Призначення судна, його основні розміри та параметри судномеханічного комплексу

Анотація

Курсова робота складається з пояснювальної записки обсягом с. на аркушах формату А4 та одного плаката формату А1. У першій частині виконано розрахунок буксирувального опору руху танкера FRECCIAMARE та сталої судномеханічного комплексу за умов здавально-приймальних випробувань. У другій частині отримані необхідні початкові дані (їх числові значення) для розрахунків на ПЕОМ тих самих параметрів, але за умов експлуатації танкера на лінії "Фаро-Сальвадор". Для розрахунку буксирувального та повного опору на ПЕОМ використана методика, розроблена на кафедрі ССЕУ НУК на базі методики Холтропа. Промодельована гідрометереологічна обстановка на зазначеній рейсовій лінії - відповідно до завдання на курсову роботу. За результатами розрахунків побудовано графічні залежності буксирувального та повного опору і його основних складових від швидкості ходу судна, виявлені закономірності їх поводження та визначена стала судномеханічного комплексу для різних умов.

 

Зміст

Завдання на виконання КР………………………………………………….. 2

Вступ………………………………………………………………………….. 5

1. Призначення судна, його основні розміри та параметри

судномеханічного комплексу……………………………………………………6

2. Аналіз буксирувального опору руху судна……………………………………14

3. Розрахунок буксирувального опору руху судна та сталої судномеханічного комплексу…………………………………………………………………………....15

4. Розрахунок опору руху судна для характерних умов експлуатації…………...27

4.1.Аналіз характерних рейсових ліній суден типу

4.2 Визначення гідрометеорологічних обставин на рейсовій лінії………………28

4.3 Формування таблиці початкових даних……………………………………….34

4.4 Розрахунок опору руху судна з застосуванням ПЕОМ……………………….38

4.5 Визначення сталої судномеханічного комплексу за умов експлуатації……..40

5.Аналіз структури опору руху судна та сталої судномеханічногокомплексу...41

Висновок…………………………………………………………………………….45 Список використаної літератури…………………………………………………. 46

 

Вступ

Метою виконання даної курсової роботи є порівняння показників, параметрів судно механічного комплексу в різних умовах. Як відомо, опір руху судна змінюється залежно від стану корпусу судна та гідрометеорологічних умов. При обростанні корпуса судна та несприятливих гідрометеорологічних умовах опір руху судна збільшується. Тому першою умовою для порівняльного аналізу опору руху судна є судно, яке має свіжопофарбований корпус, рухається на тихій та глибокій воді, тобто відсутній вплив гідрометеорологічних параметрів на величину опору. Другою умовою є оброслий корпус судна, гідрометеорологічні параметри, а саме хвилі та вітер, впливають на величину опору та сталу СМК.

Зміна опору руху судна зі змінами умов мореплавання є визначною інформацією для проектування та експлуатації суднових енергетичних установок. Завдяки цій інформації можливе оперативне визначення необхідної потужності головного двигуна (ГД) для досягнення певної швидкості ходу, у зв’язку з чим необхідні відомості щодо сталої судно механічного комплексу.

Пропульсивні параметри судна змінюються на протязі його експлуатації внаслідок корозії й обростання зовнішньої підводної поверхні. Витрата палива та потужність головного двигуна для заданої швидкості ходу суттєво залежить від гідрометеорологічних обставин – від інтенсивності хвилювання водної поверхні та сили вітру, а також від їх напряму стосовно курсу судна. При сучасному стані обчислювальної техніки та відповідних методичних і програмних розробок, при наявних інформаційних потоках визначення впливу різних експлуатаційних чинників на роботу ГД, на швидкість ходу судна стає можливим навіть на ранніх стадіях проектування судна. Також стає можливим передбачати на підставі розрахунків параметри рейсу для певного району Світового океану.

 

Группа 5214

Вариант 24

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Висновок

 

Основним результатом даної роботи є інформація щодо опору руху судна за різних умов і сталої судно механічного комплексу. Визначено, що при різних умовах експлуатації опір руху судна і, відповідно, стала судно механічного комплексу різні. Це потрібно враховувати при проектуванні головної енергетичної установки, а також при експлуатації середньотоннажних нафтоналивних суден тину FRECCIAMARE. Зокрема, при експлуатації таких суден у м’яких гідрометеорологічних умовах слід звертати особливу увагу на стан підводної поверхні судна стосовно її обростання та застосовувати протиоброслові фарби.

 

Анотація

Курсова робота складається з пояснювальної записки обсягом с. на аркушах формату А4 та одного плаката формату А1. У першій частині виконано розрахунок буксирувального опору руху танкера FRECCIAMARE та сталої судномеханічного комплексу за умов здавально-приймальних випробувань. У другій частині отримані необхідні початкові дані (їх числові значення) для розрахунків на ПЕОМ тих самих параметрів, але за умов експлуатації танкера на лінії "Фаро-Сальвадор". Для розрахунку буксирувального та повного опору на ПЕОМ використана методика, розроблена на кафедрі ССЕУ НУК на базі методики Холтропа. Промодельована гідрометереологічна обстановка на зазначеній рейсовій лінії - відповідно до завдання на курсову роботу. За результатами розрахунків побудовано графічні залежності буксирувального та повного опору і його основних складових від швидкості ходу судна, виявлені закономірності їх поводження та визначена стала судномеханічного комплексу для різних умов.

 

Зміст

Завдання на виконання КР………………………………………………….. 2

Вступ………………………………………………………………………….. 5

1. Призначення судна, його основні розміри та параметри

судномеханічного комплексу……………………………………………………6

2. Аналіз буксирувального опору руху судна……………………………………14

3. Розрахунок буксирувального опору руху судна та сталої судномеханічного комплексу…………………………………………………………………………....15

4. Розрахунок опору руху судна для характерних умов експлуатації…………...27

4.1.Аналіз характерних рейсових ліній суден типу

4.2 Визначення гідрометеорологічних обставин на рейсовій лінії………………28

4.3 Формування таблиці початкових даних……………………………………….34

4.4 Розрахунок опору руху судна з застосуванням ПЕОМ……………………….38

4.5 Визначення сталої судномеханічного комплексу за умов експлуатації……..40

5.Аналіз структури опору руху судна та сталої судномеханічногокомплексу...41

Висновок…………………………………………………………………………….45 Список використаної літератури…………………………………………………. 46

 

Вступ

Метою виконання даної курсової роботи є порівняння показників, параметрів судно механічного комплексу в різних умовах. Як відомо, опір руху судна змінюється залежно від стану корпусу судна та гідрометеорологічних умов. При обростанні корпуса судна та несприятливих гідрометеорологічних умовах опір руху судна збільшується. Тому першою умовою для порівняльного аналізу опору руху судна є судно, яке має свіжопофарбований корпус, рухається на тихій та глибокій воді, тобто відсутній вплив гідрометеорологічних параметрів на величину опору. Другою умовою є оброслий корпус судна, гідрометеорологічні параметри, а саме хвилі та вітер, впливають на величину опору та сталу СМК.

Зміна опору руху судна зі змінами умов мореплавання є визначною інформацією для проектування та експлуатації суднових енергетичних установок. Завдяки цій інформації можливе оперативне визначення необхідної потужності головного двигуна (ГД) для досягнення певної швидкості ходу, у зв’язку з чим необхідні відомості щодо сталої судно механічного комплексу.

Пропульсивні параметри судна змінюються на протязі його експлуатації внаслідок корозії й обростання зовнішньої підводної поверхні. Витрата палива та потужність головного двигуна для заданої швидкості ходу суттєво залежить від гідрометеорологічних обставин – від інтенсивності хвилювання водної поверхні та сили вітру, а також від їх напряму стосовно курсу судна. При сучасному стані обчислювальної техніки та відповідних методичних і програмних розробок, при наявних інформаційних потоках визначення впливу різних експлуатаційних чинників на роботу ГД, на швидкість ходу судна стає можливим навіть на ранніх стадіях проектування судна. Також стає можливим передбачати на підставі розрахунків параметри рейсу для певного району Світового океану.

 

Призначення судна, його основні розміри та параметри судномеханічного комплексу

Танкер призначений для перевезення нафти, нафтопродуктів та хімікатів.

Тип судна - двохгвинтовий, однопалубний танкер з надлишковим надводним бортом, та кормовим розташуванням машинного відділення та житлової надбудови. Судно обладнано підрулюючим пристроєм з однією шахтою в носовій частині. У вантажній зоні розташовані 12 цистерн для нафти та 2 відстійні цистерни для осаду нафти та 1 цистерна для збору шламу. Має 12 житлових приміщень для офіцерів та команди.

Судно спроектовано на клас Швейцарської системи классифікації льодового классу – Ice Class 1В.

Судно відповідає наступним Конвенціям та Правилам:

- Правилам Норвезького Бюро Верітас, 2002 року;

- Міжнародній конвенції по охороні людського життя на морі СОЛАС-74, консолідоване видання 1992 року; з поправками;

- Міжнародній конвенції по запобіганню забруднення моря з суден МАРПОЛ- 73/78, зведене видання 1991 року; з поправками;

- Міжнародній конвенції про вантажну марку 1966 року, змінена Протоколом 1988 року до неї (кгм – 66/88);

- Міжнародним Правилам запобіганню зіткнення суден в морі 1972 року (МППСС-72) з поправками по резолюціям А.464 (XII), А.626 (15);

- Міжнародному стандарту ІСО 8468-90 (схема суднових містків та з’єднаного з ним обладнання. Вимоги та керуючі принципи);

- Міжнародній конвенції про обмір суден 1969 року;

- Правилам Берегової охорони США, стосовно запобігання забруднення моря з іноземних суден (без надання сертифікатів на судно), МЕТ Publication, #515, третє видання, відкоректоване у серпні 1992 року, Книга 1, 155, 159, 164;

- Правилам плавання по Суецькому каналу, 1984 року зі змінами 1986 року;

- Правилам плавання по Панамському каналу зі змінами №1- 99 від 01.01.1999р.

 

- Резолюції ІМО А.601 (15) про забезпечення суден інформацією про маневрені характеристики судна та Резолюції А.751 (18);

- Резолюції А.667 (1б) про засоби для передачі лоцмана;

- Резолюції ІМО А. 468 (ХП) про кодекс по рівням шуму на судні;

- Міжнародному стандарту ІСО 6954-1984 Механічні коливання та струси. Принципи загальної оцінки вібрації на торговельних суднах;

- МОТ. Конвенція про приміщення екіпажу на судні №92 1949 року (МОТ-92) з доповненнями №133 1970 року (МОТ-133);

- Міжнародному регламенту радіозв’язку по рішенню Всесвітньої адміністративної радіо конференції (ВАКР-87ПС);

- Правилам навігації в Японських водах.

Основні показники танкера-хімовоза такі:

Довжина найбільша, м	85;
Довжина між перпендикулярами, м	78;
Ширина судна, м	12,6;
Висота борту, м	6,4;
Осадка (по вантажну ватерлінію), м	5,4;
Дедвейт, т	3087;
Специфікаційна швидкість ходу vsc, вуз	11,5;

 

Складовими судномеханічного комплексу є кормова частина корпусу судна, гвинторульовий комплекс, валопровід і ГД. На рис.1 зображено загальний вигляд теплохода FRECCIAMARE.

 

Основні дані по енергетичній установці (стосовно СМК)

Специфікаційна потужність ГД задається при проектуванні СЕУ. Вона може бути на 5…10% меншою від номінальної. Для даного судна оцінюємо її на 5% меншою, тобто

Головний двигун

Марка	Mitsubishi S12R-MTK
Кількість, шт
Потужність, кВт: номінальна N H e   специфікаційна NC e	2x940 2x893
Частота обертання валу, хв-1
Питома витрата палива, г/(кВт·год)	0.214
Тип передачі на гребний гвинт	Редукторна, електрична

Валопровід

Вали:	Діаметр, мм	Довжина, м
гребний без облицювання		3,2
проміжний		0,75

В якості рушія використовуються дві гвинторульові колонки з гвинтами регульованого кроку з 4 лопатями. Діаметр гвинта – 1850 мм; Гвинт виготовлений із нікеля-алюмінія-бронзи. Оскільки використовується не пряма передача “двигун-редуктор-гвинт”, то частота обертання гвинта 267 хв-1.

Важливою характеристикою судно механічного комплексу є залежність

N = C v 3, (1)

e СМК s

де Ne – пропульсивна потужність головного двигуна, кВт;

vs – швидкість ходу судна, вуз;

С СМК – стала судно механічного комплексу.

 

 

При специфікаційних NC = 1786 кВт і vsc =11,5 вуз специфікаційна стала судно механічного комплексу .

Залежність (1) забезпечує прийняту точність для багатьох практичних задач при режимах, близьких до режимів повного ходу. Величина С СМК буде різною для різних гідрометеорологічних умов. В першу чергу вона залежить від інтенсивності й напряму хвилювання, які характеризуються, наприклад, висотою хвиль трьохвідсоткового забезпечення h3% і кутом між курсом судна та напрямом руху хвиль qw. Крім того, величина С СМК залежить і від шорсткості підводної поверхні судна, яка, в свою чергу, також залежить від часу, що минув після докування та від кліматичних зон Світового океану, де здійснюються рейси, стану протекторного захисту та лакофарбового покриття цієї поверхні.

На рис. 2 зображена залежність (1) для різного опору руху, який відповідає певним умовам: R ЗПВ – здавально-приймальним випробуванням (ЗПВ); R E1 і R E2 – різним експлуатаційним умовам - №1 і №2. При ЗПВ, коли ГД розвиває пропульсивну специфікаційну потужність , судно рухається зі специфікаційною швидкістю ходу vsc. Контрактна швидкість ходу vsk, звичайно менша, ніж vsc, оскільки контрактом, як правило, передбачається дотримання швидкості vsk за умов, гірших ніж умови ЗПВ, до настання форс мажорних обставин, які наступають для більшості транспортних суден при h3% >3,5…6,0 м.

Швидкість vsk для умов №1 (R E1) прийнятна, тому що > , а для умов №2 (R E2) не прийнятна, оскільки > . У цьому випадку vsk повинна бути зменшена таким чином, щоб £ . Зазвичай vsk =(0,85…0,96) vsc.

Потужність, що підводиться до гребного гвинта, кВт:

PD = Nehв, (2)

де Ne – ефективна пропульсивна потужність малообертового двигуна (МОД), кВт; ηв – ККД валопровода.

 

 

Рис. 2. Характер залежності пропульсивної специфікаційної потужності головного двигуна від швидкості ходу судна при різному опорі рухові: RЗПВ при умовах ЗПВ; R E1 і R E2 при експлуатаційних умовах №1 і №2

 

З іншого боку, ця потужність відповідає такому рівнянню:

де η0 – ККД гребного гвинта у вільній воді;

Т – упор гребного гвинта, кН;

vA – поступальна швидкість гребного гвинта (або осьова швидкість обтікання гвинта), м/с.

Відповідно до цих рівнянь маємо

Упор гребного гвинта Т пов’язаний з опором руху судна R через коефіцієнт засмоктування t, а осьова швидкість обтікання гвинта vA – зі швидкістю ходу vs через коефіцієнт розрахункового попутного потоку WT такими рівняннями:

З урахуванням цього потужність ГД визначається як

 

Величина (1- t)/(1- WT) названа коефіцієнтом впливу корпусу і позначається ηк, а η₀ηк – пропульсивним коефіцієнтом η, тобто η= η₀ηк.

Пропульсивний коефіцієнт для сучасних транспортних суден лежить, як правило, в межах від 0,6 до 0,7. За умов ЗПВ (тобто за специфікаційних умов) цей коефіцієнт для різних суден коливається не суттєво. Для попереднього аналізу можна прийняти його середнє значення ηс=0,61.

При експлуатації за різних гідрометеорологічних умов і змінні шорсткості підводної поверхні судна внаслідок обростання й корозії пропульсивний коефіцієнт падає. Інтенсивність цього падіння з погіршенням умов експлуатації для суден різної водотоннажності не однакова. На рис.3 зображено залежність відносного падіння пропульсивного коефіцієнта від висоти хвиль трьохвідсоткового забезпечення h3% для суден з помірними швидкостями ходу і водотоннажністю від 8 до 200 тис.т при напрямі хвилювання під кутом до курсу судна qхв =65º і часі, що минув після докування, τд=12 міс.

На рис.3, як приклад, показано, що для судна з D=36000 т при h3% =2,5 м відносний пропульсивний коефіцієнт = 0,97. За цих умов пропульсивний коефіцієнт буде

h = h × h. (9)

C

 

Тоді рівняння для розрахунку пропульсивної потужності ГД приймає вигляд

Для суден з кормовим розташуванням МВ валопровід короткий і ηв=0,985.

Рис.3. Відносний пропульсивний коефіцієнт в залежності від висоти хвиль трьохвідсоткової забезпеченості для суден різної водотоннажності D при часі, що минув після докування, τд = 12 міс., куті напряму хвилювання до курсу судна qхв = 65°.

Із рівняння (1) виходить, що стала судно механічного комплексу визначається як

С = Ne / v 3, (11)

СМК s

і для її визначення за експлуатаційних умов на певній рейсовій лінії необхідно мати залежність R = f (vs). Наступні розділи присвячені визначенню цієї залежності.