4.2 Определение главных размерений в 1-ом приближении

После определения водоизмещения судна переходим к определению главных размерений: L, B, T, H и коэффициентов полноты , при этом можно воспользоваться уравнением плавучести (4.3):

(4.3)

и данными судна-прототипа.

, , , .

Для проектируемого судна отношение главных размерений и коэффициент общей полноты в первом приближении примем таким же, как у судна-прототипа.

Тогда главные размерения проектируемого судна:

;

;

.

Мощность главных двигателей определяем по формуле:

4.3 Определение контейнеровместимости

По выбранным размерениям необходимо определить количество контейнеров по высоте и ширине судна. Для этого воспользуемся схемой поперечного сечения судна приведенной на рисунке 4.1.

Минимальная высота двойного дна определяется по формуле [1]:

С учетом округления, назначаем высоту двойного дня 950 мм.

Для получения большей контейнеровместимости назначаем ширину судна B=15,3 м. Произведем новый расчет длины, осадки и высоты борта при том же водоизмещении.

;

;

.

Используя опыт проектных организаций и размещение контейнеров по ширине и высоте, выбираем ширину двойного борта и высоту комингса группового люка

Согласно схеме, расположенной на рисунке 4.1 в трюме по ширине будет расположено 5 контейнеров в 3 яруса. Такое расположение контейнеров соответствует выбранным размерениям.

4.4 Определение коэффициента общей полноты и соотношение главных размерений

В результате полученных главных размерений имеем:

, , ,

, .

На первом этапе проектирования необходимо уточнить коэффициент полноты водоизмещения из уравнения плавучести

и оценить по эмпирической формуле:

,

где ;

коэффициент общей полноты попадает в рекомендуемый диапазон, что является удовлетворительным.

4.5 Проверка минимальной высоты надводного борта

Согласно «Правилу» о грузовой массе морских судов [1] базисный надводный борт по проектируемому судну должен быть не менее 790 мм.

Правила для некоторых судов определяют поправки к базисному надводному борту:

- для судов менее 100 м базисный надводный борт должен быть увеличен на поправку:

,

где .

Если коэффициент общей полноты , то базисный надводный борт должен быть умножен на коэффициент .

;

Если расчетная высота борта превышает

,

где при .

;

Тогда минимальный надводный борт судна должен быть не менее 1136 мм.

Надводный борт проектируемого судна что удовлетворяет требованиям «Правил».

4.6 Нагрузка масс проектируемого судна

Рассчитаем укрупненную нагрузку масс в таблице 4.1.

Рассмотрим составляющие дедвейта:

- m₁₄ раздела нагрузки;

- масса экипажа;

- масса провизии;

- масса питьевой воды;

- масса расходных средств.

таким образом составляет:

;

- масса переменных жидких грузов;

.

Масса топлива, масла и питательной воды:

,

где ;

;

- удельный расход топлива;

- мощность;

- автономность в часах.

Таблица 4.1 Нагрузка масс проектируемого судна в первом приближении

№ п/п	Наименование раздела	Формула	Масса, т
1	Корпус-оборудование		1507
2	Механизмы		204,9
3	Запас водоизмещения		106
	Водоизмещение порожнем		1818
4	Экипаж, провизия, вода, расходы		19,82
5	Груз перевозимый		3262,3
6	Топливо, масло, питательные воды		184,8
7	Переменные жидкие грузы		33
	Дедвейт		3500
	Водоизмещение в грузу		5318

Полученное водоизмещение при расчете нагрузки масс сравним с водоизмещением полученном в первом приближении. Это несовпадение составляет:

Тогда запас водоизмещения будет равен:

4.7 Расчет коэффициента полноты

Расчет полноты ватерлинии и мидель-шпангоута можно рассчитать по приближенным формулам:

коэффициент полноты мидель-шпангоута:

Принимаем: ; .

4.8 Определение удельной погруженной кубатуры

Удельную погруженную кубатуру можно определить из уравнения грузоподъемности:

;

где - коэффициент полноты трюма (0,93…0,96);

- коэффициент, учитывающий проходы, трапы и другие мета незанятые грузом (0,08…0,1);

- отношение длины трюмов к длине судна (0,7…0,76);

- коэффициент, учитывающий объем занятый набором, двойным дном, двойными бортами в районе трюмов (0,18…0,24).

4.9 Анализ полученных результатов

На основание полученных результатов имеем следующие основные характеристики судна:

L = 79,3 м; B = 15,3 м; H = 7,06 м; T = 5,79 м; LBH = 8565 м³;

D = 5300 т; N = 2670 кВт; = 0,9; = 0,995; = 0,736;

; ; ; ; .

Выбранные основные характеристики соответствуют ограничениям района плавания судна.

5 Разработка эскиза общего расположения.

Определение центра тяжести судна, удифферентовка

Разработку эскиза главного расположения начнем с разделения корпуса на отсеки. Практическая шпация может быть выбрана по формуле:

;

Правила разрешают отклонение 25% (0,478…0,797). В форпике и ахтерпике шпация не должна превышать 0,6 м. Принимаем шпацию 600 мм по всей длине судна.

Форпиковая переборка должна быть непроницаемой до палубы надводного борта и располагаться на расстояние не менее 5% от длины.

;

.

Назначаем длину форпика – 10 шпаций (6 м).

Ахтерпиковая переборка должна быть непроницаемой до падубы надводного борта и отстояние от кормового перпендикуляра выбирается с учетом конструкции кормовой оконечности.

Длина ахтерпика составит 12 полных шпаций, т.е 7,3 м.

До форпика в корму устанавливаем поперечную переборку, отделяющую подруливающее устройство. Длина этого отсека 5 шпаций (3 м).

Машинное отделение и жилую надстройку размещаем в корме, как у судна-прототипа. Длина машинного отделения составляет 20 шпаций (12 м).

Оставшуюся часть корпуса отводим под грузовые трюмы. Грузовое пространство представляет собой один грузовой трюм с двойными бортами и двойным дном – 85 шпаций (51 м).

Общее число переборок – 4, что удовлетворяет требованию Правил [1]. Двойное дно простирается от переборки форпика до ахтерпика.

Согласно принятой схеме общего расположения вычерчиваем эскиз на рисунке 5.1. С помощью эскиза общего расположения и нагрузки масс определяем положение координат центра тяжести. Расчет ведется в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Расчет нагрузки и положения ЦТ судна

№	Название раздела	Масса, т	Плечи, м		Моменты, т∙м
			xi	zi	xi ∙mi	zi ∙mi
1	Корпус-оборудование	1507	-6,9	5,58	-10408,9	8421,6
2	Механизмы	205	-27,6	3,1	-5661,3	635,1
3	Запас водоизмещения	88	0	7,06	0	621,3
	Водоизмещение порожнем	1800	-8,84	5,39	-16070,23	9677,3
4	Экипаж, провизия, пресная вода	19,824	-28,2	11,4	-559	227,18
5	Грузоподъемность	3262,3	8	4	26096	13049,2
6	Топливо, масло, питательная вода	184,8	-21,8	3,6	-4028,6	665,28
7	Сточная вода	33	-21,4	0,475	-706,2	15,67
8	Дедвейт	3500	----	----	20804,5	13957,3
	Водоизмещение в грузу	5300	0,89	4,45	4734	23634,6

Что бы судно сидело на ровный киль, центр тяжести должен находиться на одной вертикале с центром величины.

Центр тяжести судна определяется:

Для проектирования теоретического чертежа принимаем .

6 Остойчивость проектируемого судна

В начальной стадии проектирования судна необходимо определить обеспечивается ли его остойчивость.

Остойчивость судна в проекте проверим только для одного случая: судно в полном грузу, с полным запасом, с равномерно распределенным грузом во всех грузовых помещениях.

6.1 Определение начальной метацентрической высоты

В начальных стадиях проектирования, когда известны основные элементы судна, но нет теоретического чертежа, можно определить начальную метацентрическую высоту из уравнения остойчивости.

(6.1)

где - начальная метацентрическая высота; - центр тяжести;

- функции, определяющие приближения.

;

.

6.2 Построение диаграммы статической остойчивости

Для построения диаграммы статической остойчивости можно воспользоваться методом Власова-Благовещенского.

, (6.2)

где - координаты центра величины при крене в 0^о и 90^о;

, - малые метацентрические радиусы при 0^о и 90^о;

- вспомогательные функции, в зависимости от угла , приведенные в [2].

;

;

;

;

.

Расчет плеч диаграммы статической остойчивости удобно вести в таблице 6.1.

Углы крена ,град.	Функции углов крена				Произведение
					( )				[6]+[7]+[8]+[9], м			, м	Плечо статической остойчивости , м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11	12	13
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0		0	0	0
10	-0,036	0,050	0,151	0,010	-0,0252	0,081	0,589	0,0049	0,650		0,174	0,221	0,428
20	-0,241	0,337	0,184	0,062	-0,168	0,548	0,718	0,0304	1,127		0,342	0,435	0,691
30	-0,556	0,840	0,081	0,135	-0,389	1,366	0,316	0,0662	1,359		0,500	0,637	0,721
40	-0,722	1,279	-0,069	0,155	-0,506	2,080	-0,269	0,076	1,381		0,643	0,819	0,561
50	-0,513	1,365	-0,155	0,069	-0,359	2,220	-0,604	0,0338	1,290		0,766	0,976	0,313
60	0,026	1,056	-0,135	-0,081	0,018	1,718	-0,526	-0,039	1,169		0,866	1,103	0,065
70	0,603	0,583	-0,062	-0,184	0,422	0,948	-0,241	-0,090	1,038		0,940	1,198	-0,159
80	0,935	0,210	-0,010	-0,151	0,655	0,341	-0,039	-0,074	0,883		0,985	1,255	-0,371
90	1,00	0	0	0	0,701	0	0	0	0,701		1,000	1,274	-0,573

Таблица 6.1 Расчет плеч статической остойчивости

По результатам расчетов строим диаграмму статической остойчивости на рисунке 6.1 .