Содержание

1 Реферат………………………………………………………………………..	4
1.1 Анализ технического задания…………………………………………...	4
1.2 Анализ условий плавания………………………………………………..	5
1.2.1 Район плавания………………………………………………………	5
1.2.2 Характеристики гидроузлов………………………………………..	6
1.3 Выбор судна-прототипа…………………………………………………	6
1.3.1 Класс и назначение судна-прототипа………………………..……...	6
1.3.2 Основные характеристики судна-прототипа……………………….	7
1.3.3 Энергетическая установка…………………………………………...	7
1.3.4 Движители…………………………………………………………….	7
1.3.5 Электрооборудование………………………………………………..	8
1.3.6 Судовые устройства………………………………………………….	8
1.3.7 Архитектурно-конструктивный тип судна-прототипа…………….	8
1.4 Характеристики и особенности перевозимых грузов………………….	9
1.5 Тенденции развития универсальных сухогрузных судов……………..	11
2 Определение водоизмещения и главных размерений судна……….............	13
2.1 Определение водоизмещения……………………………………………	13
2.2 Определение коэффициента общей полноты…………………………..	14
2.3 Коррекция по ширине……………………………………………………	15
2.4 Коррекция по высоте надводного борта………………………………..	15
3 Расчет нагрузки проектируемого судна…………………………………….	17
3.1 Масса корпуса оборудованного…………………………………………	17
3.2 Масса механизмов………………………………………………………..	17
3.3 Запас водоизмещения…………………………………………………….	17
3.4 Масса запасов топлива, воды, масла……………………………………	17
3.5 Масса запасов пресной воды…………………………………………….	18
3.6 Масса подсланевых вод………………………………………………….	18
3.7 Масса экипажа с багажом………………………………………………..	18
3.8 Масса провизии…………………………………………………………..	18
3.9 Нагрузка масс проектируемого судна…………………………………..	19
4 Разработка схемы общего расположения…………………………...............	20
4.1 Главные размерения и основные элементы…………………………….	20
4.2 Расчет шпации……………………………………………………………	20
4.3 Расчет высоты двойного дна…………………………………………….	20
4.4 Расчет объемов цистерн………………………………………………….	22
4.5 Расчет координат центра тяжести судна порожнем……………………	22
4.6 Удифферентовка………………………………………………………….	24
5 Обеспечение остойчивости проектируемого судна………………………..	25
5.1 Определение начальной поперечной метацентрической высоты……..	25
5.2 Построение диаграммы статической остойчивости……………………	26
5.3 Определение исправленной метацентрической высоты……………….	32
5.4 Сравнение полученных составляющих остойчивости с регламентируемыми "Правилами…"…………………………………………..	33
6 Проектирование теоретического чертежа судна…………………………...	35
6.1 Исходные данные………………………………………………………...	35
6.2 Проектирование строевой по шпангоутам……………………………...	35
7 Определение гидростатических элементов проектируемого судна………	38
7.1 Вычисление элементов ватерлиний……………………………………..	38
7.2 Балластировка судна……………………………………………………...	42
8 Расчет посадки судна………………………………………………………...	44
9 Проверка непотопляемости судна…………………………………………..	47
10 Расчет сопротивления движению судна…………………………………..	50
10.1 Расчет сопротивления трения…………………………………………	50
10.2 Расчет остаточного сопротивления…………………………………...	51
10.3 Расчет полного сопротивления и буксировочной мощности……….	52
10.4 Расчет ледового сопротивления………………………………………	53
11 Проектирование и гидродинамический расчет судовых движителей…...	55
11.1 Выбор типа и количества движителей……………………………….	55
11.2 Расчет гребного винта при выборе энергетической установки…….	56
11.3 Расчет гребного винта на полное использование двигателя………..	59
11.4 Определение коэффициента качества гребного винта……………...	59
11.5 Расчет кривой тяги гребного винта…………………………………..	60
12 Прочность и конструкция корпуса судна………………………………….	62
12.1 Выбор практической шпации…………………………………………	62
12.2 Выбор материала корпуса…………………………………………….	62
12.3 Анализ соответствия главных размерений судна требованиям "Правил…"…………………………………………………………………........	63
12.4 Выбор конструктивной схемы и системы набора…………………...	63
12.5 Расчет нагрузки………………………………………………………...	63
12.5.1 Давление со стороны моря……………………………………..	63
12.5.2 Давление от перевозимого груза……………………………….	64
12.5.3 Проектирование листовых конструкций………………………	65
12.6 Обеспечение общей продольной прочности при общем изгибе судна………………………………………………………………………….......	69
12.6.1 Изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде……………………………………………………………………………….	69
12.6.2 Изгибающие моменты и перерезывающие силы на волнении…………………………………………………………………………	70
12.6.3 Изгибающие моменты при ударе волн в развал борта………	70
12.6.4 Суммарные перерезывающие силы и изгибающие моменты………………………………………………………………………….	70
13 Требуемые значения момента инерции и момента сопротивления……..	72
14 Расчет эквивалентного бруса……………………………………………….	79
15 Разработка эскиза гребного винта………………………………………….	86
16 Расчет качки судна………………………………………………………….	89
Литература……………………………………………………………………….	93

1 Реферат

1.1 Анализ технического задания

Тип проектируемого судна: грузовой теплоход КМ ЛУ2[1]А2 (КМIce2[1]AUT2), D_w=2800т.

По классификации Российского Морского Регистра Судоходства проектируемое судно должно соответствовать следующим характеристикам:

1) КМ - судно должно быть самоходным

2) - судно должно быть построено по Правилам и под надзором Российского Морского Регистра Судоходства.

3) ЛУ2 (Ice2) - судно должно иметь ледовое усиление 2-й категории, а именно самостоятельно плавать в мелкобитом разреженном льду со скоростью 5 уз (толщина льда - 0,55м); плавать в канале за ледоколом в сплошном льду со скоростью 3 уз(толщина льда - 0,50м)

4) [1] - при затоплении одного отсека судно должно оставаться на плаву в удовлетворительном состоянии

5) А2 (AUT2) - судно должно иметь автоматизацию второй степени, а именно объем автоматизации механической установки судна позволяет эксплуатацию без вахты в машинных помещениях, но с вахтой в центральном посту управления.

Также согласно условию технического задания судно должно иметь дедвейт D_w=2800т (масса полезного груза и запасы топлива, масла, воды, масса экипажа с багажом, а также жидкий балласт, если судно его принимает).

1.2 Анализ условий плавания

1.2.1 Район плавания: Волга-Белое море, с выходом в порты Енисея и Оби.

1

5

6

4

10-11

1-7

3

8,9

2

12-13

14-15

16-19

1- Волгоградский г/у

2- Саратовский г/у

3- Куйбышевский г/у

4- Чебоксарский г/у

5- Горьковский г/у

6- Рыбинский г/у

1-19- шлюзы Беломоро-Балтийского канала

1.2.2 Характеристики гидроузлов:

Таблица 1.1

Наименование гидроузла	Длина, м	Ширина, м	Глубина на короле, м
Волгоградский	290	28	4,5
Саратовский	290	28	4,0
Куйбышевский	290	28	4,5
Чебоксарский	290	28	3,25
Горьковский	290	28	3,25
Рыбинский	290	28	4,5
Беломоро-Балтийский канал (19 шлюзов)	147	14,1	4,6

Анализ габаритов гидроузлов показывает, что длина проектируемого судна должна быть не более 144м, а ширина не более 13,8 м.

1.3 Выбор судна прототипа

1.3.1 Класс и назначение судна-прототипа

В качестве судна - прототипа был выбран грузовой теплоход С-6 дедвейтом 2750т, класс LR+100A1, ледовое усиление 1В.

Судно-прототип предназначено для перевозки генеральных грузов, контейнеров международного стандарта в трюмах и на люковых крышках (40- и 20- футовых высотой до 9 футов), леса, зерна (без шифтинг-бордсов), массовых навалочных грузов с безопасным транспортным пределом по влажности, опасных грузов 3, 4, 5, 8, 9 классов кодекса ИМО.

1.3.2 Основные характеристики судна-прототипа:

Длина габаритная, м……………………………………………...	89,5
Ширина габаритная, м……………………………………………	13,4
Высота от ОЛ до верхней кромки несъемных частей, м………	16,8
Надводный габарит (в балласте), м……………………………...	13,2
Длина корпуса расчетная, м……………………………………..	84,9
Ширина корпуса расчетная, м…………………………………...	13,2
Высота борта расчетная, м………………………………………	5,5
Высота надводного борта, м……………………………………..	1,237
Осадка в полном грузу, м………………………………………...	4,28
Грузоподъемность, т……………………………………………...	2750
Скорость судна в балласте, уз…………………………………...	12,25
Экипаж, чел/мест…………………………………………………	7/11
Коэффициенты полнот при осадке 4,28 м:
- водоизмещения ………………………………………………..	0,831
- грузовой ВЛ …………………………………………………...	0,941
- мидель-шпангоута …………………………………………….	0,933
Вместимость грузовых трюмов, м^3……………………………..	3330
Контейнеровместимость (20 футовые), шт:
- в трюмах…………………………………………………………	64
- на крышках люков………………………………………………	64
Размеры грузовых люков, м ……………………………………..	2 (25х10,57)
То же в свету при сложенных крышках, м……………………...	2 (25х10,57)

1.3.3 Энергетическая установка:

Дизель 12V22HF-D (Wartsila DISEL)

Число………………………………………………………1

Мощность, кВт………………………………………..1740

Частота вращения, об/мин……………………………..900

1.3.4 Движители:

Гребной винт в неподвижной насадке:

- диаметр, м……………………………………………2,6

- дисковое отношение…………………………………0,62

- число лопастей……………………………………….4

- материал………………………………………………сталь 08Х14НДЛ

1.3.5 Электрооборудование:

Дизель-генератор Д13552 А-У

Число…………………………………………………………2

Мощность, кВт……………………………………..…..2х160

Дизель-генератор Д13553 А-У

Число………………………………………………………….1

Мощность, кВт………………………………………………80

Дизель-генератор аварийный Д22019 А-У

Число……………………………………………………………1

Мощность, кВт………………………………………………..56

1.3.6 Судовые устройства

Якорное устройство:

- тип якоря……………………………………. якорь Холла

- число и масса якоря, кг………………………	2х2100
- масса кормового якоря, кг…………………….	1000
- калибр и длина цепей, мм х м:
- носовых………………………………………...	40х220
- кормового………………………………………	25х150
Автоматическая швартовная лебедка "Brohl":
- количество, шт…………………………………	2
- тяговое устройство, кН………………………..	76
- скорость подъема, м/с…………………………	9,5

Рулевое устройство:

- руль…………………… двухопорный балансирный
- число, шт……………………………..................	1
- площадь пера, м^2 ………………………………	7
- рулевая машина…………………. Teleram R44250-52
- крутящий момент, кНм………………………..	144
- мощность, кВт………………………………….	9

1.3.7 Архитектурно-конструктивный тип судна-прототипа.

Судно - прототип представляет собой однопалубный сухогрузный теплоход с минимальным надводным бортом, с баком и ютом, с двумя грузовыми трюмами, с двойным дном и двойными бортами, транцевой кормой, с кормовым расположением машинного отделения и жилой надстройки, с одновальной силовой установкой.

Система набора смешанная. Верхняя палуба, комингсы грузовых трюмов, днище, второе дно в средней части судна выполняется по продольной системе набора; верхняя палуба в оконечностях, борта по поперечной системе набора.

Размер основной шпации:

-в носу в районе 4…32 шп. - 710 мм;

- в корме в районе 100…129 шп. - 600 мм.

Толщина листов, мм:

- днища…………………………………………… 8

- бортов……………………………………………10

- второго дна………………………………………12

- второго борта……………………………………. 7

- палубного стрингера…………………………….18

- комингса трюма………………………………….18

- поперечных переборок……………………....6, 7, 8

- транцевой переборки в корме…………………..14

Данные по нагрузке:

- корпус оборудованный, т…………………..…1028

- механизмы, т…………………………………….192

Координаты ЦТ судна порожнем:

- x_g………………………………………………..-6,72

- z_g…………………………………………………4,67

1.4 Характеристики и особенности перевозимых грузов

Характеристики перевозимых грузов обуславливают специфические особенности внешнего вида судов, общего расположения, конструкции и оборудования, что нашло отражение в афоризме "груз делает судно".

Согласно техническому заданию проектируемое судно предназначено для перевозки генеральных грузов, контейнеров международного образца, леса.

Генеральные грузы принимаются на судно как в таре (тарные грузы в ящиках, кипах, мешках, тюках, бочках и т.д.), так и без упаковки (бестарные грузы: трубы, кирпичи, проволока в бухтах, металл в болванках, чушках, слитках и пр.).

В отдельный вид выделяют генеральные грузы, являющиеся особо тяжеловесными и крупногабаритными. Масса этих грузов измеряется десятками и даже сотнями тонн (это небольшие суда, вагоны и паровозы, колонны химических реакторов, станины крупных станков и прессов, фермы и мачты в сборе и т.д.).

Контейнеры представляют собой прочный ящик с одной или несколькими дверями, выполненный из дерева или металла, - это так называемые закрытые контейнеры.

Конструктивную основу любого контейнера [1]составляет прочный каркас из горизонтальных и вертикальных балок, к которым крепятся стенки, крыша и днище (у закрытых контейнеров), либо направляющие, цистерны и другие конструктивные элементы. Особую роль играют вертикальные угловые стойки, заканчивающиеся вверху и внизу приваренными к ним наделками - фитингами. В фитингах имеются овальные вырезы, используемые при подъеме контейнеров кранами, а также при скреплении контейнеров друг с другом и с палубой при помощи штыковых поворотных замков. По полной массе различают контейнеры крупнотоннажные (массой брутто от 100 т и выше), среднетоннажные (от 2,5 до 10 т) и малотоннажные (менее 2,5 т).

По назначению контейнеры делят на универсальные - для перевозки различных грузов и специальные - для перевозки определенных или однородных грузов, например, кирпича, металла, скоропортящихся продуктов и др.

Международная организация по стандартизации ИСО рекомендовала единые размеры контейнеров, предназначенных для обмена при международных перевозках. Рекомендации ИСО относятся к универсальным закрытым контейнерам ящичного типа, объединенные в две группы. К первой группе относятся крупнотоннажные контейнеры с поперечным сечением 2,44 х 2,44 м; ко второй - среднетоннажные с одинаковой высотой 2,10 м. В настоящее время на морских транспортных судах перевозят почти исключительно контейнеры двух типов: IA (IAA) и IC (ICC), причем последний - 20-футовый - принят за единицу измерения контейнеровместимости судов и обозначается как ТЕУ (Twenty-foot Equivalent Unit, или TEU).

Для разрабатываемого проекта приняты стандартные 20-футовые контейнеры с размерами (L x B x H) 6,01 х 2,44 х 2,44 м.

Лесные грузы подразделяют [1] на круглый лес, пиломатериалы и древесную щепу (фанеру, паркет, рейки, клепку для бочек и другие изделия из дерева относят к штучным грузам).

В зависимости от размеров круглый лес (кругляк) разделяют на длинномерный и короткомерный. К первому относят строительные бревна, телеграфные столбы, сваи, подтоварник, бревна пиловочные. Ко второму - рудничные стойки (пропсы) и балансы.

К пиломатериалам относятся доски различных размеров. Это - в основном экспортный груз, поэтому для обозначения различных досок обычно применяют английские наименования: дилсы - наиболее широкие (от 9 дюймов и шире) и толстые (2-4 дюйма) доски; батенсы - более узкие толстые доски; бордсы - тонкие (менее 2 дюймов) доски; эндсы - обрезки указанных выше досок длиной от 5 до 9 фт; файервуд - короткие обрезки длиной менее 5 фт.

Брусья и шпалы различных размеров, называемые соответственно слипперами и полуслипперами, относят к тесаному лесу, но по транспортным характеристикам они могут быть присоединены к пиломатериалам.

Технологическая древесная щепа, представляющая собой измельченную древесину, используется как сырье для целлюлозной и деревообрабатывающей промышленности.

Из сказанного становится очевидным, что для технически грамотного проектирования морских транспортных судов проектанту необходимо иметь четкое представление обо всем многообразии грузов, перевозимых на этих судах, требованиях к их размещению, хранению в грузовых помещениях судов и способах переработки этих грузов, т.е. способах их приема на судно и перемещения с судна на берег.

1.5 Тенденции развития универсальных сухогрузных судов

Проектируемое судно относится к типу универсальных сухогрузных судов. Обычно суда этого типа как наиболее дешевые из судов, перевозящих генеральные грузы, используются в трамповом судоходстве, где фрахты относительно невелики, что не способствует обновлению флота судов этого типа.

По данным, приведенным в [4], универсальные сухогрузные суда составляют 47% от дедвейта флота судов для перевозки генеральных грузов. На 1 января 2000 года мировой флот универсальных сухогрузов насчитывал 13650 судов суммарным дедвейтом 76,1 млн. тонн, из них однопалубных - 8634 судов суммарным дедвейтом 40,8 млн. тонн, а многопалубных- 5018 судов суммарным дедвейтом 35,3 млн. тонн. Средний возраст универсальных сухогрузных судов составляет чуть более 21 года. Учитывая, что срок службы таких судов не превышает 25-30 лет, следует в недалеком будущем ожидать списания около 4700 судов этого типа, или около 35% существующего флота.

Универсальность таких судов по роду перевозимого сухого груза обеспечит их существование еще длительное время. Однако потребность в новых судах данного типа и объемы их строительства будут относительно небольшими.

Прогноз "Drewry" [4] изменения дедвейта флота универсальных сухогрузных судов до 2010г. и объема их ежедневного строительства, приводимый ниже, показывает, что суммарный дедвейт флота таких судов будет перманентно снижаться, объем ежегодного строительства при этом не превысит 1,5 млн. тонн дедвейта или более примерно 4% суммарного ежегодного строительства всех транспортных судов.

Дедвейт флота, Объем строительства

млн. т млн. т

2000 г. 58,9 1,2

2005 г. 51,5 1,0

2010 г. 50,6 1,3

Многопалубные универсальные сухогрузные суда постепенно списываются и заменяются однопалубными, поэтому именно они представляют интерес с точки зрения анализа перспектив развития универсальных сухогрузных судов.

Большой объем списания ожидается и у судов дедвейтом 10-15 тыс. тонн. Как показал анализ строительства судов этой дедвейтной группы [4], ежегодный объем постройки за последние годы непрерывно сокращался примерно от 130 судов в конце 60-х годов до 2-6 судов в последние пять лет. Это объясняется перетоком грузов, перевозимых ранее такими судами, на суда большего дедвейта, в частности, на суда дедвейтом группы 15-25 тыс. т, обеспечивавших перевозку с меньшими удельными затратами.

Таким образом, после 2000 года целесообразно ориентироваться на возможность получения заказов на постройку универсальных сухогрузных судов дедвейтом 5-10 и 15-25 тыс. тонн, которые будут пользоваться устойчивым спросом на мировом рынке.