Теория и устройство судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство морского и речного транспорта

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»

Московская государственная академия водного транспорта - филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

Курсовой проект

По дисциплине: «Теория и устройство судна»

Выполнил: студент 2-го курса

Дорофеев Артем Владиславович

Группа: СВ-21

Проверил: Амелин В.С.

Москва

2019



Оглавление

Введение

1. Главные размерения и основные характеристики судна «Сормово»

2. Расчет объемного водоизмещения и координат центра величины

3. Расчет посадки судна при погрузке

4. Расчет посадки после перемещения груза

5. Проверка остойчивости судна

5.1 Проверка остойчивости по основному критерию

5.2 Проверка остойчивости по дополнительным требованиям

5.3 Проверка остойчивости по диаграмме моментов масс

6. Балластировка судна для ремонта на плаву

7. Приближенная оценка общей прочности судна при различных условиях загрузки

8. Расчёты ходкости судна

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Судно типа: Сормово

Данная работа по дисциплине «Теория, устройство судов и их техническое обслуживание» выполнена с целью произведения расчетов для судна «Сормово».

Данные для этих расчетов расположены в методическом пособии в приложениях.

Опираясь на методические указания, выполнили следующие расчеты:

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.

7. Расчеты по ходкости судна



1. Главные размерения и основные характеристики судна «Сормово»

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

2. ДЛИНА РАСЧЁТНАЯ L, м 110,2

3. ШИРИНА РАСЧЁТНАЯ B, м 13,0

4. ОСАДКА T, м 3,68

5. ВЫСОТА БОРТА B, м 5,55

6. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛНОТЫ ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ д 0,816

7. ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ В ГРУЗУ D, т 4097

8. АППЛИКАТА ЦЕНТРА МАСС СУДНА Zg, м 3,55

9. ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ ПОРОЖНЁМ D0, т 1406

10. АБСЦИССА ЦЕНТРА МАСС Xg0, м -8,97

11. АППЛИКАТА ЦЕНТРА МАСС Zg0, м 4,2

12. ОСАДКА СРЕДНЯЯ T0, м 1,17/1,14

Судно типа: «Сормово»

17 вариант



2. Расчет объемного водоизмещения и координат центра величины

Объемное водоизмещение судна плавающего с дифферентом, вычисляется по формуле:

V = ДL Уисп щй, где

L - расчетная длина судна, м.

ДL - L /10 - теоретическая шпация, м. (расстояние по длине между равноудаленными теоретическими шпангоутами).

щй- погруженная часть й шпангоута, мІ.

й - номер шпангоута

КВЛ данного варинта.

Осадка: Тн = 0,90 м., Тк = 2,50 м. L = 110,2 м. ДL= 11,02 м.

Для определения погруженных площадей шпангоутов используют масштаб Бопжана, представляющий собой совокупность кривых, показывающих зависимость площадей шпангоутов от осадки (рис. 3; 4 приложения I).

По осадкам носом (Тн)и кормой (Тк), заданным в табл. 5 и 6 приложения I, на масштабе Бонжана проводится 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(T). Значения площадей шпангоутов принимаются по горизонтальной шкале щ=f(T).

Абсцисса центра величины судна, плавающего с дифферентом, рассчитываются в табличной форме, по выражению:

Х с = ДLУисп й(щй - й')

Уисп щй



Х с = 7,14 м.

Зная щй, определяем водоизмещение судна по формуле: V = ДL Уисп щй.

V = 2005,6 м.

Расчет ведется по форме таблицы 1.1

Таблица 1.1 - Расчет водоизмещения и абсциссы центра величины судна (КВЛ данного варианта)

Номер шпангоутов,й	Площади шпангоутов, мІ.	Разность (щй - щ'й)	Произведение й(щй - щ'й)
	Нос щй	Корма щ'й
0	24,0	0	0
1	21,0	27,0	-6,0	-6,0
2	18,0	27,0	-9,0	-18,0
3	14,0	28,0	-14,0	-42,0
4	5,0	18,0	-13,0	-52,0
5	0	0	0	0
Сумма	182,0	-43,0	-118,0
Поправка	0
Исправленная сумма	182,0
V = ДL Уисп щй = 2005,6 мі	Х с = ДLУисп й(щй - щй') = 7,14 м Уисп щй

Заданная КВЛ

Осадка: Тн = 3,5 м., Тк = 3,5 м. L = 110,2 м. ДL=11,02 м.

Х с = ДLУисп й(щй - й')

Уисп щй

Х с = 7,14 м.

V = ДL Уисп щй.

V = 2005,6 м.



Расчет ведется по форме таблицы 1.2.

Таблица 1.2 - Расчет водоизмещения и абсциссы центра величины судна (заданная КВЛ)

Номер шпангоутов,й	Площади шпангоутов, мІ.	Разность (щй - щ'й)	Произведение й(щй - щ'й)
	Нос щй	Корма щ'й
0	45,0	0	0
1	45,0	45,0	0	0
2	44,0	46,0	-2,0	-4,0
3	41,0	45,0	-4,0	12,0
4	23,0	31,0	-8,0	-32,0
5	0	0	0	0
Сумма	365,0	-14,0	-48,0
Поправка	0
Исправленная сумма	365,0
V = ДL Уисп щй = 4022,3	Х с = ДLУисп й(щй -щй') = -1,44 Уисп щй



3. Расчет посадки судна при погрузке

Предполагается, что загрузка судна производится в морском порту. Условия загрузки принять по табл. 7 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 Pri 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).

По чертежу размещения грузов на судне (Прил. 1)

Определяем центры объемов, объемы и абсциссы центров масс, принятых на судно грузов.

Дано: УПО(м) = 1,3 мі/т

Средний уровень загрузки трюма от настила двойного дна:

Тр № 1 = 4,0 м, Тр № 2 = 5,2 м.

Тр № 3 = 5,2 м, Тр № 4 = -------

По чертежу размещения грузов на судне (приложение 1) определяем центры объемов, объемы и абсциссы центров масс принятых на судно грузов.

Для полной загрузки: Тр № 1 f = 770,0 мі, с = 2,9 м., х = 35,0 м.

Тр № 2 f = 1060,0 мі, с = 3,4 м., х = 16,0 м.

Тр № 3 f = 1090,0 мі, с = 3,3 м., х = -4,0 м.

Ргр в тр № 1 = f/м = 770 / 1,3 = 592 т.

Ргр в тр № 2 = f/м = 1060 / 1,3 =815 т.

Ргр в тр № 3 = f/м = 1090 / 1,3 =838 т.

Таблица 1.3 - Расчет водоизмещения и координат центра массы судна в грузу для случая 100% загрузки

Статьи нагрузки	Масса составляющих нагрузки, Рй т.	Отстояние от миделя, хй м.	Момент, Мхй, тм.	Возвышение над ОП., zй, м.	Момент, Мzй, тм
Судно порожнем	1406,0	-8,97	-12612,0	4,20	5905,0
Груз в тр №1	592,0	35,0	20720,0	3,90	2308,8
Груз в тр №2	815,0	16,0	13040,0	4,60	3749,0
Груз в тр №3	838,0	-4,0	-3352,0	4,70	3938,6
Водоизмещение в грузу	3651,0	4,9	17796,0	4,40	15901,0

По диаграмме осадок определяем Тн и Тк

	Носом м.	Кормой м.
осадка	4,0	1,25
Минимальная глубина:	------------------------------------------------------------------
С учетом безопасного запаса к осадке для песчаного грунта (+ 0,2 м)	4,30	2,20
С учетом безопасного запаса к осадке для каменистого грунта (+ 0,25 м)	4,35	2,25



ля загрузки 50%: Тр № 1 f = 385,0 мі, с = 1,45 м., х = 35,0 м.

Тр № 2 f = 530,0 мі, с = 1,7 м., х = 16,0 м.

Тр № 3 f = 545,0 мі, с = 1,65 м., х = -4,0 м.

Ргр в тр № 1 = f /м = 385 / 1,3 =296,0 т.

Ргр в тр № 2 = f/м = 530 / 1,3 = 408,0 т.

Ргр в тр № 3 = f/м = 545 / 1,3 =419,0 т.

Таблица 1.4 - Расчет водоизмещения и координат центра массы судна в грузу для случая 50% загрузки

Статьи нагрузки	Масса составляющих нагрузки, Рй т.	Отстояние от миделя, хй м.	Момент, Мхй, тм.	Возвышение над ОП., zй, м.	Момент, Мzй, тм
Судно порожнем	1406,0	-8,97	-12612,0	4,20	5905,0
Груз в тр №1	296,0	35,0	10360,0	2,40	710,4
Груз в тр №2	408,0	16,0	6528,0	2,60	1060,8
Груз в тр №3	419,0	-4,0	-1676,0	2,80	1173,2
Водоизмещение в грузу	2529,0	1,03	2600,0	3,50	8849,4

По диаграмме осадок определяем Тн и Тк

	Носом м.	Кормой м.
осадка	2,65	1,85
Минимальная глубина:	---------------------------------------------------------
С учетом безопасного запаса к осадке для песчаного грунта (+ 0,2 м)	2,85	2,05
С учетом безопасного запаса к осадке для каменистого грунта (+ 0,25 м)	2,90	2,10



4. Расчет посадки после перемещения груза

Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 7 приложения I.

Определяем возвышения ЦТ переносимого груза до (Zo) и после (Z1) переноса груза

Zo =4,10 м., Z1 = 1,50 м. Рг =592,0 т.

Перегрузка из 1-го трюма в 4-ый.

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

Расчеты выполняются в следующем порядке.

Определяется значение коэффициента продольной остойчивости Кш до переноса груза:

Кш = D * Нm,

Где D - водоизмещение в грузу, т.

Нm = R+Zc - Zg-продольная метацентрическая высота, м.

Значения R и Zc находим по кривым плавучести и начальной остойчивости.

R= 900 м.

Zc=1,80 м.

Zg= 4,20 м.

Hm = 900+1,80-4,20=897,6 м.

Кш = 3651*897,6=3277137,60 т*м3.

Определяем коэффициент продольной остойчивости после перемещения груза.

К'ш = Kш - Pг(Z1-Zo) = 3277137,60 -592,0*(1,5-4,1)= 3278676,80 т*м3.

где z1; z0 -аппликаты центра масс груза Pг до и после переноса, м.

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

Хо=35 м Х1=-1,50 м

tgш = Pг(Х1 - Хо) = (592,0*(-1,5-35))/ 3278676,80= -0,0065

К'ш

где x1; x0 -абсциссы центра масс груза Pг после и до переноса, м.

Определяем осадки носом и кормой

Тн = Тср +(L/2 - Xf) tgш = 4,10+(55,10-(-1,5))*(-0,0065)= 3,73 м.

Тк = Тср - (L/2 + Xf) tgш = 2,0-(55,10+(-1,5))*(-0,0065)= 2,34 м.

Xf = центр тяжести площадей действующей ватерлинии, м.

Xf = -1,5м.



5. Проверка остойчивости судна

5.1 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 Мкр не превосходит предельно допустимого момента при динамических наклонениях судна - Мдоп, т.е. выполняется условие

Мкр < Мдоп.

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 и аппликата его центра массы zg до приема контейнеров приведены в табл. 9 приложения 1, а условия загрузки судна международными стандартными контейнерами ИСО заданы в табл. 11 приложения 1. Типы и размеры контейнеров приведены в таблице 4.

D = 3800 т.

zg = 8.50 м.

Таблица 1.5 - Характеристики международных стандартных контейнеров ИСО

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 1В. Число контейнеров по длине судна-5, по ширине-3.

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

Тср = Тн = Тк

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

D1 = D+nконт *Рконт, где:

D-водоизмещение судна без контейнеров, т;

nконтр- число контейнеров;

Рконтр- масса одного контейнера, т.

D1=3800+12*25,4=4104,8 т.

По водоизмещению из таблицы кривых плавучести выбираем Тср.

Тср = Тн =Тк = 3,0 м.

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

zg1=Мz/D1,

Мz=D* zg +nконт *Рконт *zqkонт.,

где zg - возвышение центра массы судна водоизмещением D над основной плоскостью, м.

zg = 3,5

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

zqkонт.=Н+hл.з.+ hконт/2,

где H-высота борта в метрах;

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

hконт - высота контейнеров, м. Определяется по табл. 4

hконт = 2,44 м.

zqkонт.=5,5+1,5+2,44/2=8,22 м

Мz=3800*3,5+12*25,40*8,22=15805,40 тм

Определяем возвышение центра массы судна с контейнерами над основной плоскостью Zg

zg1=15805,40/4104,80=3,85 м

Площадь парусности определяется по формуле, м2

S=Sнпк+1,05L*H1+ n'конт * lконт *hконт

где Sнпк - площадь парусности надпалубных конструкций, м2

Sнпк=215 м2;

H1 - высота надводного борта, м.

n'конт - число рядов контейнеров расположенных по диаметральной плоскости (ДП)

n`конт=3;

lконт, hконт - длина и высота контейнеров, м.

S =245+1,05*110,2*2,5+6*9,12*2,44=667,7 мІ

Определяем возвышение центра парусности над основной плоскостью, м



Zп = (Sнпкzнпк+1.05LH1(Tср+ H1/2)+ n`конт* lконт *hконт *zqkонт.)/S

где zнпк - возвышение центра парусности надпалубных конструкции, м

zнпк=7,4 м

Zп = (215*7,4+1,05*110,2*2,5*(3,0+(5,5/2))+6*9,12*2,44*8,22)/667,70 = 6,50 м.

Определим метацентрическую высоту, м

hm = Zc +r - Zg = 1,6+4-3,85=1,75 м. где

Zc=1.6

R=4 (малый метацентрический радиус)

Амплитуда качки судна с круглой скулой, град, без скуловых килей определяется по формуле:

В=13,00 м.

Т=3.0 м.

б=0,816 (коэф. Полноты водоизмещения при осадке по КВЛ)

m1-множитель, рассчитывается по формуле:

m1 = (1,103 -0,5576*(В/Т)+ 0,0764*((В/Т)^2))/(1-0,4971*(В/Т)+ 0,0691*((В/Т)^2))= 0,80

m2- множитель, рассчитывается по формуле:

m2=109,745-124,45* б +52,94*(б^2)-(41,68/б)+(5,85/(б^2))=1,1

m3-множитель, рассчитывается по формуле:

m3= -493,62-7127,54*(v(h0)/B)+5489,09 *((v(h0)/B)^1,5)+3224,12*(v(v(h0)/B))+4,24/(v(h0)/B)=32,05

- расчетная амплитуда бортовой качки

lдоп1=0,188 (по графику)

lдоп2=0,125 (по графику)

Величина предельно допустимого момента по углу опрокидывания определяется по выражению:

Мдоп1=gD1lдоп1, где g =9,81 ускорение силы тяжести

lдоп1-предельно допустимое плечо, соответствующее углу опрокидывания, м.

Мдоп1 = 9.81*4104,8*0.188= 7570,40 кН м

Величина предельно допустимого момента по углу заливания определяется по выражению:

Мдоп2=gD1lдоп2, где

lдоп2-предельно допустимое плечо, соответствующее углу опрокидывания, м.

Мдоп2 = 9,81*4104,8*0.125= 5,33,51 кН м

5.2 Проверка остойчивости по дополнительным требованиям

Для окончательного вывода об остойчивости грузового судна должна быть выполнена проверка остойчивости по доп. требованиям, методика которой изложена в правилах Речного Регистра РСФСР

В курсовом проекте следует выполнить также проверку остойчивости судна о позиции перевозки груза, опасного в отношении смещения. Такую оценку остойчивости можно выполнить с помощью расчётного относительного ускорения, которое определяется по выражению:

арас=1,1*10^(-3))* В*m1^2)* , где

В-ширина судна по действующей ватерлинии, м.

m1-множитель, с^-1

-расчётная амплитуда бортовой качки, град.

арас = (1,1*10^(-3))*13,0*(8,0^2)*28,23=0,26

Для обеспечения остойчивости при перевозке грузов, опасных в отношении смещения, необходимо, чтобы арас было меньше 0,3.

5.3 Проверка остойчивости по диаграмме моментов масс

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

Мz=16500тм;

по диаграмме: Мzдоп=17500 тм;

Мzдоп> Мz

17500>16500

Следовательно, судно остойчиво.



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 3,50 м;

Осадка кормой 3,35 м;

Угол крена 1,0 град.

32 шп. п.б.; расстояние от ОП до пробоины 3,30 м; пробоина.

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

Тхо= Тходп+yпtgШ0

Где Тхо - осадка в ДП, м;

yп - ордината объекта ремонта, м;

Ш0 - заданный начальный угол крена, град;

Ш0= 1.0 град.

Величина Тходп находиться по исходным осадкам носом и кормой с учетом абсциссы объекта ремонта хп

Тходп=Тк+(L/2+xп)*(Тн - Тк)/L, где

xп- номер шпангоута

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

Тходп=3,35+(110,2/2-33,0)*(3,50-3,35)/110,2=3,46 м

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

yп= 13/2= 6,5 м;

Тхо= 3,46+6.5* tg 2.0=3,57 м

Далее по средней осадке

То= (Тк +Тк)/2

То=(3,50+3,35)/2= 3,4 м

по кривым элементов плавучести и начальной остойчивости определяются значения объемного водоизмещения (V0=3200 т), большого (R0=700 м) и малого (r0 =3 м) метацентрических радиусов, аппликаты центра величины (zс0 =1,3) и рассчитываются: начальное водоизмещение, т

D0=с V0,

Т.к плотность воды p = 1,0 то Do =1*3200 =3200 т.

Рассчитываем начальную поперечную метацентрическую высоту:

ho = r0 + zс0 - Zg = 3+1,30-3.55=1,85 м

Принимаем решение заполнить носовую балластную цистерну. Берем по таблице 2 приложения 1 значения массы Pбi, абсциссы Хбi, ординаты yбi и аппликаты Zбi центра тяжести балласта.

Pбi=92,9 м yбi= 0 м

Хбi=39,0 м Zбi=2,40 м

Рассчитываем водоизмещение судна после приема балласта:

Di = Di-1 + Pбi = 3200+92,9=3292,90 т.

Di -1 - водоизмещение до принятия данного балласта, т.

С кривых плавучести и начальной остойчивости по Vi=Di/p=3292,90/1.0=3292,90 м3

Снимаем значения:

Zci= 1,40 м -аппликата центра величины,

Xfi=-1,30 м -абсцисса центра тяжести площади ватерлинии,

Тi = 2,50 м -средняя осадка,

Ri= 350,0 м -большой метацентрический радиус,

ri= 5,0 м -малый метацентрический радиус.

Определяем ДТ = Тi - Тi-1 = 2,50-3,40=-1,10 м.

Ti -1 - средняя осадка до принятия балласта

Определяем изменение осадки в плоскости расположения объекта из-за возникшего дополнительного дифферента, м.

ДТш х = (хп - хfi) Рбi (хбi - хfi) /Di Hmi, где

Hmi= Ri (большая метацентрическая высота)

ДТш х = ((33+1,30)*92,90*(39.0+1,30))/(3292,90*350)= 0.0032 м.

Рассчитываем поперечную метацентрическую высоту:

hi = hi-1 + Pбi/Di (Тi-1 +ДT/2 - hi-1 - Zбi)

hi-1 - метацентрическая высота до принятия балласта, м.

hi =1,85+92,9/3292,9*(3,4-1,1/2-1,85-2,40)=1,81м.

Определяем угол крена после принятия балласта, град.

Иi= Иi-1* (Di-1* hi-1/ Di* hi)+arctg((Pбi*yбi)/(Di* hi)

Иi=0+arctg(92,9*0/3292,9*1,81)=0

Рассчитываем изменение осадки в результате крена, м.

=Уn*tg(Иi- Иi-1)



=6,5*tg(0-1)=6,5(-0,017)=-0,1105

Определяем осадку в районе объекта ремонта, м.

Тx,i= Тx,i-1+Т+ ДТш х+

Тx,i=3,75+(-1,1)+0,0032+(-0,1105)=2,36

где Тx,i-1-предыдущее значение осадки.

Zn=3,30 м. -аппликата объекта ремонта

Тx,i ? Zn

2,36 ? 3,30

Задача решена.



7. Приближенная оценка общей прочности судна при различных условиях загрузки

Исходные данные для расчета приведены в табл. 7; 8.

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

Мтв = М1 + М2 + М3 - М4

где:М1 = 0,5 К1gР1L - составляющая изгибающего момента от веса корпуса судна с оборудованием, кНм,

К1 = 0,295 б ј- коэффициент момента М1;

б - коэффициент общей полноты судна

б = V1/LBTi,

где: Vi - объемное водоизмещение судна

L,B - расчетная длина и ширина судна

Р1 - масса судна порожнем без ЭУ и оборудования МО

М2 = 0,5К2gР2где:

М2- составляющая изгибающего момента от веса энергетической установки и оборудования МО, кНм

К2 - коэффициент влияния положения МО, принимаемый равным модулю относительного отстояния (Хмо/L) ЦТ МО от миделя судна()

Р2 - масса ЭУ с оборудованием

М3 = 0,5gУрixi

где: М3- составляющая изгибающего момента от грузов, входящих в дедвейт, кНм

gУрixi - арифметическая сумма моментов всех грузов, входящих в дедвейт и расположенных в нос и в корму относительно миделя, кНм

Рi - масса груза, входящего в дедвейт, т. в том числе:

Ргi - масса груза в i грузовом помещении т.

Рз - масса судовых запасов(Рз=123,6 т)

Рк - масса команды (Рк=10,9т)

Хi - отстояние от миделя ЦТ составляющих нагрузки, м.

М4 = К4DL

где:М4- составляющая изгибающего момента от сил поддержания на тихой воде, кНм

К4 - коэффициент, определяемый в зав-ти от коэффициента общей полноты судна б, соответствующего рассматриваемому состоянию загрузки судна

К4 = 0,0315 + 0,088 б - для балластного состояния и процесса погрузки-выгрузки

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

Di - весовое водоизмещение судна, кН

Загрузка судна ведётся одним краном, сначала грузится первый и второй трюмы, а потом осуществляется полная погрузка трюмов.

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

1 этап



Таблица 1.6 - Расчет изгибающего момента в миделевом сечении судна на тихой воде при L= 110,2 м., Di=35804 кН.,бi = 0,9(полная загрузка первого и второго трюмов судна Тр№1-592 т, Тр№2=815 т)

Статьи нагрузки	Вес по статье нагрузки g Pi, кН	Кi или Хi, м.	Изгибающий момент Мi, кНм
Вес судна порожнем без ЭУ и оборудования МО, но с валопроводом и винтами	g P1= 11074,0	К1 = 0,88	М1 = 180186,0
Вес ЭУ с оборудованием МО, но без валопровода и винта	g P2 = 1383,20	К2 = -0,38	М2 = 24178,0
Дедвейт	Трюм №1	20720,0	35,0	725200,0
	Трюм №2	7987,0	16,0	127792,0
	Трюм №3
	Трюм №4
	Судовые запасы	123,60	1,83	-32849,60
	Команда и снабжение	10,90	-15,90	226,19
	Сумма весов дедвейта	28841,50	820367,50
				М3 =184120,40
D1 = g(Р1 +Р2 +Урi)	D1=41298,70	К4 = 0,023	М4 =104675,60
Мтв = М1+М2+М3-М4			Мтв =283808,80

V1= 2813,0

D1=41298,70

К1 = 0,88

К2 = -0,38

К4 = 0,023

2 этап



Таблица 1.7 - Расчет изгибающего момента в миделевом сечении судна на тихой воде (загрузка судна Тр№1-592 т, Тр№2=815 т, Тр№3=838 т)

Статьи нагрузки	Вес по статье нагрузки g Pi, кН	Кi или Хi, м.	Изгибающий момент Мi, кНм
Вес судна порожнем без ЭУ и оборудования МО, но с валопроводом и винтами	g P1= 11074.0	К1 = 0,28	М1 = 151,30
Вес ЭУ с оборудованием МО, но без валопровода и винта	g P2 = 1383,20	К2 = -0,38	М2 = -28961.0
Дедвейт	Трюм №1	20720.0	35	725200.0
	Трюм №2	7987.0	16	127792.0
	Трюм №3	8218,40	-4	-32849,60
	Трюм №4
	Судовые запасы	123,60	1,83	226,188
	Команда и снабжение	10,90	-15,9	-173,31
	Сумма весов дедвейта	37053,90		820368,50
				М3 =166992,10
D1 = g(Р1 +Р2 +Урi)	D1=49511.10	К4 = 0,104	М4 =410342.0
Мтв = М1+М2+М3-М4			Мтв =5485524.40

V1= 3651,0

D1=49511.10

К1 = 0.28

К2 = -0.38

К4 = 0.104



8. Расчёты ходкости судна

Определяем скорость модели Vm, м/с, соответствующая по числу Фруда скорости судна:

= м/с

= 1.55 м/с

где, V-скорость судна, м/с; л=12,5- модуль геометрического подобия судна и модели.

Rm= H. -сопротивление модели.

Рассчитываем площадь смоченной поверхности модели,

=

= 8.81(0.80*0.816+0.20)(1.04+2*0.29)=9.30

где коэффициент общей полноты модели, равный коэффициенту общей полноты судна;

Lm=L/л= 110.2/12.5 = 8.81 м - длина модели; L- длина судна, м.

Bm=B/л= 13.0/12.5 = 1.04 м - ширина модели; В- ширина судна, м.

Tm=T/л= 3.68/12.5 = 0.29 м - осадка модели; Т- осадка судна, м.

Рассчитываем сопротивление трения для модели, Н.

= 3.01***9.3*=21.60 Н.

где р=1,0 т/- плотность воды;

коэффициент сопротивления трения для модели, принимаемый в зависимости от числа Рейнольдса: 

= (1.55*8.81)/(1.17* )=(13.6/1.17)* =11.6*=1.16*

где = 1,17- кинематический коэффициент вязкости воды при температуре 14°С /с

Рассчитываем остаточное сопротивление для модели, Н.

=58.4-21.6=36.8

Определяем коэффициент остаточного сопротивления, которое считается одинаковым- для модели и натурного судна:

=36.8/((1*)/2)*9.3*=3.2*

Рассчитывается остаточное сопротивление для судна, кН.

= 3.2**((1*)/2)*1453.1=70.30

где S= л*Sm=12.5*12.5*9.3=1453.10- смоченная поверхность судна,

Рассчитываем сопротивление трения с учётом шероховатости смоченной поверхности судна, кН.

=(1.33* +1.20*)*15.10*1453.10=55.5 кН

где =1.20- надбавка на шероховатость к коэффициенту сопротивления трения

- коэффициент сопротивления трения для судна, принимаемый в зависимости от числа Рейнольдса:

= (5.5*110.2)/(1.57*)=386.0*

где =1,57- кинематический коэффициент вязкости воды при температуре 4°С /с

Рассчитываем сопротивление выступающих частей судна, кН.



=0.5**(()/2)*1453.10=10.97 кН

где =(0,2+0,3) - коэффициент сопротивления выступающих частей

Суммированием составляющих определяем полное сопротивление судна, кН.

= 70.30+55.5+10.97=136.77 кН

Расчёт элементов движительного комплекса при выборе главных двигателей.

Таблица 1.8 - Расчет элементов винта в насадке при выборе режима работы судовой силовой установки

Расчётные величины и формулы	Размерность	Диаметр винта, м
1.		1,248	1,092	0,936	0,858	0,780
2.		0,620	0,618	0,600	0,580	0,540
3.		0,64	0,63	0,59	0,55	0,51
4.	Об/с	3,04	3,52	4,39	5,14	6,10
5.	кВт	605,1	607,1	625,3	646,8	694,8
6.	кВт	614,4	619,4	638,0	660,0	708,9
7.	Об/мин	182,4	211,2	263,4	308,4	366,0

Рассчитывается скорость комплекса винт-насадка относительно вода, м/с

Ve=V(1-)=5.5(1-0.149)=4.67 м/с,

где V - заданная скорость хода судна, м/с

- коэффициент попутного потока воды в районе комплекса винт-насадка, определяемый по приниженной, формуле = 0,6 (0,55 - 0,20)=0.6*(0.55*0.816-0.20)=0.149;

- коэффициент общей полноты судна

Определяется необходимый упор комплекса винт-насадка, кН

=136.77/(2(1-0.149))=80.35 кН

де R - полное сопротивление движению судна, кН, рассчитанное в предыдущем параграфе

х=2- число винтов;

- коэффициент засасывания.

Далее для 4+5 значений диаметра винта D от Dmax= (0,75+0,80) Т -до Dmin= (0,50+0,55)Т, где Т осадка судна, м, для заданного водоизмещения судна, рассчитываются и определяются следующие величины.

Коэффициент упора-диаметра

где = 1- плотность воды, т/м3

Дальнейшее определение элементов движителя проводится с использованием расчетный диаграмм.

число лопастей z=4 и дисковое отношение = 0,55

С диаграммы для всех значений коэффициента по кривой оптимальных оборотов снимаются и записываются в таблицу значения коэффициента полезного действия движителя = и относительной поступи =

Частота вращения винта, об/с

Мощность на валу винта, кВт

Мощность на валу двигателя, кВт

Где =0,98 - к.п,д. валопровода.

Размерность частоты вращение переводится в об/мин

= об/мин



Заключение

судно посадка погрузка

Данная работа является полностью выполненной. С помощью полученных навыков можно производить необходимые расчеты для совершения безаварийной работы, такой как: загрузки судна, перемещении груза, оценки прочности и проверки остойчивости судна. Проделав подробные расчеты по всем пунктам работы, можно сделать вывод, что судно типа «Сормово» имеет небольшую осадку при самых различных условиях загрузки, также имеет отличную остойчивость и прочность. Все вышеперечисленное говорит о том, что данное судно является подходящим для эксплуатации и на реке и в 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

Размещено на Allbest.ru

...