Проектирование судов

Изгибающий момент при постановке судна на волну

,

где k – коэффициент изгибающего момента.

Тогда:

,

.

По статистике, коэффициент с ≈ δ1/3, а η ≈ 0,05L1/2.

Тогда

,

где – измеритель массы продольных связей корпуса.

Учитывая, что Рпс = (0,8 – 0,9) Р01, можно определить массу всего раздела.

Способы четвертой группы основаны на постатейном пересчете масс отдельных конструкций. В этом случае общую массу корпуса разбивают на ряд составляющих (объединяя отдельные статьи, например, по функциональным признакам), для каждой из которых подбирают соответствующий модуль пересчета. Результаты, получаемые в результате расчета, по формулам четвертой групп наиболее точны, но в то же время трудоемкость расчетов гораздо больше, чем в предыдущих способах.

Разобьем массу раздела корпус на следующие составляющие:

- Продольные связи

.

- Поперечные переборки

где nпер – число переборок.

- Местные конструкции (платформы, выгородки, шахты и т.п.)

- Надстройки и рубки

,

где Wнр – объем надстроек и рубок.

- Оборудование помещений

.

- Прочие части раздела

.

Формулы первой группы используют для ориентировочных первоначальных расчетов. При сопоставлении вариантов технического предложения пользуются более точными формулами второй или третьей группы. Расчет массы корпуса выбранного варианта осуществляют по наиболее точным формулам четвертой группы.

Определение массы механизмов

При определении массы механизмов исходят из предположения, что данная масса зависит от мощности энергетической установки N (кВт).

Рм = рмN.

Измеритель рм принимает следующие значения: для СЭУ с малооборотными дизелями (МОД) – 0,09 - 0,11 т/кВт; для СЭУ со среднеоборотными дизелями (СОД) – 0,07 - 0,09 т/кВт. Более легкими являются паротурбинные СЭУ (ПТУ) – 0,06 - 0,08 т/кВт и газотурбинные (ГТУ) – 0,04 - 0,06 т/кВт. С увеличением мощности СЭУ значение рм снижается. Для установок с N до 2 МВт измеритель принимает максимальные значения, а при N > 10 МВт значение рм приближается к нижнему пределу.

Определение мощности на ранних стадиях весьма затруднительно. Используя данные прототипа можно применить формулу адмиралтейских коэфициентов.

,

где С – адмиралтейский коэффициент устанавливаемый по прототипу.

При перемещении СЭУ из середины судна в корму ее масса уменьшается на 5 – 6 % для МОД, на 7 – 8 % для СОД и на 9 – 12 % для ПТУ и ГТУ.

Обычно, уже на ранних стадиях определяется марка двигателя подлежащая к установке на судно, а, следовательно, и его масса Ргд. В этом случае величину Рм можно определить исходя из соотношения Рм и Ргд. Для МОД при n ≤ 100 об/мин Ргд = 50 - 55 %, при больших n Ргд = 40 - 45 %. Для СОД на долю дизель-редукторных агрегатов (ДРА) приходится приблизительно 40 % Рм, причем Ргд составляет 70 - 80 % массы ДРА. Для ГТУ Ргд составляет 25 - 50 % Рм. Для ПТУ масса главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА) составляет 18 - 20 % Рм. Масса парогенераторов для ПТУ 24 - 27 %, паропроводов 3 - 4 % Рм. Масса трубопроводов для МОД и СОД – 15 - 20 %, для ПТУ и ГТУ – 11 - 12 % Рм. Масса вспомогательных механизмов для МОД и СОД – 16 - 20 %, для ПТУ и ГТУ – 3 - 5 % Рм. Масса гребных винтов и валопроводов для МОД и СОД – 6 - 8 %, для ПТУ и ГТУ – 16 - 18 % Рм.

Определение массы топлива

Общая масса раздела 16 складывается из массы собственно топлива Ртп, массы питательной воды для котлов Рвд и массы смазочного масла Рмс.

Ртп зависит от удельного расхода q, мощности N и времени работы t главных и вспомогательных механизмов.

Ртп = kм Σ(qi Ni ti)гл/всп,

где kм = 1,10 - 1,20 – коэффициент морского запаса. Поскольку на начальных стадиях проектирования неизвестен состав СЭУ, а следовательно неизвестны ни мощность, ни удельный расход, ни время работы вспомогательных механизмов, то расчет осуществляют введением в формулу коэффициента внутреннего потребления kв = 1,03 - 1,06 для СОД, МОД, ГТУ и 1,08 - 1,12 для ПТУ.

Таким образом

Ртп = kм kв q N t,

где q [т/кВт час] = (0,12 - 0,17)∙10-3 – для ПТУ и ГТУ, (0,15 - 0,20)∙10-3 – для СОД и МОД.

Масса питательной воды Рвд определяется из расчета пополнения утечек воды и пара и периодической смены грязной воды в котлах.

Рвд = kма1Пк tк + а2Пк + а3NПТУ,

где а1 = 0,06 - 0,08 – коэффициент утечек, а2 ≈ 2 – коэффициент смены воды, а3 = (3,0 - 3,5)∙10-3 [т/кВт] – коэффициент смены воды в паропроизводительном котле турбины (только для ПТУ), tк и Пк – время работы и паропроизводительность вспомогательных и утилизационных котлов определяемая по прототипу пропорционально D.

Рмс зависит от типа СЭУ, мощности, продолжительности работы, утечек, угара, смены загрязненного масла и т.п. При детальном расчете определяется для каждого механизма в отдельности.

Обычно массы Рвд и Рмс определяют как надбавку к массе топлива, которая в среднем составляет kт = 6 - 12 % Ртп.

Ходовое время можно t выразить как отношение дальности плавания к экономической скорости хода. Таким образом

Рт = Р16 = q kм kв kт N R /υs эк.

Определение массы оборудования

Массу оборудования судна, при наличии близкого прототипа, можно определить, используя простейшие формулы, аналогичные формулам первой группы для корпуса.

или

Если по заданию на проектирование требуется введение новых элементов оборудования (например, подруливающих устройств, авиатехники и т.п.), то необходимо исправить нагрузку прототипа, введя туда соответствующие статьи за счет других разделов, определить новые значения измерителей и использовать их значения в расчетах по проекту.

Определение массы балласта

Массу балласта определяют исходя из требований к посадке и остойчивости судна прямым расчетом на поздних стадиях проектирования. Для предварительных расчетов пользуются данными подходящего прототипа, считая Рб пропорциональной водоизмещению судна.

Определение массы экипажа

Значение 14 раздела зависит от количества экипажа (nэ) и автономности и складывается из трех слагаемых: массы непосредственно людей с багажом, массы провизии и массы пресной воды.

 Скачать реферат