Проектирование судов

Рэ = Рлб + Рпр + Рв,

где

Рлб = рэ nэ,

Рпр = kм nэ Апр рпр,

Рв = kм nэ Ав рв.

Таким образом

Рэ = рэ nэ + kм nэ (Ав рв + Апр рпр),

где kм – коэффициент морского запаса, Апр – автономность по запасам провизии, Ав – автономность по запасам пресной воды, которая принимается равной 5 суткам, в случае наличия на судне опреснительной установки. В противном случае Ав = Апр. И

змеритель массы экипажа рэ = 100 – 200 кг/чел, провизии рпр = 3 – 5 кг/чел∙сут, воды рпр = 100 - 300 кг/чел∙сут.

Обеспечение запаса водоизмещения и остойчивости

При выполнении расчетов нагрузки вследствие приблизительного характера формул неизбежны неточности. Кроме этого в процессе постройки в нагрузку могут быть введены новые элементы. Возможны и отступления от номинальных толщин листов, размеров местных конструкций и т.п. Все это может привести к увеличению водоизмещения по сравнению с его расчетным значением. Чтобы избежать перегрузки судна в нагрузку вводится фиктивная масса запаса водоизмещения.

Величина этой массы зависит от стадии проектирования, размеров судна, наличия близкого прототипа. Определяется в долях от водоизмещения.

Рз = Р11 = рз D

На стадии технического предложения принимается рз = 2,0 - 3,0 %, на стадии эскизного проекта – рз = 1,5 - 2,0 %, на стадии технического проекта – рз = 1,0 - 1,5 %.

Отмеченная выше перегрузка относится, как правило, к высокорасположенным частям судна, что приводит к повышению ЦТ и, следовательно, к уменьшению h. Для избежания этого в проект вводится запас остойчивости Этот запас достигается путем искусственного повышения расчетного ЦТ на величину Dzg = Dh. Таким образом, в дальнейших расчетах

zg = z’g +Dzg.

Подъем ЦТ может быть достигнут путем надлежащего размещения массы запаса водоизмещения по высоте. При наличии близкого прототипа Dzg = 10 - 25 см, при его отсутствии Dzg = 20 - 35 см.

Координата zз может быть найдена из уравнения статических моментов

Dzg = (D – Рз) z’g +Pз zз.

Тогда

zз = z’g + Dzg / рз.

Вычисленная по этой формуле величина zз обычно близка к высоте борта. Поэтому считается, что масса запаса водоизмещения принимается на палубу. Положение ЦТ запаса водоизмещения по длине судна совмещают с положением с ЦТ водоизмещения порожнем.

Уравнения масс

Уравнение масс является аналитическим выражением равенства водоизмещения судна сумме всех масс, входящих в его нагрузку:

D = Σ Pi + P,

где D – водоизмещение судна, Pi – массы, зависящие от элементов и характеристик проектируемого судна (водоизмещения, главных размерений и их соотношений, коэффициентов теоретического чертежа, мощности главного двигателя и проч.), называемые переменными, Р – массы, не зависящие от элементов и характеристик этого судна и рассматриваемые поэтому как постоянные для любого варианта проектируемого судна, соответствующего одним и тем же исходным данным, т. е. одному и тому же заданию.

К переменным массам относятся, в большинстве случаев, массы корпуса Pк, оборудования Pо, механизмов Pм, топлива Pт и балласта Pб. К условно постоянным – масса перевозимого груза Рг и масса экипажа Рэ. Масса запаса водоизмещения судна Рз, в по характеру является переменной, зависящей от водоизмещения, но нередко рассматривается как условно постоянная величина.

Уравнение масс, может быть записано в ряде модификаций, для определения водоизмещения или главных размерений проектируемого судна по технико-эксплуатационным данным задания на проектирование.

Все модификации уравнения масс подразделяются на алгебраические и дифференциальные. Уравнения масс в алгебраической форме пригодны для определения искомых элементов судов как при наличии, так и при отсутствии близкого прототипа. Использование уравнений масс в дифференциальной форме возможно только при наличии подходящего судна-прототипа, в элементы которого вносятся исправления, отражающие различие технико-эксплуатационных характеристик прототипа и проектируемого судна – грузоподъемности, скорости, дальности плавания, автономности и т. д.

Отмеченные особенности алгебраических и дифференциальных уравнений масс могут быть записаны следующим образом.

Алгебраические уравнения:

(D, L, B, T, H, …) = f(Pг, υs, r, A, …)

Дифференциальные уравнения:

D = D0 + dD; L = L0 + dL; В = В0 + dВ; …

(dD, dL, dB, dT, dH, …) = f(dPг, d υs, dr, dA, …)

где D, L, B, T, H, … – искомые элементы проектируемого судна; D0; L0; В0; Т0; Н0; … – аналогичные величины судна-прототипа; dD, dL, dB, dT, dH, … приращения этих величин; dPг, dυs, dr, dA, … – различия между техни­ко-эксплуатационными характеристиками обоих судов.

Из сказанного следует, что уравнения масс, выраженные в алгебраи­ческой форме, более общие и универсальные по сравне­нию с дифференциальными.

Уравнения масс, выраженное в функции главных размещений

Если в общем уравнении масс выразить все переменные массы в функции главных размерений и коэффициентов теоретического чертежа, то это уравнение приводится к виду:

γδLBT = Σ fi(δ, L, B, T, H) + Σ fj(N) + P.

В отдельный член Σ fj(N) в этом уравнении выделены массы, зависящие от мощности главного двигателя N и длительности его работы в течению рейса, т. е. Рм и Рт. Поскольку мощность главного двигателя зависит от сопротивления движению судна, а оно, в свою очередь, от параметров корпуса, становится очевидной однородность всех переменных масс в последнем уравнении.

В рассматриваемом уравнении фигурирует несколько неизвестных – главные размерения и коэффициент полноты, поэтому для их однозначного определения необходимо задаться дополнительными зависимостями, чтобы выразить все неизвестные через какую-либо одну величину. В качестве таких зависимостей используют соотношения главных размерений, принимаемые на основе

- статистики,

- соотношения главных размерений прототипа,

- ограничения главных размерений, налагаемые условиями постройки и эксплуатации судна,

,

- другие уравнения теории проектирования судов,

,

Чаще всего все неизвестные величины выражают через длину проектируемого судна, руководствуясь следующими соображениями:

1. поскольку длина является наибольшим из всех главных размерений, остальные размерения получают делением L, что приводит к уменьшению погрешности результатов расчета. Известно, что при умножении приближенного числа х на точный сомножитель k абсолютная погрешность произведения Dх окажется в k раз больше абсолютной погрешности приближенного сомножителя Dх, т. е. при Х = kх, DХ = kDх. Переходя к главным размерениям и приняв, например, k = L/В, можем написать: L = kВ, откуда DL = kDВ и D В = DL/k. Если в первом случае абсолютная погрешность возрастает в k раз, то во втором в k раз уменьшается. Очевидно, что аналогичные соотношения применительны и к другим главным размерениям.

 Скачать реферат