Расчет посадки, остойчивости и общей прочности судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Расчет посадки, остойчивости и общей прочности судна

1.1 Исходные данные

1.1.1 Общее описание судна

1.1.2 Чертеж общего вида

1.1.3 Таблица емкостей

1.1.4 Кривые элементы теоретического чертежа

1.1.5 Кривые элементы остойчивости

1.1.6 Расчет площади парусности и аппликаты центра парусности

1.2 Определение водоизмещения при начальной посадке судна

1.3 Расчет продолжительности рейса и судовых запасов на рейс

1.4 Составление грузового плана

1.4.1 Размещение груза на танкере

1.4.2 Схема размещения грузов

1.4.3 Расчет посадки и начальной остойчивости

1.5 Расчет влияния свободной поверхности на начальную остойчивость судна

1.6 Проверка общей продольной прочности корпуса судна

1.7 Расчет и построение диаграмм статической и динамической остойчивости

1.8 Проверка остойчивости

1.8.1 Расчет предварительных данных

1.8.2 Критерии сильного ветра и бортовой качки

1.8.3 Проверка остойчивости по критерию регистра

1.9 Расчет и построение диаграммы изменения осадок оконечностей от приема 100т груза

1.10 Расчет посадки и проверка остойчивости судна к концу рейса

1.10.1 Расчет посадки и проверка остойчивости судна к концу рейса

1.10.2 Построение диаграмм статической и динамической остойчивости с учетом расхода запасов

2. Качка судна

2.1 Определение резонансной зоны по диаграмме Ю.В. Ремеза

2.2 Расчет амплитуды бортовой качки на волне при резонансе с учетом сопротивления

3. Управляемость судна

3.1 Расчет крена судна на циркуляции

3.2 Расчет диаметра установившейся циркуляции и скорости судна на циркуляции



1. Расчет посадки, остойчивости и общей прочности судна

1.1 Исходные данные

Таблица 2.1.1.- Исходные данные судна
№	Вариант	75009
1	Название судна	E.Centurion
2	Тип судна	Танкер
3	Длина	L	219	м
4	Ширина	В	32,24	м
5	Осадка в полном грузу	dгр	14,47	м
6	Мощность силовой установки	Nc	16700	л.с.
7	Численность экипажа	nЭ	27	чел.
8	Площадь парусности судна в полном грузу	Sn	2963,3	м2
9	Аппликата центра парусности	Zn	8,77	м
10	Отстояние марок углубл. от нос ?	Iн	-2,92	м
11	Отстояние марок углубл. от нос?	Iк	10,40	м
12	Аппликата центра тяжести судна порожнем	Zg0	11,20	м
13	Осадка носом порожнем	dн0	1,25	м
14	Осадка кормой порожнем	dк0	5,15	м
15	Осадка на миделе	dмид0	3,20	м
16	Количество принимаемого груза	Qгр	66500	т
17	Плотность груза 1	сгр1	0,808	т/м3
18	Плотность груза 2	сгр2		т/м3
19	Дальность плавания	Sпл	7100	миль
20	Плотность воды в порту отправления	св	1,017	т/м3
21	Скорость в полном грузу	Vs	15,0	уз
22	Плотность тяжелого топлива	стоп	0,96	т/м3
23	Плотность дизельного топлива	сдиз.топ	0,90	т/м3
24	Плотность смазочного масла	смасл	0,90	т/м3
25	Относительная длина волны	лволн	0,8
26	Курсовой угол волнения	qволн	130,0	град



1.1.1 Общее описание судна



1.1.2 Чертеж общего вида

1.1.3 Таблица емкостей



1.1.4 Кривые элементы теоретического чертежа

1.1.5 Кривые элементы остойчивости

1.1.6 Расчет площади парусности и аппликаты центра парусности



1.2 Определение водоизмещения при начальной посадке судна

Расчет средней осадки судна и дифферента:

d, м	Displ.	T.P.C. Q т/см	L.C.B. Xc (м)	K.B. Zc (м)	L.C.F. Xf (м)	K.M.T. Zm (м)	V	M.T.C.
	?						м3
3,2	17762,8	59	8,868	1,642	8,813	26,848	17227,9	737,7

Известны параметры КЭТЧ для осадок 3,1 и 3,2 метров; найдем данные для осадки 3,135 метров:

- водоизмещение

т/см - число тонн на 1 см осадки

м - абсцисса центра величины

- абсцисса центра тяжести площади ватерлинии

- аппликата центра величины

- аппликата поперечного метацентра

(м) - аппликата продольного метацентра

- площадь ватерлинии

(м) - поперечный метацентрический радиус

(м) - продольный метацентрический радиус

- дифференцирующий момент



Поправки по водоизмещению:

- поправка на плотность воды:

- поправка на дифферент:

- поправка на обводы корпуса в оконечностях:

- поправка на изгиб корпуса:

- стрелка прогиба корпуса

Водоизмещение судна с учетом поправок при начальной посадке судна:

Корректирование положения центра величины по длине судна с учетом дифферента:

Координаты ЦТ судна до погрузки с учетом дифферента:



1.3 Расчет продолжительности рейса и судовых запасов на рейс

Расчет продолжительности рейса:

Расчет количества топлива, масла, воды и провизии:

1.4 Составление грузового плана

Таблица 2.4.1. - Распределение судовых запасов, исходя из требуемых для данного рейса



Координаты ЦТ принятых запасов:

Примечание: без использования формулы, учитывающей двойное дно при неполном танке

1.4.1 Размещение груза на танкере

Принимается в общей сумме 66500 тонн груза при плотности 0,872 :

Танки 2 и 5 правого и левого борта заполнены не полностью, поэтому для определения аппликаты ЦТ учитывается двойное дно танка:

(при )

Координаты ЦТ принятых грузов:

Таблица 2.4.2. - Расчет координат ЦТ судна

Расчет координат ЦТ
	Масса m, т	Плечи	Моменты
		x	z	m*x	m*z
Судно до погрузки
Судовые запасы	938,8	-73,954	13,5506	-69431	12721,9
Груз	66500
Балласт	0			0	0
Судно после погрузки	83437



Известны параметры КЭТЧ для осадок 13,2 и 13,3 метров; найдем данные для осадки при водоизмещении, равном 81313 т:

- осадка в грузу

т/см - число тонн на 1 см осадки

м - абсцисса центра величины

- абсцисса центра тяжести площади ватерлинии

- аппликата центра величины

- аппликата поперечного метацентра

м - аппликата продольного метацентра

- площадь ватерлинии

м - поперечный метацентрический радиус

м - продольный метацентрический радиус

- дифференцирующий момент

м - дифферент после погрузки

Вывод: дифферент при загрузке танков данным способом будет равен 3,45 метров на нос, поэтому необходимо выполнить перераспределение груза: судно рейс прочность корпус

(необходимая осадка - от 0 до 0,3 метров на корму)

В танки под номерами 5 переносим груз из танков номер 2, при желаемом дифференте 0,1 метров на корму (-3,55 м):

- остаток, который переносится в следующие танки

Координаты ЦТ принятых грузов:



Таблица 2.4.2. - Расчет координат ЦТ судна

- дифферент судна после погрузки

С принятым грузом новый дифферент будет равен 0,175 метрам на корму, что удовлетворяет условиям остойчивости.

1.4.2 Схема размещения грузов

1.4.3 Расчет посадки и начальной остойчивости

Посадка судна после погрузки:

м

м

Поперечная метацентрическая высота:

Продольная метацентрическая высота:

1.5 Расчет влияния свободной поверхности на начальную остойчивость судна

Поправка к метацентрической высоте:

, где - суммарная поправка к статическому моменту массы судна от влияния свободной поверхности

, где - плотность жидкости в цистерне, - центральный момент инерции свободной поверхности относительно продольной оси наклонения

(для прямоугольного отсека)

- длина отсека, - безразмерный коэффициент, зависящий от формы свободной поверхности жидких грузов, b - ширина отсека; длина и ширина снимаются с чертежа (2.1.3.)



Таблица 2.5.1. - Поправки на влияние свободной поверхности

м - поправка к поперечной метацентрической высоте

м - исправленное значение метацентрической высоты

1.6 Проверка общей продольной прочности корпуса судна

1) Расчет составляющей изгибающего момента от веса порожнем:

2) Расчет составляющей изгибающего момента на миделе от сил дедвейта:

- моменты носовых и кормовых грузов

Если плоскость мидель шпангоута делит помещение на носовую и кормовую часть, то моменты носовых и кормовых помещений рассчитываются отдельно:



т

т

м

м

3) Расчет составляющей изгибающего момента на миделе от сил поддержания:

4) Расчет величины изгибающего момента на тихой воде в миделевом сечении:

5) Расчет нормативной величины изгибающего момента на тихой воде:

- прогиб

- перегиб

6) Сравнение изгибающего момента на тихой воде в миделевом сечении с нормативными величинами:

Вывод: согласно расчетам продольной прочности корпуса судна, имеется прогиб судна, равный значению т*м, который удовлетворяет нормам Регистра, поэтому общая продольная прочность обеспечена.



1.7 Расчет и построение диаграмм статической и динамической остойчивости

Таблица 2.7.1. - Построение ДСО и ДДО

Диаграмма статической остойчивости: (кривая, выражающая зависимость плеча статической остойчивости от угла крена)

Диаграмма динамической остойчивости: (кривая, выражающая зависимость плеча динамической остойчивости от угла крена)

1.8 Проверка остойчивости

1.8.1 Расчет предварительных данных

Расчет кренящего плеча:



Z - плечо парусности

Амплитуда качки судна с круглой скулой:

- коэффициент, учитывающий влияние скуловых килей ()

- безразмерный множитель, определяемый в зависимости от периода качки

- исправленная метацентрическая высота

1.8.2 Критерии сильного ветра и бортовой качки

- критерий погоды, который должен быть больше 1

Согласно ДСО коэффициент k>1, поэтому остойчивость судна по критерию погоды достаточна.

1.8.3 Проверка остойчивости по критерию регистра

Вывод: требования регистра к остойчивости выполняются



1.9 Расчет и построение диаграммы изменения осадок оконечностей от приема 100т груза

1)Для судна перед погрузкой:

Расчет изменения осадок носом и кормой при приеме 100т груза на носовой перпендикуляр:

Расчет изменения осадок носом и кормой при приеме 100т груза на кормовой перпендикуляр:

2) Для судна после погрузки:

Расчет изменения осадок носом и кормой при приеме 100т груза на носовой перпендикуляр:

Расчет изменения осадок носом и кормой при приеме 100т груза на кормовой перпендикуляр:

1.10 Расчет посадки и проверка остойчивости судна к концу рейса

1.10.1 Расчет посадки и проверка остойчивости судна к концу рейса

Определяются параметры осадки, водоизмещения, поперечной и продольной метацентрической высоты, угол дифферента, осадка носом и кормой и дифферент

1.10.2 Построение диаграмм статической и динамической остойчивости с учетом расхода запасов

Осадка, вычисленная с помощью графика изменения оконечностей от приема 100 тонн груза:



-

минимальный опрокидывающий момент, найденный с помощью диаграммы динамической остойчивости



2. Качка судна

В курсовом проекте произвожу оценку поведения судна на волнении, определив находится ли оно в зоне усиленной (резонансной) качки или нет. В случае нахождения в этой зоне выбираю варианты выхода из нее. Рассчитываю амплитуду бортовой качки на волне с учетом сопротивления. Качкой называются колебательные движения, совершаемые судном около положения равновесия при плавании на спокойной воде или взволнованной поверхности воды.

2.1 Определение резонансной зоны по диаграмме Ю.В. Ремеза

1. Находим : л = 153,3 (м) т.к. L/=0,70; где: L = 219 м;

Значение длины волны л=153,3 м откладываем на оси л

2.Через полученную точку проводим горизонтальную прямую

3.Расчитываем периоды свободных колебаний судна:

4. На горизонтали находим точки пересечения с кривыми:

0,7 = 10,02 (сек)

1,3 = 18,62 (сек)

0,7 = 6,11 (сек)

1,3 =11,36 (сек)

5. Из полученных точек на нижнюю часть диаграммы опустим перпендикуляры. Площадь между перпендикулярами представляет собой зону усиленной качки.

6. На нижней части диаграммы наносится точка, соответствующая заданной скорости V =15 узлов и курсовому углу q = 77?

Судно не попадает в зоны усиленной бортовой и килевой качки (см рис.).

2.2 Расчет амплитуды бортовой качки на волне при резонансе с учетом сопротивления

Поскольку размеры судна могут быть значительными по сравнению с длиной волны, максимальный угол волнового склона будет больше фактического:

Рассчитаю эффективный угол:

где: = 0,96 и = 0,70 - редукционные коэффициенты



Амплитуда бортовой качки на волне при резонансе с учетом сопротивления для судна без скуловых килей:

где: = 533039

С учетом скуловых килей

где: = 176,514 ( ) - суммарная площадь скуловых килей

b = 19,6 (м) - расстояние от скулового киля до Ц.Т. судна.

Мы видим, что при расчете амплитуды бортовой качки с учетом скуловых килей, происходит уменьшение амплитуды качки, так как скуловые кили являются конструктивными успокоителями качки.



3. Управляемость судна

3.1 Расчет крена судна на циркуляции

Крен судна на циркуляции вызывается рядом причин, главная из которых является действие центробежной силы инерции, возникающей вследствие движения судна по криволинейной траектории. Наибольший кренящий момент от центробежной силы инерции на установившейся циркуляции при наименее благоприятных соотношениях между элементами циркуляции и судна может быть определен по формуле:

Угол статического крена на циркуляции может быть определен по формуле:

где: величину коэффициента С находят по графику в зависимости от параметров К и N

L=219 м - длина судна;

Диаметр установившейся циркуляции определяется:

где: R снимается с графика

Скорость судна на циркуляции:

3.2 Расчет диаметра установившейся циркуляции и скорости судна на циркуляции

Диаметр установившейся циркуляции:



Окружная скорость судна на установившейся циркуляции рассчитывается по формуле: Скорость на циркуляции:

Размещено на Allbest.ru

...