Теоретический чертеж корпуса

Курсовая работа

по дисциплине «Устройство и оборудование судна»

На тему

 

Содержание:

1. Вступление.

2. Теоретический чертеж корпуса.

3. Архитектурно-конструктивный тип судна.

4. Определение грузоподъемности, вместимости и мощности СЭУ:

4.1. Вместимость;

4.2. Грузоподъемность;

4.3. Водоизмещение и расчетная осадка;

4.4. Грузовой размер;

4.5. Мощность СЭУ и запас топлива.

5. Расчеты посадки и отдельных характеристик мореходности:

5.1. Проверка остойчивости и удифферентовки при загрузке генеральным грузом;

5.2. Проверка остойчивости и удифферентовки судна при перевозке контейнеров.

6. Определение наибольшего водоизмещения и валовой вместимости:

6.1. Наибольшее водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность;

6.2. Валовая вместимость.

7. Выводы.

 

 

  

 

        2                                                                          

 

 

Вступление

 

В жизни человеческого общества водные средства передвижения возникли и приобрели большое значение гораздо раньше, чем другие виды транспорта; можно без преувеличения сказать, что судоходство и судостроение неразрывно связаны с историей человечества.

В наше время невозможно представить себе международные связи без судоходства и судостроения. В перевозке различных грузов, таких как нефть, уголь, зерно, стальной прокат, машины и т.д., судоходство, несмотря на конкуренцию других видов транспорта, будет и впредь играть решающую роль.

Развитие экономики требует совершенствования эксплуатационной деятельности, сокращения простоев судов, широкого применения прогрессивных форм организации труда. Экономический постулат, что судно дает доход только тогда, когда оно идет с грузом, общеизвестен. В стремлении снизить время простоев судов в портах могут быть найдены новые решения проблем, связанных с перегрузкой контейнеров и лихтеров, а также с созданием составных судов.

Необходимую эффективность работы обуславливает научно-технический прогресс, основные направления которого заключаются в повышении мощности и грузоподъемности судов, автоматизации управления главной энергетической установкой, погрузкой и выгрузкой грузов, эксплуатации флота без постоянной вахты в машинных отделениях, безопасности плавания благодаря применению современного радионавигационного оборудования.

Для повышения безопасности в условиях постоянного увеличения интенсивности судоходства и скорости судов, а также в целях сокращения необходимого обслуживающего персонала промышленностью изготовляются не только установки и приборы для автоматического контроля работы и дистанционного управления энергетической установкой, но и непрерывно совершенствуются мореходные инструменты и разрабатываются автоматические навигационные приборы и оборудование.

Важнейшей задачей является охрана окружающей среды от производственной деятельности водного транспорта. Основными видами загрязнений при эксплуатации флота являются хозяйственно-бытовые и нефтесодержащие воды, сухой мусор и пищевые отходы. С целью предотвращения загрязнения водных бассейнов флот оборудуют системами сбора и накопления судовых загрязнений с последующей передачей их на утилизацию. С этой целью построены береговые специализированные причалы для приема с судов сточных вод и сухого мусора, плавучие станции очистки нефтесодержащих вод, а также суда –сборщики, обеспечивающие сбор с транспортного флота всех видов загрязнений.

Увеличивающийся поток грузов, перевозимых морским путем, стремление к снижению транспортных расходов и к максимальной загрузке имеющихся портов – все это ведет к тому, постоянно производится усовершенствование различных судов и поиск новых конструктивных решений.

 

3

 

 

Таблица2

Наименование помещения судна по длине	Шпация а0, мм	Длина помещения lп, мм	Длина помещения (округленная до целого числа шпаций) lп, мм	Количество          шпаций на помещение
Форпик	600	4,9	4,8	8
Коффердам	700	3,1	2,8	4
Трюм №1	700	12,5	12,6	18
Диптанк №2	700	2	2,1	3
Трюм №2	700	24	23,8	34
Диптанк №3	700	3,5	3,5	5
Трюм №3	700	24	23,8	34
М/О	700	14,5	14,7	21
Ахтерпик	600	9,5	9,6	16
Сумма:		98	97,7	143

 

 

6

 

 

4. Определение грузоподъемности, вместимости и мощности СЭУ

 

4.1 Вместимость

 

Вместимость судна определяется с помощью эпюры вместимости. Для построения ее необходимо рассчитать площади теоретических шпангоутов от основной линии до верхней палубы(см. таблицу1).

Поскольку в курсовой работе предусматривается наличие бака, то необходимо рассчитать площади шпангоутов в надстройке. Также для построения эпюры вместимости необходимо рассчитать площади в двойном дне и диптанке №1, а также площади комингсов. Расчет этих площадей осуществляется с помощью правила трапеции.

Расчет площади шпангоутов в двойном дне производим, учитывая, что высота двойного дна h_дд = 1м.

у_опi +у_ддi

S_ддi = ————* h_дд,

2

где S_ддi – площадь i-того шпангоута в двойном дне, м²;

у_опi – соответствующая координата на основной плоскости (ОП) на i-том шпангоуте;

у_ддi - соответствующая координата на двойном дне на i-том шпангоуте.

Данный расчет приводим в таблице3.

             Таблица3

№ шпангоута	Координата на ОП	Координата на двойном дне	Площадь шпангоута, м2
0	0,3	1,55	0,925
1	0,5	2,1	1,3
2	2	4,2	3,1
3	3,8	6,4	5,1
4	4,5	6,7	5,6
5	5,3	6,9	6,1
6	5,1	6,6	5,85
7	4,7	6,3	5,5
8	2,8	4,5	3,65
9	0,7	1,9	1,3
10	0	0	0

 

Расчет площадей шпангоутов на баке осуществляем, исходя из высоты бака h_б = 2,4м.

У_впi +у_бi

S_бi = ————* h_б,

2

где S_бi – площадь i-того шпангоута на баке, м²;

у_опi – соответствующая координата на верхней палубе (ВП) на i-том шпангоуте;

у_ддi - соответствующая координата на баке на i-том шпангоуте.

Расчет площадей шпангоутов на баке приведен в таблице4.

 

               

7

 

 

          Таблица4

№ шпангоута	Координата на ВП	Координата на баке	Площадь шпангоута, м2
0	1	3,2	5,04
1	4,5	6,4	13,08
2	6,6	7	16,32

 

В трюме №1 предусмотрен диптанк, поэтому необходимо рассчитать площади шпангоутов в этом диптанке, учитывая, что h_дт = 3,5м.

у_опi +у_дтi

S_дтi = ————* h_дт,

2

где S_дтi – площадь i-того шпангоута в диптанке, м²;

у_опi – соответствующая координата на основной плоскости (ОП) на i-том шпангоуте;

у_дтi - соответствующая координата на диптанке на i-том шпангоуте.

Данный расчет приводим в таблице5.

 

           Таблица5

№ шпангоута	Координата на ОП	Координата на диптанке	Площадь шпангоута, м2
1	0,5	2,5	5,25
2	2	5,5	13,125

 

Для расчета площади комингсов задаем высоту комингса h_л = 2,0м и определяем ширину:

b_л = 0,75*B = 0.75*14 = 10.5м,

где b_л – ширина люка, м;

B – ширина судна, м.

В этом случае площадь определим так:

S_л = b_л * h_л = 10,5*2 = 21 м².

Эпюра вместимости представлена в приложении2.

Площадь эпюры вместимости между основной линией и верхней палубой представляет собой теоретический объем корпуса судна до верхней палубы. Площади между основной линией и кривой двойного дна представляют собой теоретический объем двойного дна. Площади эпюры вместимости, которые заключены между трюмными переборками, линией двойного дна и линиями люковых закрытий представляют собой теоретические объемы трюмов.

Для получения расчетной вместимости для насыпных и генеральных грузов необходимо уменьшить теоретический объем, отнять от него объем набора, настила из дерева и объемы, которые нельзя заполнить в первом случае сыпучими грузами, а во втором – штучным грузом.

Для генерального груза разница составляет приблизительно 12% от теоретического объема трюмов, а для насыпных грузов около 3% от теоретического объема. Разница для цистерн двойного дна – 3%, для форпика и ахтерпика – 4%, для диптанков – 1,5%.

Результаты расчетов по эпюре вместимости сведены в таблицу6 (для грузовых помещений) и в таблицу7 (для балластных танков)

 

 

8

 

 

         Таблица 6

№п/п	Вес груза, т
		Теоретическая Wтеор, м3	Киповая Wкип, м3
1	Трюм №1	800,51	704,45	380,778
2	Трюм №2	2159,659	1900,5	1050,60
3	Трюм №3	2238	1969,44	1064,56
Σ		5198,169	4574,39	2495,938

Результаты расчетов абсцисс и аппликат отсеков приведены в таблице10.

Согласно результатам расчетов определяется метацентрическая высота по формуле:

h₀ = z_m – z_g –Δh_ж,

где z_m = z_c – r₀ – аппликата метацентра;

Δh_ж = 0,12 – поправка на влияние свободной поверхности жидких грузов.

Метацентрический радиус r₀  и аппликата центра величины определяются по соответствующим выражениям Л.Эйлера:

 

                            с_w*(c_w – 0.04)    B²   0.79*(0.79-0.04) 14²

r₀ = ————————*—— = ————————*—— = 3.372 м,

                               12* c_b              d           12*0.7           4.1

где с_w – коэффициент полноты конструктивной ватерлинии равный 0,79;

                                                        с_w                                   0,79

z_c = ————— * d = ————— * 4,1= 2,174м.

                                                    с_w + c_b                       0,79+0,7

Аппликата центра тяжести судна z_g определяется по формуле:

                                                 Σ(Р_i*z_i) 20178,399

z_g = ——— = ————— = 5.0001м,

                                                    ΣР_i          4035,595

где ΣР_i = Δ, а Р_i и z_i - составляющие нагрузки и аппликаты их центров тяжести.

Таким образом, метацентрическая высота составляет:

h₀ = 3,372 + 2,174 –0,12 –5,0001 = 0,426 м,

что удовлетворяет требованиям Регистра касательно метацентрической высоты сухогрузных судов (h₀ >0).

 

 

14

 

 

Удифферентовка судна проверяется для случая посадки судна по проектную ватерлинию сравнением абсциссы центра тяжести судна x_g с абсциссой центра величины x_с (x_с = 0). Абсцисса центра тяжести судна определяется по формуле:

                                                 Σ(Р_i*х_i) -7708,127

х_g = ——— = ————— = -0,382м,

                                                    ΣР_i          4035,595

где ΣР_i = Δ, а х_i - абсциссы центров тяжести составляющих нагрузки.

Так как х_g ≠ x_с, то необходимо вычислить угол дифферента ψ° по формуле:

         х_g - x_с

ψ° ≈ 57,3*———,

          R₀

где R₀ - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:

                                                  с_w ²       L²_квл          0,792 100,752

R₀ = 0,9*———*——— = 0,9*———* ———— = 165,548 м,

                                                  c_b   12* d            0,7     12*4,1

где L_квл =100,75 длина судна по КВЛ.

Тогда получим значение угла дифферента:

-0,382 - 0

ψ° ≈ 57,3*———— = -0,132°,

165,548

Так угол дифферента отрицательный и не превышает –0,5° (при кормовом расположении машинного отделения), то можно считать, что судно удифферентовано.

 

15

 

 

5.1 Проверка остойчивости и удифферентовки судна при перевозке контейнеров.

 

Остойчивость проверяется для перевозки контейнеров в трюмах и на палубе. При этом вес контейнеров в трюме составляет 14т, а на палубе – 5т.

При перевозке контейнеров, в том числе и палубных, для обеспечения остойчивости принимается водяной балласт, который размещается в форпике, двойном дне трюма №2 и трюма №3, а также в диптанке №1. Лбъем балластных помещений и абсциссы их центров тяжести определены по эпюре вместимости. 

Таким образом, водоизмещение судна при перевозке контейнеров будет определяться величиной ΣР_i, а новое значение осадки будет составлять d_конт = 3,463м. Данные расчеты представлены в таблице11 и таблице12.

Для проверки остойчивости используется эскиз общего расположения с указаниями, где размещаются контейнеры. Остойчивость считается достаточной, если выполняются условия в отношении метацентрической высоты:

h₀ = z_m – z_g –Δh_ж ≥ 0,2м;

 

                            с_w*(c_w – 0.04)    B²   0.79*(0.79-0.04) 14²

r₀ = ————————*—— = ————————*—— = 3,992 м,

                               12* c_b          d_конт             12*0.7              3,463

 

                                                    с_w                                          0,79

z_c = ————— * d_конт = ————— * 3,463= 1,836м.

                                                 с_w + c_b                              0,79+0,7

Аппликата центра тяжести судна z_g определяется по формуле:

                                                 Σ(Р_i*z_i) 18049,259

z_g = ——— = ————— = 5.295м,

                                                    ΣР_i           3408,904

Таким образом, метацентрическая высота составляет:

h₀ = 3,992 + 1,836 –0,12 –5,295 = 0,414 м >0,2.

Удифферентовка судна проверяется сравнением абсциссы центра тяжести судна x_g с абсциссой центра величины x_с (x_с = 0). Абсцисса центра тяжести судна определяется по формуле:

                                                 Σ(Р_i*х_i) -2432,115

х_g = ——— = ————— = -0,713м,

                                                    ΣР_i          3408,904

Так как х_g ≠ x_с, то необходимо вычислить угол дифферента ψ° по формуле:

         х_g - x_с

ψ° ≈ 57,3*———,

          R₀

где R₀ - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:

                                                  с_w ²       L²_квл          0,79²      100,75²

R₀ = 0,9*———*——— = 0,9*———* ———— = 195,999 м,

                                                  c_b   12* d            0,7 12*3,463

Тогда получим значение угла дифферента:

-0,713 - 0

ψ° ≈ 57,3*———— = -0,208°.

195,999

Так угол дифферента отрицательный и не превышает –0,5° (при кормовом расположении машинного отделения), то можно считать, что судно удифферентовано.

 

18

 

 

Выводы

 

В результате работы было спроектировано судно – многоцелевой сухогруз, для которого предусмотрена возможность перевозки контейнеров. Выполнены соответствующие расчеты, которые подтверждают соответствие судна требованиям по минимальному надводному борту, остойчивости (продольной и поперечной) и другим характеристикам. Для данного судна предусмотрена дальность плавания 5050 морских миль. К расчетам прилагаются схема общего расположения, проекция «Корпус» и эпюра вместимости, которые дают более полное представление о конструкции судна, его особенностях и технических возможностях.

 

Литература:

 

1. Ларкін Ю.М., Хільський В.П., Демідюк О.В. «Устрій і будова суден»,                      Одеса, 2000.

  2. Н.Г. Смирнов «Теория и устройство судна», Транспорт, 1992.

  3. Р.Допатка, А.Перепечко «Книга о судах»,Судостроение, 1981.

№ п/п	Наименование статьи нагрузки	Вес Pi, т	Аппликаты zg, м	Pi*zi, т*м	Абсцисса xg,м	Pi*xi, т*м
1	Судно порожнем	1341,57	5,780	7754,483	-8,82	-11833
2	Топливо и масла	165,424	0,500	82,712	-31,5	-5210,9
3	Экипаж и запасы	32,663	14,375	469,531	-44,5	-1453,5
4	Груз в трюме №1	380,778	6,875	2617,849	35	13327
5	Груз в трюме №2	1050,6	4,375	4596,375	10,25	10769
6	Груз в трюме №3	1064,56	4,375	4657,450	-12,5	-13307
Суммы		4035,595		20178,399		-7708,1

 

Курсовая работа

по дисциплине «Устройство и оборудование судна»

На тему

 

Содержание:

1. Вступление.

2. Теоретический чертеж корпуса.

3. Архитектурно-конструктивный тип судна.

4. Определение грузоподъемности, вместимости и мощности СЭУ:

4.1. Вместимость;

4.2. Грузоподъемность;

4.3. Водоизмещение и расчетная осадка;

4.4. Грузовой размер;

4.5. Мощность СЭУ и запас топлива.

5. Расчеты посадки и отдельных характеристик мореходности:

5.1. Проверка остойчивости и удифферентовки при загрузке генеральным грузом;

5.2. Проверка остойчивости и удифферентовки судна при перевозке контейнеров.

6. Определение наибольшего водоизмещения и валовой вместимости:

6.1. Наибольшее водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность;

6.2. Валовая вместимость.

7. Выводы.

 

 

  

 

        2                                                                          

 

 

Вступление

 

В жизни человеческого общества водные средства передвижения возникли и приобрели большое значение гораздо раньше, чем другие виды транспорта; можно без преувеличения сказать, что судоходство и судостроение неразрывно связаны с историей человечества.

В наше время невозможно представить себе международные связи без судоходства и судостроения. В перевозке различных грузов, таких как нефть, уголь, зерно, стальной прокат, машины и т.д., судоходство, несмотря на конкуренцию других видов транспорта, будет и впредь играть решающую роль.

Развитие экономики требует совершенствования эксплуатационной деятельности, сокращения простоев судов, широкого применения прогрессивных форм организации труда. Экономический постулат, что судно дает доход только тогда, когда оно идет с грузом, общеизвестен. В стремлении снизить время простоев судов в портах могут быть найдены новые решения проблем, связанных с перегрузкой контейнеров и лихтеров, а также с созданием составных судов.

Необходимую эффективность работы обуславливает научно-технический прогресс, основные направления которого заключаются в повышении мощности и грузоподъемности судов, автоматизации управления главной энергетической установкой, погрузкой и выгрузкой грузов, эксплуатации флота без постоянной вахты в машинных отделениях, безопасности плавания благодаря применению современного радионавигационного оборудования.

Для повышения безопасности в условиях постоянного увеличения интенсивности судоходства и скорости судов, а также в целях сокращения необходимого обслуживающего персонала промышленностью изготовляются не только установки и приборы для автоматического контроля работы и дистанционного управления энергетической установкой, но и непрерывно совершенствуются мореходные инструменты и разрабатываются автоматические навигационные приборы и оборудование.

Важнейшей задачей является охрана окружающей среды от производственной деятельности водного транспорта. Основными видами загрязнений при эксплуатации флота являются хозяйственно-бытовые и нефтесодержащие воды, сухой мусор и пищевые отходы. С целью предотвращения загрязнения водных бассейнов флот оборудуют системами сбора и накопления судовых загрязнений с последующей передачей их на утилизацию. С этой целью построены береговые специализированные причалы для приема с судов сточных вод и сухого мусора, плавучие станции очистки нефтесодержащих вод, а также суда –сборщики, обеспечивающие сбор с транспортного флота всех видов загрязнений.

Увеличивающийся поток грузов, перевозимых морским путем, стремление к снижению транспортных расходов и к максимальной загрузке имеющихся портов – все это ведет к тому, постоянно производится усовершенствование различных судов и поиск новых конструктивных решений.

 

3

 

 

Теоретический чертеж корпуса

 

Поверхность корпуса судна имеет сложную форму, точное представление об его конфигурации может дать только теоретический чертеж – графическое изображение теоретической поверхности корпуса в проекциях на три взаимно перпендикулярные координатные плоскости. Для всех судов, кроме деревянных, железобетонных и многослойных пластмассовых, на теоретическом чертеже принято изображать поверхность корпуса без учета толщины наружной обшивки.

Кривые линии, полученные при пересечении поверхности корпуса плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, называют шпангоутами.

В данной работе форма корпуса представлена в виде десяти теоретических шпангоутов. На проекции «Корпус» носовые ветки теоретических шпангоутов принято изображать справа от ДП, а кормовые – слева. Абсцисса центра величины принята равной нулю x_c = 0. Размерные значения ординат получены умножением их безразмерной величины на половину ширины судна. При этом коэффициент общей полноты принимается равным 0,7 (c_b = 0,7), а также учитывается наличие бульба. Проекция «Корпус» построена в масштабе 1:100 и приведена     в приложении1. 

Площадь шпангоута определяется его очертанием на проекции «Корпус». В координатных осях z, y его площадь с высотой борта D разбивают на восемь равных частей, соответствующие числу теоретических ватерлиний. Ординаты на один борт обозначают y₀,y₁…y₈, а расстояние между ватерлиниями – через ΔD = D/8.

В связи с симметрией шпангоута относительно ДП его искомая площадь в соответствии с правилом приближенных вычислений способом трапеций определится как удвоенная сумма площадей элементарных площадок:

ω_i = 2*ΔD*σ_i,

где ω_i  - площадь шпангоутов, м²;

σ_i – исправленная сумма ординат, полученная из выражения:

σ_i = Σy_i – (y0+y8)/2,

где Σy_i – сумма всех ординат строки;

(у₀+у₈)/2 – поправка, равная полусумме крайних ординат.

Таким образом, площадь шпангоута равна удвоенному произведению интервала между ватерлиниями на исправленную сумму ординат.

Объем подводной части судна, т.е. объемное водоизмещение, определяем при помощи метода параллельных сечений с применением правила трапеций. Корпус разбиваем на n элементарных объемов рядом равноотстоящих параллельных плоскостей. Такими плоскостями на теоретическом чертеже являются плоскости теоретических шпангоутов ω₀ , ω₁, ω₂ … ω_n .

Объем каждого элементарного слоя с небольшой погрешностью можно принять равным полусумме ограничивающих слой площадей шпангоутов, умноженной на расстояние, равное длине теоретической шпации L/n:

       ω₀ + ω₁₀  L

∇ = Σ ω_i - ——— * — * C,

2 n

где ∇ - объемное водоизмещение, м³;

  Σ ω_i - сумма площадей шпангоутов;

(ω₀ + ω₁₀)/2 – поправка, равная полусумме площадей крайних шпангоутов;

  С – коэффициент принимаемый равным 1,005.

Полученные результаты сведены в таблицу1.

 

5