Санкт-петербургский государственный морской

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра проектирования судов

Курсовой проект

Проектирование транспортного судна (сухогруза)

Выполнил:

Студент гр.1414

Бурняков И.А.

Проверил:

Рюмин С.Н.

Санкт-Петербург

Содержание

1. Исходные данные для расчета

2. Выбор основных элементов судна методом последовательных приближений

2.1. Первое приближение

2.1.1.Составление и решение уравнения масс, выраженных в

функции водоизмещения

2.1.2. Расчет нагрузки судна в первом приближении

2.1.3. Определение главных размерений судна

2.2. Второе приближение

2.3. Третье приближение

3. Построение теоретического чертежа и кривых элементов

теоретического чертежа

4. Проектирование общего расположения судна

5. Проверочные расчеты

5.1. Построение эпюры емкости и проверка вместимости

5.2. Расчет нагрузки судна

5.3. Расчет посадки и начальной остойчивости

1. Исходные данные для расчета

Номер прототипа судна: СГ–8

Характеристика	Обозначение		Размерность
Масса перевозимого груза	РГР		т
Плотность жидкого груза
Скорость	V	15,5	уз
Дальность плавания	R		мили
Автономность	А		суток
Численность экипажа			человек

1. Выбор основных элементов судна методом последовательных приближений

2.1. Первое приближение

2.1.1.Составление и решение уравнения масс, выраженных в

функции водоизмещения

Исходный вид уравнения масс, выраженных в функции водоизмещения:

где,

- масса корпуса с оборудованием

- масса установки энергетической судовой

- масса судовых энергетических запасов

– масса запаса водоизмещения

- масса перевозимого судном груза

- масса запаса снабжения

Для составления зависимостей используются измерители масс, рассчитываемые с помощью данных судна-прототипа.

1) Масса корпуса с оборудованием

где:

– коэффициент массы корпуса с оборудованием;

масса корпуса с оборудование прототипа

полное водоизмещение прототипа

Получаем:

2) Масса судовой энергетической установки

где:

установленная мощность, равная:

мощность главного двигателя прототипа ;

С_А0 - адмиралтейский коэффициент прототипа;

D₀ – полное водоизмещение прототипа D₀ =12750 т.

V₀- скорость прототипа V₀ =16.4 уз.

Найдем С_А0:

Получим:

3) Масса судовых энергетических запасов

где:

установленная мощность, равная:

мощность главного двигателя прототипа ;

С_А0 - адмиралтейский коэффициент прототипа;

D₀ – полное водоизмещение прототипа D₀ =12750 т;

V₀- скорость прототипа V₀ =16.4 уз.

Получим:

4) Масса запаса водоизмещения

5) Масса снабжения

где

- масса экипажа с багажом, при этом масса одного члена экипажа с багажом равна:

- масса провизии, при этом суточный расход провизии на одного члена экипажа равен

– масса пресной воды, при этом суточный расход провизии на одного члена экипажа, регламентируемый Санитарными правилами для морских судов равен , автономность по запасам пресной воды =20 сут.

- масса инвентарного снабжения

Подсчет составляющих масс:

1) Масса корпуса с оборудованием

Масса судовой энергетической установки

2) Масса судовых энергетических запасов

3) Масса запаса водоизмещения

2.1.2. Расчет нагрузки судна в первом приближении

Таблица 1

Нагрузка судна в первом приближении

№ п/п	Наименование раздела нагрузки	Обозначение	Прототип	Проект
Рi0, Р0,т	%D0	Рi1, Р,т	%D1
	Корпус с оборудованием			31.62	3724.6	30.40
	Судовая энергетическая установка			3.71		3.04
	Судовые энергетические запасы			6.79	728.1	5.94
	Запас водоизмещения			0.46	122.5	1.00
	Экипаж, провизия, пресная вода, инвентарное снабжение			1.78		0.86
	Груз перевозимый			59.70		58.76
Водоизмещение				100.00

2.1.3. Определение главных размерений судна

Определение главных размерений судна целесообразно выполнять путем совместного решения уравнений теории проектирования судов, описывающих основные качества судна – плавучесть, остойчивость и вместимость. Предварительно необходимо найти длину судна L₁ и коэффициент общей полноты δ, исходя из их определяющего влияния на ходкость, а также коэффициент полноты площади ватерлинии α, влияющих на поперечную остойчивость.

Длина судна L₁

В первом приближении L₁ определяется с использованием безразмерной характеристики скоростных качеств судна – относительной длины l=f(v) и водоизмещения D₁:

Относительная длина

Коэффициенты полноты теоретического чертежа δ,α

Коэффициент общей полноты δ=a–b∙Fr,

где для сухогрузного судна

а b

1,09 1,68

δ=a–b∙Fr=1,09–1,68∙0,228=0,707

Коэффициент полноты площади ватерлинии:

Уравнение плавучести

где - ;

- плотность морской воды.

Уравнение остойчивости

где - относительная поперечная начальная метацентрическая высота, значения которой рекомендуется принять следующей:

коэффициент k=0,49 – для сухогрузного судна;

– относительная аппликата центра масс судна в полном грузу. В первом приближении =

Уравнение вместимости

Для сухогрузного судна:

где - коэффициент полноты подпалубного объема, надбавка

– для сухогрузного судна

- «коэффициент сухих отсеков», равный 1,05;

- теоретическая грузовместимость, м³.

– теоретический объем помещений судовой энергетической установки в основном корпусе, м³

– удельный объем судовой энергетической установки, м³/кВт.

µ_сэу =0.28 м³/кВт (для СГ)

– теоретическая вместимость цистерн судовых энергетических запасов (топлива, котельной воды, смазочного масла), м³:

=0,85 т/м³

– теоретическая вместимость цистерн пресной воды, м³:

– теоретическая вместимость балластных цистерн (танков) определяется наибольшим количеством балласта, которое может принимать судно в процессе эксплуатации для обеспечения требуемой посадки и остойчивости, м³:

В результате решения системы уравнений плавучести, остойчивости и вместимости определяются недостающие главные размерения – ширина В₁, осадка Т₁ и высота борта Н₁.

Главные размерения:

Проверка:

Расхождение между D и D₁ составляет 2 тонны и не превышает 5-8 тонн.

Cоотношение главных размерений	Судно прототип	Проектируемое судно
	7,02	6,94
	2,29	2,36
	1,34	1,37

Увеличение и уменьшение связано с увеличением дальности плавания. Отношение удовлетворяет Правилам о грузовой марке морских судов РМРС для сухогрузного судна.

2.2 Второе приближение

Уточнение основных элементов судна и его нагрузки во втором приближении основано на более точном расчете массы корпуса, которая составляет значительную часть водоизмещения. Возможность уточнения массы корпуса обусловлена наличием главных размерений, определенных ранее в первом приближении.

Массу корпуса разбивают на две составляющие P_ст и P_об:

P_{к об2}=P_ст2+P_об2 = + =3876,1 т

Масса стального корпуса:

P_ст2 т

Масса оборудования:

Далее проверяется соответствие суммы масс, составляющих нагрузку судна, водоизмещению D₁.

Сумма масс

Вычисляем расхождение по абсолютной величине:

Условие не выполняется, необходима корректировка водоизмещения и нагрузки судна, для чего можно применить прием, основанный на использовании дифференциального уравнения масс в форме Нормана.

Разность суммы масс и водоизмещения рассматривается как объективно необходимое приращение масс , входящих в нагрузку судна:

Измененное в результате этого водоизмещение судна находится как сумма водоизмещения и приращения водоизмещения

т

Где - коэффициент Нормана, рассчитываемый по формуле:

Водоизмещению будут соответствовать откорректированные главные размерения:

Где

Отношение , что удовлетворяет требованиям сухогрузного судна .

Изменения главных размерений и водоизмещения повлекут изменения зависящих от них составляющих нагрузки судна.

Массы судовой энергетической установки и судовых энергетических запасов изменятся по сравнению с первым приближением пропорционально :

т

т

Далее проводится повторное сопоставление новой суммы масс с водоизмещением . В случае необходимости процесс корректировки нагрузки и главных размерений повторяется до тех пор, пока не будет выполнено условие, аналогичное и уточнено значение массы запаса водоизмещения во втором приближении .

P_{к об2}=P_ст2+P_об2 = + =3893,5 т

P_ст2 т

Расхождение по абсолютной величине невелико. Устраним это корректировкой запаса водоизмещения .

Главные размерения:

Принимаем после изменения .

Таблица 2

Нагрузка судна во втором приближении

№ п/п	Наименование раздела нагрузки	Обозначение	Проект
Рi1, Р,т	%D1
	Корпус с оборудованием		3893.5	31.16
	Судовая энергетическая установка		376.9	3.02
	Судовые энергетические запасы		737.7	5.90
	Запас водоизмещения		181.6	1.45
	Экипаж, провизия, пресная вода, инвентарное снабжение			0.84
	Груз перевозимый			57.62
Водоизмещение,	12494.7	100.00

Проверяем результат:

Расхождение составляет 8 тонн, которое устраним изменением массы запаса водоизмещения.

№ п/п	Наименование раздела нагрузки	Обозначение	Проект
Рi1, Р,т	%D1
	Корпус с оборудованием		3893.5	31.18
	Судовая энергетическая установка		376.9	3.02
	Судовые энергетические запасы		737.7	5.91
	Запас водоизмещения		173.6	1.39
	Экипаж, провизия, пресная вода, инвентарное снабжение			0.84
	Груз перевозимый			57.66
Водоизмещение	12486.3	100.00

2.3.Третье приближение

Третье приближение посвящается окончательному выбору элементов судна и уточнению нагрузки.

С наибольшей доступной точностью определяются сопротивлением воды движению судна, буксировочная мощность и необходимая мощность главного двигателя. После выбора главного двигателя уточняется нагрузка судна и в случае необходимости корректируются водоизмещение и главные размерения.

Расчёт буксировочной мощности EPS произведем по ОСТ 5.0181-75 “Атлас диаграмм для расчёта буксировочной мощности морских транспортных судов”.

Требуемая мощность главного двигателя , кВт

где η – общий пропульсивный коэффициент. Для целей курсового проектирования рекомендуется принимать η=η₀=0,67.

коэффициент сопротивления трения эквивалентной технически гладкой пластины

кореляционный коэффициент (надбавка на шероховатость) определяется в зависимости от длины судна L =125 м;

коэффициент сопротивления выступающих частей определяется в зависимости от длины судна L =125 м, судно одновинтовое;

коэффициент остаточного сопротивления

=

исходя из числа Fr:

Требуемая мощность главного двигателя N_ТР, кВт

После определения требуемой мощности главного двигателя по каталогам машиностроительных фирм выбирается главный двигатель. Для целей курсового проектирования выбор главного двигателя производится по условному каталогу главных двигателей с мощностями, изменяющимся с шагом 200 кВт.

Выбирается двигатель с запасом по мощности не менее 15%:

N_гл≥1,15N_тр

N_гл≥1,15∙ =5015 кВт выбираем N_гл=5200 кВт

После выбора главного двигателя с мощностью N_гл уточняются массы судовой энергетической установки P_сэу3 и судовых энергетических запасов P_сэз3:

При невыполнении условия производится уточнение водоизмещения, нагрузки и главных размерений в порядке, применённом во втором приближении со следующими изменениями:

- так как массы P_cэу3 и P_сэз3 после выбора главного двигателя перешли в разряд постоянных масс, коэффициент Нормана следует рассчитывать по формуле

;

– при изменении главных размерений (L₃,B₃,T₃,H₃) уточняется только масса корпуса P_{к об3};

=

Массу корпуса разбивают на две составляющие P_ст и P_об:

P_{к об3}=P_ст3+P_об3 = т

Масса стального корпуса:

P_ст3=g_стδ^1/3 B₃ т

Масса оборудования:

где

Производится проверка соответствия мощности выбранного главного двигателя, требуемой для судна с уточненным водоизмещением:

и – условие выполняется.

Далее считаем сумму масс:

Условие выполняется, делаем необходимую корректировку запаса водоизмещения .

В итоге получаем окончательные данные:

Принимаем после изменения

Таблица 4

Нагрузка судна в третьем приближении

№ п/п	Наименование раздела нагрузки	Обозначение	Проект
Рi1, Р,т	%D
	Корпус с оборудованием		3945.5	30.53
	Судовая энергетическая установка		478.4	3.70
	Судовые энергетические запасы			7.24
	Запас водоизмещения		257.13	1.99
	Экипаж, провизия, пресная вода, инвентарное снабжение			0.81
	Груз перевозимый			55.72
Водоизмещение		100.00

Проверяем результат:

Расхождение составляет 6,8 тонн, которое устраним изменением массы запаса водоизмещения.

№ п/п	Наименование раздела нагрузки	Обозначение	Проект
Рi1, Р,т	%D1
	Корпус с оборудованием		3945.5	30.52
	Судовая энергетическая установка		478.4	3.70
	Судовые энергетические запасы			7.24
	Запас водоизмещения		263.9	2.04
	Экипаж, провизия, пресная вода, инвентарное снабжение			0.81
	Груз перевозимый			55.69
Водоизмещение		100.00

Cоотношение главных размерений

Cоотношение главных размерений	Судно прототип	Проектируемое судно
	7,02	6,94
	2,29	2,36
	1,34	1,30

Дата добавления: 2015-08-28