146864 (Многоцелевое сухогрузное судно), страница 3

1 – t 1 - 0.18

η_к = ———— = ———— = 1.17

1 – w 1 - 0.3

причем w – коэффициент попутного потока, w = 0,5* с_b – 0,05 = 0,3 – для винта, расположенного в диаметральной плоскости;

t –коэффициент засасывания для расчетного режима работы для гребного винта в диаметральной плоскости, t = 0.6*w = 0.18.

Таким образом, получим:

η_п = 0,595*0,98*0,99*1,17 = 0,675.

Исходя из полученных данных, определим мощность гребной установки:

2014,752

N_e = ———— = 2984,818 кВт.

0,675

4.5.4 Запас топлива

Вес топлива и смазки Р_т определяется по формуле:

N*R 2.9848*5050

Р_т = ( 1+ζ )*q_т*0,85*———— = ———————— =165,424 т,

(V_s*10³) 15,8*1000

где q_т – удельный расход топлива и смазки на все нужды на ходу, который принимается равным 170 кг/(МВт*ч) для МОД;

ζ – коэффициент резерва, который учитывает работу вспомогательных механизмов в портах, а также задержки в рейсе вследствие погодных и навигационных обстоятельств, принимается равным 0,2;

N – суммарная максимальная продольная мощность главных двигателей, МВт.

4.5.5. Экипаж, вода и провиант

Значение веса экипажа Р_э с запасами провианта и пресной водой принимается равным:

Р_э = (0,1+0,0065*R/ V_э )*n = (0,1+0,0065*5050/15,8)*15 = 32,663 т,

где n- количество людей на судне.

12

5. Расчеты посадки и отдельных характеристик мореходности.

Одним из важнейших навигационных качеств судна является остойчивость. В реальных условиях плавания, кроме силы тяжести и силы поддержания, на судно действуют дополнительные силы, например сила ветра на надводную поверхность судна.

Остойчивостью называют способность судна, отклоненного от положения равновесия действием внешних сил, возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих сил. Различают поперечную и продольную остойчивость. Поперечная остойчивость характеризуется метацентрической высотой и углом крена, а продольная – углом дифферента.

Остойчивость при поперечных наклонениях, т.е. при крене, называют поперечной. Остойчивость зависит от формы корпуса и положения центра тяжести судна, поэтому путем правильного выбора формы корпуса при проектировании и правильного размещения грузов на судне при эксплуатации можно обеспечить достаточную остойчивость, гарантирующую предотвращение опрокидывания судна при любых условиях плавания.

Продольная остойчивость проявляется при наклонениях судна вокруг поперечной оси, проходящей через центр тяжести площади ватерлинии. Такие наклонения вызывают дифферент судна. Принято считать, что дифферент на нос имеет знак плюс, а на корму – знак минус. От дифферента зависят скорость судна и его маневренность. Угол дифферента поддерживается в определенных границах путем соответствующего распределения груза. Как правило, суда ходят на ровном киле или с легким дифферентом на корму.

Про остойчивость судна, которое проектируется, можно судить по совокупности характеристик начальной остойчивости и остойчивости на больших углах крена. О продольной остойчивости можно судить по углу дифферента.

5.1 Проверка остойчивости и удифферентовки судна при загрузке генеральным грузом.

Метацентрическая высота судна с генеральным грузом проверяется только для случая осадки по проектную ватерлинию при наличии 10% судовых запасов (случай, когда метацентрическая высота близка к минимуму при наиболее полном использовании грузоподъемности). Прием балластной воды не предусматривается.

Расчеты аппликаты z_i составляющих нагрузки производятся с использованием эскиза общего расположения. При определении центра тяжести груза, который размещается в данном грузовом отсеке, за его аппликату приблизительно принимается возвышение центра тяжести объема отсека.

Положение центра тяжести гомогенного (однородного) груза по длине судна совпадает с положением центра тяжести объема этих отсеков (x_ri = x_wi);абсциссы центров объемов x_wi определяются по эпюре вместимости. Также находятся абсциссы центров тяжести жидких грузов.

При расчетах большое значение для достоверной оценки метацентрической высоты имеет как можно более точное определение расположения центра тяжести судна. Аппликата его определяется из соотношения:

(z_gпор/D) = 1,02-0,023*D,

Тогда получим:

z_gпор = (1,02-0,023*D)*D = (1.02-0.023*6.67)*6.67 = 5.78м.

Абсцисса центра тяжести порожнего судна x_gпор может быть определена согласно рекомендациям Л.М. Ногида.

x_gпор = -0,09*L_пп = -0,09*98 = -8,82м – при кормовом расположении машинного отделения.

13

При проектировании судна с заданными параметрами грузовые отсеки, т.е. трюм №1, трюм№2 и трюм №3 заполняются генеральным грузом с удельным погрузочным объемом q = 1.85м³/т. Таким образом, для расчета веса данного груза необходимо воспользоваться формулой:

Σ W_тр

Р_гр = ———— т,

1.85

рассчитав вместимость каждого трюма по эпюре вместимости. Но при реальных перевозках генеральный груз не может быть уложен под крышки комингсов, поэтому будем считать, что между верхним ярусом груза и крышкой существует зазор в 1м. Исходя из этих параметров, осуществляем пересчет вместимости грузовых помещений. Пересчет вместимости приведен в таблице9.

Таблица 9

Результаты расчетов абсцисс и аппликат отсеков приведены в таблице10.

Согласно результатам расчетов определяется метацентрическая высота по формуле:

h₀ = z_m – z_g –Δh_ж,

где z_m = z_c – r₀ – аппликата метацентра;

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

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

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

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

12* c_b d 12*0.7 4.1

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

с_w 0,79

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

с_w + c_b 0,79+0,7

Аппликата центра тяжести судна z_g определяется по формуле:

Σ(Р_i*z_i) 20178,399

z_g = ——— = ————— = 5.0001м,

ΣР_i 4035,595

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

Таким образом, метацентрическая высота составляет:

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

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

14

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

Σ(Р_i*х_i) -7708,127

х_g = ——— = ————— = -0,382м,

ΣР_i 4035,595

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

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

х_g - x_с

ψ° ≈ 57,3*——— ,

R₀

где R₀ - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:

с_w ² L²_квл 0,792 100,752

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

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

где L_квл =100,75 длина судна по КВЛ.

Тогда получим значение угла дифферента:

-0,382 - 0

ψ° ≈ 57,3*———— = -0,132° ,

165,548

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

15

5.1 Проверка остойчивости и удифферентовки судна при перевозке контейнеров.

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

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

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

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

h₀ = z_m – z_g –Δh_ж ≥ 0,2м;

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

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

12* c_b d_конт 12*0.7 3,463

с_w 0,79

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

с_w + c_b 0,79+0,7

Аппликата центра тяжести судна z_g определяется по формуле:

Σ(Р_i*z_i) 18049,259

z_g = ——— = ————— = 5.295м,

ΣР_i 3408,904

Таким образом, метацентрическая высота составляет:

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

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

Σ(Р_i*х_i) -2432,115

х_g = ——— = ————— = -0,713м,

ΣР_i 3408,904

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

х_g - x_с

ψ° ≈ 57,3*——— ,

R₀

где R₀ - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:

с_w ² L²_квл 0,79² 100,75²

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

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

Тогда получим значение угла дифферента:

-0,713 - 0

ψ° ≈ 57,3*———— = -0,208° .

195,999

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

18

6. Определение наибольшего водоизмещения и валовой вместимости

6.1 Наибольшее водоизмещение, дедвейт и полезная грузоподъемность

Осадка по грузовую марку d_к приблизительно может быть определена путем увеличения проектной осадки с учетом базисного надводного борта:

d_к = D – F = 6,67 – 1,209 = 5,461м,

где F – надводный борт, который для судна длиной 98м составляет согласно правилам 1,209м

Так как у судна проектная осадка меньше осадки по грузовую марку, то необходимо определить наибольшее значение водоизмещения, дедвейта и полезной грузоподъемности. Водоизмещение при этой осадке определяется по формуле:

∇_пред=∇*(d_к /d)^1.14 = 4498.421*(5.461/4.684)^1.14 = 5358.548м³,

где ∇ - объемное водоизмещение.