Универсальное сухогрузное судно

/

АННОТАЦИЯ

Объектом разработки дипломного проекта является универсальное сухогрузное судно грузоподъемностью 5000 т. Цель разработки - проектирование судна предназначенного для морских перевозок генеральных и навалочных грузов, включая двадцати и сорокафутовые контейнеры международного стандарта высотой до девяти футов.

Пояснительная записка содержит технико-экономическое обоснование, техническое задание, обоснование выбора основных элементов судна, расчеты по теории корабля, прочности, конструкции корпуса, расчеты по механической части, определение высоты надводного борта, расчет чистой и валовой вместимости, технологию постройки, разработку конструкции корпуса в районе грузовых люков, экономические расчеты. Также выполнены расчеты по охране окружающей среды и охране труда в процессе эксплуатации судна.

Список прилагаемых чертежей

1. Пояснительная записка 7.100201.51.09.001 ПЗ

2. Теоретический чертеж 7.100201.51.09.002 ТЧ

3. Общий вид (вид сбоку, сечение по ВП) 7.100201.51.09.003 ВО

4. Общий вид (сечение по трюму, МКО) 7.100201.51.09.003 ВО

5. Рамный мидель - шпангоут 7.100201.51.09.004

6. Поперечное сечение по 71 шпангоуту 7.100201.51.09.005

7. Конструктивный продольный разрез 7.100201.51.09.006

8. Палуба в районе вырезов 7.100201.51.09.007

9. Разбивка на блоки и секции 7.100201.51.09.008

ВВЕДЕНИЕ

Сухогрузные суда, перевозящие генеральные грузы _ это суда, перевозящие сборные, относительно лёгкие грузы широкого ассортимента в различной таре. Это наиболее многочисленная группа судов мирового транспортного флота. Степень универсальности сухогрузных судов зависит прежде всего от их прочностных характеристик и остойчивости, а также от размеров и оборудования грузовых помещений.

Дедвейт большинства универсальных судов _ от 500т. до 15тыс. т., реже до20 тыс. т. и более. В зависимости от размеров универсальные сухогрузные суда условно подразделяют на:

_ малотоннажные - дедвейтом 1,5-2 тыс. т.;

_ среднетоннажные - дедвейтом 2-8 тыс. т.

_ крупнотоннажные - дедвейтом до 8- 10 тыс. т. и более,;

Относительно крупные суда используют на океанских линиях, а малотоннажные- преимущественно в рейсах вдоль побережий.

В последнее время появилось так называемые параграфные суда, стандартные и суда открытого типа. Параграфными называют суда, которые проектируют и строят с таким расчётом, чтобы при максимально возможном дедвейте их валовая регистровая вместимость не превышала определённой величины, оговорённой статьями (параграфами) международных правил и предписаний.

Для замены устаревших стандартных судов в разных странах было разработано несколько десятков проектов новых стандартных судов, в основу которых положены требования экономичности и универсальности. Подобные суда лишь условно можно было назвать стандартными, т.к. они постепенно модернизировались, а стандартизация не выходила за рамки одной строительной фирмы.

В последний период развития стандартных судов 1974- 1975 гг., стали заметны новые тенденции:

а) Появление судов второго и даже третьего поколения, более совершенных и разнообразных;

б) Расширение диапазона вариантов базового проекта судна, дополнений к нему, предлагаемых на выбор заказчику;

в) Значительное расширение типажа, т.е. появление стандарта судна для массовых грузов, сухогрузы, комбинированные сухогрузно _ наливные суда.

Существенным шагом вперёд по пути сокращения простоев в портах и уменьшения стоимости грузовых операций явилось создание судов открытого типа.

Универсальные сухогрузные суда превращаются в многоцелевые. Они занимают промежуточное положение между универсальными и специализированными судами.

Как правило на универсальных сухогрузных судах используют кормовое расположение МО. При этом увеличивается объём грузовых помещений удобных для проведения грузовых работ, что способствует ускорению погрузки и выгрузки генерального груза. Сокращение времени стоянки судов в портах часто оказывает большее влияние на скорость доставки груза, чем прямое увеличение скорости хода.

На всех сухогрузных судах длиной более 60 м. на всей их длине между форпиковой и ахтерпиковой переборками должно иметься второе дно. Его наличие- важный фактор повышения живучести при повреждении наружной обшивки днища, а образованные им объёмы междудонного пространства служат ёмкостями для приёма водяного балласта, хранения топлива.

В настоящем дипломном проекте рассматривается среднетоннажное сухогрузное судно дедвейтом 5500т.

1. ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Универсальные сухогрузные суда представляют собой старейший тип сухогрузного судна. За сто с лишним лет своего существования суда этого типа практически очень мало изменились.

Хотя их скорость и грузоподъемность увеличились, машинное отделение переместилось в корму, стрелы были заменены кранами, заметно увеличилось раскрытие палубы, механизированы работы по открытию и закрытию люков, - судно осталось прежним универсалом конца прошлого века как по принципу осуществления грузовых работ и роду перевозимого груза, так и по эксплуатационному использованию.

Обычно суда этого типа как наиболее дешевые из судов, перевозящих генеральные грузы, используются в трамповом судоходстве, где фрахты относительно невелики, что не способствует обновлению флота судов этого типа[1].

На рисунке 1.1, приведено изменение относительных объемов строительства и заказов на универсальные сухогрузные суда различных тоннажных групп, начиная с 1980 г.

Анализ приведенных данных показывает, что наиболее устойчивым спросом на мировом рынке универсальных сухогрузов пользуются суда дедвейтом 2-5 и 5-10 тыс. т. [1].

В мировом торговом флоте на 01.01.2005 среди 12691 универсальных сухогрузов (средний возраст 22,6 года) 8635 (68%) имели дедвейт до 5000 тонн, 2278 (18%) - от 5000 до 10000 т, 1145 (9%) - от 10000 до 20000 т. За 2004 г. были сданы на металлолом 191 судно дедвейтом до 10000 т, построено 152 единицы, причем опережение списания над поступлением новых судов этого типа устойчиво наблюдается с начала 90-х годов [2, 3].

Согласно табл. 1, составленной по данным [4], на начало 2003 г. из 4575 европейских многоцелевых сухогрузов дедвейтом до 10000 т. 58% были старше 20 лет, а 42% - старше 25 лет.

Таблица 1.1- Распределение по возрастам европейских сухогрузных судов (по состоянию на начало 2003 года)

Рисунок 1.1 - Изменение долей универсальных сухогрузных судов различных тоннажных групп в общем количестве строившихся в соответствующие годы судов этого типа.

Средний возраст, при котором списывали сухогрузы в 2005 г. - 30,6 года. До 2010 г. ожидается списание около 4700 судов, причем в основном твиндечных.

76% заказанного новостроя - суда дедвейтом до 10 тыс. тонн, которые активно списываются (80%).

Очевидно, что в подобной ситуации строительство морских сухогрузов для отечественных судовладельцев будет экономически оправданным при условии, что их главные характеристики будут отвечать реальной грузовой базе и путевым условиям.

Особенно интересны многоцелевые сухогрузные суда, имеющие относительно небольшие осадки, что позволяет им работать на порты с ограниченными путевыми условиями, куда не смогут заходить их главные конкуренты - специализированные контейнеровозы и балкеры.

До 1991 г. при обосновании программ пополнения флота ЦНИИ Морского Флота РФ разрабатывались параметрические ряды судов-претендентов, которые содержали основные технико-эксплуатационные характеристики перспективных транспортных судов [5]. Такие исследования проводились на базе анализа судов-прототипов, с учетом сложившейся практики перевозок тех или иных грузов, особенностей грузопотоков, проходных глубин в портах исследуемых линий, указаний директивных органов власти, направлений совершенствования аналогичных объектов в зарубежном судостроении и мировой торговле [6].

В настоящее время подобные централизованные исследования не проводятся, что вынуждает проектные организации и судовладельцев определять главные характеристики судов, исходя из собственных, порой достаточно субъективных, взглядов и ограниченных финансовых возможностей, часто получая при этом недостаточно убедительные решения.

Анализ путевых условий, важных для отечественных судовладельцев, показывает, что проход через Керчь _ Еникальский канал в светлое время допускается для судов с осадкой до 8,0 м, рекомендованные осадки для порта Керчь _ 8,3 м, Мариуполя _ 8,0 м (для причалов 2-6, 9, 10, 16-18, где глубины 8,5 м и более, причем суда с осадками 7,5 м и более считаются находящимися в стесненных условиях для судовождения) и 7,5 м (для причалов 11-15, где глубины 8-8,25 м); Новороссийска _ 7,5-11,0 м; Туапсе - 9,2-12,0 м.

Таким образом, для судов нового поколения рекомендуется осадка 7,5-8,0 м.

Анализ ледовой обстановки позволяет сделать вывод, что зимой для работы на Черном, Азовском, Средиземном, Балтийском и Северном морях требуется не менее ЛУ3.

Как показывает практика, в условиях экономического кризиса относительно небольшие суда имеют преимущества перед крупнотоннажными, поскольку успешнее реагируют на предложения грузоперевозок: они могут без труда и промежуточных разгрузок проходить по каналам и при неограниченном районе плавания ориентированы на получение большего количества заказов. В Drewry Shipping Consultants отмечают, что, по их наблюдениям, 'когда судоходство находится в цикле подъема, как правило, отдается предпочтение крупнотоннажным судам, как наиболее эффективным и выгодным, но как только наступает цикл спада, выгодными оказываются малотоннажные. Крупнотоннажные суда - самые рискованные' [7].

В таблице 1.2 приведены сравнительные характеристики универсальных сухогрузных судов наиболее подходящие к проектируемому судну.

Таблица 1.2-Прототипы сухогрузных судов наиболее подходящие к проектируемому судну.

Ниже приведены некоторые прототипы универсальных сухогрузных судов.

Рисунок 1.2 _ Многоцелевое сухогрузное судно дедвейтом 5284 тонн проекта DCV36.

Назначение _ морская перевозка генеральных и навалочных грузов, включая контейнеры международного образца, металл, зерно, лес, уголь, крупногабаритные и тяжеловесные грузы, опасные грузы классов 1.4S, 2, 3, 4, 5, 6.1, 8, 9 и Приложения В Кодекса ВС.

Таблица 1.3 - Место постройки судна проекта DCV36.

Рисунок 1.3 _ Быстроходное многоцелевое сухогрузное судно дедвейтом 8470 тонн проекта DCV16.

Назначение _ морская перевозка генеральных и навалочных грузов, включая зерно, опасных грузов классов 1.4S, 2, 3, 4, 5, 8, 9 МК МПОГ и Приложения В Кодекса ВС.

Таблица 1.4 - Место постройки судна проекта DCV16.

Рисунок 1.4 - Многоцелевое сухогрузное судно дедвейтом 4416 тонн типа 'Caspian Express' класса 'Азовский трехтысячник проекта 003RSD04/ALB03

Назначение _ перевозка генеральных, навалочных, лесных и крупногабаритных грузов, включая двадцати и сорока футовые контейнеры международного стандарта высотой до 9 футов.

Таблица 1.5 - Место постройки судна проекта 003RSD04/ALB03.

Рисунок 1.5 _ Многоцелевое морское сухогрузное судно проекта DCV33 дедвейтом 4500 тонн.

Назначение - морская перевозка генеральных и навалочных грузов, включая двадцати и сорока футовые контейнеры международного стандарта высотой до девяти футов, металла, зерна, леса, угля, крупногабаритных и тяжеловесных грузов, опасных грузов классов 1.4S, 2, 3, 4, 5, 6.1, 8, 9 и Приложения В Кодекса ВС.

В целом, морские сухогрузы нового поколения для отечественных судовладельцев должны:

а) по осадкам соответствовать отечественным портам с относительно небольшими проходными глубинами (рекомендуется осадка 7,5-8,0 м);

б) иметь ледовые подкрепления, достаточные для работы в Черном, Азовском, Средиземном, Балтийском и Северном морях зимой.

в) перевозить прокат черных и цветных металлов, слябы, штрипсы, чугун, зерновые грузы, бревна и пиломатериалы, уголь, бумагу, кокс, металлолом, серу, руды и рудные концентраты;

г) обеспечивать перевозку контейнеров, причем, в том числе 40-футовых контейнеров, высотой до 9 футов;

д) иметь эксплуатационную скорость, оптимальную для переходов в порты Средиземного моря.

е) объединять в себе черты универсального сухогруза, балкера, лесовоза и фидерного контейнеровоза, причем приоритетом является приспособленность к перевозкам массовых грузов.

Большинство сухогрузных судов имеют простые полные обводы, бульбообразный форштевень, применяют такую оконечность на судах для снижения сопротивления. В результате такого использования уменьшаются волновая составляющая и полное сопротивление судна.

Автоматизированные системы предусмотрены для управления судном без несения постоянной вахты в ЦПУ и МО и с периодическим обслуживанием (степень автоматизации А1). В качестве прототипа принято судно проекта DCV33. В разделе 2 разработано техническое задание, в котором учтены требования технико-экономического обоснования.

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

2.1 Назначение, тип и класс судна

Тип судна: универсальный сухогруз;

Назначение судна: морская перевозка генеральных и навалочных грузов, включая двадцати и сорокафутовые контейнеры международного стандарта высотой до девяти футов, металла, зерна, леса, угля, крупногабаритных и тяжеловесных грузов.

Класс судна: судно должно проектироваться на класс Регистра КМ Ice3 АUT1

2.2 Грузоподъемность, район и дальность плавания, скорость и автономность

Грузоподъемность: 5000 т.

Район плавания: неограниченный.

Дальность плавания: 5000 миль.

Скорость: 12 узлов.

Автономность: 30 суток.

2.3 Категория ледовых усилений и класс автоматизации

Категория ледовых усилений: Ice3 позволяет работать в Азовском, Черном, Средиземном, Балтийском и Северном морях зимой.

Класс автоматизации: АUT1 позволяет эксплуатацию механической установки без постоянного присутствия обслуживающего персонала в машинных помещениях и в центральном посту управления.

2.4 Численность экипажа

Численность экипажа принять в количестве 11 чел;

2.5 Тип энергетической установки

В качестве главного двигателя на проектируемом судне должен быть установлен дизель.

2.6 Движительно-рулевой комплекс

Движительно-рулевой комплекс - ВРШ+руль

2.7 Судовые устройства

Спасательные устройства

Спасательные устройства - два плота вместимостью по 12 человек. Дежурная шлюпка на 6 человек с подвесным мотором.

Швартовное устройство

Для швартовных операций предусмотреть брашпиль швартовный и кормовой швартовный шпиль, обеспечивающий ручное натяжение и травление швартовных канатов при швартовных операциях.

Для буксировки судна использовать буксирный канат, кнехты, клюз, установленные в диаметральной плоскости на палубе бака.

Для швартовки - швартовные и буксирные кнехты, клюзы литые, клюзы с роульсами.

Якорное устройство

Судно должно быть снабжено двумя становыми якорями, якорными цепями для носовых становых якорей. Для подъема и отдачи якорей и швартовки предназначен электрический якорно-швартовный брашпиль.

Рулевое устройство

Управление судном должно осуществляться при помощи руля Беккера, расположенного в ДП. Рулевая машина - роторная электрогидравлическая.

Подруливающее устройство

Подруливающее устройство типа «винт в трубе» для улучшения управляемости на малых ходах, при проходе узкостей и швартовках. Управление им - дистанционное из рулевой рубки с пульта судовождения и аварийное - ручное, непосредственно из помещения подруливающего устройства.

2.8 Осадка

Осадку судна принять исходя из анализа путевых условий - до 7,5- 8,0 м;

2.9 Количество трюмов - 2

2.10 Тип люковых закрытий - понтонные с козловым краном

2.11 Расположение МКО

Размещение МКО - кормовое. Это дает существенные преимущества:

- уменьшает кубатуру корпуса, занимаемую под МО;

- сокращает длину валопровода, а, следовательно снижает его массу, т.е. увеличивает полезную грузоподъемность судна;

- исключает необходимость предусматривать туннель гребного вала из района МО в корму для размещения и обслуживания валопровода.

Движение судна обеспечить одним четырехлопастным ВРШ с механическим приводом от главного дизеля через редуктор.

Защита корпуса от коррозии гарантируется применением короткозамкнутой протекторной защиты и эффективного лакокрасочного покрытия.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ГЛАВНЫХ РАЗМЕРЕНИЙ

Выбор основных элементов и главных размерений произведен по программе “SHIP-BRIG“. Таблицы исходных данных и результатов расчетов находятся ниже.

4. ОБОСНОВАНИЕ СООТНОШЕНИЙ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРЕНИЙ И КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛНОТЫ

Соотношения главных размерений и коэффициенты полноты оказывают влияние как на мореходные качества судна - ходкость, остойчивость, качку и т.п., так и на водоизмещение судна, его весовую нагрузку, прочность. При определении основных элементов судна влиянием этих характеристик формы судна мы пренебрегали. Иначе обстоит дело при определении главных размерений, когда такие характеристики формы корпуса, как относительная длина - l, отношения - L/B; B/d; D/d, коэффициенты полноты _ C_p; C_в; С_wp; C_m; оказывают существенное влияние на названные выше качества.

Соотношение B/d определяет в первую очередь начальную остойчивость, вместимость и влияет на ходкость судна. При установлении главных размерений следует уделять определенное внимание величине смоченной поверхности и ее изменений при различных L/B и B/d.

Соотношение D/d характеризует запас плавучести судна и влияет на его вместимость, непотопляемость, остойчивость, как начальную, так и на больших углах крена. Для его определения в первом приближении можно воспользоваться зависимостями, предложенными различными авторами для отдельных типов судов.

Возможность качественного нового решения проблемы оптимизации судов открылась в связи с появлением мощной вычислительной техники. Так, для обоснования наиболее подходящего, из рассматриваемых проектов, можно использовать систему автоматизированного проектирования Tribon M3. Для получения наиболее подходящего проекта с помощью программы Tribon M3 варьировались девять проектов при различных коэффициентах общей полноты и отношениях ширины к осадке. Результаты, полученные программой, сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Сравнительные характеристики проектов.

Из таблицы следует, что наиболее подходящий из рассматриваемых проектов № 1, т.к. имеет минимальную мощность двигателя при той же заданной скорости.

После результатов расчета принимаем (для проекта):

L = 90,50 м, B = 16,50 м, d = 6,30 м, D = 7,80 м, C_B = 0,757.

5. ВЫБОР АРХИТЕКТУРНО_КОНСТРУКТИВНОГО ТИПА СУДНА

Архитектурно-конструктивный тип - стальной однопалубный, двухтрюмный, одновинтовой теплоход с баком и ютом, с кормовым расположением жилой рубки и машинного отделения, с двойными дном и бортами в районе грузовых трюмов, с бульбовой носовой и транцевой кормовой оконечностями, люковыми закрытиями съемного типа, козловым краном для обеспечения открытия, закрытия и перемещения секций люкового закрытия, с носовым подруливающим устройством. Трехъярусная кормовая рубка со служебными и жилыми помещениями для экипажа.

В носовой оконечности с высоким для данного типов судов баком расположены форпик, аварийный пожарный насос, шахта лага и эхолота, шкиперская, малярная, а также носовое подруливающее устройство типа «винт в трубе».

Оба трюма ящичной формы, гладкостенные, удобные для проведения грузовых работ и размещения груза без штивки, гарантирует размещение трех ярусов контейнеров международного стандарта высотой до девяти футов, а также позволяет перевозить крупногабаритные нестандартные грузы.

Движение судна обеспечивается одним четырехлопастным винтом регулируемого шага. Передача крутящего момента от главных дизелей к винтам осуществляется с помощью редуктора.

Управление судном осуществляется при помощи руля Беккера, расположенного в ДП.

Корпус имеет двойное дно, двойные борта, верхнюю палубу с шириной раскрытия 0,8 В, непрерывные продольные комингсы грузовых люков высотой 1,2 м.

Днище и верхняя палуба набраны по продольной системе набора, а борта по поперечной системе набора. Выбор системы набора обоснован следующими ниже приведенными факторами:

1. Продольная система набора позволяет более рационально использовать наружную обшивку корпуса для повышения его прочности

2. Устойчивость листов при продольной системе набора при одинаковой толщине почти в четыре раза выше, чем у поперечной.

3. Сечения балок продольного набора засчитывают в общую прочность (эквивалентный брус).

4. Деформации обшивки между балками не снижают их устойчивости.

5. Продольная система набора по палубе и днищу используется в средней части корпуса и компенсирует при проверке прочности эквивалентного бруса наличия бортов на ширине вырезов под грузовые люки.

6. Поперечная система набора бортовых перекрытий позволяет лучше воспринимать динамические нагрузки от волнения и статическое гидродинамическое давление.

Корпус в районе отсеков грузовых трюмов имеет двойной борт, набранные по поперечной системе. Конструкция борта включает диафрагмы, расположенные в плоскости рамных связей днища и палубы и обычные шпангоуты установленные на наружном и внутреннем бортах.

Наличие двойного дна и двойных бортов существенно повышает сопротивление действий внешних сосредоточенных нагрузок и защищает окружающую среду от выброса вредных веществ при повреждении конструкций.

Боковой вид судна показан в приложении А.

6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ КОРПУСА И ПОСТРОЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА

Построение теоретического чертежа будем выполнять с использованием системы автоматизированного проектирования Tribon M3.

Система TRIBON M3 является системой проектирования судов, включающей в себя множество программных модулей, охватывающих процесс проектирования судна от технического предложения до разработки эксплуатационной документации. Модуль эскизного проектирования Tribon Initial Design позволяет выполнить проработку проекта и расчеты по статике и динамике корабля.

Проектирование судна начинается с использованием модуля FORM, который позволяет создать файл теоретического чертежа судна.

Tribon M3 Form» - это программный модуль, который является частью интегрированной системы автоматизированного проектирования Tribon M3 Initial Design (TID), главная задача которого предопределение и оценка мореходных качеств проектируемого судна.

Tribon M3 Form основан на систематических исследованиях формы корпуса различных типов судов. Он позволяет генерировать 3D-модель судовой поверхности, используя минимальное количество исходных данных, таких как: тип судна, длина, ширина, осадка, водоизмещение и абсцисса центра величины.

Модуль Form позволяет гибко изменять параметры уже сгенерированной поверхности, редактировать как отдельные линии, так и фрагменты поверхности, задавать судовую поверхность, используя таблицы с координатами. Полученные обводы корпуса судна могут быть выведены в виде теоретического чертежа или плазовой книги, экспортированы в другие модули TID или в AutoCAD в формате dxf.

Исходные данные для построения теоретического чертежа в модуле Form:

1. HullDes:

-Type = General Cargo

-Lbp = 90,5 м

2. General Particulars Screen:

-Design Speed (расчетная скорость хода) = 12 узлов

- Design draft = 6,3м

- Beam = 16,5 м

-Max depth = 7,8 м

3. Hull shape parameters:

- Block coefficient = 0,757

4. Entrance/Run ratio (отношение носового к кормового заострения) = 1

- Long centre of buoyancy (отклонение Хc от миделя в нос) = default

- Parallel mid-body length (длина цилиндрической вставки) = 30 м

- Flare type (развал борта) = none

- Aft-body shape = Moderate U

- Fore-body shape = Moderate U

5. HULLDES Parameter Input:

- Fore-body parameters (Edite)

Bulb

- Aft-body parameters (Edite)

Single (одновинтовое)

На рисунке 6.1 изображен результат построения проектируемого судна в модуле Form.

После формирования корпуса в модуле Form, экспортируем его в модуль Lines с заданием теоретических шпангоутов, батоксов и ватерлиний. На рисунке 6.2 приведены результаты экспорта теоретических элементов судна из модуля Form в модуль Lines.

Рисунок 6.1 - результат формирования корпуса в модуле Form

Рисунок 6.2 - Формирование теоретических элементов в модуле Lines7. РАСЧЕТ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ КРИВЫХ И ПЛЕЧ ОСТОЙЧИВОСТИ НА БОЛЬШИХ УГЛАХ КРЕНА (ПАНТОКАРЕНЫ)

Кривые элементы теоретического чертежа представляют собой графическое изображение. В зависимости от осадки, элементов плавучести и начальной остойчивости, а именно следующих величин:

В расчёт гидростатических кривых входят: расчёт кривой водоизмещения и кривых элементов теоретического чертежа. Кривой водоизмещения называется кривая, ординаты которой дают величину объёмного водоизмещения в функции от углубления судна.

Кривая водоизмещения служит для быстрого определения водоизмещения при любом значении осадки судна на ровный киль. Вычисление её сводится к вычислению интеграла с верхним переменным пределом:

Кривая площади ватерлинии определяется по следующему выражению:

Кривая абсцисс центра тяжести площади ватерлинии определяется по следующему выражению:

Кривая абсцисс центра величины определяется следующим выражением:

Кривая аппликат центра величины определяется следующим выражением:

Кривая момента инерции площади ватерлинии относительно продольной оси:

Кривая момента инерции площади ватерлинии относительно поперечной оси:

Кривая поперечного метацентрического радиуса:

Кривая продольного метацентрического радиуса:

Кривая коэффициента полноты площади ВЛ:

Кривая коэффициента полноты площади мидель-шпангоута:

Расчёт выполняется для двадцать одного равноотстоящего шпангоута. Количество равноотстоящих ватерлиний принимаем равным количеству полных ватерлиний, помещающихся по всей высоте борта. Непосредственное графическое построение кривых элементов теоретического чертежа производится по координатам, рассчитанным на персональном компьютере по программе Tribon M3.

Исходными данными для расчёта являются координаты теоретических шпангоутов в табличной форме. На основании произведённых расчётов представлены распечатки полученных результатов. По данным последних таблиц строятся кривые элементы теоретического чертежа (рисунок 7.1) и зависимость плеча формы относительно основной линии от угла крена (рисунок 7.2).

Расчет гидростатических кривых и плеч остойчивости на больших углах крена сведен в таблицы 7.1, 7.2.

Сравним критическую осадку полученную на графике пересечением и , построенных в одном масштабе и вычислением:

, м (7.1)

где В - ширина судна, м,

(7.2)

(7.3)

где _ коэффициент, учитывающий форму корпуса < 1,2.

м.

Погрешность:

Таблица 7.1 - Гидростатические кривые.

Рисунок 7.1 - Гидростатические гривые.

Таблица 7.2 - Плечи остойчивости на больших углах крена

Рисунок 7.2 - Плечи остойчивости на больших углах крена.

8. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ НАБОРА И МАРКИ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА КОРПУСА

8.1 Исходные данные

Основные размерения:

Водоизмещение:

Количество палуб: 1

Расположение МКО - кормовое

Ширина люка:

Высота двойного дна

Радиус скулы:

Категория подкреплений Ice 3

Район эксплуатации - неограниченный

Скорость Vо =12уз

Определение элементов конструкции корпуса проектируемого судна ведется по Правилам Регистра 'Корпус'.

Шпация

м

Принимаем шпацию в средней части 0,7 м.

8.2 Система набора корпуса

В системе набора корпуса будет приниматься верхняя палуба, двойное дно, двойные борта, днище, главная палуба и продольные комингсы люка выполнены по продольной системе набора; платформы, палубы бака и юта, оконечности судна - по поперечной.

В качестве материала основных конструкций корпуса будем использовать судостроительную сталь категории D c пределом текучести 235 МПа

8.3 Расчет минимальных толщин связей корпуса судна

Правилами Регистра рекомендуется при разработке конструкций корпуса минимальные толщины элементов ниже которых расчетные толщины элементов не допускаются.

Толщина наружной обшивки:

, (8.1)

где - длина судна, м; - коэффициент использования механических свойств стали, равный 1

.

Принимаем .

Толщина настила верхней палубы судна на участке между бортом и линией больших вырезов в средней части и в районе танков наливного судна, мм

, (8.2)

.

Принимаем .

Толщина настила второго дна, мм

, (8.3)

.

Принимаем .

Толщина вертикального киля:

(8.4)

Принимаем .

Толщина днищевого стрингера и сплошных флоров при поперечной системе набора:

(8.5)

Принимаем .

Толщина флоров при продольной системе набора:

(8.6)

Принимаем .

Толщина элементов конструкций внутри двойного дна:

(8.7)

Принимаем .

Толщина обшивки борта:

(8.8)

Принимаем .

Толщины обшивки водонепроницаемых переборок:

(8.10)

Толщина листов для балластных цистерн:

(8.11)

Принимаем .

8.4 Определение расчетных нагрузок на корпус судна

Внешние нагрузки на корпус судна со стороны моря.

Расчетное статическое давление, КТО, для точек приложения ниже ЛГВЛ, определим по формуле:

(8.12)

где Z_i- отстояние точки приложения нагрузки от ЛГВ, м; =1,025 плотность морской воды, т/м³.

(8.13)

(8.14)

(8.15)

(8.16)

(8.17)

Расчетное статическое давление:

Расчетное статическое давление, обусловленное перемещением корпуса относительно профиля волн, кПа, определяется по формуле:

кПа (8.18)

где - волновой коэффициент, м, принимаемый равным

при L<90 м; (8.19)

при 90L300 м (8.20)

при L300 м

Следовательно для судна L=90,5 м,

где

(8.21)

(8.22)

К_х - 0.8 - для поперечного сечения в нос от миделя;

К_х = 0.5 - для поперечного сечения в корму от миделя;

V₀ - спецификационная скорость, уз.

Х₁ - отстояние поперечного сечения от ближайшего (носового или кормового) перпендикуляра, м.

В носовую часть:

Х₁=4; Х₂=22,9;

форпик

1 трюм

В кормовую часть:

Х₃=39,1; Х₄=23,6; Х₅=15; Х₆=3,5.

2 трюм

коффердам

МКО

ахтерпик

Расчетное статическое давление, кПа:

форпик

1 трюм

2 трюм

коффердам

МКО

ахтерпик

Расчетное волновое давление, кПа: ниже уровня ватерлинии

(8.23)

форпик

1 трюм

2 трюм

Коффердам

МКО

ахтерпик

выше уровня ватерлинии

(18.24)

форпик

1 трюм

2 трюм

коффердам

МКО

Ахтерпик

8.5 Нагрузки на корпусе от перевозимого груза

Расчетное давление, кПа, на перекрытия грузовых палуб, платформ, двойного дна от штучного груза определяется по формуле:

(18.25)

где -- плотность груза, т/м³;

(18.26)

где --удельная погрузочная кубатура, м³/ т, для генеральных грузов м³/ т.

Следовательно т/м³

h - расчетная высота укладки груза, м

(18.27)

.

a_z - проекция расчетного ускорения в вертикальном направле-нии, определяемого по формуле

(18.28)

где -- в носовой части корпуса

1 трюм

где -- в кормовой части корпуса

2 трюм

коффердам (топливные цистерны)

МКО

ахтерпик

Проекция расчетного ускорения в вертикальном направлении:

1 трюм

2 трюм

коффердам

МКО

Нагрузки от перевозимого груза

1 трюм

2 трюм

коффердам (топливные цистерны)

_ плотность топлива , т/м3

МКО

Давление на второе дно сухогрузного судна, в котором размеще-ны балластные и топливные цистерны, определяется по формуле

(18.29)

(18.30)

в зависимости от того, что больше.

где - плотность морской воды, т/м³

P_К - давление, кПа, на которое отрегулирован предохранительный клапан, но не более 15 кПа, для балластных цистерн сухогрузов.

Расчетное давление Р, кПа для точек приложения нагрузок, расположенных ниже летней грузовой ватерлинии

(18.31)

форпик

борт

днище

1 трюм

борт

днище

2 трюм

борт

днище

коффердам

борт

днище

МКО

борт

днище

ахтерпик

борт

днище

9. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА ПО ПРАВИЛАМ МОРСКОГО РЕГИСТРА СУДОХОДСТВА

9.1 Расчет листовых элементов корпуса

Под листовым элементом понимается участок обшивки или настила, ограниченный подкрепляющим набором. К листовым элементам относятся участки настилов, палуб, платформ, второго дна и участки обшивки днища, борта, переборок, а также стенок рамного набора.

Толщина настила или обшивки, мм, нагруженных поперечной нагрузкой, должна быть не менее:

, (9.1)

где при ;

при ;

при ;

где а₁, а - размер меньшей и большей сторон листового элемента, м;

Р - максимальное значение давления, кПа;

S - запасы на износ и коррозию, мм;

, (9.2)

где Т = 24 - срок службы; m = 22,4

Наружная обшивка при отсутствии второго борта выше переменных ватерлиний.

Борта:

; ; ;

где - размеры листа.

,

.

В носу мм,

В средней части мм,

В корме мм.

Днища:

В носу мм,

В средней части мм,

В корме мм.

Во всех случаях , поэтому на все длины судна принимем .

Бортовая обшивка в районе переменной ватерлинии.

,

.

мм,

мм.

Принимаем .

Бортовая обшивка ниже переменной ватерлинии:

,

.

мм,

мм.

Принимаем .

Настил верхней палубы.

,

.

мм,

мм.

Во всех случаях , поэтому на все длины судна принимем .

Настил второго дна.

,

.

мм.

Принимаем .

Горизонтальный киль.

Толщина горизонтального киля должна быть увеличена по сравнению толщиной обшивки в средней части:

9.3)

принимаем

Ширина горизонтального киля:

(9.4)

Обшивка переборок:

,

.

мм.

Принимаем расчетное значение

9.2 Расчет элементов набора корпуса

Набор корпуса, подкрепляющий листовые конструкции, делится на основной и рамный. Балки рамного набора являются опорами для балок основного набора. К балкам основного набора относятся продольные балки по палубам, бортам, продольным переборкам, настилу второго дна и днищу, стойки и горизонтальные балки переборок, шпангоуты бимсы. К балкам рамного набора относятся рамные бимсы, карлингсы. Рамные шпангоуты, бортовые стрингеры, флоры, днищевые стрингеры, вертикальный киль, рамные стойки переборок.

Размеры балок основного и рамного набора определяются требуемыми моментами сопротивления. Моментом инерции, площадью поперечного сечения, толщинами стенки и свободного пояcка. Длина пролета балки основного и рамного набора l измеряется вдоль свободного пояска как расстояние между ее опорными сечениями. При установке концевых книц опорные сечения принимаются посередине длины кницы. При этом высота кницы в опорном сечении на должна превышать высоты стенки балки.

Размеры элементов балок набора.

Момент сопротивления W, см³, и момент инерции I, см⁴, поперечного сечения балок основного набора катанного профиля должен быть на менее:

(9.5)

(9.6)

где W^` - момент сопротивления рассматриваемой балки, см³, к середине срока службы судна;

I^` - момент инерции балки, см⁴, к середине срока службы судна.

, (9.7)

где Q = Pal - поперечная нагрузка на рассматриваемую балку, кН;

P - расчетное значение, кН;

l - длина пролета балки, м;

a - расстояние между балками, м;

m, K_Б - коэффициенты изгибающего момента и допускаемых напряжений.

щ_k, j_k - учитывают поправку на износ и коррозию, принимаются равными наибольшей из величин, определяемых по формулам:

для несимметричного полособульба и полосы:

(9.8)

для расчетов в первом приближении принимаем j_k щ_k = 1,05.

Балки основного набора днища и второго дна:

Второе дно:

см³,

см³, полособульб № 22^а.

Днище:

см³,

см³, полособульб № 22^а.

Бортовой набор:

см³,

см³, полособульб № 14^б.

Продольные палубные балки расчетной палубы:

см³,

см³, полособульб № 20^б.

Балки основного набора переборок, стойки и горизонтальные балки:

см³,

см³, полособульб № 16^б.

10 РАСЧЕТ ОБЩЕЙ И МЕСТНОЙ ПРОЧНОСТИ КОРПУСА

10.1 Распределение нагрузки по шпациям

Для определения изгибающего момента на тихой воде необходимо распределить массы по длине судна. Для этого судно разбивается на 20 теоретических шпаций с нумерацией с кормы в нос.

Для построения кривой нагрузки масс судна необходимо иметь данные о величине и расположении всех грузов, составляющих водоизмещение.

а) укрупненные статьи нагрузки, включающие в себя массы всех грузов, корпуса и оборудования.

б) чертеж продольного разреза судна, позволяющий определить районы, занимаемые каждым грузом в отдельности.

Полученные данные сводятся в таблицу 10.1 - 10.3.

Таблица 10.1 _ Разбивка судна на отсеки

Таблица 10.2 _ Масса укрупненных статей нагрузки

На основании данных таблицы 10.3 можно определить абсциссу центра тяжести судна , м. м. (10.1)

Таблица 10.3 _ Распределение весовой нагрузки по шпациям

Рис. 10.1-Распределение нагрузки по шпациям

10.2 Расчет изгибающих моментов и перерезывающих сил на тихой воде и на волнении

Расчет выполняется на ЭВМ с помощью программы 'STH'.

Исходные данные:

Длина судна между перпендикулярами L_ПП, м 90,5

Ширина судна В, м 16,5

Высота борта D, м 7,8

Осадка d, м 6,3

Коэффициент общей полноты С_В 0,757

Предел текучести материала у, МПа 235

Водоизмещение , т 7300

Нагрузки масс на шпации берутся из таблицы 10.3.

Результаты представлены в виде таблиц и графиков ниже.

Ординаты шпангоутов принимаются с теоретического чертежа проекции корпус.

Табл.10.4- Перерезывающие силы и изгибающие моменты на тихой воде

Водоизмещение 7350т.

Абсцисса центра плавучести -3.32м.

Рисунок 10.2 _ Перерезывающие силы и изгибающие моменты на тихой воде.

Табл.10.5 - Перерезывающие силы и изгибающие моменты на вершине волны.

Водоизмещение 7350т.

Абсцисса центра плавучести -3.32м.

Рис.10.3- Перерезывающие силы и изгибающие моменты на вершине волны

Табл..10.6 - Перерезывающие силы и изгибающие моменты на подошве волны

Водоизмещение 7350т. Абсцисса центра плавучести -3.32м.

Рис.10.4 - Перерезывающие силы и изгибающие моменты на подошве волны.

По полученным данным для дальнейших расчетов принимаем максимальные значения перерезывающих сил и изгибающих моментов:

Перерезывающие силы:

На тихой воде -24150 кН.

На вершине волны -26940 кН.

На подошве волны -26240 кН.

Изгибающие моменты:

На тихой воде 404380 ,

На вершине волны 461790 ,

На подошве волны -456850 .

10.3 Вычисление геометрических характеристик эквивалентного бруса

Собственные моменты инерции учитываются только для связей, ориентированных вертикально и имеющих сравнительно большую высоту листов (стрингеры, киль, ширстрек, обшивка борта и т. п.) и вычисляются по формулам

Для прямоугольного сечения

(10.2)

Для скулового листа

(10.3)

где i - собственный момент инерции, ,

F - площадь связи, см²;

h - высота связи, м;

r - радиус закругления скулы, м.

В таблице 10.7 вычисляются следующие элементы эквивалентного бруса

-- отстояние нейтральной оси от оси сравнения по формуле:

, м (10.4)

м;

-- момент инерции относительно нейтральной оси по формуле:

, (10.5)

где А - сумма площадей продольных связей,

В - сумма статических моментов площадей продольных связей относительно оси сравнения,

С - момент инерции полусечения относительно оси сравнения.

_ момент сопротивления поперечного сечения относительно крайней точки палубы по формуле

(10.6)

,

где - отстояние от нейтральной оси до крайней связи палубы, м.

_ момент сопротивления поперечного сечения относительно днища по формуле:

(10.7)

,

где - отстояние от нейтральной оси до крайней связи днища, м.

10.4 Вычисление нормальных напряжений в первом приближении

При общем изгибе в поперечных сечениях корпуса возникают нормальные напряжения, уравновешивающие внешний изгибающий момент. Нормальные напряжения в продольных связях вычисляются по формулам:

на вершине волны

, МПа (10.8)

на подошве волны

, МПа (10.9)

, ; (10.10)

;

, ; (10.11)

,

где М_вв, М_пв - расчетные изгибающие моменты для положения судна на вершине и подошве волны соот-ветственно, кНм;

-момент инерции сечения относительно нейтральной оси, см²•м²;

- отстояние рассматриваемой связи от нейтральной оси, положительное при отсчете вниз, м.

Изгибающий момент считается положительным при перегибе судна. Вычисленные таким образом нормальные напряжения для раз-личных расчетных положений корпуса вписываются в столбцы 9 и 10 таблицы 10.7. В столбец 13 вписываются эйлеровы напряжения для гибких связей (пластин).

Проверка устойчивости пластин производится для определе-ния возможности потери устойчивости при сжимающих напряжениях от общего изгиба и необходимости редуцирования пластин, теряющих устойчивость.

В соответствии с нормами теоретические эйлеровые напряжения должны быть исправлены с учетом отклонения от закона Гука. В нормах даны рекомендации для перехода от эйлеровых значений

(10.12)

При переходе к критическим напряжениям

(10.13)

При поперечной системе набора для пластин, сжатых вдоль коротких сторон контура и выполненных из стали

при у_э ? 0,6

при у_э < 0,6

При продольной системе набора для пластин, сжатых вдоль длинных сторон контура и выполненных из стали

при у_э ? 0,6

при у_э < 0,6

Все пластины палуб, обшивки борта, обшивки днища и настила второго дна при проверке устойчивости считаются свободно опертыми по контуру, образованному соответствующими балками набора.

Эйлеровы напряжения вычисляются по формулам:

а) палуба, борт, днище при продольной системе

, МПа (10.14)

б) палуба, борт, днище при поперечной системе

, МПа (10.15)

где t - толщина связи, см;

b - расстояние между продольными балками, см.²

В приложении Б приведена схема эквивалентного бруса.

Таблица 10.7 - Расчет эквивалентного бруса и нормальных напряжений от общего изгиба судна.

10.5 Определение касательных напряжений

Величина касательных напряжений, определяемая по формуле:

,МПа (10.16)

где N - перерезывающая сила в данном сечении (N_max = 19721 кН);

S - статический момент, ;

- толщина i-ой связи, м;

I - момент инерции сечения относительно нейтральной оси (I_но = 199771 см²•м²).

Момент инерции и статический момент, входящие в формулу, должны вычисляться для сечения, в котором действует наибольшая перерезывающая сила. Однако ввиду того, что отношение S/I для различных сечений корпуса изменяется значительно меньше, чем величины S и I в отдельности, допускается подставлять значения S и I, вычисленные для миделевого сечения по результатам первого приближения.

Величина статического момента S для половины сечения корпуса вычисляется в табличной форме (таблица 10.8).

Таблица. 10.8 - Вычисление касательных напряжений

10.6 Проверка продольной прочности корпуса по Правилам морского Российского Регистра судоходства [1.4]

Требования Правил распространяются на суда неограниченного района плавания длиной м, кроме судов имеющих:

Соотношение главных размерений L/B<5, B/D2.5;

Коэффициент общей полноты ;

Спецификационную скорость V, превышающую , узл., где k = 2.2 при L<100 м, а также судов, перевозящих грузы при высокой температуре, и судов необычной конструкции.

Расчетные нагрузки, определяющие продольную прочность судна, включают изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде, волновые перерезывающие силы и моменты, а для судов с большим развалом бортов - изгибающие моменты, обусловленные ударом волн в развал бортов.

Расчетные волновые и ударные нагрузки могут определятся по формулам, приведенным в Правилах, и по методике с учетом качки на волнении, долговременного распределения волновых режимов и районов плавания. Положительными считаются:

- перерезывающие силы, направление вниз;

- изгибающие моменты, вызывающие перегиб судна;

- поперечные нагрузки, направленные вниз.

Изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде должны рассчитываться для всех реально возможных случаев распределения весовой нагрузки по длине судна, в том числе в полном грузу и балласте.

Как правило должны быть рассмотрены следующие варианты нагрузок:

Для сухогрузных судов, судов с широким раскрытием палуб, судов ро-ро, рефрижераторов, навалочников, рудовозов:

- равномерная нагрузка при полной осадке;

- балластное состояние;

- специальные случаи: загрузка контейнерами, легким и тяжелым грузом при наличии пустых отсеков, наличие палубного груза и т.д.

- загрузка при постановке в док.

В результате рассмотрения реально возможных случаев загрузки судна на тихой воде для любого сечения по длине должны быть определены:

- наибольшие абсолютные значения изгибающего момента при прогибе и перегибе судна;

- наибольшие абсолютные значения перерезывающей силы.

В настоящем расчете рассматривается один вариант равномерной нагрузки при полной осадке.

Волновой изгибающий момент М_w [кН•м], действующий в вертикальной плоскости, в рассматриваемом сечении:

при перегибе судна

, кН м (10.17)

при прогибе судна

, кН м (10.18)

где при 90 < L < 300м (10.19)

, м

Т.к. максимальный изгибающий момент находится на миделе, т.е., то коэффициент б = 1.

Таким образом, волновой изгибающий момент при перегибе судна

при прогибе судна

Волновая перерезывающая сила N_sw [кН] в рассматриваемом сечении:

положительная

, кН (10.20)

отрицательная

,кН (10.21)

- где

Определяем волновую перерезывающую силу N_{sw, кН}

Момент сопротивления рассматриваемого поперечного сечения корпуса (для палубы и днища) W [см³] должен быть не менее

, см³ (10.22)

где

(10.23)

- расчетный изгибающий момент [кН•м] в рассматриваемом сечении, равный максимуму абсолютной величины алгебраической суммы моментов .

при перегибе судна кН•м

при прогибе судна кН•м

, МПа (10.24)

мПа

где з - коэффициент использования механических свойств стали. Для стали D -- з = 1 МПа.

Как видно при перегибе возникает максимальный расчетный изгибающий момент, поэтому все дальнейшие расчеты будем производить по нему.

Момент сопротивления поперечного сечения корпуса:

Момент сопротивления корпуса для наибольшего расчетного изгибающего момента должен сохраняться постоянным в средней части судна (в пределах 0,4L). Момент сопротивления должен плавно уменьшаться к оконечностям судна за пределами части судна, в которой он сохраняется постоянным.

Во всех случаях момент сопротивления поперечного сечения корпуса в средней части судна (для палубы и днища) [см³] должен быть не менее

(10.25)

Размеры всех непрерывных продольных элементов корпуса, обеспечивающих W_min, должны сохраняться неизменными в пределах средней части судна.

Условие выполняется (3958037>1520000).

Момент инерции поперечного сечения корпуса

Жесткость корпуса характеризуется моментом инерции поперечного сечения. По Правилам Регистра величина момента инерции поперечного сечения корпуса относительно горизонтальной нейтральной оси в средней части должна не менее:

(10.26)

Условие выполняется (2033320873>412700000).

Толщина бортовой обшивки

Толщина бортовой обшивки S [мм] в рассматриваемом сечении по длине судна и высоте борта при отсутствии продольных переборок должна быть не менее

(10.27)

где и -- перерезывающая сила на тихой воде и волнении, кН;

, мПа (10.28)

МПа.

мм.

Следовательно, толщину бортовой обшивки следует увеличить до 14 мм.

10.7 Проверка местной прочности конструкции корпуса

Общие положения

При определении элементов сечения продольных балок набора и балок перекрытий ширина присоединенного пояска обшивки принимается как меньшая из величин: полусумма расстояний до ближайших балок того же направления и одна шестая пролета балки.

Пролеты балок следует назначать для

- вертикального киля и днищевых стрингеров как расстояние между поперечными переборками;

- флоров как расстояние между бортами или между продольными переборками;

- продольных балок при продольной системе набора как расстояние между флорами.

В целом требования к расчетным схемам конструкций не должны отличаться от требований Правил Регистра.

В соответствии с Правилами Регистра проверка местной прочности основных судовых конструкций в средней части судна производится в упругой области на эксплуатационную нагрузку с обеспеченностью Q =10^-5.

Коэффициенты допускаемых напряжений определяются по формулам:

,

где [], [] - допускаемые напряжения для расчета нормальных и касательных напряжений.

МПа

МПа

При расчете балочных конструкций в упругой стадии, когда действует одновременно нормальные и касательные напряжения, эффект их суммирования можно оценить по приведенным напряжениям

(10.29)

(10.30)

При расчете балочных конструкций в упругой стадии, когда действует одновременно нормальные и касательные напряжения, эффект их суммирования можно оценить по приведенным напряжениям

(10.31)

мПа

Коэффициент допускаемых приведенных напряжений

(10.32)

Определение расчетных нагрузок для средней части длины судна

В соответствии с Правилами Регистра различают нагрузки от воздействия внешней среды (моря) и нагрузки от грузов и механизмов (масса груза, силы инерции). При этом каждая из этих нагрузок включает составляющие, соответствующие плаванию на тихой воде и волнении (нагрузки гидродинамической и инерционной природы). Переменные волновые нагрузки представляются в виде эксплуатационных с обеспеченностью 10^-5 и экстремальных с обеспеченностью 10^-8.

Внешние нагрузки на корпус судна со стороны моря по Правилам Регистра

Распределение давления р [кПа], действующего на корпус судна со стороны моря, определяется по формуле:

Для точек выше ЛГВ р = р_щ0.

где кПа

б_v•б_x ? 0,6 (принимаем б_v•б_x = 0,6)

кПа.

Для точек приложения нагрузок ниже ЛГ.

Статическое давление P_st для точек приложения ниже ЛГВ определяются по формуле:

[кПа];

где - отстояние точки приложения нагрузки от ЛГВ, м;

- плотность морской воды, т/м³

при м

кПа

Расчетное давление, обусловленное перемещением корпуса относительно профиля волны, определяется по формуле:

,

при м

кПа

Таким образом, распределение давления, действующего на корпус судна ниже ЛГВ равно

при м кПа

Рис. 10.5- Характер изменения нагрузки по контуру поперечного сечения корпуса судна

Внутренние нагрузки, вызванные воздействием груза

Расчетное давление, кПа, на перекрытия грузовых палуб, платформы, двойного дна от штучного груза определяется по формуле:

кПа

h - расчетная высота укладки груза (h = 6,8 м);

с_гр - плотность груза (с_гр = 0,66 т/м³);

а_z - расчетное ускорение, м/с²:

,

где - коэффициент, равный 0,94 для среднего сечения судна;

м/с²

кПа.

Проверка местной прочности наружной обшивки

В соответствии с Правилами Регистра расчет пластин производится в предположении их жесткой заделки на опорном контуре. За расчетные принимаются нормальные напряжения от изгиба по середине длинной стороны опорного контура.

Расчетная нагрузка принимается равномерно распределенной по полю пластины.

Пластины сухогрузных и наливных судов с двойными бортами и двойным дном рассчитываются на суммарное давление снаружи при наибольшей осадке судна и расчетной высоте волны:

(10.33)

кПа.

При этом для обшивки днища , а для борта ,

где отстояние нижней кромки листа от летней грузовой ватерлинии.

Для судовых пластин характерно соотношение сторон опорного контура как при продольной, так и при поперечной системе набора

Для таких пластин напряжение по середине длинной стороны опорного контура:

МПа

напряжения посередине пролета пластины:

МПа

где b и t - короткая сторона опорного контура и толщина пластины соответственно, см.

Проверка местной прочности основного набора днища

Продольная балка по симметрии пролетов считается жестко заделанной на опорах и загружена равномерной нагрузкой:

кПа

За расчетные принимаются нормальные напряжения в опорных сечениях продольных балок:

где a, b - длина балки, расстояние между балками, м;

минимальный момент сопротивления балки с пояском.

Продольная балка по симметрии пролетов считается жестко заделанной на опорах и загружена равномерной нагрузкой:

кПа

За расчетные принимаются нормальные напряжения в опорных сечениях продольных балок:

МПа

где a, b - длина балки, расстояние между балками, м;

минимальный момент сопротивления балки с пояском.

МПа

11. СОСТАВЛЕНИЕ УКРУПЛЕННОЙ ТАБЛИЦЫ НАГРУЗКИ И УДИФЕРЕНТОВКА СУДНА

Для определения начальной остойчивости и посадки судна необходимо провести расчет весовой нагрузки. Согласно правилам Морского Регистра судоходства, производится для случаев нагрузки, предусмотренных разделом “остойчовость”.

Произведен расчет весовой нагрузки для двух случаев:

- 100% груза, 100% запаса (в полном грузу), расчет сведен в таблицу 10.1.

- 0% груза, 10% запаса (порожнем), расчет сведен в таблицу 10.2.

Расчет начальной остойчивости и посадки производится по методике “Расчет посадки и начальной остойчивости” сводится в таблицу 10.3.

Таблица 11.1 - Весовая нагрузка судна в полном грузу.

судно морской перевозка корабль

Таблица 11.2 - Весовая нагрузка судна порожнем.

Таблица 11.3 - Расчет начальной остойчивости и посадки.

12. ОЦЕНКА ОСТОЙЧИВОСТИ И ПРОВЕРКА ПО ПРАВИЛАМ МОРСКОГО РЕГИСТРА СУДОХОДСТВА

Оценка остойчивости выполняется согласно требованию МРС для наихудших в отношении остойчивости вариантах нагрузки. Оценка производится для случаев 100% груза и 100% запаса и 0% груза- 10% запаса. Судно должно удовлетворять следующим требованиям:

а) Судно должно, не опрокидываясь, противостоять одновременному действию динамически приложенного давления ветра и бортовой качке. Для этого выполняется оценка остойчивости по критерию погоды:

где - площадь, ограниченная кривой восстанавливающих плеч, горизонтальной прямой, соответствующей кренящему плечу и углом крена на диограме статической остойчивости _ площадь, ограниченная кривой восстанавливающих плеч, прямой углом крена, равным .

б) Числовые значения параметров диаграмм статической остойчивости судна на тихой воде должны быть не ниже назначенных в Правилах.

Кренящее плечо для , м ,принимается постоянным для всех углов крена и расчитывается по формуле:

где - давление ветра, Па.

Па для неограниченного района.

- плечо парусности, принимаемое равным измеренному по вертикали расстоянию от центра площади парусности до центра площади проекции подводной части корпуса на диаметральную плоскость, или, приближённо, до середины осадки судна;

- площадь парусности м²;

_ водоизмещение судна, т.;

м/с²

кренящее плечо определяется по формуле:

Таблица 12.1 - Расчёт остойчивости для случая нагрузки 100% груза, 100% запасов.

Таблица 12.2 - Расчёт остойчивости для случая нагрузки 0% груза, 100% запасов.

Рисунок 12.1 _ Диаграмма статической и динамической остойчивости в полном грузу.

Рисунок 12.2 - Диаграмма статической и динамической остойчивости в балласте.

1);

2)

Теперь определим плечо кренящего момента от шквала:

1) ;

2)

Далее вычисляем угол крена при бортовой качке (условная амплитуда качки):

,

где X₁ - безразмерный множитель, определяемый по таблицам из Норм в зависимости от отношения ширины судна к осадке (B/d);

X₂ - безразмерный множитель, определяемый по таблицам из Норм в зависимости от коэффициента общей полноты судна C_b;

1)

2)

- степень приближения частоты колебаний судна к частоте стандартного волнения, принимается по таблицам Норм в зависимости от периода бортовой качки T:

,

где: 1) ;

2)

Рассчитаем период бортовой качки:

1) ;

2) .

Согласно таблицам Норм, принимаем:

1) ; 2) .

Подставляя найденные величины в исходную формулу, получим:

1) ;

2) .

Таблица 12.6 - Оценка остойчивости судна по Регистру Судоходства.

Из таблицы видно, что проектируемое судно удовлетворяет требованиям Регистра.

13. РАСЧЕТ НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ

Целью работы является расчет посадки и остойчивости судна при затоплении машинного отделения с использованием диаграммы С. Н. Благовещенского. Предполагается, что отсек симметричен относительно ДП, простирается от борта до борта, открыт сверху и сообщается с забортной водой.

Диаграмма Благовещенского показывает изменения осадок носом , кормой и в центре тяжести объема затопленного отсека при затоплении некоторого условного отсека объемом . Параметры для ее построения определяются по формулам:

, (13.1)

, (13.2)

, (13.3)

где - изменение осадки носом при расположении центра тяжести объема затопленного отсека на носовом пер перпендикуляре, м;

- изменение осадки в центре тяжести объема затопленного отсека при расположении этого центра на носовом перпендикуляре, м;

- изменение осадки носом при расположении центра тяжести объема затопленного отсека на кормовом перпендикуляре, м;

- изменение осадки кормой при расположении центра тяжести объема затопленного отсека на носовом перпендикуляре, м;

- изменение осадки кормой при расположении центра тяжести объема затопленного отсека на кормовом перпендикуляре, м;

- изменение осадки в центре тяжести объема затопленного отсека при расположении этого центра на кормовом перпендикуляре, м;

- объемное водоизмещение до затопления отсека, ;

- продольная метацентрическая высота до затопления отсека, м

- площадь грузовой ватерлинии до затопления отсека, ;

- абсцисса центра тяжести площади этой ватерлинии, м;

- условный объем воды, влившейся в отсек, принимается в пределах 0,1 водоизмещения судна и принимается равным ближайшей крупной целой величине (1000, 2000), .

По формулам (13.1) - (13.3) строятся зависимости , и от абсциссы центра тяжести объема затопленного отсека при затоплении условного отсека. Границы изменения абсциссы принимаются от до . Зависимость и от есть парабола второго порядка. Все три линии пересекаются в точке .

Площадь потерянной ватерлинии определяется по формуле,

(13.4)

м²,

где коэффициент проницаемости отсека.

Момент инерции относительно продольной оси площади потерянной ватерлинии определяется по формуле, м⁴.

(13.5)

м⁴.

Масса воды , фактически влившейся в затопленный отсек, определяется по формуле, т:

(13.6)

т.

Изменения осадок носом и кормой определяются по формулам, м:

(13.7)

м,

(13.8)

м.

Величины , , в формулах 13.6-13.8 снимаются с диаграммы Благовещенского для найденного значения .

Осадки носом и кормой определяются по формулам, м:

(13.9)

м,

(13.10)

м.

где - средняя осадка, м

Далее вычерчивается в масштабе на листе формата А4 контур диаметрами судна и переборки затопленного отсека, показывается исходная и аварийная ватерлинии.

Осадка в ЦТ объема затопленного отсека определяется по формуле, м:

(13.11)

м.

Аппликата ЦТ объема затопленного отсека определяется по формуле:

(13.12)

м.

где - статический момент, м⁴, относительно плоскости фактически влившейся в затопленный отсек массы воды , т, берется из таблицы 13.1.

Расчет площадей ватерлиний в затопленном отсеке и статического момента фактически влившейся в затопленный отсек массы воды выполняется в таблице ниже:

Статический момент относительно плоскости фактически влившейся в затопленный отсек массы воды , рассчитывается по формуле, м⁴.

(13.13)

По результатам расчетов строится график зависимости статического момента фактически влившейся в затопленный отсек массы воды от осадки и снимается искомое значение при осадке, определенной по формуле (5.15). Подставляя найденное значение в формулу (5.16), находится аппликата центра тяжести объема затопленного отсека.

Поперечная начальная метацентрическая высота после затопления отсека находится по формуле для случая приема относительно малого жидкого груза, м:

(13.14)

м.

где _ поперечная начальная метацентрическая высота до затопления отсека, м.

Аппликата ЦТ объема затопленного отсека определяется исходя из статического момента который рассчитывается по таблице ниже:

Таблица 13.1 - Расчет статического момента влившейся в затопленный отсек массы воды.

Согласно полученным статическим моментам строится график их зависимости и графически определяется статический момент соответствующий осадке в ЦТ объема.

Рисунок 13.1 - График зависимости статического момента от осадки при затоплении отсека.

В результате проделанной работы было установлено, что судно, в аварийном состоянии имеет достаточную метацентрическую высоту, и полностью удовлетворяет требованию Регистра.

В приложении В изображена аварийная ватерлиния судна с затопленным отсеком.

14. PACЧЕТ ПО МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

14.1 Определение сопротивления судна

Для оценки одного из важнейших мореходных качеств судна _ ходкости _ способности судна перемещаться с заданной скоростью при наиболее эффективном использовании мощности силовой установки, то есть развивать наибольшую скорость при заданной мощности установки, _ необходимо определить два её основных элемента; сопротивление движению судна и эффективность его движителей. Знание их позволяет связать гидродинамические характеристики судна и движителей с характеристиками его двигателей в процессе проектирования и эксплуатации судна и. Следовательно, даёт возможность установить его ходовые качества.

Расчёт сопротивления движению судна и его буксировочной мощности выполняется на компьютере по программе RV_0.1.ехе. по результатам расчёта строятся графики Р = f(?) и Ре = f(?), где V- скорость судна, м/с.

Таблица 14.1 - Исходные данные

Таблица 14.2 - Результаты расчета.

Рисунок 14.1 - Зависимость сопротивления движению и мощности от скорости.

14.2 Выбор главного двигателя

Исходя из результатов расчета выбираем главный двигатель МАК 9М453К. Основные характеристики двигателя сведем в таблицу (14.3).

Рисунок 14.2 - Эскиз главного двигателя МАК 9МС.453К.

Таблица 14.3 - Характеристики двигателя.

14.3 Комплектация вспомогательных энергетических установок

Комплектация вспомогательных котельных установок

Потребности в паре транспортного судна составляют

кг/ч

кг/ч

По результатам расчета выбираем вспомогательный котел THS 14 - P со следующими характеристиками:

Паровая мощность 1400 кг/ч;

Мощность котла 947 кВт;

Водный объем 4,3 т³;

Рабочий вес 8,3 т.

Комплектация утилизационных котлов

Паропроизводительность УК

кг/ч

кг/ч

По результатам расчета выбираем утилизационный котел КУП 660 со следующими характеристиками:

Паровая мощность 1200 кг/ч;

Рабочий вес 4,12 т.

Комплектация генераторов

Вспомогательный ДГ 2х180 кВт

Валогенератор 292 кВт

Аварийный 190 кВт

15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ НАДВОДНОГО БОРТА ПО ПРАВИЛАМ О ГРУЗОВОЙ МАРКЕ

Исходные данные:

Длина Lpp, м 90,5

Ширина В, м 16,5

Высота борта В, м 7,8

Осадка конструктивная d, м 6,3

Согласно Морского Регистра Судоходства длина судна L - это расстояние, м, измеренное на уровне летней грузовой ватерлинии от передней кромки форштевня до кормовой кромки рудерпоста или оси баллера руля (если рудерпост отсутствует), или 96% длины судна (L_н), проходящей на высоте, равной 85% наименьшей теоретической высоты борта смотря по тому, что больше.

м.

м

Коэффициент общей полноты - коэффициент, определяемый по формуле.

(15.1)

где - объемное водоизмещение без обшивки и выступающих частей на судне с металлической обшивкой принимаемое по теоретической осадке , м³.

Согласно пункту 4.1.3.1 [2] Регистра судно является судном типа В как судно, не относящееся к типу А (спроектированное для перевозки только жидких грузов наливом).

Общая длина надстройки составляет 15% от расчетной длины судна.

Седловатость верхней палубы отсутствует.

Люковые закрытия удовлетворяют требованиям Регистра.

Определение минимальной высоты надводного борта

Базисный надводный борт для судов типа В определяется по таблице 4.1.3.2 Для расчетной длины м базисный надводный борт 1116 мм.

Надбавка к базисному надводному борту для судов типа В длиной менее 108 метров с люковыми крышками 50 мм.

м.

Определение поправок к базисному надводному борту

Согласно п. 4.4.1 для судов типов А и В, удовлетворяющих требованиям Правил, минимальный летний надводный борт определяется по табл.4.1.2.3 и 4.1.3.2 с учетом приведенных ниже поправок. Эти поправки учитывают отклонение геометрических характеристик судна от стандартных, для которых приведены табличные значения минимального летнего надводного борта.

Поправка к надводному борту для судов длиной менее 100 м.

Базисный надводный борт для судов типа В длиной от 24 до 100 метров имеющих закрытые надстройки с расчетной длиной, равной менее 35% длины судна, должен быть увеличен на поправку, мм:

(15.2)

мм.

м.

где E - расчетная длина надстроек, определяемая без учета ящиков, м.

Поправка на коэффициент общей полноты.

Если коэффициент общей полноты больше 0,68, то базисный надводный борт, определенный по таблице 4.1.3.2 и измененный согласно 4.1.3.6 и 4.4.2, должен быть умножен на коэффициент, определяемый по формуле:

(15.3)

м.

Вычеты на надстройки и ящики.

Согласно п. 4.4.6 если расчетная длина надстроек и ящиков составляет 1,0L, вычет из надводного борта должен равняться 1070 мм - для судов длиной 122 м и более. Вычеты для судов промежуточных длин должны определяться линейной интерполяцией.

Если суммарная расчетная длина надстроек и ящиков меньше 1,0L, вычет в процентах от указанных выше величин должен быть определен по табл. 4.4.6.2-2 - для судов типа В.

Для судов типа В если расчетная длина средней надстройки меньше 0,2L, проценты вычетов должны определяться интерполяцией между строками I и II табл. 4.4.6.2-2;

м

Поправка на отклонение от стандартного профиля cедловатоcти.

Согласно п. 4.4.7 поправка на отклонение от стандартного профиля седловатости представляет собой произведение величины недостатка или избытка седловатости (43.3 и 4.3.4) на величину, мм, , где S - суммарная длина закрытых надстроек, м., К - избыток или недостаток седловатости.

Согласно п, 4.3.2 найдем отклонение от стандартного профиля седловатости., ординаты которого приведены в таблице 4.3.2. Расчет сведен в таблицу.

Согласно п. 4.3.3.1 если профиль седловатости отличается от стандартного, четыре ординаты носовой и кормовой половин профиля должны умножаться на соответствующие коэффициенты, приведенные в табл.. Разность между суммами соответствующих произведений действительной и стандартной седдоватости, разделенная на 8, определяет недостаток или избыток седловатости в носовой и кормовой половинах. Среднее арифметическое избытка или недостатка в носовой и кормовой половинах определяет избыток или недостаток седловатости судна. Отклонение от стандартного профиля седловатости.

Таблица 15.1 - Отклонение от стандартного профиля седловатости.

мм

Минимальная высота в носу.

Согласно п.4.4.8.1 высота в носу, определяемая как расстояние по вертикали на носовом перпендикуляре между ватерлинией, соответствующей назначенному летнему надводному борту при наибольшем расчетном дифференте на нос, и верхней кромкой открытой палубы у борта, должна быть не менее величины, мм, определяемой для судов длиной менее 250 м по формуле:

(15.4)

мм

где С_В должен приниматься не менее чем 0,68.

Определение минимального надводного борта.

Летний надводный борт.

Минимальный летний надводный борт определяется согласно пункту 4.5.1.1 с учетом всех поправок:

, м (15.5)

м.

Осадка, соответствующая минимальному надводному борту равна:

м

Согласно пункту 4.5.5.1 минимальный надводный борт в пресной воде с плотностью, равной единице, должен быть получен вычетом из минимального надводного борта в соленой воде величины, см, определенной по формуле:

, м (15.6)

м.

где Т = 12,08 - число тонн на 1см осадки в соленой воде по летнюю грузовую вателинию.

Минимальный надводный борт для пресной воды:

м (15.7)

Зимний надводный борт

м. (15.8)

Грузовая марка данного судна изображена в приложении Г.

16. РАСЧЕТ ВАЛОВОЙ И ЧИСТОЙ ВМЕСТИМОСТИ

16.1 Определение валовой вместимости судна

Валовая вместимость (GT) судна должна определяться по следующей формуле:

(16.1)

где _ общий объем всех закрытых пространств на судне, м³,

(16.2)

(или берется из таблицы дополнения 2).

16.2 Определение чистой вместимости

Чистая вместимость определяется по формуле:

(16.3)

- общий объем грузовых пространств в м³

- теоретическая осадка судна, м

- теоретическая высота борта, м

и - коэффициенты

(16.4)

(16.5)

- число пассажиров на судне в каютах с числом мест менее восьми,

- число остальных пассажиров

Исходя из результатов расчета чистая вместимость составила:,

Валовая вместимость составила

17. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЙКИ СУДНА

17.1 Характеристика завода-строителя

Судно будет строиться на Николаевском заводе “Океан”. Его основные характеристики представлены ниже.

Корпусообрабатывающий цех

Обработка металла на заводе производится в этом цехе и его участках, представленных:

1) участком предварительной обработки листовой стали, оснащенным правильными вальцами УБВ-10, УБВ-40 и линиями предварительной обработки листа с габаритами L_max=8м, L_min=4м, t_max=32мм, t_min=4мм;

2) участок предварительной обработки профильного проката (обрабатываемый профиль полособульб от № 5 до № 24 L_max=12м, Q_max=550кг)

3) участок химической очистки метало проката.

4) участок изготовления деталей из сплавов АМГ.

Оборудование пролетов цеха:

“0” пролет: Аппарат с цифровым программным управлением для плазменной и газоэлектрической резки листовой стали типа “Кристалл” ППл-Ц-2-5 четыре штуки и ТП-2,5 две штуки.

“1” пролет: Газорезательный полуавтомат “Смена-2М”, кромкоскалывающий станок СКС-25.

“2” пролет: правильные 7 валковые вальцы.

“3” пролет: Гильотина 16/3150/630УН, гильотина “Эрфрут”, комбинированные пресс-ножницы “Пельс”, комбинированные пресс-ножницы НБ-5224, вибрационные ножницы “Пельс” А-56Л050, пресс 100m типа R117A, листоправильные вальцы “Феникс”, кромкоскалывающий станок СКС-25.

“4” пролет: гидравлический пресс 800-Г П3239, вальцы гибочные КД-2330, пресс 250т типа “Фильфинг”, большие 3-х ваковые гибочные вальцы для гибки и правки листов L=15м, S до 21 мм, S_min=6 мм, R_гиба=630мм.

17.1.2 Сборочный цех

Сборка корпусных конструкций и объемных секций производится в сборочном цехе и на сборочной площадке объемных конструкций.

Имеет четыре основных пролета 120*103=12360 м². Второй пролет обслуживается двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 50т. каждый, во всех остальных пролетах краны грузоподъемностью 30т. каждый. Ширина вывозных ворот 15м., высота 12м..

Стапельный цех

Цех представлен тремя стапелями:

1 стапель: L=232м, B=23м, Q=5000т, уклон 1:60, обслуживается двумя портальными кранами г/п 100т, h_max=22м.

2 стапель: L=191м, B=23м, Q=5000т, уклон 1:60, обслуживается двумя портальными кранами г/п 100т, h_max=22м.

3 стапель: L=288м, B=30м, Q=25000т, уклон 1:60, обслуживается двумя портальными кранами г/п 100т, h_max=22м, и двумя портальными г/п 100т каждый, h_max=45м, обслуживающими и сборочную площадку объемных конструкций.

Секции по железнодорожной ветке из цеха 2 подаются в зону действия кранов.

Сварочное производство

Завод оснащен всем необходимым оборудованием для производства сварочных работ.

1. Автомат типа “ЭСАБ-А6DW” для сварки под флюсом S=5-20мм.

2. Полуавтоматы “Гранит-3”, “Гранит-3м”, А547, А825 для схематической сварки в среде СО₂

3. Ручная сварка (электроды диаметром 3-5 мм марки УОНИ13/45-А, УОНИ13/55-А, ИТС4С, ЭА606/11, ЭА400/11, ЭА395/9, сварочная проволока марки Св-08Г2С,Св-08Г2, Св-08ГСМТ, Св-08ГНТ, Св-10ГМ, Св-08А, диаметром 1-5 мм)

4. Контроль не разрушающий.

Методы контроля:

1. Радиография

2. УЗК

Длина пленки 400 мм.

5. Плавдок

L=130м, B=24м, D=8000т, H=10м

6. Набережные

Глубина выводного канала 10м

Николаевский завод “им. 61 Коммунаров” полностью подходит для постройки нашего судна.

17.2 Принципиальная схема технологии постройки судна включает

1) метод постройки судна;

2) способ формирования корпуса судна;

3) разбивку корпуса на строительные районы, блоки, секции;

4) принципиальные технологические решения.

Постройку судна делят на стадии:

1) Подготовительная: сводится к накоплению на складах материалов и оборудования, не включая технологических процессов;

2) Заготовительная: на этой стадии происходит заготовка оборудования и частей корпуса, которые в дальнейшем образуют судно;

3) Корпусосборочная: формирования корпуса заканчивается на построенном месте;

4) Мантажно-достроечная: сводится к выполнению монтажа механизмов и оборудования судна;

5) Сдаточная: производится проверка и испытание действия всех устройств, оборудования, механизмов судна и его ходовых качеств; эти испытания производятся по согласованию с программой, под наблюдением представителей Регистра.

17.3 Метод постройки судна

Проектируемое судно будет строится блочным методом, при котором корпус судна собирается на построечном месте из блоков и блок-секций. Готовность блоков перед сборкой корпуса достигается 80-90%. На размеры блоков влияет грузоподъемность грузовых устройств транспортных судов; площадок достапельного (сборочного) участка. Данное судно разбито на десять блоков массой до 100 тонн.

1) Необходимо обеспечить устойчивое положение и закрепление свободных концов отдельных секций у монтажных стыков в процессе формирования блоков;

2) Повышенная точность при проверке формы и размера блока, а так же обводов кромок, подлежащих в последующем соединению со смежными блоками;

3) Для соединения связей со смежными блоками продольные швы по длине около 0.6-1.0 метров от монтажного стыка оставляют не завершенными; эти замыкающие участки швов выполняются после их стыкования на построечном месте.

На размеры блоков влияет грузоподъемность грузовых устройств транспортных судов; площадок достапельного (сборочного) участка.

Технологический процесс сборки и сварки блока средней части корпуса включает в себя следующие положения:

1) устанавливают днищевые секции;

2) устанавливают поперечные переборки;

3) устанавливают и закрепляют на прихватках, после проверки, готовые секции;

4) после проверки положения всех собранных секций сваривают пазы между днищевыми и бортовыми секциями, а затем приваривают к ним поперечные переборки;

5) устанавливают внутренние конструкции в блоке (фундаменты, шахты и пр.);

6) испытывают сварные швы на непроницаемость.

Сборка и сварка носового и кормового блоков производят в постелях в указанном выше порядке.

17.4 Формирование корпуса судна

В соответствии с принципиальной технологией постройки корпус судна разбит на 10 блоков и 6 строительных районов.

Типовая последовательность сборки и сварки корпуса судна:

1) подача базового блока на построечное место краном; Базовый блок - это блок с которого начинается формирование корпуса (МО);

2) установка базового блока (МО) с проверкой по диаметральной плоскости и по высоте от основной линии, закрепление блока на строительной позиции;

3) подача двух принимающих к МКО блоков 4 и 2 в нос и корму от базового на расстоянии 50-150 мм между соединенными кромками и установка их по диаметральной плоскости и по высоте от основной линии соответственно базовому блоку;

4) прочерчивание стыкуемых связей блоков; обрезка припусков по кромкам наружной обшивки, палубного настила второго дна, вертикального киля и других связей, разделение кромок под сварку;

5) сближение и доводочное перемещение установленных блоков на тележках или с помощью гидравлических стяжек, окончательная проверка наложения, подгонка по крышкам, прихватка по монтажным стыкам, подгонкой и обжатием концов балок продольного набора;

6) сварка стыков листов наружной обшивки и палубы сначала изнутри корпуса, затем снаружи;

7) установка блока надстройки, проверка его положения, подгонка нижних кромок;

8) обрезка припусков по нижней кромке блока надстройки; окончательная установка блока надстройки и прихватка его к палубе.

Плоскостные секции, ограниченные плоскими поверхностями, собирают и сваривают на плоских стендах механизированных поточных линиях.

Секции с криволинейными обводами изготавливаются на постелях, представляющих собой стальные каркасы, выполненные по габариту секции. Постели обеспечивают высокое качество изготовления секций, особенно по выдерживанию заданных обводов и уменьшению деформаций от сварки.

Технологический процесс сборки и сварки полу объемных секций:

1) установка листов на постель;

2) сборка и сварка листов (базовое полотнище);

3) разметка линии установки набора;

4) установка на полотнище продольного и поперечного набора с проверкой формы секции;

5) сварка пересечений балок друг с другом и с полотнищем;

6) установка отдельных листов на набор;

7) сборка и сварка листов между собой;

8) перекантовка секций;

9) сварка набора с накрывающим набором изнутри;

10) зачистка поварочной кантовки и проварка пазов и стыков базового полотнища;

11) разметка лист установки деталей насыщения;

12) установка элементов насыщения секций и правка в местах бухтин в необходимых случаях;

13) контроль качества сварных соединений и устранение деффектов;

14) контуровка секций и удаление припусков в соответствии с принятой схемой припусков.

Защита корпуса от коррозии гарантируется применением короткозамкнутой протекторной защиты (П-НЛМ-14 в количестве 20 шт) и эффективного лакокрасочного покрытия.

18. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА В РАЙОНЕ ГРУЗОВЫХ ЛЮКОВ

В настоящем разделе обеспечиваются требования к конструкции вырезов в районе грузовых трюмов отвечающих условиям , .

где _ длина люкового выреза, м.

_ расстояние между центрами поперечных перемычек ограничивающих вырез, м.

_ ширина судна, м.

_ ширина раскрытой части палубы, определяемая как расстояние между крайними по обоим бортам продольными кромками люковых вырезов, м.

Для судов длиной 80 м и более должна предусматриваться продольная система набора палубы и днища. Продольные связи верхней палубы и бортов должны быть непрерывными в районе, грузовых трюмов, включая и машинное отделение, если оно расположено между грузовыми трюмами.

Не рекомендуется соединять непрерывные продольные комингсы с носовой переборкой кормовой надстройки и кормовой переборкой бака. Как правило, не допускается резкое изменение по длине площади сечения или формы.

В настиле палубы, расположенном в непосредственной близости от мест присоединения поперечных и продольных межлюковых перемычек, не допускаются вырезы.

Поперечные межлюковые перемычки должны быть надежно соединены с подпалубным набором и рамными шпангоутами, в плоскости которых они установлены.

Вырезы при большом раскрытии палуб: радиус скругления r, м, смежных углов последовательно расположенных вырезов грузовых люков на верхней палубе должен быть не менее определяемого по формуле:

(18.1)

где при ;

при ; промежуточные значения определяются линейной интерполяцией.

_ расстояние между поперечными кромками смежных вырезов, м

_ ширина раскрытой части палубы, определяемая как расстояние между крайними по обоим бортам продольными кромками люковых вырезов, м.

Так как м, линейной интерполяцией получаем .

Рисунок 18.1 _ Схема выреза углов грузовых люков.

С учетом вышеизложенных требований и в соответствии с Правилами Регистра определен радиус скругления углов выреза под грузовые люки в верхней палубе и толщина усиленных листов в этих районах. Поскольку ширина палубы в районе грузовых люков составляет 13200 мм, а ширина листа палубного стрингера равна 1650 мм, то целесообразно установить по ширине палубы один лист, выполняющий роль палубного стрингера и усиленного листа толщиной 23 мм.

Конструктивное и технологическое изображение выреза и его кромок приведено на рисунке (чертеж 008)

19. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ПРОЕКТУ

19.1 Расчет режима эксплуатации судна

Одним из основных эксплуатационных показателей оказывающих решающее влияние на производительную деятельность судна, является степень использования его годового календарного времени.

Календарное время судна (365 дней) делится на эксплуатационный и внеэксплуатационный периоды. Непроизводительной частью режима работы флота является время нахождения судна вне эксплуатации. Важнейшим способом эффективного использования судов является повышение удельного веса эксплуатационного времени, а в нём - повышение времени лова.

19.2 Расчет строительной стоимости серийно освоенного судна

Строительная стоимость определяется по формуле:

(19.7)

где _ KMK _ стоимость металлического корпуса,

KOB _ стоимость оборудования корпуса,

KGD _ стоимость главного двигателя,

KOM _ стоимость оборудования МКО,

KRB _ стоимость работ по судну.

Стоимость металлического корпуса в млн. у.е. определяем по формуле:

(19.8)

где _ MMK _ масса металлического корпуса, тыс. тонн

Стоимость оборудования корпуса в млн. у.е определяем по формуле:

(19.9)

где _ MOB _ масса оборудования корпуса, тыс. тонн.

Стоимость главного двигателя в млн. у.е. определяем по формуле:

(19.10)

Стоимость оборудования машинно-котельного оборудования в

млн. у.е. определяем по формуле:

(19.11)

где _ MOM _ масса оборудования МКО, тыс. тонн.

19.3 Расчет среднесерийной стоимости судна

Среднесерийная стоимость судна определяется по формуле:

(19.12)

где _ KSTR _ стоимость серийно освоенного судна, млн. грн.,

KPR _ стоимость проектирования, млн. грн.,

KOSN _ стоимость оснастки и приспособлений для постройки судна, млн. грн.;

RO _ коэффициент перехода от стоимости серийно освоенного судна к среднесерийной строительной стоимости.

N _ расчетное число судов в серии.

Стоимость проектирования судна в млн. у.е. определяем по аппроксимационной формуле:

(19.14)

где _ DPOR _ массовое водоизмещение порожнем, тыс. тонн.

19.4 Расчет прямых эксплуатационных расходов судна

Прямые эксплуатационные расходы в млн. грн. рассчитываем по формуле:

(19.15)

где _ ZTER _ расходы на текущий ремонт,

ZSN _ расходы на снабжение,

ZEK _ расходы на содержание экипажа,

ZNA _ расходы навигационные и на агентирование.

ZTB _ расходы на топливо и бункеровку.

Расходы на текущий ремонт в тыс. у.е. определяем по формуле:

(19.16)

где DW _ дедвейт, тыс. тонн

Расходы на снабжение в у.е. за 1 сутки определяем по следующей формуле:

(19.17)

Расходы за год в тыс. у.е. равны:

(19.18)

Расходы на содержание экипажа в тыс. у.е. определим по формуле:

(19.19)

где CEK _ средние расходы на одного члена экипажа в месяц, у.е.;

_ NEK _ численность экипажа, человек.

Расходы навигационные и на агентирование за одни сутки в у.е. определим по следующим формулам:

(19.20)

Расходы за год в тыс. у.е. равны:

(19.21)

Расходы на топливо и бункеровку в тыс. у.е. определим в зависимости от потребной массы топлива за год:

(19.22)

где _ MTPG _ потребная за год масса топлива с учетом смазочного масла и других составляющих, тонн

CTB _ стоимость франко-тонны топлива с учетом смазочного масла и других составляющих, у.е.

19.5 Расчет объема перевозок за год

Объем перевозок за год в тыс. тонн определяется по формуле:

(19.23)

где _ VGR _ количество груза, перевезенного за круговой рейс, тыс. тонн;

NRS _ количество круговых рейсов за год.

Количество груза, перевезенного за круговой рейс, в тыс.тонн, рассчитывается по формуле:

(19.24)

где _ PGR _ грузоподъемность судна, тыс. тонн,

ET _ коэффициент использования грузоподъемности судна за круговой рейс.

Количество круговых рейсов за год определяется по формуле:

(19.25)

где _ TEK _ эксплуатационный период за год, дней,

TH _ ходовое время за круговой рейс, дней,

TS _ время стоянки вне грузовых операций за круговой рейс, дней.

Ходовое время за круговой рейс в днях определяется по формуле:

(19.26)

где _ DAL _ плечо кругового рейса, миль

VE _ эксплуатационная скорость, узлы.

Время нахождения под грузовыми операциями за круговой рейс в днях определяется по формуле:

(19.27)

где _ GNORM _ норма грузовых работ (производительность погрузочно-разгрузочных работ), тонн/час.

19.6 Расчет экономических критериев

Годовой доход в млн. у.е. рассчитываем как произведение объема перевозок за год в тыс. тонн и фрахтовой ставки в у.е./тонна:

(19.28)

Эквивалентную предналоговую ставку I определяем путем численного решения уравнения:

(19.29)

Фактор возмещения капитала (CRF - Capital Recorvery Factor) определяем по формуле:

(19.30)

Эквивалентную посленалоговую ставку I1 определяем путем численного решения уравнения

(19.31)

Необходимая фрахтовая ставка RFR, у.е./тонна, (Required Freight Rate) рассчитывается по формулам:

(19.32)

Приведенная стоимость в млн.у.е. (при постоянных текущих затратах) (Present Worth Method) рассчитывается по формулам:

(19.33)

Для расчета вновь созданной стоимости в млн. грн (максимизируемый критерий) (Net Present Value) предварительно рассчитаем налог на прибыль, млн. грн:

(19.34)

Доход после уплаты налога в млн. грн равен:

(19.35)

Тогда вновь созданная стоимость в млн. грн рассчитывается по формулам:

(19.36)

Удельная доходность рассчитывается по формуле:

(19.37)

Рассчитаем также 'технический критерий', равный произведению грузоподъемности на скорость хода судна и деленному на мощность главного двигателя:

(19.38)

19.7 Расчет экономической эффективности судна

Расчет произведен в программе В. Былого «EKO»

Таблица 19.3 - Исходные данные

Таблица 19.4 - Результаты расчета.