Обоснование архитектурно-конструктивного типа судна

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ

Федеральное агентство морского и речного транспорта

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Череповецкий филиал

Курсовой проект

По дисциплине: «Теория и устройство судна»

 

 

Выполнил: Пантин Дмитрий Александрович

Проверил: преподаватель Ляшук Л.В.

 

г. Череповец 2009

 

Содержание

 

1. Обоснование архитектурно-конструктивного типа судна

. Определение основных элементов проектируемого судна

. Определение координат центра масс судна

. Определение площади парусности и координаты центра парусности

. Расчет посадки судна

. Расчет сопротивления и скорости хода на тихой воде, в штормовых условиях и во льдах

. Расчет характеристик качки судна в рейсе

. Расчет движителей

. Разработка чертежа общего расположения судна

. Классификация судов

. Общесудовая спецификация

Заключение

Список литературы

Обоснование архитектурно-конструктивного типа судна

При разработке проекта судна произведено ознакомление с литературой, отражающей современные тенденции в развитии флота, а также материалами по судну прототипу. В результате принято решение в отношении архитектурно-конструктивного типа проектируемого судна. Разрабатывается однопалубный винтовой сухогрузный теплоход с высокими комингсами люка, люковыми закрытиями, надстройкой и МО в корме. Корпус имеет двойные борта и дно.

На основании принятого решения выбрано судно-прототип, характеристики которого будут использовать для определения водоизмещения и главных размерений проектируемого судна (таблица 1.1)

 

Таблица 1.1

Номер проекта и год постройки	№2036, 1962 год.
Класс судна	«Р»
Главные размерения: Длина Ширина Высота борта Осадка	L=85 (м) B=12,5 (м) H=3,4 (м) T=1,8 (м)
Коэффициент полноты: Ватерлинии Мидель шпангоута Водоизмещения	α = 0,92 β = 0,992 δ = 0,817
Расчётная скорость	19 км/ч
Мощность двигателя	Ne = 400 (э.л.с.)
Частота вращения двигателя	n = 500 (об/мин)
Число двигателей	Хg = 2
Грузоподъёмность	G = 1000 (т)
Автономность плавания	t=15 (суток)
Тип и количество движителей	Гребной винт, 2
Число членов экипажа	11 человек
Адмиралтейский коэффициент	С=1158
Коэффициент утилизации	η = 0,64

Весовая нагрузка судна-прототипа приводится к стандартному виду (таблица 1.2).

 

Таблица 1.2

Разделы (группы) нагрузки	Масса (т)	ПЛЕЧО (м)		Статический момент (тм)
	mi	xi	zi	Mxi=mi∙xi	Mzi=mi∙zi
А. Корпус с оборудованием	367,06	0,88	0,84	323	308,3
Б. Механизмы МО	35,03	-30	2	-1051	70,06
В. Дедвейт:	29,54	-	-	-	-
1. Груз	1000	4,03	3,04	4030	3040
2. Топливо и смазка	3,43	-10,1	2,52	-34,6	8,64
3. Экипаж с багажом	1,1	-32,8	6,05	-36,04	6,65
4. Провизия	7.44	-27,7	4,03	-206,24	30
5. Вода	16,5	-14,1	2,52	-232,65	41,58
6. Загрязненные воды	4,5	-20,2	2,52	-93,54	11,7
ИТОГО по судну:	431,63	-	-	-	-

Расчет посадки судна

 

Этот расчет включает определение дифферента для двух состояний судна: в грузу и порожнем. Его рекомендуется выполнять в табличной форме.

 

Таблица 5.1

Расчетные величины	Обозначения и формулы	В грузу	Порожнем
Водоизмещение	D	1594	673,3
Средняя осадка	T	1,8	0,75
Большой метацентрический R	R	296,8	694
Абсцисса ЦТ площади ВЛ	xf	-1,6	-1,6
Абсцисса ЦВ	xc	-0,29	1,4
Аппликата ЦВ	zc	0,95	0,39
Абсцисса ЦТ	xg	-0,29	-9,25
Аппликата ЦТ	zg	2,63	2,03
Возвышение ЦТ над ЦВ	a=zg-zc	1,68	1,64
Большая метацентрическая H	H=R-a	295,12	678,36
Плечо дифферентир. момента	ℓ=xg-xc	0	-10,67
Дифферент	∆=ℓL/H	0	-1,34
Осадка носом	Tн=T+(L/2-xf)∆/L	1,8	0,06
Осадка кормой	Tk=T-(L/2+xf)∆/L	1,8	0,11

В таблице величина x_f определяется по выражению:

 = -0,01∙(86∙(1,75+0,88+3,5∙0,88²)∙(1-0,88))=-1,6

Значения аппликаты центра величины z_c и метацентрические радиусы определяются по приближённым формулам. Обычно значения z_c вычисляются по формуле В.В. Поздюнина: z_c = Т/(1+δ/α);

Значения метацентрических радиусов по формулам Фан-дер-Флита:

 

r = (α²/11,4δ)∙(В²/Т); R = (α²/14δ)∙(L²/Т).

 

Значения метацентрических высот вычисляются из геометрических соотношений:

 

h = r + z_c - z_g ; H = R + z_c - z_g.

 

По значениям осадки носом Т_н и кормой Т_к, в порожнем состоянии принимается решение в отношении необходимости приема балласта. Балласт принимается для обеспечения нормальной работы движителей из условия:

в котором диаметр винта D_в можно ориентировочно принять по данным судна-прототипа, и для обеспечения достаточной устойчивости судна на курсе. Последнее условие требует некоторого минимального значения осадки носом. Ориентировочно можно принять следующие минимальные значения:

для судов класса«М-СП» - Т_н≥ 1,7 м,

«М» и «О» - Т_н ≥ 1,0 м,

«Р» - Т_н ≥ 0,6 м.

D_в=1,2. D_в/0,8=1,5

Осадки Т_н и Т_к, полученные в таблице для состояния порожнем меньше требуемых. Значит необходимо принять балласт. По значениям требуемых осадок судна носом и кормой (с балластом) определяется среднее значение осадки с балластом.

 

= (0,6+1,5)/2=1,05

 

Находится изменение осадки, вызванное приемом балласта:

 

∆Т=Т_δ-Т_п = 1,05-0,75=0,3

 

и необходимая масса балласта:

 

m_δ=ρ∆TS

 

где:ρ - плотность воды;

S - площадь действующей ВЛ, принимаемая площади ВЛ в грузу.

S = αLB = 0,88∙86∙12,6 = 953,6

m_δ=1∙0,3∙953,6=286,08 (т)

Координата балласта определяется приближенно по выражению:

 

 

где значения D и H принимаются для загрузки судна порожнем. Если величина x_δ оказывается неприемлемой, то следует изменить значения Т_н и Т_к в балласте.

x_δ = 673,3∙678,36∙[(0,6-1,5)-(0,06-0,11)]/(286,08∙86) = -182696/24603 = -7,43 (м)

По результатам расчётов делается вывод о необходимости приёма балласта в количестве 286,08 тонн. Распределяется между цистерной №3 (83-100 шп.) и цистерной №4 (100-113 шп.)

 

Расчет движителей

Целью данных расчётов является определение характеристик движителей, обеспечивающих при заданной мощности силовой энергетической установки наилучшие пропульсивные качества судна. Для данного судна это наибольшая скорость. А также уточнение требуемой мощности силовой энергетической установки.

Расчёты движителей проводим по таблице 8.1.

 

Таблица 8.1

К.П.Д.	Мощность двигателя, кВт	Частота вращения, 1/с	Диаметр винта, м	Шаговое отношения H/D	Коэффициент задания, кa	λр
0,28	1426	35,25	1,0	0,40	0,44	0,12
0,32	1248	22	1,2	0,44	0,53	0,16
0,36	1109	15	1,4	0,48	0,62	0,20

 

Подбираем три диаметра винта, один из которых берётся с судна-прототипа.

Для расчётов используются следующие формулы

Где: η_w=0,98

η_r =0,98

N_р- мощность движителя,

Р - упор движителя,

R - выбираем сопротивление на 3 бальной волне при скорости 5,56 м/с,

Х- количество винтов,

δ - коэффициент полноты водоизмещения.

Получаем:

ψ= 0,55∙0,8-0,2=0,24

V_p=5,56(1-0,24)=4,23

Р=145/[2(1-0,2)]=90,6

а=9,52

к_a1=4,23/9,52=0,44 к_a2=4,23∙1,2/9,52=0,53 к_a3=4,23∙1,4/9,52=0,62

По результатам расчётов принимается мощность, при которой К.П.Д имеет наибольшее значение. Такой мощностью является 1100 кВт. Т.е. принимается решение установки на судно двух двигателей, мощностью 550 кВт, или 750 э.л.с.

Классификация судов

 

Все суда внутреннего (речные и озерные) и смешанного «река-море» плавания применительно к требованиям Санитарных Правил разделяются на три группы:

Группа 1 - суда с продолжительностью непрерывного пребывания членов экипажа и пассажиров на борту свыше 16 ч.;

Группа 2 - суда с продолжительностью непрерывного пребывания членов экипажа и пассажиров на борту до 16 ч.;

Группа 3 - суда с продолжительностью непрерывного пребывания членов экипажа и пассажиров на борту до 8 ч.

Проектируемое судно относится к 1 группе.

Настоящее деление на группы не распространяется на разъездные суда. Санитарно-гигиенические требования на их проектирование в каждом конкретном случае уточняются и согласовываются органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы.

Группа судов технического флота определяется также в зависимости от времени непрерывного пребывания членов экипажа (команды или бригады) на борту (земснаряда, землесоса и т.д.).

Требования к скоростным судам уточняются, в зависимости от классификации по группам, в соответствующих разделах настоящих правил.

Для грузовых судов грузоподъемностью до 300 т., а также для остальных речных и озерных судов длиной менее 25 м. в Санитарных правилах применяется термин: «МАЛОЕ СУДНО».

Согласно действующему законодательству, судовладелец несет ответственность за неправильное эксплуатационное использование судна в зависимости от его группы.

Эксплуатация судов в более высоких группах разрешается только по согласованию с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы и с технической инспекцией труда профсоюза при условии выполнения требований раздела 2 Санитарных Правил.

Системы водоснабжения.

1.На каждом судне оборудуются системы водоснабжения:

питьевой воды;

мытьевой воды;

забортной воды.

.Снабжение судов питьевой и мытьевой водой может осуществляться:

из городских водопроводов портов и пристаней или других береговых источников, рекомендованных органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы;

с водолеев;

судовыми станциями приготовления питьевой воды (ППВ).

.Приготовление питьевой воды из забортной путем ее очистки и обеззараживания в судовых условиях допускается только на установках (станциях приготовления питьевой воды), разрешенных к эксплуатации Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава.

.Количество воды, принимаемой на суда из береговых источников, а также приготовляемой на станциях ППВ, должно определяться численностью экипажа и пассажиров, назначением судна и продолжительностью рейса. В проектируемом судне количество воды составляет 16,5 тонн.

.При проектировании систем водоснабжения судна рекомендуется предусматривать объединенную систему, подающую ко всем водоразборным точкам воду питьевого качества.

Системы сточно-фановые.

1.На судах внутреннего плавания, имеющих санитарно-бытовые помещения и санитарное оборудование, следует устанавливать закрытую сточно-фановую систему для сбора и удаления с судна сточных и фекальных вод.

Сброс за борт неочищенных и необезвреженных сточных и фекальных вод не разрешается. Система аварийного сброса пломбируется.

.Системы имеют необходимые трубопроводы, устройства и механизмы для отвода стоков от санитарного оборудования в сборные цистерны для удаления стоков из сборных цистерн.

Устройство сточно-фановых систем без сборных цистерн не разрешается.

.Сточная система предназначается для сбора сточных вод от умывальников, ванн, душей, бань, прачечных, помещений пищевого блока и от палубных шпигатов помещений, где расположено вышеуказанное оборудование.

.Фановая система предназначается для сбора фекальных стоков от унитазов, писсуаров, санитарно-технического оборудования всех медицинских помещений и от палубных шпигатов уборных.

.Емкость сборных цистерн сточной системы (сточных цистерн) соответствует принятым для каждого конкретного судна расчетным величинам снабжения питьевой и мытьевой водой.

.Емкость сборных цистерн фановой системы (фекальных цистерн) определяется с учетом с учетом особенностей типа судна и установленного на нем санитарно-технического оборудования. При этом расчетное количество фекальных стоков на 1 чел. в сутки не менее 16 л. для судов 1 группы, 9 л. - для судов 2 группы и 3 л. - для судов 3 группы. Ёмкость фекальных цистерн проектируемого судна составляет 4,5 тонны.

Объем фекальных цистерн для скоростных судов всех групп предусматривается из расчета не менее 3 л. в сутки на каждого пассажира и члена экипажа.

.Объем сборных цистерн сточной и фановой систем рассчитывается на проектную численность экипажа и пассажиров с учетом требований п.п. 5 и 6 настоящих Правил и достаточна для сбора стоков в течении максимального времени прохождения судном расстояния между пунктами, где производится опорожнение цистерн.

.Сборные цистерны сточной и фановой систем по возможности выполняются с наружной системой набора и наклонным дном.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ

Федеральное агентство морского и речного транспорта

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Череповецкий филиал

Курсовой проект

По дисциплине: «Теория и устройство судна»

 

 

Выполнил: Пантин Дмитрий Александрович

Проверил: преподаватель Ляшук Л.В.

 

г. Череповец 2009

 

Содержание

 

1. Обоснование архитектурно-конструктивного типа судна

. Определение основных элементов проектируемого судна

. Определение координат центра масс судна

. Определение площади парусности и координаты центра парусности

. Расчет посадки судна

. Расчет сопротивления и скорости хода на тихой воде, в штормовых условиях и во льдах

. Расчет характеристик качки судна в рейсе

. Расчет движителей

. Разработка чертежа общего расположения судна

. Классификация судов

. Общесудовая спецификация

Заключение

Список литературы

Обоснование архитектурно-конструктивного типа судна

При разработке проекта судна произведено ознакомление с литературой, отражающей современные тенденции в развитии флота, а также материалами по судну прототипу. В результате принято решение в отношении архитектурно-конструктивного типа проектируемого судна. Разрабатывается однопалубный винтовой сухогрузный теплоход с высокими комингсами люка, люковыми закрытиями, надстройкой и МО в корме. Корпус имеет двойные борта и дно.

На основании принятого решения выбрано судно-прототип, характеристики которого будут использовать для определения водоизмещения и главных размерений проектируемого судна (таблица 1.1)

 

Таблица 1.1

Номер проекта и год постройки	№2036, 1962 год.
Класс судна	«Р»
Главные размерения: Длина Ширина Высота борта Осадка	L=85 (м) B=12,5 (м) H=3,4 (м) T=1,8 (м)
Коэффициент полноты: Ватерлинии Мидель шпангоута Водоизмещения	α = 0,92 β = 0,992 δ = 0,817
Расчётная скорость	19 км/ч
Мощность двигателя	Ne = 400 (э.л.с.)
Частота вращения двигателя	n = 500 (об/мин)
Число двигателей	Хg = 2
Грузоподъёмность	G = 1000 (т)
Автономность плавания	t=15 (суток)
Тип и количество движителей	Гребной винт, 2
Число членов экипажа	11 человек
Адмиралтейский коэффициент	С=1158
Коэффициент утилизации	η = 0,64

Весовая нагрузка судна-прототипа приводится к стандартному виду (таблица 1.2).

 

Таблица 1.2

Разделы (группы) нагрузки	Масса (т)	ПЛЕЧО (м)		Статический момент (тм)
	mi	xi	zi	Mxi=mi∙xi	Mzi=mi∙zi
А. Корпус с оборудованием	367,06	0,88	0,84	323	308,3
Б. Механизмы МО	35,03	-30	2	-1051	70,06
В. Дедвейт:	29,54	-	-	-	-
1. Груз	1000	4,03	3,04	4030	3040
2. Топливо и смазка	3,43	-10,1	2,52	-34,6	8,64
3. Экипаж с багажом	1,1	-32,8	6,05	-36,04	6,65
4. Провизия	7.44	-27,7	4,03	-206,24	30
5. Вода	16,5	-14,1	2,52	-232,65	41,58
6. Загрязненные воды	4,5	-20,2	2,52	-93,54	11,7
ИТОГО по судну:	431,63	-	-	-	-