6 Проектирование теоретического чертежа судна

6.1 Исходные данные

Основные элементы для проектирования судна следующие:

- длина расчетная - 85,40 м;

- ширина расчетная - 13,28 м;

- высота борта - 5,50 м;

- осадка в полном грузу - 4,30 м;

- водоизмещение - 4154 т;

- коэффициент общей полноты  - 0,831;

- коэффициент полноты мидель-шпангоута - 0,933;

- коэффициент полноты КВЛ  - 0,941;

- аппликата центра величины х_с - 1,3 м;

6.2 Проектирование строевой по шпангоутам

Длина линии сетки строевой по шпангоутам соответствует расчетной длине проектируемого судна. Высота соответствует произведению ВТ.

Коэффициент призматической полноты  = / = 0,831 / 0.933 = 0,89.

Прямолинейная трапеция АС"Е"F имеет площадь численно равную объемному водоизмещению судна и абсциссу центра тяжести (х_с) численно равную 1,3 м. Дальнейшая задача состоит в том, чтобы из этой прямолинейной трапеции сделать равновеликую криволинейную трапецию, для чего необходимо определить допустимые размеры цилиндрической вставки судна. Размеры и положение цилиндрической вставки определяем по диаграмме Линдблада. Наносим длины на схему строевой по шпангоутам.

На рисунке 6.1 изображена строевая по шпангоутам проектируемого судна. По ней будем вести дальнейший расчет, представленный в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Определение площадей строевой по шпангоутам

№	Площадь строевой по шпангоутам i, м^2	Xi, м (при L=4,27)	Произведение i Xi, м^3
0	0	L*10 = 0	0
1	38,0	L9 = 38,43	1460,34
2	52,4	L8 = 34,16	1790,00
3	53,2	L7 = 29,89	1590,15
4	53,2	L6 = 25,62	1362,98
5	53,2	L5 = 21,35	1135,82
6	53,2	L4 = 17,08	908,66
7	53,2	L3 = 12,81	681,49
8	53,2	L2 = 8,54	454,33
9	53,2	L1 = 4,27	227,16
10	53,2	L0 = 0	0
11	53,2	L1 = -4,27	-227,16
12	53,2	L2 = -8,54	-454,33
13	53,2	L3 = -12,81	-681,49
14	53,2	L4 = -17,08	-908,66
15	53,2	L5 = -21,35	-1135,82
16	53,2	L6 = -25,62	-1363,00
17	50,8	L7 = -29,89	-1518,00
18	38,0	L8 = -34,16	-1298,00
19	20,0	L9 = -38,43	-768,60
20	0	L10 = 0	0
Суммы	i=944		i Xi=1255,87

V=_iL = 4.27944 = 4030,88 м³ - объемное водоизмещение, найденное с помощью строевой по шпангоутам

Рассчитанное ранее объемное водоизмещение V= 4053 м³. Погрешность в вычислениях составляет 0,5%.

х_с = _i X_i / _I = 1255,87/944 = 1,3м - абсцисса центра тяжести, найденная с помощью строевой по шпангоутам.

Найденное значении х_с совпадает с ранее вычисленным.

7 Определение гидростатических элементов проектируемого судна

7.1 Вычисление элементов ватерлиний

Используя теоретический чертеж, определяем площади ватерлиний, абсциссы центра величины (ЦВ) х_С и центра тяжести (ЦТ) х_f площадей ватерлиний, аппликаты ЦВ z_С, метацентрические радиусы r, R.

Определение элементов ватерлиний производилось с использованием программы "AutoCAD 2002".

0 ВАТЕРЛИНИЯ

Площадь: S: 720 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : 2,49 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 7,9 10³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 232,6 10³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 228,2 10³ м⁴

1 ВАТЕРЛИНИЯ

Площадь: S: 897 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : 1,16 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 12,3 10³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 349,4 10³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 348,2 10³ м⁴

2 ВАТЕРЛИНИЯ

Площадь: S: 937 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : 0,36 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 13,0 10³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 395,510³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 395,4 10³ м⁴

3 ВАТЕРЛИНИЯ

Площадь: S: 966 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : -0,26 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 13,4 10³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 433,5 10³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 433,5 10³ м⁴

4 ВАТЕРЛИНИЯ

Площадь: S: 1001 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : -1,18 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 13,910³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 483,910³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 482,510³ м⁴

5 ВАТЕРЛИНИЯ

Площадь: S: 1049 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : -2,57 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 14,510³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 560,910³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 554,010³ м⁴

6 ВАТЕРЛИНИЯ

Площадь: S: 1083 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : -3,50 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 15,010³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 623,110³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 609,810³ м⁴

БОРТОВАЯ ВЕРХНЕЙ ПАЛУБЫ

Площадь: S: 1099 м²

Абсцисса ЦТ площади ватерлинии: х_f : -3,44 м

Моменты инерции площади относительно оси х: J_Х: 15,410³ м⁴

Моменты инерции площади относительно оси у: J_Y: 648,210³ м⁴

Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии

относительно оси, параллельной у : J_f: 635,210³ м⁴

Данные элементы были вычислены с помощью пакетаAuto CAD 2002: выделяем ватерлинии теоретического чертежа, далее опция "Отобразить"; затем каждую ватерлинию по отдельности выделяем в область с помощью опции с "Область", после этого выделяем получившийся обвод и производим следующие действия: "Сервис" "Сведения" "Геометрия и масса". В появившемся текстовом окне, в виде таблицы, находим нужные значения.

Дальнейший расчет элементов теоретического чертеже будем вести в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Вычисление элементов теоретического чертежа

№ ВЛ	Площадь ВЛ S, м^2	Интегра-льные суммы ^U(2)	V=T/2* (3), м	xf, м	(2)*(5)	Интегра-льные суммы ^U(6)	хс=T/2* (7)/(4), м	(1)*(2)	Интегра-льные суммы ^U(9)	zc=T/2* (10)/(4), м	IX, м^4	If, м^4	r= (12)/(4), м	R= (13)/(4), м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
0	720,000	0	0	2,492	1794,312	0	-	0	0	0	7904,456	228163,126	-	-
1	896,615	1616,615	579,556	1,161	1041,060	2835,372	1,754	896,615	896,61	0,555	12332,974	348190,469	21,280	600,788
2	936,648	3449,878	1236,781	0,351	328,763	4205,195	1,219	1873,296	3666,53	1,063	12984,997	395404,544	10,499	319,704
3	966,075	5352,602	1918,908	-0,263	-254,174	4279,784	0,799	2898,227	8438,05	1,576	13372,130	433522,738	6,969	225,922
4	1001,567	7320,245	2624,308	-1,178	-1179,646	2845,964	0,389	4006,268	15342,54	2,096	13901,385	482521,349	5,297	183,866
5	1048,818	9370,630	3359,371	-2,572	-2698,085	-1031,767	-0,110	5244,093	24592,90	2,624	14521,839	553981,466	4,323	164,906
6КВЛ	1083,482	11502,931	4123,801	-3,499	-3791,213	-7521,066	-0,654	6500,894	36337,89	3,159	15049,102	609842,779	3,649	147,884
7	1099,104	13685,517	4906,258	-3,443	-3783,886	-15096,164	-1,103	7693,729	50532,51	3,692	15436,895	635176,519	3,146	129,462

7.2 Балластировка судна

При ходе судна порожнем необходимо принять балласт. Количество балласта, его расположение должно быть таким, чтобы не возникло слеминга и гребные винты были полностью погружены в воду. Для определения расположения балласта необходимо построить эпюру вместимости.

Ее построение аналогично построению строевой по шпангоутам. Построение и расчет элементов эпюры вместимости производим с помощью пакета Auto CAD 2002.

Объемы трюмов, машинного отделения, ахтерпика, форпика, двойных бортов, двойного дна, а также крышек грузовых люков показаны на эпюре вместимости (рисунок 7.2).

При ходе судна в балласте необходимо обеспечить такую осадку, при которой не возникало бы слеминга и гребные винты были полностью погружены в воду.

Необходимое количество балласта определяется следующим образом.

При ходе судна в балласте осадка носом должна быть:

Т_Н0,02L=0,0285,4=1,7 м;

осадка кормой:

Т_КD_В (D_В - диаметр винта)

Т_К=3 м.

Находим среднюю осадку

Т_Ср=( Т_Н+ Т_К)/2=(1,7+3)/2=2,35 м.

Затем откладываем полученное значение средней осадки на оси Т (см. рис.7.1 - Гидростатические кривые), проводим прямую до пересечения с кривой водоизмещения, опускаем перпендикуляр на ось и находим водоизмещение в балласте.

V=2125 м³

Можно записать:

m'=m_Э+m_зап0,1+ m_Б, где

m'=21251,025=2178 т;

m_Э=1 т;

m_зап=111 т;

m_Б= m'- m_Э-m_зап0,1=2178-1-1110,1=2166 т.

Затем аналогичным образом вычислим среднюю осадку судна порожнем ( 1,79 м) и найдем водоизмещение по полученному значению осадки (1495 т).

Найдем массу балласта:

2166-1495=671 т

671/1,025=650 м³.