Определение элементов судна в первом приближении

Аннотация

В дипломном проекте представлена работа по проектированию и разработке конструкции танкера грузоподъемностью 5000 тонн. В процессе проектирования определены главные размерения, водоизмещение и другие характеристики проектируемого судна, в частности определены параметры остойчивости судна. Полученные результаты указывают на то, что спроектированное судно отвечает правилам Регистра РФ.

Содержание

Стр

Введение.................................................................................................................................. 6

1 Проектирование судна...................................................................................................... 7

1.1 Развернутое техническое задание на проектирование........................................ 7

1.2 Определение элементов судна в первом приближении....................................... 8

1.3 Разработка эскиза проектируемого судна.............................................................. 12

1.4 Определение элементов судна во втором приближении..................................... 14

1.5 Определение элементов судна в третьем приближении...................................... 16

1.6 Исследование влияния отношения L/B и d на водоизмещение судна.............. 19

1.7 Пересчет нагрузки судна и выбор главного двигателя....................................... 24

1.8 Разработка теоретического чертежа........................................................................ 30

1.9 Принципиальная схема общего расположения судна......................................... 39

1.10 Балластировка судна................................................................................................. 44

1.11 Удифферентовка судна............................................................................................. 46

1.12 Проверка непотопляемости..................................................................................... 47

1.13 Проектирование надстройки.................................................................................... 49

2 Расчеты по статике корабля............................................................................................. 52

2.1 Расчёт кривых элементов теоретического чертежа.............................................. 52

2.2 Расчёт посадки и остойчивости. Масштаб Бонжана............................................. 53

3 Набор конструкции корпуса судна по правилам Регистра...................................... 61

3.1 Определение расчетных нагрузок судна................................................................ 62

3.2 Определение толщины наружной обшивки............................................................ 64

3.3 Нагрузки на конструкцию двойного дна................................................................. 66

3.4 Балки основного набора по днищу и второму дну............................................... 67

3.5 Расчёт бортового перекрытия.................................................................................... 72

3.6 Расчет поперечных переборок.................................................................................. 77

3.7 Расчет конструкций палубы....................................................................................... 83

3.8 Оценка общей прочности............................................................................................ 87

4Общая технология и организация постройки судна................................................... 91

4.1 Формирование на стапеле корпуса судна............................................................... 95

5 Расчет экономических показателей и оценка стоимости постройки судна.......... 97

5.1 Расчет по типовой методике....................................................................................... 100

6 Охрана труда, техника безопасности и охрана окружающей среды..................... 101

6.1 Охрана труда................................................................................................................. 101

6.2 Техника безопасности................................................................................................. 109

6.3 Пожарная безопасность.............................................................................................. 119

6.4 Средства индивидуальной и коллективной защиты........................................... 120

6.5 Охрана окружающей среды....................................................................................... 123

Заключение............................................................................................................................. 133

Список использованных источников................................................................................ 134

Введение

Темой дипломного проекта взято проектирование танкера, предназначенного для перевозки дизельного топлива (соляру) массой 5000 тонн (5950 м3) из Архангельска в Лондон.

Судно будет одновинтовое, с ютом, жилыми помещениями и машинным отделением в корме. Рулевая рубка должна быть оборудована для системы контроля одним человеком, а также для автоматического управления машинным отделением. Также судно должно иметь одну непрерывную палубу – главную палубу.

Наглядно будет показано применение таких прикладных программ, для уменьшения сроков проектирования, как FastShip (предназначенное для построения теоретической поверхности корпуса судна), TransShip (предназначенное для вычислений по статике корабля) и CATIA V5 (предназначенное для трехмерного моделирования корпуса судна).

1 Проектирование судна

1.1 Развернутое техническое задание на проектирование

1.1.1 Основные данные:

- Вид перевозимого груза – дизельное топливо;

- плотность дизельного топлива в среднем – 0,84 т/м³;

- Район плавания – Архангельск - Лондон.

1.1.2 Основные требования к проектируемому судну:

- Тип судна – танкер;

- Масса перевозимого груза – 5 000 тонн;

- Тип энергетической установки – малооборотный дизель сварной конструкции;

- Эксплуатационная скорость – 15 узлов;

- Дальность плавания – 4400 миль. С учетом обратного рейса, и незапланированных рейсов принимаем дальность плавания 9000 миль;

- Автономность, исходя из дальности плавания и эксплуатационной скорости – 9000/15 = 26 суток. С учетом стоянок в порту, принимаем автономность = 30 суток.

1.1.3 Метеорологические условия в предполагаемом районе плавания:

- Район эксплуатации – Белое, Баренцево, Норвежское, Северное моря;

- Диапазон температур – - 20 – 20 ⁰С;

- Ледовые условия – в период навигации фарватер чист, зимой Белое море покрывается льдом, толщиной до 0,5 м;

- Минимальные глубины фарватера до 9 м;

- Ветер до 7 баллов = 10 м/с (0 - 5 м/с – 36 %, 6 - 10 м/с – 38 %, 11 - 15 м/с – 22 %);

- Волнение до 5 баллов, h_волн 3,5 м; (0 - 2 м – 67 %, 2 - 3 м – 13 %, 3 - 5 м – 15 %);

- Скорости течений Гольфстрим и Северо-Атлантического до 1,5 м/сек.

1.1.4 Эксплуатационные требования:

- Согласно выше указанной минимальной глубины фарватера (п.1.1.3), осадка судна не должна превышать 8 м;

- Согласно выше указанного диапазона температур (п.1.1.3), в качестве основного материала корпуса будет применена обычная или высокопрочная сталь;

- Согласно предполагаемому району эксплуатации, корпус судна будет иметь ледовые подкрепления, позволяющие ему самостоятельно продвигаться в битом льду вслед за ледоколом;

- Судно должно удовлетворять одноотсечному стандарту непотопляемости;

- На судне должны быть установлены системы автоматизированного управления, дающими возможность эксплуатации судна без постоянной вахты в машинном отделении и на центральном посту управления.

1.1.5 Комплектация экипажа.

n=K+kDw;

n_п= = (10+0,2∙20) = 14 чел – палубная команда;

n_м= = (20+0,4∙20) = 20 чел – машинная команда;

n =14+20 = 34 чел,

т.к. применяется частичная автоматизация, то n_м = n_м∙0,5 = 20∙0,5 = 10 чел.

n = 14+10 = 24 чел.

Согласно всех вышеперечисленных требований и ограничений, судно должно быть спроектировано на класс Регистра РФ КМ Arc4 1 AUT1 Oil tanker.

Определение элементов судна в первом приближении

Для получения значений основных элементов проектируемого судна близким к оптимальным, воспльзуюсь приблизительными зависимостями, отражающими влияние различных элементов на какие то определенные качества судна (грузовместимость, остойчивость, качку, ходкость и т.д.)

Исходные данные по проектируемому судну:

Р_г = 5000 тонн;

ν_s = 15 узлов;

R = 9000 миль;

A = 30 суток.

Для определения полного водоизмещения судна воспользуюсь следующей формулой:

(т),где

Р_г = 5000 т – масса перевозимого груза;

η_г – коэффициент утилизации водоизмещения по чистой грузоподъемности; примем равный 0,68;

Благодаря тому, что известно значение массового водоизмещения, определяю объемное водоизмещение:

(м³), где

γ = 1,025 – плотность морской воды;

Длину проектируемого судна определим исходя из условий обеспечения заданной скорости хода:

L = ;

где l – относительная длина судна. Для танкеров водоизмещением до 100000 т. связь l со скоростью ν (очевидно, из-за малого диапазона изменения скоростей) не обнаруживается (из-за малого диапазона изменения скоростей). Для них

;

L= 5,15 7346,0 = 99,11 м – судна в первом приближении.

После определения длины необходимо найти число Фруда

;

Теперь нужно найти коэффициенты полноты судна.

Коэффициенты общей и продольной полноты находятся в прямой зависимости от числа фруда:

0,694.

Коэффициент продольной остроты φ для Fr = 0,12-0,30:

.

Коэффициент полноты мидель–шпангоута найдем как отношение коэффициента общей полноты δ к коэффициенту продольной остроты:

.

Для определения коэффициента полноты КВЛ воспользуюсь формулой Линдблада для транспортных судов:

. Коэффициент вертикальной полноты:

χ = δ / α = 0,694 / 0,836= 0,829. Отношение ширины судна к осадке определяю из условия обеспечения остойчивости,

где - относительная метацентрическая высота. Для танкеров дедвейтом до 10000 т это значение лежит в пределах 0,07-0,12. ξ – относительное возвышение центра тяжести. Принимаю: = 0,08;

ξ = 0,61;

Н / Т = 1,34.

Параметры φ ₁ и φ ₂ зависят от коэффициентов α и δ. Для φ ₁=z_c/T можно пользоваться формулой Ногида для двучленной параболической строевой:

φ ₁ = 2/3 – 1/6∙ (2–0,837/0,694)/(2–0,694/0,837) = 0,553.

Параметр φ ₂ определяется по формуле Яковлева:

φ ₂ = = (1 + 0,837²)/(24∙0,837) ∙0,837²/0,694 = 0,085.

Тогда уравнение остойчивости будет выглядеть следующим образом:

.

Дополнительно для определения B и T можно воспользоваться уравнением:

ВТ = = 7458,0/1,025∙0,694∙99,11 = 106,23 м²;

Тогда В = 106,23/ Т.

Подставив это значение в уравнение остойчивости, получаю:

.

Решив это уравнение, получаю:

В = 15,8 м. Т = 6,8 м.

Определим период собственных колебаний судна:

τ = = 0,73 ∙ (15,8 / 0,08)^1/2 = 10сек.

Выбор высоты борта зависит от двух факторов. Во-первых – обеспечение вместимости грузовых помещений, во-вторых – обеспечение необходимого запаса плавучести. Для определения высоты борта зададим ряд параметров. Будем считать, что проектируемое судно имеет двойные борта, а также кормовое расположение МО.

Отношение высоты борта к осадке для судов с кормовым расположением МО выражается зависимостью:

1,36;

где η _дл = L_трюм/L =0,73–коэффициент утилизации по длине;

η_бл = 0 – коэффициент балластировки;

B_б = 1,4м – расстояние между бортами.

Длина форпика: L_форmin = 0,05∙L = 0,05∙99,11 = 5,0 м.

L_форmax = 0,05L+3 = 8,0, принимаю L_фор = 7,54 м.

Примем L_ахт = 8,4 м.

L_мо= k ∙L = 0,16∙99,34 = 16,0 м.

где k = 0,16 – коэффициент длины машинного отделения для МОД в кормовой части судна.

С учетом расстояния между поперечными переборками и выгородки под грузовое насосное отделение принимаю L_мо = 16,8м.

Тогда L_трюм = L - (L_фор + L_ахт + L_мо) = 99,11 – (7,54 + 8,4 + 16,8) = 66,6 м.

Общая высота борта будет равной:

Н = Т + Н_б.н = 6,8+2,05 = 8,85. H_бн снимаю с графика кривых базисного надводного борта.

Поскольку δ > 0,68, то м.

Поскольку L / H < 15,

то 0,58м.

Чтобы окончательно определить величину высоты борта необходимо сравнить значения Н = f (h_т) и Н = f (Н_б.н.) и выбрать большее.

Н = f (h_т) = 1,36 ∙ 6,8= 9,3 м.

Н = f (Н_б.н.) = Т + Н_бн+ΔH_δ +ΔH_L/H – ΔН_бн∙ (ΔН_н /ΔН_бн) = 6,8 + 2,05 + 0,12 + 0,58 - 1,07 ∙ 0,24 = 9,3м.

Окончательно принимаю Н = 9,3 м.

Высота надводного борта в носовой оконечности:

4,2м.

У судов с баком, его длина должна составлять не менее 0,07L, принимаю длину бака равной 8 м.

Уточняю массовое водоизмещение судна – D:

т.

---

Дата добавления: 2015-11-04