Аннотация

В дипломном проекте представлена работа по проектированию и разработке конструкции танкера грузоподъемностью 5000 тонн. В процессе проектирования определены главные размерения, водоизмещение и другие характеристики проектируемого судна, в частности определены параметры остойчивости судна. Полученные результаты указывают на то, что спроектированное судно отвечает правилам Регистра РФ.

Содержание

Стр

Введение 6

1 Проектирование судна 7

1.1 Развернутое техническое задание на проектирование 7

1.2 Определение элементов судна в первом приближении 8

1.3 Разработка эскиза проектируемого судна 12

1.4 Определение элементов судна во втором приближении 14

1.5 Определение элементов судна в третьем приближении 16

1.6 Исследование влияния отношения L/B и  на водоизмещение судна 19

1.7 Пересчет нагрузки судна и выбор главного двигателя 24

1.8 Разработка теоретического чертежа 30

1.9 Принципиальная схема общего расположения судна 39

1.10 Балластировка судна 44

1.11 Удифферентовка судна 46

1.12 Проверка непотопляемости 47

1.13 Проектирование надстройки 49

2 Расчеты по статике корабля 52

2.1 Расчёт кривых элементов теоретического чертежа 52

2.2 Расчёт посадки и остойчивости. Масштаб Бонжана 53

3 Набор конструкции корпуса судна по правилам Регистра 61

3.1 Определение расчетных нагрузок судна 62

3.2 Определение толщины наружной обшивки 64

3.3 Нагрузки на конструкцию двойного дна 66

3.4 Балки основного набора по днищу и второму дну 67

3.5 Расчёт бортового перекрытия 72

3.6 Расчет поперечных переборок 77

3.7 Расчет конструкций палубы 83

3.8 Оценка общей прочности 87

4Общая технология и организация постройки судна 91

4.1 Формирование на стапеле корпуса судна 95

5 Расчет экономических показателей и оценка стоимости постройки судна 97

5.1 Расчет по типовой методике 100

6 Охрана труда, техника безопасности и охрана окружающей среды 101

6.1 Охрана труда 101

6.2 Техника безопасности 109

6.3 Пожарная безопасность 119

6.4 Средства индивидуальной и коллективной защиты 120

6.5 Охрана окружающей среды 123

Заключение 133

Список использованных источников 134

Введение

Темой дипломного проекта взято проектирование танкера, предназначенного для перевозки дизельного топлива (соляру) массой 5000 тонн (5950 м3) из Архангельска в Лондон.

Судно будет одновинтовое, с ютом, жилыми помещениями и машинным отделением в корме. Рулевая рубка должна быть оборудована для системы контроля одним человеком, а также для автоматического управления машинным отделением. Также судно должно иметь одну непрерывную палубу – главную палубу.

Наглядно будет показано применение таких прикладных программ, для уменьшения сроков проектирования, как FastShip (предназначенное для построения теоретической поверхности корпуса судна), TransShip (предназначенное для вычислений по статике корабля) и CATIA V5 (предназначенное для трехмерного моделирования корпуса судна).

1 Проектирование судна

1.1 Развернутое техническое задание на проектирование

1.1.1 Основные данные:

• Вид перевозимого груза – дизельное топливо;

• плотность дизельного топлива в среднем – 0,84 т/м³;

• Район плавания – Архангельск - Лондон.

2. Основные требования к проектируемому судну:

• Тип судна – танкер;

• Масса перевозимого груза – 5 000 тонн;

• Тип энергетической установки – малооборотный дизель сварной конструкции;

• Эксплуатационная скорость – 15 узлов;

• Дальность плавания – 4400 миль. С учетом обратного рейса, и незапланированных рейсов принимаем дальность плавания 9000 миль;

• Автономность, исходя из дальности плавания и эксплуатационной скорости – 9000/15 = 26 суток. С учетом стоянок в порту, принимаем автономность = 30 суток.

2. Метеорологические условия в предполагаемом районе плавания:

• Район эксплуатации – Белое, Баренцево, Норвежское, Северное моря;

• Диапазон температур – - 20 – 20 ⁰С;

• Ледовые условия – в период навигации фарватер чист, зимой Белое море покрывается льдом, толщиной до 0,5 м;

• Минимальные глубины фарватера до 9 м;

• Ветер до 7 баллов = 10 м/с (0 - 5 м/с – 36 %, 6 - 10 м/с – 38 %, 11 - 15 м/с – 22 %);

• Волнение до 5 баллов, h_волн 3,5 м; (0 - 2 м – 67 %, 2 - 3 м – 13 %, 3 - 5 м – 15 %);

• Скорости течений Гольфстрим и Северо-Атлантического до 1,5 м/сек.

1.1.4 Эксплуатационные требования:

• Согласно выше указанной минимальной глубины фарватера (п.1.1.3), осадка судна не должна превышать 8 м;

• Согласно выше указанного диапазона температур (п.1.1.3), в качестве основного материала корпуса будет применена обычная или высокопрочная сталь;

• Согласно предполагаемому району эксплуатации, корпус судна будет иметь ледовые подкрепления, позволяющие ему самостоятельно продвигаться в битом льду вслед за ледоколом;

• Судно должно удовлетворять одноотсечному стандарту непотопляемости;

• На судне должны быть установлены системы автоматизированного управления, дающими возможность эксплуатации судна без постоянной вахты в машинном отделении и на центральном посту управления.

1.1.5 Комплектация экипажа.

n=K+kDw;

n_п= = (10+0,2∙20) = 14 чел – палубная команда;

n_м= = (20+0,4∙20) = 20 чел – машинная команда;

n =14+20 = 34 чел,

т.к. применяется частичная автоматизация, то n_м = n_м∙0,5 = 20∙0,5 = 10 чел.

n = 14+10 = 24 чел.

С огласно всех вышеперечисленных требований и ограничений, судно должно быть спроектировано на класс Регистра РФ КМ Arc4 1 AUT1 Oil tanker.

1.2 Определение элементов судна в первом приближении

Для получения значений основных элементов проектируемого судна близким к оптимальным, воспльзуюсь приблизительными зависимостями, отражающими влияние различных элементов на какие то определенные качества судна (грузовместимость, остойчивость, качку, ходкость и т.д.)

Исходные данные по проектируемому судну:

Р_г = 5000 тонн;

ν_s = 15 узлов;

R = 9000 миль;

A = 30 суток.

Для определения полного водоизмещения судна воспользуюсь следующей формулой:

(т), где

Р_г = 5000 т – масса перевозимого груза;

η_г – коэффициент утилизации водоизмещения по чистой грузоподъемности; примем равный 0,68;

Благодаря тому, что известно значение массового водоизмещения, определяю объемное водоизмещение:

(м³), где

γ = 1,025 – плотность морской воды;

Длину проектируемого судна определим исходя из условий обеспечения заданной скорости хода:

L = ;

где l – относительная длина судна. Для танкеров водоизмещением до 100000 т. связь l со скоростью ν (очевидно, из-за малого диапазона изменения скоростей) не обнаруживается (из-за малого диапазона изменения скоростей). Для них

;

L=5,15 7346,0 = 99,11 м – судна в первом приближении.

После определения длины необходимо найти число Фруда

;

Теперь нужно найти коэффициенты полноты судна.

Коэффициенты общей и продольной полноты находятся в прямой зависимости от числа фруда:

0,694.

Коэффициент продольной остроты φ для Fr = 0,12-0,30:

.

Коэффициент полноты мидель–шпангоута найдем как отношение коэффициента общей полноты δ к коэффициенту продольной остроты:

.

Для определения коэффициента полноты КВЛ воспользуюсь формулой Линдблада для транспортных судов:

. Коэффициент вертикальной полноты:

χ = δ / α = 0,694 / 0,836= 0,829. Отношение ширины судна к осадке определяю из условия обеспечения остойчивости,

где - относительная метацентрическая высота. Для танкеров дедвейтом до 10000 т это значение лежит в пределах 0,07-0,12. ξ – относительное возвышение центра тяжести. Принимаю: = 0,08;

ξ = 0,61;

Н/Т = 1,34.

Параметры φ₁ и φ₂ зависят от коэффициентов α и δ. Для φ₁=z_c/T можно пользоваться формулой Ногида для двучленной параболической строевой:

φ₁ = 2/3 – 1/6∙ (2–0,837/0,694)/(2–0,694/0,837) = 0,553.

Параметр φ₂ определяется по формуле Яковлева:

φ₂ = = (1 + 0,837²)/(24∙0,837) ∙0,837²/0,694 = 0,085.

Тогда уравнение остойчивости будет выглядеть следующим образом:

.

Д ополнительно для определения B и T можно воспользоваться уравнением:

ВТ = = 7458,0/1,025∙0,694∙99,11 = 106,23 м²;

Тогда В = 106,23/Т.

Подставив это значение в уравнение остойчивости, получаю:

.

Решив это уравнение, получаю:

В = 15,8 м. Т = 6,8 м.

Определим период собственных колебаний судна:

τ = = 0,73 ∙ (15,8 / 0,08)^1/2 = 10 сек.

Выбор высоты борта зависит от двух факторов. Во-первых – обеспечение вместимости грузовых помещений, во-вторых – обеспечение необходимого запаса плавучести. Для определения высоты борта зададим ряд параметров. Будем считать, что проектируемое судно имеет двойные борта, а также кормовое расположение МО.

Отношение высоты борта к осадке для судов с кормовым расположением МО выражается зависимостью:

1,36;

где η_дл = L_трюм/L=0,73– коэффициент утилизации по длине;

η_бл = 0 – коэффициент балластировки;

B_б = 1,4м – расстояние между бортами.

Длина форпика: L_форmin = 0,05∙L = 0,05∙99,11 = 5,0 м.

L_форmax = 0,05L+3 = 8,0, принимаю L_фор = 7,54 м.

Примем L_ахт = 8,4 м.

L_мо= k ∙L = 0,16∙99,34 = 16,0 м.

где k = 0,16 – коэффициент длины машинного отделения для МОД в кормовой части судна.

С учетом расстояния между поперечными переборками и выгородки под грузовое насосное отделение принимаю L_мо = 16,8м.

Тогда L_трюм = L - (L_фор + L_ахт + L_мо) = 99,11 – (7,54 + 8,4 + 16,8) = 66,6 м.

Общая высота борта будет равной:

Н = Т+Н_б.н = 6,8+2,05 = 8,85. H_бн снимаю с графика кривых базисного надводного борта.

Поскольку δ > 0,68, то м.

Поскольку L/H < 15,

то 0,58м.

Чтобы окончательно определить величину высоты борта необходимо сравнить значения Н = f(h_т) и Н = f(Н_б.н.) и выбрать большее.

Н = f(h_т) = 1,36 ∙ 6,8= 9,3 м.

Н = f(Н_б.н.) = Т + Н_бн+ ΔH_δ +ΔH_L/H – ΔН_бн∙ (ΔН_н /ΔН_бн) = 6,8 + 2,05 + 0,12 + 0,58 - 1,07 ∙ 0,24 = 9,3м.

Окончательно принимаю Н = 9,3 м.

Высота надводного борта в носовой оконечности:

4,2м.

У судов с баком, его длина должна составлять не менее 0,07L, принимаю длину бака равной 8 м.

Уточняю массовое водоизмещение судна – D:

т.