Состояние и тенденции развития судов проектируемого типа

Содержание

Введение

1. Обзор и анализ информационных источников по теме технического задания

1.1 Состояние и тенденции развития судов проектируемого типа

1.2 Анализ технического задания (по Правилам Регистра) и условий плавания

1.3 Грузы, перевозимые на проектируемом судне

1.4 Подбор и анализ судна-прототипа

2. Выбор основных элементов проектируемого судна (в первом приближении; во втором приближении, если требуется; нагрузка масс; проверка высоты надводного борта)

1. Разработка эскиза общего расположения. Удифферентовка судна в полном грузу
2. Остойчивость проектируемого судна
3. Проектирование теоретического чертежа и расчет его элементов

Заключение

 

 

Введение

1. Обзор и анализ информационных источников по теме технического задания

1.1 Состояние и тенденции развития судов проектируемого типа

1.2 Анализ технического задания (по Правилам Регистра) и условий плавания

1.3 Грузы, перевозимые на проектируемом судне

1.4 Характеристики судна-прототипа

1. Основные элементы проектируемого судна в первом приближении

2.1 Выбор водоизмещения

2.2 Выбор главных размерений, коэффициентов полноты и мощности

2.3 Нагрузка масс в первом приближении

1. Основные элементы проектируемого судна во втором приближении (если требуется)

3.1 Выбор водоизмещения

3.2 Выбор главных размерений, коэффициентов полноты и мощности

3.3 Нагрузка масс во втором приближении

3.4 Проверка высоты надводного борта

1. Разработка эскиза общего расположения. Удифферентовка судна в полном грузу
2. Предварительная оценка остойчивости проектируемого судна

Заключение

Список использованных источников

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Современные экономические условия характеризуются все более жесткой конкуренцией на международном рынке судостроения, что ставит перед проектантами и судовладельцами новые проблемы, к числу которых можно отнести создание экономически выгодных судов, позволяющих получать наибольшую прибыль, поэтому проектирование новых транспортных судов, которые будут удовлетворять всем современным требованиям, является актуальным.

Целью курсового проекта - спроектировать транспортное грузовое судно, полностью удовлетворяющее требованиям технического задания и Правилам классификации и постройки судов Морского Регистра судоходства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать состояние и тенденции развития судов проектируемого типа, условия плавания;

- выполнить анализ технического задания;

- выбрать судно-прототип;

- получить основные характеристики проектируемого судна;

- разработать эскиз общего расположения и выполнить удифферентовку судна в полном грузу;

- оценить остойчивость проектируемого судна.

 

ОБЗОР И АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

 

 

Состояние и тенденции развития судов проектируемого типа

 

1.2 Анализ технического задания (по Правилам Регистра) и условий плавания

 

 

R1 – в морских районах на волнении с высотой волны 3% обеспеченности 8,5 м, с удалением от места убежища не более 200 миль и с допускаемым расстоянием между местами убежища не более 400 миль.

 

R2 - в морских районах на волнении с высотой волны 3% обеспеченности 7 м, с удалением от места убежища не более 100 миль и с допускаемым расстоянием между местами убежища не более 200 миль.

 

Грузы, перевозимые на проектируемом судне

Подбор и анализ судна-прототипа

           

       В качестве прототипа будем использовать судно проекта 16510 – сухогрузный теплоход грузоподъёмностью 3000 т, класса КМ µ Л2 [1] II А3.

 

ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО СУДНА

Схема поперечного сечения

 

!!! Для С/г судов

       По выбранным главным размерениям, так как судно может перевозить и контейнеры,  необходимо определить количество контейнеров по высоте и ширине судна. Воспользуемся схемой поперечного сечения корпуса судна приведённой на рисунке 2.1.

       Минимальная высота двойного дна определяется по формуле [2]:

 

, но не менее 0,65 м;

 

                    м.

Для грузовых судов, не являющихся наливными судами,  высота двойного дна в ДП должна приниматься не менее B/20 = м или 0,76 м в зависимости от того что больше.

       С учётом округления принимаем высоту двойного дна h _дд=0,900 м.

Используя опыт проектных организаций и размещение контейнеров по ширине и высоте, выбираем ширину двойного борта 1,6 м, высоту комингса грузового люка 0,6 м.

       Согласно схеме изображённой на рисунке 2.1, в трюме будет расположено по ширине пять контейнеров в два яруса по высоте и один ярус на люковых крышках. Такое расположение контейнеров соответствует главным размерениям: B = 15,7 м, H =6,0 м.

 

!!! Для танкера

Согласно требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ 73/78), высота двойного дна танкера или 2 м, в зависимости от того, что меньше:

,  

но она не должна быть менее 1м.

Принимаем h=1,1 м.

Используя опыт проектных организаций назначаем ширину двойных бортов 1,2 м.

           

 

 

Рисунок 2.1 Схема поперечного сечения

 

УДИФФЕРЕНТОВКА

 

Разработку эскиза общего расположения начнём с разделения корпуса на отсеки.

Практическая шпация может быть выбрана по формуле:

₀  м.

Правила [1] допускают отклонение от нормальной шпации. При этом рекомендуется принимать шпацию больше 0,6 a ₀ и меньше 1,25 a ₀.

В форпике и ахтерпике не рекомендуется принимать шпацию более 0,6 м, между переборкой форпика и сечением 0,2 L в корму от носового перпендикуляра более 0,7 м.

Поэтому целесообразно принять шпацию 0,6 м по всей длине судна.

 

Форпиковая переборка на грузовых судах должна быть непроницаемой до палубы надводного борта и располагаться от носового перпендикуляра на расстоянии не менее 5 % длины судна L или 10 м, в зависимости от того, что меньше, и не более 8 % длины    судна L или 3 м плюс 5 % длины судна L, в зависимости от того, что больше:

 

,

где l _ф – отстояние переборки форпика от носового перпендикуляра.

 

 

Принимаем l _ф=6 м, что составляет 10 шпаций. Переборка форпика будет расположена на 10 шпангоуте.

       Ахтерпиковая переборка должна быть непроницаемой до палубы надводного борта и расстояние от переборки до кормового перпендикуляра выбирается с учётом конструкции кормовой оконечности. Это расстояние принимаем 12 полных шпаций или 7,2 м.

       От форпика в корму устанавливаем поперечную переборку, отделяющую подруливающие устройство и служебные помещения. Длина этого отсека 5 шпаций или 3 м.

       Машинное отделение (МО) и жилую надстройку размещаем в корме, как у судна-прототипа. Остальная часть корпуса отводится под грузовые трюмы. Длину машинного отделения принимаем близкой к длине МО прототипа 35 шпаций или 21 м.

       В районе грузовых помещений борта двойные. В районе грузового пространства одна поперечную переборку, которая разделяет грузовое пространство на два трюма длиной 28,2 м и 27,6 м или 47 и 46 практических шпаций соответственно.

       Общее число поперечных переборок установленных на судне 5, что удовлетворяет требованиям Регистра [1].

       Двойное дно простирается от форпика до ахтерпика.

       Согласно принятой схемы вычерчиваем эскиз общего расположения рисунок 5.1.

Рисунок 3.1 – Схема общего расположения (1:500)

 

 

       С помощью эскиза общего расположения и нагрузки масс определяем положение координат центра тяжести судна по длине и высоте. Расчет ведём в таблице 5.1.

 

Координаты центра тяжести судна порожнем:

 ; .

Координаты центра тяжести запаса водоизмещения:

, м; , м.

На рисунке 3.1 указаны следующие цистерны:

· топливная (объем ___м³, размеры l × b × h м);

· пресной воды (объем ___м³, размеры l × b × h м);

· сточных вод (объем ___м³, размеры l × b × h м);

· нефтесодержащих вод (объем ___м³, размеры l × b × h м).

 

Таблица 3.1 –Нагрузка масс и определение центра тяжести судна в полном грузу со 100% запасами

Наименование разделов	Масса mi, т	Плечи, м		Моменты, тм
		х i	zi	mi  х i	mi  zi
1. Корпус оборудованный	Из табл 4.1	Расчет недостающих множителей	Расчет недостающих множителей	Разность между водоизмещением порож. И (мех + зап.водоиз.)	Разность между водоизмещением порож. И (мех + зап.водоиз.)
2. Механизмы	Из табл 4.1	Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
3. Запас водоизмещения	откорректированный	По рекоменд.	По рекоменд.	Расчет	Расчет
Водоизмещение порожнем	Сумма 1-3 строчки	Пересчет с протот.	Пересчет с протот.	Расчет	Расчет
4. Экипаж с багажом		Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
провизия, отходы		Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
вода		Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
5. Груз перевозимый		Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
6. Топливо, масло		Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
7. Сточные воды		Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
Нефтесодержащие воды		Эскиз	Эскиз	Расчет	Расчет
Дедвейт		---	---	Сумма стр.4-7	Сумма стр.4-7
Водоизмещение в грузу	Равно расчетному водоизмещ. послед. прибл.	Расчет	Расчет	Сумма серых строк	Сумма серых строк

 

 

Координаты центра тяжести судна в полном грузу:

 м;

 м.

       После этого можно перейти к удифферентовке судна в полном грузу.

       Чтобы судно в полном грузу не имело дифферента, его центр тяжести должен находиться на одной вертикали с центром величины, то есть x_g = x_c.

Центр величины определяем по приближённой формуле:

=

=0,12(0,799-0,63)±0,01=0,0103…0,0303;

x_c = 0,983…2,893 м.

Таким образом, принимаем x_c =х _g = 2,68 м для проектирования теоретического чертежа.

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОСТОЙЧИВОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО СУДНА

 

В начальных стадиях проектирования судна необходимо проверить обеспечение его остойчивости.

Остойчивость судна в данном проекте проверим только для одного случая: в полном грузу со 100 % запасами и топливом, с равномерно распределенным во всех грузовых помещениях грузом.

 

Таблица 4.1 - Расчет плеч статической остойчивости

Углы крена q, град	Функции углов крена q				Произведения				l ф=	sinq	l в= =(zg - - zc 0)× ×sinq	Плечо статической остойчи- вости l = l ф - l в,
	f1 (q)	f2 (q)	f3 (q)	f4 (q)					м		м	м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90	0 -0,036 -0,241 -0,556 -0,722 -0,513 0,026 0,603 0,935 1,00	0 0,050 0,337 0,840 1,279 1,365 1,056 0,583 0,210 0	0 0,151 0,184 0,081 -0,069 -0,155 -0,135 -0,062 -0,010 0	0 0,010 0,062 0,135 0,155 0,069 -0,081 -0,184 -0,151 0	0	0	0	0	0	0 0,174 0,342 0,500 0,643 0,766 0,866 0,940 0,985 1,000		0 l 0 l 1 l 2

 

 

 

4.3. Определение критерия погоды

Остойчивость по критерию погоды K считается достаточной, если площадь b на диаграмме статической остойчивости (работа восстанавливающего момента), больше или равна площади a (работа кренящего момента):

.                                                                   (6.3)

Для определения площадей a и b необходимо воспользоваться диаграммой статической остойчивости (рисунок 6.1).

При этом считается, что судно находится под действием ветра на постоянной скорости, направленного перпендикулярно к ДП, которому соответствует плечо ветрового кренящего момента, приложенного статически. Плечи этого момента вычисляются по формуле, м

,                                                          (4.4)

где P_v – условное давление ветра, Па, определяемое следующим образом: P_v= 504 Па, для судов неограниченного плавания; P_v= 353 Па, для судов R1 ограниченного плавания;  P_v= 252 Па, для судов R2 ограниченного плавания; S _п – площадь парусности, м² (площадь проекции надводной части судна на ДП), z_v – аппликата центра парусности, как геометрического ЦТ площади парусности, отсчитываемая от точки, соответствующей осадке на миделе, м; D – водоизмещение судна, т; g =9,81 м/с².

Определение площади и центра парусности в таблице 4.2 с использованием рисунка 4.1.

Таблица 4.2-Определение площади и центра парусности

№ п/п	Наименование	Площадь Si, м^2	Отстояние от условной оси (КВЛ) zi, м	Статический момент Si zi, м^3
1 2 3 4 5 6 7 8	Надводный борт Бак с фальшбортом Ют с фальшбортом Надстройка Рубка Контейнеры на палубе 1-го яруса 2-го яруса
	Суммы	S Si=	-----	S Si zi=
	Остальные площади     0,05S Si; 0,1S Si zi
	Всего

 

Рисунок 4.1 Определение площади и центра парусности

 

 

Окончательно центр парусности:

м.                                       (6.5)

Тогда с учетом (6.5)

м                                          (4.6)

Кроме ветра, действующего статически, судно подвергается действию шквального ветра с плечом кренящего момента , м:

= м,                                                        (4.7)

где m - добавка на порывистость ветра (для судов неограниченного района и R1 m=0,5;  для судов R2 m=0,52).

Угол крена при бортовой качке определяется по формуле:

, град,                                          (4.8)

где k = – коэффициент, учитывающий влияние скуловых килей, принимаемый в соответствии с табл. [1];

А _к=  м²– площадь скуловых килей;

X ₁ = – безразмерный множитель, определяемый в зависимости от отношения по табл. [1];

X₂₌  – безразмерный множитель, принимаемый в зависимости от коэффициента общей полноты по табл. [1]; r – параметр, равный

=                                                         .

Значение r не должно приниматься больше единицы;

S – безразмерный множитель, определяемый в зависимости от района плавания и периода качки судна по табл. [1]. Период качки судна , с, рассчитывается по формуле

,

где =                                                                            ,

h* – исправленная метацентрическая высота, м; принимаем h=       м;

Т =                                                                         , S =

Тогда

….

На диаграмме статической остойчивости (рисунок 4.1) угол = , соответствующий величине ; угол заливания =             . На этом рисунке: =  – угол крена от действия постоянного ветра;  – угол крена в наветренную сторону;  – угол заливания  или угол 50⁰ в зависимости от того, что меньше.

После всех построений на диаграмме определяются площади диаграммы а=      м×град, b=       м×град и критерий погоды 

                                                                          (4.9)

 

Параметры диаграммы

 

Судно признается остойчивым, если выполняются условия, приведенные в таблице 4.3.

 

Таблица 4.3 – Параметры остойчивости

Параметр	Требуемое значение [1]	Значения для проектируемого судна
Максимальное плечо диаграммы статической остойчивости	≥0.2 м для L≥105м ≥0.25 м для L≤80м
Угол крена при максимальном плече статической остойчивости*	≥30 град
Статический угол крена θ w 1 от действия постоянного ветра	≤16^0 Или угла, равного 0,8 угла входа в воду кромки открытой палубы, в зависимости от того, что меньше
Площадь по кривой восстанавливающих моментов до угла крена	≥0,055м·рад
Площадь по кривой восстанавливающих моментов до угла крена  или до угла заливания , если этот угол меньше 40^0	≥0,09 м·рад
Площадь над кривой восстанавливающих моментов между углами крена 30^0 и 40^0 (или между углами 30^0 и , если этот угол меньше 40^0)	≥0,03 м·рад
Критерий погоды К	≥1
Метацентрическая высота	≥0,15
Параметр   (для с/г)	≤0,08
Параметр   (для с/г)	≤2,5

 

*Судам, имеющим отношение >2, разрешается плавание при уменьшенном угле, соответствующем максимальному плечу диаграммы на величину, определяемую по формуле:

.                                              (4.10)

При >2,5 и K>1,5 соответственно принимается =2,5 и K=1,5.

 

Только сухогрузные суда:

Если при проверке остойчивости судна окажется, что хотя бы один из параметров  или  превышает 0,08 и 2,5 соответственно, остойчивость должна быть дополнительно проверена по критерию ускорения. При этом расчетное значение ускорения не должно быть более допустимого.

 

 

Анализ результатов

 

На основании таблицы 4.3 и критерия ускорения можно сделать вывод, что проектируемое судно считается остойчивым.

Заключение

 

Основные итоги курсового проекта следующие:

· проанализированы условия плавания проектируемого судна, рассмотрено состояние и тенденции развития судов проектируемого типа;

· выбраны основные характеристики судна;

· составлена нагрузка масс и выполнена удифферентовка при ходе судно в полном грузу и с полными запасами;

· выполнена проверка остойчивости.

 

 

 

Содержание

Введение

1. Обзор и анализ информационных источников по теме технического задания

1.1 Состояние и тенденции развития судов проектируемого типа

1.2 Анализ технического задания (по Правилам Регистра) и условий плавания

1.3 Грузы, перевозимые на проектируемом судне

1.4 Подбор и анализ судна-прототипа

2. Выбор основных элементов проектируемого судна (в первом приближении; во втором приближении, если требуется; нагрузка масс; проверка высоты надводного борта)

1. Разработка эскиза общего расположения. Удифферентовка судна в полном грузу
2. Остойчивость проектируемого судна
3. Проектирование теоретического чертежа и расчет его элементов

Заключение

 

 

Введение

1. Обзор и анализ информационных источников по теме технического задания

1.1 Состояние и тенденции развития судов проектируемого типа

1.2 Анализ технического задания (по Правилам Регистра) и условий плавания

1.3 Грузы, перевозимые на проектируемом судне

1.4 Характеристики судна-прототипа

1. Основные элементы проектируемого судна в первом приближении

2.1 Выбор водоизмещения

2.2 Выбор главных размерений, коэффициентов полноты и мощности

2.3 Нагрузка масс в первом приближении

1. Основные элементы проектируемого судна во втором приближении (если требуется)

3.1 Выбор водоизмещения

3.2 Выбор главных размерений, коэффициентов полноты и мощности

3.3 Нагрузка масс во втором приближении

3.4 Проверка высоты надводного борта

1. Разработка эскиза общего расположения. Удифферентовка судна в полном грузу
2. Предварительная оценка остойчивости проектируемого судна

Заключение

Список использованных источников

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Современные экономические условия характеризуются все более жесткой конкуренцией на международном рынке судостроения, что ставит перед проектантами и судовладельцами новые проблемы, к числу которых можно отнести создание экономически выгодных судов, позволяющих получать наибольшую прибыль, поэтому проектирование новых транспортных судов, которые будут удовлетворять всем современным требованиям, является актуальным.

Целью курсового проекта - спроектировать транспортное грузовое судно, полностью удовлетворяющее требованиям технического задания и Правилам классификации и постройки судов Морского Регистра судоходства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать состояние и тенденции развития судов проектируемого типа, условия плавания;

- выполнить анализ технического задания;

- выбрать судно-прототип;

- получить основные характеристики проектируемого судна;

- разработать эскиз общего расположения и выполнить удифферентовку судна в полном грузу;

- оценить остойчивость проектируемого судна.

 

ОБЗОР И АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

 

 

Состояние и тенденции развития судов проектируемого типа

 

1.2 Анализ технического задания (по Правилам Регистра) и условий плавания

 

 

R1 – в морских районах на волнении с высотой волны 3% обеспеченности 8,5 м, с удалением от места убежища не более 200 миль и с допускаемым расстоянием между местами убежища не более 400 миль.

 

R2 - в морских районах на волнении с высотой волны 3% обеспеченности 7 м, с удалением от места убежища не более 100 миль и с допускаемым расстоянием между местами убежища не более 200 миль.