Определение основных элементов грузового теплохода.

Основными элементами грузовых теплоходов, подлежащими определению на начальной стадии проектирования, являются:

- водоизмещение судна,

- главные размерения корпуса,

- коэффициенты полноты,

- мощность силовой установки.

 

Эти элементы определяются по эмпирическим формулам, большое число которых предложено разными авторами, а также с использованием данных по судну-прототипу.

Для определения водоизмещения в данном проекте используется метод коэффициента утилизации

 

                                                        (1,11)

Где G – грузоподъемность судна,

 η – коэффициент утилизации, определённый как отношение грузоподъемности судна к его водоизмещению.

Для проектируемого судна η вычисляется путём использования данных по судну-прототипу, с введением корректирующей поправки, учитывающей отклонение основных характеристик судна-прототипа от корректируемого судна.

 

                                                   (1,12)

Где  - коэффициент утилизации судна-прототипа, определяемый по выражению (1,11);

 - приращение коэффициента утилизации, обусловленное изменением характеристик проектируемого судна.

 

Расчётное выражение для приращения  имеет вид:

 

 

Где:

 

  

 

LBH – кубический модуль определяемый по выражению

 

     

ε – коэффициент учитывающий неплотность заполнения трюма грузом

( ε = 1,0-1,10 ) – в данной работе значение ε принято равным 1,05

υ – удельный погрузочный объём груза, величина которого указывается в задании, или принимается в зависимости от рода груза ; в данной работе значение υ принято равным 1,2.

G-грузоподъёмность судна

 

                                                       

 

- относительное значение длин форпика и ахтерпика, машинного отделения и люкового закрытия трюмов соответственно.

 

                                           

- относительные значения суммарной ширины бортового набора и ширины люка;

 

                                          

- относительные значения палубного и днищевого набора;

 

                                           

- относительное значение высоты комингса люка.

 

Используя среднестатистические значения указанных параметров, приведённых в Приложении 10, принимаем для данной работы :

 

 

Далее в расчётах значения и величины отмеченные знаком «’» относятся к судну прототипу.

 

 

 

С – адмиралтейский коэффициент

Вычисление значения адмиралтейского коэффициента судна-прототипа, производится исходя из формулы расчёта общей мощности судовой энергетической установки

 

                                         

Где: Д’ – водоизмещение судна-прототипа т,

      U’ – скорость судна-прототипа км/ч,

      С’ – адмиралтейский коэффициент судна-прототипа.

 - суммарная мощность силовой установки судна-прототипа

 

Отсюда:

Значение адмиралтейского коэффициента для проектируемого судна вычисляется по формуле:

 

       (1,17)

 

 

Где :                (1,18)

В приведённых выражениях –

 

С’ – адмиралтейский коэффициент судна прототипа,

U’ – скорость судна-прототипа (м/с),

U’ – скорость проектируемого судна (м/с),

Fr’ – число Фруда судна прототипа,

 

                                                 

Где L’ – длинна судна-прототипа (м),

  g - ускорение свободного падения (9,81 м/с)

 

                                     

Далее поэтапно определяем необходимые величины:

 

 

Также для определения  необходимо вычислить

 

 

Измеритель расхода топлива и смазки

                                

Где t – автономность плавания в сутках в данной работе принято считать равным

    q - удельный расход топлива, q = 0,23 / 0,24 кг/кВт ч – в данной работе значение q принято считать равным 0,223 кг/кВт ч

    k – коэффициент, учитывающий расход топлива и смазки на вспомогательные и бытовые нужды – в данной работе значение k принято считать равным 0,22

 

тогда:

 

              

              

       

 

Исходя из численности экипажа проектируемого судна 10 человек и автономность 10 суток, рассчитываем:

 

        

 

Полученные значения, необходимые для вычисления приращения коэффициента утилизации  подставляем в выражение

 

            

 

Отсюда:

 

 

Тогда:

 

 

Главные размерения и коэффициенты полноты определяются следующим образом:

Если осадка судна не ограничена, то можно, используя характеристики близких судов-прототипов, задаться соотношениями главных размерений:

                            

Значения коэффициента полноты водоизмещения δ – принимается равным величине данного параметра судна-прототипа = 0,857

Далее, исходя из уравнения плавучести:

 

                        при ρ = 1т/м³ ,

Для проектируемого судна определяем следующие величины:

 

 

Полученная в результате вычислений осадка проектируемого судна  отвечает требованиям обеспечения запаса по глубине под днищем при имеющихся гарантируемых габаритах судового хода. Поэтому осадка проектируемого судна принимается равной осадке судна-прототипа – 1,6м.

 

Так как  →

 

Коэффициент конструктивной ватерлинии определяется по формуле:

 

      ,               (1,21)

 

 

Из соотношения = 1,08 вычисляется коэффициент полноты площади мидельшпангоута

 

  

Высота борта назначается из условий:

1) обеспечение минимума надводного борта:

 

                        

Где:  - минимальная высота надводного борта, принимается по Правилам Речного регистра в зависимости от длинны корпуса судна и класса судна – в данной работе это значение будем считать равным 0,57.

 

 

 

2) выполнение требований Речного регистра в отношении максимально допустимых значений   с точки зрения прочности

 

 

3) обеспечение заданной грузовместимости судна (для трюмных судов)

                                        

Где : LBH – кубический модуль, величина которого для проектируемого судна вычислена выше и составляет – 2786.56

 

Высота борта проектируемого судна принимается равной 2,3 метра, так как это удовлетворяет всем вышеуказанным условиям.

Формула для вычисления суммарной мощности силовой установки проектируемого судна имеет вид:

 

  

Выбор двигателей производится исходя из необходимости использования на данном судне, в целях обеспечения безопасности плавания, двух главных двигателей.

Из таблицы дизелей выбираем двигатель:

      6 ЧН 25/34

      n = 500 об/мин

      Удельная масса 26 кг/кВт

      Число цилиндров i = 6

       Удельный эффективный расход топлива g = 0,213 кг/кВт*ч

       Мощность Ne = 400 кВт

       L = 4.6    B = 1,08  H = 2.42   

Таким образом суммарная мощность энергетической установки проектируемого судна составляет 2*400 = 800 кВт , что с гарантированным запасом покрывает рассчитанную потребность.

При одновременном использовании двух машин на максимальной проектной скорости и в полном грузу, каждый из двигателей будет работать в режиме примерно 85 – 90 %, от максимальной мощности, что является благоприятным условием для их надёжной эксплуатации.

   

В заключении по результатам вычислений необходимо выполнить контрольную проверку.

Водоизмещение данного судна рассчитанное с использованием коэффициента утилизации составляет: Д = 2269

Водоизмещение данного судна рассчитанное с использованием уравнения плавучести составляет: Д = 2269

 

Водоизмещение проектируемого судна рассчитанное исходя из сумм масс его основных частей, груза, экипажа с багажом, запасов воды п провизии, и с учётом запаса водоизмещение на проектирование составляет:

 

 , где

 

=

dД=0,025*2269=56.7

 

Отсюда :

Д = 549.7+53+51.2+27,5+1410+56.7=2138.1

 

Расхождение в полученных результатах составляет не более 2,2%, что не превышает допустимых 3%.

 

 

                  1.5. Разработка эскиза общего расположения.

Непосредственной целью разработки эскиза общего расположения является получение информации для определения координат центра масс судна  в гружённом и порожнем состоянии (судно порожнём соответствует состоянию загрузки без груза с 10% запасов топлива и смазки).

Шпацию принято считать равной 550мм.

Для трюмных грузовых теплоходов после решения вопроса о местоположении и размерах грузовых трюмов, необходимо проверить его фактический объем, величина которого должна быть не менее требуемой

 

 

Высота грузового комингса должна быть не менее требуемой Правилами Речного регистра для класса «О», не менее 300мм.

Длинна отсеков должна быть кратной шпации (рекомендуемое значение, как указано выше – 550мм).

Высота междудонного пространства должна быть не менее 0,8м для судов длинной до 120м, и 0,9м более 120м,

Размеры топливного отсека назначаются исходя из объёма жидкого груза, величина которого определяется автономностью плавания, мощностью силовой установки, удельным расходом топлива.

Размеры цистерн питьевой воды и сточных вод определяется соответственными массами.

Расположение рулевой рубки должно обеспечит сектор обзора 270-360 градусов. При расположении надстройки над машинным отделением должно быть обеспечено сообщение всех помещений надстройки, рубки и МО по внутренним трапам. Жилые помещения должны отделяться от топливного отсека кофердамом. Размер горизонтального кофердама по высоте принимается не менее 0,7м. При назначении размеров жилых и служебных помещений и проработке их планировки необходимо руководствоваться нормами и требованиями санитарных правил.