1	________	______
	Трюм № 2	9,8*384=3763,2	7,0	3763,2*7,0=26342,4
	Трюм № 3	________	______
	Судовые запасы	113,3*9,8=1110,34	-30,8	-30,8*1110,34=-34198,47
	Команда и снабжение	10,3*9,8=100,94	-14,3	100,94*14,3=-1443,44
	Сумма весов дедвейта и составляющая изгибающего момента от весов дедвейта	gУPЯ=4974,48		GУPЯxЯ=-9299,51
				М3=0,5 gУPЯxЯ=-4649,76
D1=g(P1+P2+УPЯ)	14215,88	0,11	М4=К4*D1*L=145451,52
Мтв= М1+ М2+ М3- М4			-37171,36

Таблица 8. Расчет изгибающего момента в миделевом сечении судна на тихой воде при L=92.0 м; D₁=2014 т; д₁=2014,0/(92,0*13,0*1,5)=0,91 (полная загрузка второго и третьего трюма и 50% первого)

Статья нагрузки	Вес по статье нагрузки gPЯ, кН	КЯ или ХЯ, м	Изгибающий момент МЯ, кНм
Вес судна порожнем без ЭУ и оборудованием МО, но с валопроводом и винтами.	863*9,8=8457,4	0,295*0,911/4=0,29	М1=0,5*0,29*8457,4*92,0=112092,6
Вес ЭУ с оборудованием МО, но без валопровода и винта	80,0*9,8=784,0	0,32/92=0,003	М1=0,5*784,0*0,003*92,0=108,2
Дедвейт	Трюм № 1	9,8*180=1764,0	29,0	1764,0*29,0=51156,0
	Трюм № 2	9,8*384=3763,2	7,0	3763,2*7,0=26342,4
	Трюм № 3	9,8*384=3763,2	-15	3763,2*(-15)=-56448,0
	Судовые запасы	113,3*9,8=1110,34	-30,8	-30,8*1110,34=-34198,47
	Команда и снабжение	10,3*9,8=100,94	-14,3	100,94*14,3=-1443,44
	Сумма весов дедвейта и составляющая изгибающего момента от весов дедвейта	gУPЯ=10501,68		gУPЯxЯ=-14591,5
				М3=0,5gУPЯxЯ=-7295,755
D1=g(P1+P2+УPЯ)	19743,08	0,11	М4=К4*D1*L=199799,9
Мтв= М1+ М2+ М3- М4			-94894,9



Таблица 9. Изгибающие моменты судна для различных случаев загрузки

Характеристики загрузки	Изгибающий момент, кНм.
1. загружен второй трюм	-37171,36
2. загружен второй трюм и 50% первого	-94894,9
3. загружены все заданные трюмы	127021,5

Максимальный изгибающий момент, определенный в процессе расчетов, равен 127021,5 кНм и не превышает предельно допустимого момента по перегибу М_доп^пер=250000 кНм.



Заключение

Задание данной курсовой работы полностью выполнено. Благодаря этому были получены навыки вычисления необходимых расчетов при загрузке судна, перемещения груза, проверки остойчивости и оценки прочности. Данные расчеты необходимы в повседневной работе грузового помощника капитана. На примере т/х «Балтика», вычисляя вышеперечисленные данные, следует, что данное судно имеет хорошую остойчивость и прочность, имеет небольшую осадку при различных условиях загрузки, что делает судно универсальным для эксплуатации его на реке и море.



Список используемой литературы

1. В.И. Любимов, С.А. Иванов, П.С. Цыбин «Теория и устройство судов», г. Горький 1990 г.

2. Е.П. Роннов «Нормирование остойчивости судов внутреннего плавания» г. Н. Новгород 1991 г.

Размещено на Allbest.ru

...