test1_Part_4-12
.pdf64
Таблиця 4.1. Загальна кількість перебірок, включаючи перебірки фор- і ахтерпіка на суховантажних суднах.
Довжина судна, м |
до 65 |
||
Положення |
|
Середнє |
4 |
|
|||
МВ |
Кормове |
3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
65– |
85– |
105– |
125– |
145– |
165– |
85 |
105 |
125 |
145 |
165 |
185 |
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
6 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
Шпації обираються відповідно до вимог Правил Регістру:
–у форпіку та архтерпіку – 600 мм;
–перехідна шпація між перебіркою форпіка і перерізом 0,2L до корми від носового перпендикуляра – 700 мм;
–на решті довжини судна – за формулою, м
a = 0,002L + 0,48 ± 25 % але не більше 1 м.
На суховантажних суднах перебірки розставляються наступним чином:
–положення перебірки форпіка визначається його довжиною lф = 0,05L від носового перпендикуляра;
–положення перебірки ахтерпіка визначається за умови забезпечення зручності обслуговування сальника дейдвудної труби – це становить приблизно lа = 0,06L від кормового перпендикуляра;
–положення носової перебірки машинного відділення визначається його довжиною від перебірки ахтерпіка. Довжина МВ визначається за прототипом в залежності від довжини головного двигуна lгд
lмв = llмв lгд ; гд
– решта перебірок розставляється так, щоб об’єми трюмів були приблизно рівними, за винятком носового, який повинен бути на 15...20 % меншим ніж інші. При середньому розташуванні МВ – теж саме відносно кормового трюму;
65
– довжина будь-якого відсіку не повинна бути більшою 30 м. Перебірки форпіка, ахтерпіка і машинного відділення на наливних суднах
встановлюються аналогічно суховантажним суднам. Решта перебірок встановлюється відповідно до регламентованої Правилами довжини відсіку в залежності від наявності поздовжніх перебірок і довжини судна:
lвідс ≤ 0,1L – за відсутності поздовжніх перебірок;
lвідс ≤ 0,15L – за наявності однієї поздовжньої перебірки; lвідс ≤ 0,2L – за наявності двох поздовжніх перебірок.
При цьому відстань між сусідніми перебірками, враховуючи відбійні, не повинна перевищувати 16 м (на поздовжньому розрізі відбійні перебірки не викреслюються). Число поздовжніх перебірок встановлює проектувальник за умов забезпечення остійності.
Висота трюму суховантажного судна не повинна бути більше 6 м з тим, щоб попередити руйнування нижніх шарів вантажу.
Для забезпечення можливості роботи у твіндеках автонавантажувачів висота твіндеку не повинна бути меншою 3 м.
Висота платформи диптанка обирається в залежності від його об’єму. У диптанку відсутнє друге дно.
Наливні судна завжди однопалубні. У трюмній частині вони можуть мати вантажне насосне відділення, яке розташовується поруч з МВ, і два відстійних танки загальною ємністю 2...3 % від повної вантажомісткості.
Певна кількість поперечних і поздовжніх перебірок, а також палуб і платформ утворюють трюми, твіндеки, танки, диптанки, форпік, ахтерпік, машинне відділення, вантажне насосне відділення, цистерни подвійного днища. Крім цього, на сучасних танкерах передбачається розташування танків ізольованого баласту (ТІБ), а іноді замість поздовжніх перебірок – ще і підпалубні цистерни для зменшення ширини вільної поверхні вантажу.
66
4.2 Креслення епюри ємності і розрахунки по ній. Таблиця ємності
Епюра ємності викреслюється під поздовжнім розрізом судна у такому масштабі площ, щоб лінія площ теоретичних шпангоутів по верхню палубу була якомога ближче до основної лінії корпусу. Масштаб площ і лінійний масштаб повинні бути зручними для користування. Відкладені площі теоретичних шпангоутів сполучаються пологою лінією, яка утворює епюру ємності. Лінії поперечних перебірок з поздовжнього розрізу переносяться на епюру ємності і виділяють окремі відсіки, приміщення, цистерни тощо.
Крім надписів найменувань приміщень на епюрі проставляють значення теоретичного об’єму Wт і об’єму під вантаж Wв у кожному приміщенні під
вантаж, паливо або баласт у вигляді W = Wт .
Wв
Об’єм під вантаж визначають як Wв = Wт kв, де kв – коефіцієнт використання теоретичного об’єму під вантаж.
Для УСВ приймають – kв = 0,9...0,92, для наливних суден – kв = 0,95, для цистерн – kв = 0,98.
Епюра ємності з поздовжнім розрізом з усіма надписами і розмірами на ній наведена на рис. 4.1.
Розрахунок об’ємів і абсциси центра об’ємів виконується наступним чином. Будь-яке приміщення, зображене на епюрі ємності, розбивається на елементарні фігури – прямокутники і трикутники. Сума площ цих фігур дає об’єм приміщення, а сума їх статичних моментів, поділена на загальну площу, дає абсцису центра об’єму відносно обраної осі I-I. Якщо до розрахункової абсциси додати її відстань до мідель-шпангоута, то будемо мати абсцису центра об’єму, або центра маси вантажу для цього об’єму. Схема розрахунку наведена на рис. 4.2.
Площі визначаються: S1 = 12 lвідсa1 ; S2 = lвідсa2 ; S3 = 12 lвідсa3 .
Величини lвідс, а1, а2 і a3 підставляються в формули у натуральному вигляді. Абсциса центра ваги визначається як
Рис.4.1.Епюра ємності судна
67
68
|
S1 |
lвідс |
+ S2 |
lвідс |
+ S3 |
2lвідс |
|
x′ = |
3 |
2 |
3 |
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
S1 + S2 + S3 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
Аплікати центрів об’ємів розраховуються по двом поперечним перерізам для носової і кормової перебірки відсіку, які викреслюються в масштабі по ординатам теоретичного креслення. На перерізах наноситься положення другого дна, палуб і платформ. Частини площ у межах трюму твіндека або диптанка поділяються на елементарні фігури, розраховуються їх площі і статичні моменти площ відносно основної лінії – рис. 4.3. Аплікати площ перерізів у межах трюму або твіндека отримують діленням суми статичних моментів площ на їх суму ( ZH′ і ZK′ ).
а2 а1
I
S1 x'
S2 Трюм №1
S3
I lвідс
а3
Рис. 4.2. Схема розрахунку площ і абсцис х' відносно осі I-I
а)
z1
z3
ДП
S1
S3
ВП б)
S2
S4 HП
z 2
z 4
II дно ОЛДП
ВП |
в) |
|
|
S1 |
S2 |
|
|
S4 HП |
|
відс |
|
|
zк′ |
|
|
S3 |
A |
z |
|
|
|
||
|
|
|
|
II дно |
|
x' |
lвідс |
ОЛ |
|
||
|
|
zн′
B
Рис. 4.3. Схема розрахунку аплікати центра відсіку zвідс. по двох поперечних перерізах
а) – носова перебірка; б) – кормова перебірка; в) – схема визначення аплікати центра об’єму zвідс
69
Після цього на кінцях відрізку АВ, який визначає у масштабі довжину відсіку, встановлюють перпендикуляри, на яких відкладають відповідні аплікати з носового перерізу ZH′ і з кормового ZK′ і кінці їх з’єднують прямою.
Від кормової (носової) перебірки відкладають абсцису х' і встановлюють перпендикуляр до перетинання з лінією, яка з’єднує кінці аплікат. Виміряна на ньому величина і буде аплікатою центра відсіку zвідс.
Дещо простіше можна розрахувати аплікату об’єму відсіку по одному поперечному перерізу, побудованому на відстані х' від кормової (носової) перебірки в залежності від того, яка з них використовувалася як вісь порівняння (I-I рис.4.2). Апліката центра, розрахована по цьому перерізу, буде аплікатою центра об’єму відсіку.
Розраховані об’єми і координати центрів об’ємів записуються у таблицю ємності судна у тому порядку, який наведений в табл. 4.2.
Таблиця 4.2. Таблиця ємності відсіків суховантажного судна.
№з/ |
Назва приміщення і |
Теоретич- |
Перехідний |
Об’єм |
Плече, |
||
під |
м |
||||||
район розташування, |
ний об’єм, |
||||||
х |
z |
||||||
п |
|
3 |
коефіцієнт, k |
вантаж, |
|||
|
шп. |
м |
|
м3 |
|
|
|
1 |
Трюм №1 (10-25 шп.) |
|
0,9-0,92 |
|
|
|
|
2 |
Твіндек №1 (10-25 |
|
0,9-0,92 |
|
|
|
|
. |
шп.) |
|
|
|
|
|
|
. |
. |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сума |
Σ1 |
|
Σ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Вантажний люк №1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
(15-20 шп.) |
|
1 |
|
|
|
|
2 |
Вантажний люк №2 |
|
|
|
|
|
|
. |
(30-40 шп.) |
|
|
|
|
|
|
. |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сума |
Σ1 |
|
Σ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70
|
|
|
|
Продовження табл. 4.2 |
||||
|
|
|
|
|
Об’єм |
|
|
|
№ |
Назва приміщення і |
Теоретич- |
Перехідний |
Плече, |
||||
під |
|
м |
||||||
район розташування, |
ний об’єм, |
|
||||||
х |
|
z |
||||||
з/п |
|
|
3 |
коефіцієнт, k |
вантаж, |
|
||
|
шп. |
|
м |
|
м3 |
|
|
|
1 |
Цистерна |
днищова |
|
0,98 |
|
|
|
|
|
№1 (10-25 шп.) |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Цистерна |
днищова |
|
0,98 |
|
|
|
|
. |
№2 (25-35 шп.) |
|
|
|
|
|
|
|
. |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Σ2 |
|
|
|
|
|
Сума |
Σ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Форпік (5-10 шп.) |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Ахтерпік |
(130- |
|
|
|
|
|
|
. |
140 шп.) |
|
|
|
|
|
|
|
. |
.. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За наявності диптанка або бункерів вони записуються в таблицю після ахтерпіка і суми об’ємів по ним не підраховуються.
Для наливних суден після днищових цистерн записуються танки ізольованого баласту. Їх об’єми підсумовуються окремо.
Контрольні запитання
1.Які розрахунки і як виконуються по епюрі ємності?
2.Від чого залежить кількість водонепроникних перебірок на суховантажному і наливному суднах?
3.Від чого залежить і як розраховується довжина машинного
відділення?
4.Як розраховується апліката центра об’єму відсіку?
71
5. ЗВ’ЯЗОК МІЖ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПРОЕКТОВАНИХ СУДЕН І ОПОРОМ ВОДИ
Проектувальник повинен уміти обрати елементи судна, які забезпечують окрім усього іншого мінімальну потужність ЕУ, і при цьому мати чітку уяву про те, до яких наслідків може привести зміна попередньо обраних елементів.
Як відомо, опір води R рухові судна складається з опору тертя Rт, опору форми Rф і хвильового опору Rхв [15]
R = Rтр + Rф + Rхв.
При розрахунках опору його звичайно розбивають на дві складові частини – опір тертя Rт і залишковий опір Rз
R = Rт + Rз.
Слід зауважити, що, як відомо, у тихохідних суден у загальному опорі в процентному відношенні переважає опір тертя; а у швидкохідних внаслідок підвищення хвильового опору, – залишковий.
5.1 Взаємний зв’язок елементів судна і опору тертя.
Як відомо, формула для визначення опору тертя має вигляд [15]
Rт = ζ f ρ2v2 Ω.
Значення густини води ρ і швидкості руху v не залежить від форми судна, тому впливати на опір тертя можна тільки за рахунок коефіцієнта тертя
ζf = f(Re) і змоченої поверхні Ω.
При варіюванні елементів судна його довжина змінюється не більше ніж на 15...20 %, що визначає відносну сталість чисел Рейнольдса Re. Крім того,
залежність ζf від Re достатньо слаба, що дає можливість приймати ζf = idem для усіх варіантів проекту.
Тому можна записати, що Rт = f(Ω), а сама змочена поверхня Ω за формулою Тейлора визначається, як Ω = k DL , де k – числовий коефіцієнт, D
– водотоннажність, L – довжина судна.
72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Використовуючи |
формулу |
для |
відносної |
|
довжини |
|||||
l = |
|
L |
|
1 |
L 2 |
B 13 |
|
1/3 |
, тоді Ω = kl |
1/2 |
2/3 |
|
|
D |
= |
|
|
T |
|
можна записати, що L = lD |
|
D . |
|||
|
3 |
|
γδ |
B |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У цьому випадку для двох варіантів проекту судна, один з яких позначимо індексом "нуль", у припущенні, що D = D0 = idem, є справедливим відношення
Rт |
|
l |
12 |
δ0 |
|
16 |
|
L |
B |
|
13 |
B |
T |
|
16 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
5.1 |
||||||||
(Rт )0 |
= |
|
|
= |
|
|
|
|
(L |
|
) |
|
|
(B |
|
) |
|
||||
l0 |
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
0 |
|
|
|
T |
0 |
|
|
|
Користуючись цим співвідношенням, можна записати ланцюжки взаємозв’язків [2], які наочно вказують на залежність Rт від елементів проекту судна:
δ↑ → l↓ → Ω↓ → Rт↓; L/B↑ → l↑ → Ω↑ → Rт↑; B/T↑ → l↑ → Ω↑ → Rт↑.
Таким чином, аналіз приводить до висновку, що найбільш значущою у даному випадку є залежність (див. 5.1)
Rт = f(Ω) = f(l) = f(L/B).
5.2 Взаємний зв’язок елементів судна і залишкового опору
У попередніх розділах урахування вимог до ходовості визначалося вибором значень l і L/B. Взагалі цих параметрів замало, бо в різних діапазонах чисел Фруда Fr діють різні закономірності впливу параметрів форми корпусу на залишковий опір. Для пояснення цих закономірностей поділимо усі судна на 3
групи [3] (рис.5.1.)
I група суден – тихохідні судна з Fr < 0,25.
ІІгрупа – середньошвидкісні судна з 0,25 < Fr < 0,35.
ІІІгрупа – швидкохідні судна з Fr > 0,35.
73
ζз |
І |
|
ІІ |
|
ІІІ |
|
|
тихохідні |
|
швидкохідні |
|
|
|
|
|
вантажні |
|
вантажні |
|
|
|
|
|
|
|
|
пасажирські |
|
|
|
|
|
танкери |
|
промислові |
|
|
|
|
|
УСВ |
контейнеровози |
|
|
|
|
|
|
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
Fr |
Рис.5.1. Швидкісні режими і приблизні межі Fr.
Для суден різних призначень діапазони швидкостей у вузлах можна показати наступним чином:
тихохідні |
−12 |
−14 |
вуз. |
|
−14 |
−17 |
вуз. |
Вантажнісудна середньошвидкісні |
|||
|
−18 − 22 |
вуз; окремі−до33 вуз. |
|
швидкохідні |
|||
Пасажирськісудна |
−16 |
− 30 |
вуз. |
Компоненти залишкового опору (опір форми і хвильовий опір) не можуть бути відображені простими одночленними залежностями від елементів судна. У цьому випадку треба використовувати положення і рекомендації гідромеханіки.
Основним компонентом опору форми Rф є опір, обумовлений появою вихорів у кормі під час порушення ламінарного обтікання корпусу. Геометричним параметром, який визначає інтенсивність вихороутворення, є кривизна кормових гілок ватерліній, яка безпосередньо пов’язана з довжиною кормового загострення Lк (рис. 5.2).
Для визначення мінімального допустимого значення Lк, який гарантує відсутність інтенсивного вихороутворення, використовується формула Бекера [2]
Lк = 4,1 w = 4,1 βBT .