Особенности проектирования судов

С.В. Давыдова

 

 

Особенности проектирования судов

Экологического назначения

Методические указания

к курсовому и дипломному проектированию

для студентов очной и заочной формы обучения

по специальности 280202

«Инженерная защита окружающей среды»

 

 

Нижний Новгород

Издательство ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

УДК 629.12.001

Д 13

 

Давыдова, С.В.

Особенности проектирования судов экологического назначения: метод. указ. для студ. оч. и заоч. обучения специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» / С.В. Давыдова. – Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2011. – с.

 

 

Методические указания предназначены для студентов специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» и используются при выполнении курсового проекта по дисциплине «Проектирование судов экологического назначения», а также в ходе дипломного проектирования для выполнения соответствующих разделов.

 

 

Работа рекомендована к изданию кафедрой проектирования и технологии постройки судов (протокол № 12 от 29.06.2010 г.).

 

Ó ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2011

 

Введение

 

При изучении дисциплины «Проектирование судов экологического назначения», согласно учебному плану, для специальности 3302 «Инженерная защита окружающей среды» выполняется курсовой проект, предусматривающий проработку основных вопросов, связанных с проектированием и эксплуатацией судов предназначенных для сбора и ликвидации различного рода загрязнений, как с поверхности воды, так и с подвижного состава транзитного флота. Суда, используемые для названных целей, также называют судами экологического назначения.

Данные методические указания предназначаются к использованию при выполнении указанного курсового проекта.

Теоретической основой выполнения курсового проекта является содержание дисциплины «Проектирование судов экологического назначения часть 1» и «Проектирование судов экологического назначения часть 2», а также другие изучаемые ранее дисциплины: «Экологическая безопасность судов и промышленных предприятий», «Процессы и аппараты», «Теоретические основы защиты окружающей среды» и другие.

Заданием на проект оговариваются основные исходные данные: тип и назначение судна, грузоподъемность, численность экипажа, скорость хода в спокойной воде, автономность по топливу и т. п.

В ходе выполнения курсового проекта используются данные по судам прототипам, которые можно найти в Справочнике серийных транспортных судов, в альбомах транспортных судов разработанных на кафедре проектирования и технологии постройки судов и Приложении 2 данного методического указания.

При проработке вопросов курсового проекта необходимо использовать дополнительную литературу, в частности приведенную в данных методических указаниях.

Проект содержит графическую часть и проектно-пояснительную записку. Пояснительная записка состоит из 8 основных разделов. Графическая часть включает чертеж общего расположения проектируемого судна 1 лист.

При выполнении чертежей и расчетов студент обязан руководствоваться Правилами Речного Регистра, Санитарными Правилами и Нормами, ГОСТами.

Задание на курсовой проект выдается каждому студенту индивидуально (см. Приложение 1).

Пояснительная записка по курсовому проекту включает разделы представленные в табл. 1.

Таблица 1

Содержание и объем разделов курсового проекта

 

Содержание курсового проекта	Объем %
1. Обоснование технологической схемы сбора и переработки отходов
2. Выбор основных механизмов, обеспечивающих технологический процесс
3. Обоснование архитектурно-конструктивного типа судна
4. Определение водоизмещения и главных размерений, их обоснование
5. Разработка эскиза общего расположения с составлением нагрузки масс
6. Предварительная удифферентовка судна
7. Разработка чертежа общего вида, расположение помещений и оборудования
8. Разработка заявки на проектирование

Обоснование технологической схемы сбора

И переработки отходов

 

Задание на выполнение курсового проекта предусматривает проектирование следующих типов судов экологического назначения:

1. Суда для сбора нефти с поверхности воды.

2. Суда осуществляющие сбор и переработку нефтесодержащих отходов с судов.

3. Суда для сбора и комплексной переработки отходов с судов.

4. Суда для сбора плавающего мусора с поверхности водоемов.

В зависимости от назначения судна, определенного заданием на курсовое проектирование, обосновывается и разрабатывается принципиальная технологическая схема сбора и ликвидации загрязнений. Для этой цели рекомендуется использовать литературные отечественные и зарубежные источники, а также материалы, имеющиеся на кафедре.

Для судов, собирающих нефть с поверхности воды технологический процесс включает сбор, отстой, начальную очистку и накопление нефтесодержащих вод на судне. Определяющим при выборе технологической схемы работы нефтесборного устройства, является производительность по сбору нефти с поверхности воды и время накопления нефти на судне. В зависимости от этих данных определяются способ сбора нефти, объемы танков для размещения нефтепродукта и размеры отсеков для размещения оборудования.

Для судов по сбору и переработке нефтесодержащих отходов с судов и судов комплексной переработки отходов задается количество отходов, а также производительность их переработки. Номенклатура отходов, перерабатываемых различными технологическими способами, определяет технологическую схему работы перерабатывающего комплекса в целом, а также объемы накопительных цистерн и размеры технологических отделений.

Для судов-сборщиков плавающего мусора с поверхности водоемов необходимо на основании информации о характеристиках мусора, таких как объем, масса, места скапливания определить способ его приема на судно. При выборе технологический схемы большое значение имеет возможность обработки мусора на судне, способ его хранения и сроки сдачи на берег.

Выбор основных механизмов, обеспечивающих

Технологический процесс

 

В данном разделе выполняется дальнейшее уточнение выбранной технологической схемы, подбирается технологическое оборудование, обеспечивающее её работу в соответствии с заданной производительностью. Выбираются массовые и геометрические размеры выбранного оборудования, исследуется возможность установки его на судне и определяется место его размещения. При выборе оборудования могут использоваться материалы и рекомендации курса «Проектирование судов экологического назначения часть 2», а также методические указания [6], [7], [8], [9].

Обоснование архитектурно-конструктивного

Типа судна

Архитектурно-конструктивный тип судна формируется в соответствии с заданием на проектирование (линией (районом) эксплуатации, грузоподъемностью, группой судна) и выбранной технологической схемой сбора и переработки отходов. В пояснительной записке приводится обоснование характеристик архитектурно-конструктивного типа судна: места расположения основных отсеков в корпусе судна, особенности судовой энергетической установки, тип движителей, место размещения технологического оборудования, расположение надстройки и количество ярусов и т.п.

На основании проведенного анализа, подбирается судно, по своим параметрам (району плавания, грузоподъёмности, скорости хода, архитектурно-конструктивному типу) близкое проектируемому. Параметры судна-прототипа заносятся во второй столбец табл. 2. По результатам расчетов, выполняемых в курсовом проекте, заполняется третий столбец табл. 2.

 

Таблица 2

Определение водоизмещения и главных

Размерений, их обоснование

 

Определение водоизмещения для самоходных судов экологического назначения, к которым могут относиться суда нефтесборщики, суда-сборщики нефтесодержащих отходов, осуществляющие сбор и переработку нефтесодержащих отходов с судов выполняется по уравнению масс:

 

,

(4.1)

 

где	Δ	–	относительная величина запаса водоизмещения;
	Ψ К	–	измеритель массы корпуса, т/м^3;
	LBH	–	кубический модуль судна, м^3 (определяется как произведение конструктивной длины L, на конструктивную ширину В и на высоту борта Н);
	р м	–	измеритель массы механизмов, т./кВт;
	g	–	удельный расход топлива и смазки на 1 кВт мощности главных двигателей за время между бункеровками;
	v	–	скорость хода судна, км/ч;
	Ca	–	адмиралтейский коэффициент;
	DW ^0	–	чистый дедвейт, т.

Для несамоходных судов экологического назначения вышеперечисленных типов определить водоизмещение можно по уравнению масс, имеющего следующий вид:

 

,

(4.2)

 

где

N

–

относительная величина запаса водоизмещения; мощность энергетической установки, кВт.

 

Кубический модуль может быть найден по выражению:

 

,

(4.3)

 

где	r	–	плотность груза т/м. куб (для нефтепродуктов 0.8–0.9);
	Δ тр	–	0,94–0,97 – коэффициент полноты корпуса в районе грузовых танков (статистические данные);
	l тр	–	относительная длина грузовых танков (принимается по судну-прототипу);
	Χ нб	–	коэффициенты, учитывающие потерю части объёма танков на набор, χ нб = 0,17–0,20 – судов с двойным дном и двойными бортами;
l т, b т, h т	–	относительные размеры тронка;

 

k _o = W _o / W _тр,

 

где	W тр	–	объем танков, необходимый для размещения заданного количества груза, м^3;
	W о	–	объем отстойных танков, м^3.

 

Если на судне одновременно размещают нефтепродукты, имеющие разную плотность, то это в уравнении грузовместимости может быть учтено путем подсчета среднего значения расчетной плотности:

,	(4.4)
где	Рi, ri	–	масса и плотность i -го одновременно перевозимого жидкого груза.

 

Для расчета водоизмещения судов-мусоросборщиков используется следующее уравнение

 

(4.5)

 

где

а

–

доля массы корпуса в полном водоизмещении судна.

 

Величина чистого дедвейта DW0, входящая в состав кубического уравнения, в общем случае для всех типов судов экологического назначения определяется по выражению:

 

DW ^0 = Р гр + Р эк + Р пр + Р в + Р ф,

(4.6)

 

где	Р гр	–	масса груза, т;
	Р эк	–	масса экипажа, т;
	Р пр	–	масса продовольствия, т;
	Р в	–	масса воды, т;
	Р ф	–	масса фекально-сточных вод, т.

 

При определении составляющих чистого дедвейта следует воспользоваться рекомендациями [3].

В ряде случаев масса груза Р _гр некоторых типов судов экологического назначения является суммой нескольких слагаемых. Количество слагаемых зависит от числа видов отходов перерабатываемых на судне. Так для судов комплексной переработки отходов используется выражение:

 

Р гр = Р ст + Р нв + Р тм,

(4.7)

 

где	Р ст	–	масса сточных вод, т;
	Р нв	–	масса нефтесодержащих вод, т;
	Р тм	–	масса твердого мусора, т.

 

Массы определяются исходя из времени накопления, производительности и времени сбора отходов.

Дальнейшие действия по составлению и решению кубического уравнения, нахождению водоизмещения, мощности судовой энергетической установки, выбору двигателя, расчету главных размерений выполняются в соответствии с рекомендациями пособий [3], [4], [5].

 

Габаритам судового хода

 

Данная проверка выполняется на основании исследования линии эксплуатации, определенной заданием на проектирование. Результатом проведенных исследований является определение минимальных габаритов судового хода и допустимых главных размерений проектируемого судна. При выполнении данного раздела следует воспользоваться рекомендациями [3, 4].

 

Предварительная оценка уровня остойчивости

 

Основным показателем для предварительной оценки остойчивости обычно считается относительная метацентрическая высота:

 

ħ = hm / B,

(4.9)

 

где	hm	–	абсолютная метацентрическая высота, м;
	В	–	ширина судна, м.

 

Метацентрическая высота находится по формуле:

 

hm = r + zс – z g,

(4.10)

 

где	r	–	поперечный метацентрический радиус, м;
	z c	–	аппликата центра величины, м;
	z g	–	аппликата центра масс судна, м.

 

Для расчета r используют формулу Фан-Дер-Флита:

 

(4.11)

 

где	a	–	коэффициент полноты площади КВЛ;
	d	–	коэффициент полноты водоизмещения;
	Т	–	осадка расчетная, м.

 

Аппликата центра величина приближенно определяется по формуле Поздюнина

 

.

(4.12)

 

Аппликата центра тяжести может быть определена по эмпирической зависимости:

 

zg = а · Н,

(4.13)

 

где	Н	–	высота борта, м;
	а	–	коэффициент, при отсутствии информации о судне-прототипе принимается равным 0,55.

 

Рекомендуемые значения относительной метацентрической высоты h_m / B:

для судов-мусоросборщиков h_m / B = 0.25–0.40;

для судов нефтесборщиков, сборщиков нефтесодержащих отходов, судов комплексной переработки отходов h_m / B = 0,5–0,7.

 

 

Тяжести судна

 

Подробные рекомендации для составления нагрузки масс можно найти в [3], [4]. Для определения координат центра тяжести разрабатывается эскиз общего расположения. Разработка эскиза выполняется на основании выбранного архитектурно-конструктивного типа судна с использованием данных по судну прототипу и является начальной стадией разработки чертежа общего расположения. Он дает представление об архитектурно-конструктивном типе судна, расположении основных отсеков в корпусе судна и помещений в надстройке. На эскизе выполняется боковой вид судна в масштабе 1:100 или 1:200 в зависимости от размеров судна. Разработанный эскиз используется при расчете нагрузки масс и координат центра масс судна.

Предварительная удифферентовка судна

 

В курсовом проектировании удифферентовка выполняется для двух случаев загрузки судна: в грузу и порожнем с 10% запасов.

Для судна в грузу удифферентовка обеспечивается достижением равенства абсциссы центра тяжести судна в грузу и абсциссы центра величины.

Для судна порожнем с 10% запасов удифферентовка заключается в обеспечении необходимых осадок носом и кормой. Для выполнения данного раздела курсового проекта необходимо использовать пособия [3].

Библиографический список

 

1. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания / Российский Речной Регистр. Т. 2 / – Москва, 2008. – 402 с.

2. СанПин 2.5.2-703–98. Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания. Санитарные правила и нормы. – М.: Минздрав России, 1998. – 142 с.

3. Роннов, Е.П. Проектирование судов внутреннего плавания: учеб. пособие / Е.П. Роннов. – Н. Новгород.: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009. – 300 с.

4. Роннов, Е.П. Проектирование судов: метод. указания / Е.П. Роннов. – Н. Новгород, ВГАВТ, 1997. – 51 с.

5. Роннов, Е.П., Проектирование судов. Общий вид и расположение помещений: метод. указания / Е.П. Роннов, С.В. Давыдова – Н. Новгород. ВГАВТ, 1999. – 43 с.

6. Этин, В.Л. Экология судоходства: конспект лекций / В.Л. Этин. – Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2006. – 290 с.

7. Этин, В.Л. Экологическая безопасность судов и промышленных предприятий водного транспорта: курс лекций для студ. спец. 1401; 1402; 2402; 3302 очн. и заочн. форм обучения. Ч. 1. / В.Л. Этин. – Н. Новгород: ВГАВТ, 1997. – 207 с.

8. Этин, В.Л. Экологическая безопасность судов и промышленных предприятий водного транспорта. Ч. 2. / В.Л. Этин. – Н. Новгород: ВГАВТ, 2000. – 207 с.

9. Этин, В.Л. Обеспечение экологической безопасности судов и промышленных предприятий водного транспорта: учеб. пособие / доп. Гос. службой речного флота Мин-ва транспорта РФ для студ. вузов по спец. 1401, 2405, 3302. / В.Л. Этин. – Н. Новгород: ВГАВТ, 2003. – 263 с.

 

 

Приложение 1

 

Индивидуальные задания на курсовое проектирование

по дисциплине проектирование судов экологического

Нефтесодержащих вод с судов

 

Номер варианта.

Класс судна.

Грузоподъемность, т.

Скорость хода, км/ч.

Численность экипажа, чел.

Запас топлива, сут.

Осадка, м.

Производительность по переработке нефтесодержащих вод, т/сут.

Время хранения нефтесодержащих вод на судне на судне, сут.

Линия эксплуатации судна.

 

 

Индивидуальные задания на курсовое проектирование

по дисциплине проектирование судов экологического

Переработки отходов

 

Номер варианта.

Класс судна.

Грузоподъемность, т.

Скорость хода, км/ч.

Численность экипажа, чел.

Запас топлива, сут.

Осадка, м.

Производительность по переработке нефтесодержащих вод т/сут.

Время хранения нефтесодержащих вод на судне на судне, сут.

Производительность по переработке сточных вод, т/сут.

Время хранения сточных вод на судне, сут.

Производительность по собираемому мусору, т/сут.

Время хранения мусора на судне, сут.

Линия эксплуатации судна.

Приложение 2

 

Таблица 2б

 

НАГРУЗКА МАСС
NN	НАИМЕНОВАНИЕ СТАТЕЙ НАГРУЗКИ	P, т	x, м	z, м
A I	Корпус Металлический корпус и надстройки	444,86 363,21	1,9 0,7	2,08 4,26
II	Неметаллические части корпуса и надстройки	10,69	12,4	2,97
III	Оборудование помещений	1,79	22,7	3,05
IV	Окраска цементировка изоляция	37,66	11,7	3,43
V	Дельные вещи	11,12	0,1	3,21
VI	Судовые устройства	15,99	6,6	2,66
VIII	Снабжение и инвентарь	4,4	-5,3	1,8
Б	Механизмы	55,15	-4,6	2,83
В	Системы	25,14	-2,4	2,3
Г	Электрооборудование, радиооборудование и связь	9,21	-5,5	3,99
Д	Заполнение механизмов и систем	16,8	-9,3	1,55

 

 

Оглавление

 

Введение…………………………………………………………..
1.	Обоснование технологической схемы сбора и переработки отходов……………………………………………….
2.	Выбор основных механизмов, обеспечивающих технологический процесс ………………………………………..
3.	Обоснование архитектурно-конструктивного типа судна
4.	Определение водоизмещения и главных размерений, их обоснование………………….………………………...........
	4.1. Проверка соответствия главных размерений габаритам судового хода …………………………………..….………....
	4.2. Проверка высоты надводного борта …………………...
	4.3. Проверка соотношения главных размерений ………….
	4.4. Предварительная оценка уровня остойчивости ………
5.	Расчет нагрузки масс и координат центра тяжести судна
6.	Предварительная удифферентовка судна………...………
7.	Разработка чертежа общего вида и расположения помещений и оборудования……………………………………..
8.	Заявка на разработку проекта……………………………...
Библиографический список............................................................
ПРИЛОЖЕНИЕ 1………………………………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 2………………………………………………………………

Экологичечского назначения

 

Методические указания

 

Издательско-полиграфический комплекс ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а

 

С.В. Давыдова

 

 

Особенности проектирования судов

Экологического назначения

Методические указания

к курсовому и дипломному проектированию

для студентов очной и заочной формы обучения

по специальности 280202

«Инженерная защита окружающей среды»

 

 

Нижний Новгород

Издательство ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

УДК 629.12.001

Д 13

 

Давыдова, С.В.

Особенности проектирования судов экологического назначения: метод. указ. для студ. оч. и заоч. обучения специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» / С.В. Давыдова. – Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2011. – с.

 

 

Методические указания предназначены для студентов специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» и используются при выполнении курсового проекта по дисциплине «Проектирование судов экологического назначения», а также в ходе дипломного проектирования для выполнения соответствующих разделов.

 

 

Работа рекомендована к изданию кафедрой проектирования и технологии постройки судов (протокол № 12 от 29.06.2010 г.).

 

Ó ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2011

 

Введение

 

При изучении дисциплины «Проектирование судов экологического назначения», согласно учебному плану, для специальности 3302 «Инженерная защита окружающей среды» выполняется курсовой проект, предусматривающий проработку основных вопросов, связанных с проектированием и эксплуатацией судов предназначенных для сбора и ликвидации различного рода загрязнений, как с поверхности воды, так и с подвижного состава транзитного флота. Суда, используемые для названных целей, также называют судами экологического назначения.

Данные методические указания предназначаются к использованию при выполнении указанного курсового проекта.

Теоретической основой выполнения курсового проекта является содержание дисциплины «Проектирование судов экологического назначения часть 1» и «Проектирование судов экологического назначения часть 2», а также другие изучаемые ранее дисциплины: «Экологическая безопасность судов и промышленных предприятий», «Процессы и аппараты», «Теоретические основы защиты окружающей среды» и другие.

Заданием на проект оговариваются основные исходные данные: тип и назначение судна, грузоподъемность, численность экипажа, скорость хода в спокойной воде, автономность по топливу и т. п.

В ходе выполнения курсового проекта используются данные по судам прототипам, которые можно найти в Справочнике серийных транспортных судов, в альбомах транспортных судов разработанных на кафедре проектирования и технологии постройки судов и Приложении 2 данного методического указания.

При проработке вопросов курсового проекта необходимо использовать дополнительную литературу, в частности приведенную в данных методических указаниях.

Проект содержит графическую часть и проектно-пояснительную записку. Пояснительная записка состоит из 8 основных разделов. Графическая часть включает чертеж общего расположения проектируемого судна 1 лист.

При выполнении чертежей и расчетов студент обязан руководствоваться Правилами Речного Регистра, Санитарными Правилами и Нормами, ГОСТами.

Задание на курсовой проект выдается каждому студенту индивидуально (см. Приложение 1).

Пояснительная записка по курсовому проекту включает разделы представленные в табл. 1.

Таблица 1

Содержание и объем разделов курсового проекта