Проектирование судов

Выбор относительной длины

Такие элементы, как длина и коэффициенты полноты, характеризующие форму подводной части корпуса судна, связываются с сопротивлением воды его движению. Кроме этого необходимо помнить о связи элементов с другими качествами судна. Так, например, длина судна влияет не только на его сопротивление движению, но и на массу корпуса, маневренные качества, удифферентов

ку и возможность рационального размещения судовых помещений. Ниже приведены значения относительной длины l и отношения L/B, характерные для современных судов:

суда l L/B

крупнотоннажные танкеры 4,4 – 5,6 5,5 – 7,0

универсальные сухогрузы 4,6 – 5,8 5,6 – 7,2

контейнеровозы 5,2 – 7,0 6,0 – 7,5

пассажирские 6,0 – 7,5 6,5 – 8,5

На начальных этапах разработки проекта обычно определяют относительную длину, а затем абсолютную по выражению L = l V1/3.

По формуле Поздюнина,

,

где c – коэффициент, равный 7,17 – для транспортных судов со скоростями до 16 уз, 7,32 – для судов с υs = 16 - 20 уз и 7,93 – для лайнеров с υs > 20 уз.

Кроме этой зависимости можно пользоваться формулой Ногида,

,

где коэффициент сn = 2,16 – для скоростей до 16 уз, сn = 2,23 – для более скоростных судов (υs > 16 уз).

Эти формулы годятся для любых типов судов. Однако существуют зависимости, дифференцированные по типу судна.

Для сухогрузов

.

Для пассажирских судов

Для танкеров водоизмещением до 100 000 т

.

Для танкеров с объемным водоизмещением 100 000 – 450 000 м3

.

Коэффициенты полноты

Коэффициент общей полноты δ влияет на многие качества судна – ходкость, остойчивость, непотопляемость, грузоподъемность и грузовместимость, но выбирается он, прежде всего, из соображений связанных с ходкостью. При этом принимается во внимание влияние δ на сопротивление движению на тихой воде и на волнении.

Анализ влияния δ на сопротивление позволил установить, что при достижении этим коэффициентом определенного значения сопротивление начинает стремительно увеличиваться. Такое пороговое значение δ называют критическим. Определить его можно как точку пересечения касательных проведенных к обеим ветвям кривой R = f(δ) (рис. 41).

По результатам исследований была получена зависимость значений δкр от Fr. Выдерживается следующая закономерность, чем выше относительная скорость, тем меньше δкр (рис. 42).

Для предотвращения чрезмерного роста сопротивления целесообразно принимать значения δкр не выше критического. Но для уменьшения массы корпуса, упрощения технологии строительства и улучшения формы трюмов желательны максимальные значения δ. С учетом отмеченных обстоятельств обычно принимают δ ≈ δкр.

Относительное падение скорости Δυ/υ на волнении зависит от его полноты и размеров. С увеличением δ падение скорости увеличивается, но чем крупнее судно, тем меньше сказывается его полнота на величине Δυ/υ. Это обстоятельство позволяет принимать более высокие значения δ для крупнотоннажных судов по сравнению с судами меньших размеров.

Формулы для определения δ дифференцированы для различных скоростных категорий судов.

Для Fr = 0,14 - 0,25,

Или

.

Для Fr = 0,25 - 0,30

,

для Fr = 0,30 - 0,60

.

В то же время коэффициент общей полноты может быть определен для конкретного типа судна.

Для танкеров и балкеров,

или

.

Для сухогрузных судов и лесовозов,

Или

.

Для грузовых лайнеров, контейнеровозов и рефрижераторных судов,

Или

.

Анализ приведенных формул показывает, что с ростом Fr значение δ убывает до Fr ≈ 0,4, после чего практически не меняется (рис. 43).

Рис. 43. Зависимость δ от Fr

(отмечена область отклонений δ от средних значений)

Коэффициент продольной полноты φ так же как и δ, в первую очередь, определяет пропульсивные качества судна. Кроме этого, поскольку φ = δ/β, то выбор этого коэффициента необходимо согласовывать с величинами δ и β. Так же как и δ, величину принято связывать с относительной скоростью судна. Для широкого диапазона Fr = 0,12 – 0,60, зависимость φ от Fr может быть описана формулой

.

В области Fr = 0,12 – 0,30, значение φ постепенно убывает, а в промежутке Fr = 0,30 – 0,60 расчетное значение φ может достаточно сильно отличаться от реально принимаемых величин этого коэффициента. Поэтому вместо общей формулы предпочтительнее пользоваться различными зависимостями для двух промежутков относительных скоростей:

для Fr = 0,12 – 0,30

φ = 1,05 – 1,5 Fr ± 0,020

и для Fr = 0,30 – 0,60

φ = 0,62 ± 0,070.

Рис. 44. Зависимость φ от Fr

(отмечена область отклонений φ от средних значений)

Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута β принимают у тихоходных и среднескоростных судов близким к максимально возможному значению, для увеличения заострения оконечностей. Верхний предел β близок к единице и ограничивается возможностью построения теоретического чертежа без изломов ватерлиний на границе цилиндрической вставки. Для определения значения β можно предложить формулу Вашедченко. ,

где χ = δ/α – коэффициент вертикальной полноты.

Кроме этой зависимости можно предложить формулы связывающие значение β с δ, для судов с относительными скоростями Fr ≤ 0,30:

для δ < 0,615

,

 Скачать реферат