Проектирование судов

Проектирование обводов кормовой оконечности связано с выбором формы кормовой ветви КВЛ, угла притыкания КВЛ к ДП (угла схода КВЛ), формы шпангоутов и типа кормы.

Кормовую ветвь КВЛ профилируют так, чтобы предотвратить отрыв пограничного слоя. По этой причине не рекомендуется применять вогнутых ватерлиний, а угол схода КВЛ стараются удержать в пределах 30°. Угол схода ватерлиний в районе вых

ода гребного винта должен быть не больше 19 – 20°. Для судов с транцевой кормой угол схода КВЛ может быть увеличен до 35 – 45°, что является следствием пологих батоксов.

Форма кормовых шпангоутов во многом зависит от относительной скорости судна.

Для тихоходных одновинтовых судов рекомендуется применять V-образные шпангоуты, для двухвинтовых U-образные (рис. 53). Для быстроходных судов (Fr = 0,5 – 0,6) рекомендуется делать пологие батоксы в кормовой оконечности. Это расширяет верхние ВЛ, корма превращается в транцевую и шпангоуты приобретают U-образную форму.

Выбор типа кормы для современных судов в большинстве случаев ограничивается рассмотрением двух вариантов – транцевой или крейсерской. Транцевая корма позволяет упростить технологию постройки судна, уменьшить вибрацию свеса кормовой оконечности, увеличить площадь верхней палубы в корме.

Но для предотвращения повышения сопротивления счйтается недопустимым значительное погружение транца в воду. Крейсерская корма увеличивает длину подводной части, за счет чего удаётся снизить сопротивление. Кроме того, крейсерская корма оказывает благоприятное влияние на работу гребного винта.

Для современных судов характерно применение так называемой открытой кормы с подвесным рулем (рис. 54). Ее достоинство заключается в повышении пропульсивного коэффициента за счет отсутствия пятки ахтерштевня, что обеспечивает более плавное набегание воды на диск винта. Для ледокольно-транспортных судов открытая корма не подходит из-за меньшей прочности крепления баллера руля, по сравнению с закрытой кормой.

Рис. 54. Формы кормы: а – открытая транцевая,

б – закрытая крейсерская

Разработка теоретического чертежа

Теоретический чертеж, изображающий поверхность судна и дающий самую полную характеристику его формы, наряду с нагрузкой и чертежами общего расположения относится к основным материалам проекта.

Разработка теоретического чертежа базируется на двух положениях:

- при фиксированных главных размерениях судна необходимо выдержать значения водоизмещения, коэффициентов полноты и положение ЦВ;

- локальные параметры формы обводов, такие как: форма шпангоутов, батоксов, ватерлиний, протяженность и положение цилиндрической вставки, форма носовой и кормовой оконечностей и т.п., должны быть близки к оптимальным для данного судна.

Осуществить эти положения можно различными способами:

1. Разрабатывается строевая по шпангоутам (либо средняя ВЛ) и на ее основе производится построение обводов судна. Такой метод дает проектанту наибольшие возможности для построения желаемых обводов, но в то же время данный метод имеет наибольшую трудоемкость;

2. Для построения теоретического чертежа используются стандартные строевые по шпангоутам;

3. Перестраивается теоретический чертеж судна прототипа. В качестве прототипа может быть выбрано либо реальное судно, либо так называемое "стандартное" судно (серии BSRA, 60, Тодда и др.). В результате трудоемкость заметно снижается, но при этом нельзя утверждать, что полученные обводы являются оптимальными для данного судна;

4. Реальные обводы заменяются математическими кривыми и поверхностями, которые описываются аналитическими выражениями (например, уравнениями параболы или прогрессики). В результате оказывается возможным определить координаты любой точки поверхности без графических построений, что удобно для расчетов статики и динамики судна. Однако далеко не всегда удается описать формулой реальную корабельную кривую, особенно в оконечностях. По этой причине теоретические чертежи, полученные таким образом, зачастую приходится дорабатывать вручную.Процесс разработки теоретического чертежа состоит из двух основных этапов – подготовительных работ и построения всех кривых, образующих теоретический чертеж корпуса.

Подготовительные работы

Подготовительные работы заключаются в разработке строевой по шпангоутам, КВЛ, выборе положения ЦВ, протяженности и положения цилиндрической вставки, обводов шпангоутов и формы носа и кормы. О подходах к решению этих вопросов подробно было сказано в предыдущих разделах.

Построение строевой по шпангоутам заключается в следующем. Сначала для носовой и кормовой частей строится трапеция, равная по площади соответствующей части строевой (рис. 54). При этом необходимо помнить, что площадь строевой численно равна объемному водоизмещению судна.

Рис. 54. Строевая по шпангоутам в форме трапеции

Ранее были получены формулы для длин носового и кормового заострения

.

С учетом того, что для большинства судов Lн = Lк = L/2,

.

Необходимые для определения Lн и Lк коэффициенты φн и φк можно найти из выражения связывающего положение ЦВ с полнотой носовой и кормовой частей строевой

и зависимостью

.

Другой способ упрощенного изображения строевой заключается в замене кривой четырехугольником Морриша (рис. 55).

Рис. 55. Строевая по шпангоутам в форме Морриша

Может применяться и комбинация обоих способов.

После разработки строевой в упрощенной форме производится ее сглаживание – преобразование от ломаной линии к плавной кривой. Для этого необходимо определить минимальную длину кормового заострения, протяженность и положение цилиндрической вставки, выбрать форму носовой и кормовой ветвей строевой. Затем, ориентируясь на упрощенные изображения проводят плавную кривую, таким образом, чтобы площадь ограниченная сглаженной строевой оставалась равной площади ограниченной ломанной линией (рис. 56).

Рис. 56. Сглаживание носовой ветви строевой

Построение КВЛ осуществляется аналогично построению строевой по шпангоутам, заменяя φ на α, а хс/L на относительную абсциссу центра КВЛ – хf/L. Тогда расчетные зависимости, используемые для построения КВЛ, принимают следующий вид:

,

,

.

При построении кривых носовой и кормовой ветвей ватерлиний необходимо учитывать их углы заострения ψн и ψк, предельные значения которых были даны ранее.

 Скачать реферат