Расчет и проверка плавучести и остойчивости судна

полярка макс.dwg

nnnПолярная диаграмма

Курсовая на печать.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Комсомольский–на–Амуре государственный технический университет»
Кафедра Кораблестроения
Пояснительная записка
по дисциплине «Теория корабля»
Основы расчетов по теории корабля
РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА ПЛАВУЧЕСТИ СУДНА . .3
Гидростатические характеристики судна .. . . 5
РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА .. . ..9
Построение чебышевского корпуса. Расчет метацентрических
Полярная диаграмма 18
Диаграммы остойчивости. Проверка остойчивости
РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ
Определение предельных объемов и интегральной
Кривая предельной длины отсека . . 30
РАСЧЕТЫ ХОДКОСТИ СУДНА .. ..32
Расчет зависимости буксировочного сопротивления и
буксировочной мощности от скорости
Предварительный выбор диаметра гребного винта и частоты
Выбор главного двигателя . ..39
Расчет гребного винта обеспечивающего полное использование
мощности выбранного двигателя и определение достижимой скорости
Расчет характеристик гребного винта за корпусом судна и расчет
зависимости частоты вращения и потребной мощности от скорости
Спиосок литературыю 45
2 Гидростатические характеристики судна
Гидростатические кривые судна рассчитываются по стандартной программе.
Для расчета составляем таблицу ординат теоретического чертежа в
действительных размерах судна снятых с проекции «Полуширота» от нулевой
ватерлинии до КВЛ таблица 1.3.
Таблица 1.3- Ординаты теоретического чертежа (ΔL=3275 м; ΔT=135 м)
Номер шпангоута Номер ватерлинии
Полученные результаты представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Результаты расчетов
№ ВЛ Площади ВЛ м2 Абсцисса ЦТ ВЛ Момент OY м4 Момент OX м4
№ ВЛ Водоизмещение Абсцисса ЦВ ВЛ Малый Большой
м^3 м метацентрический метацентрический
№ ВЛ Аппликата ЦВ мсудна т
По результатам расчетов строим гидростатические кривые судна
(Приложение I. Рисунок 1.1)
где [pic] - зависимость площади ватерлинии от осадки (строевая по
[pic] и [pic] - кривые изменения продольного и поперечного
метацентрических радиусов;
[pic] и [pic] - поперечный и продольный моменты инерции действующих
Снимаем с гидростатических кривых характеристики судна при осадке z=T
Далее расчет производим для:
1. Построение чебышевского корпуса. Расчет метацентрических радиусов
Строим корпус Чебышева (Приложение I. «Чебышевский корпус») по
ординатам снимаемым с полушироты исходного теоретического чертежа в
шпангоутных сечениях отстоящих от десятого шпангоута на расстояниях хi
i=01..8 приведенным в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - "Новые" ординаты чебышевского корпуса (M 1:50)
a м b м a2 м2 b2 м2 a3 м3 b3 м3
Суммы 9780 9780 107970 107970 1207709 1207709
Поправка 845 845 7147 7147 60494 60494
Суммы с 17870 000 2294432
Таблица 2.3 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 10 град
Суммы 10165 9505 116605 102990 1352376 1140182
Поправка 908 785 8484 6155 81491 48427
Суммы с 17978 11297 2362640
Таблица 2.4 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 20 град
Суммы 11070 9905 116606 102990 1352376 1140182
Поправка 908 785 8484 6165 81491 48427
Суммы с 17978 11297 2362540
=-0647; I` I r=3306.
Таблица 2.5 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 30 град
Суммы 8190 9360 74529 99776 678214 1086177
Поправка 910 788 8281 6216 75357 49170
Суммы с 15853 -27312 1639864
=-0861; I` I r=1945.
Таблица 2.6 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 40 град
Суммы 7110 8555 56169 82985 443735 823456
Поправка 790 790 8241 11096 49304 128009
Суммы с 14085 -21962 1089878
=-07796; I` I r=-03898.
Таблица 2.7 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 50 град
Суммы 5940 6780 39204 51234 258746 388240
Поправка 660 678 4356 4595 28750 31201
Суммы с 11383 -11791 587036
=-0517; I` I r=0711.
Таблица 2.8 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 60 град
Суммы 5490 6105 33489 41444 204283 281549
Поправка 610 655 3721 4299 22698 28278
Суммы с 10330 -7377 434856
Таблица 2.9 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер шпангоута Угол крена 70 град
Суммы 5175 5310 29756 31329 171098 184841
Поправка 575 590 3306 3481 19011 20538
Суммы с вычетом 9320 -1398 316391
=-0075; I` I r=0391.
Таблица 2.10 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 80 град
Суммы 4995 5040 27722 28224 153858 158054
Поправка 555 560 3080 3156 17095 17562
Суммы с 8920 -446 277256
=-0025; I` I r=04116.
Таблица 2.11 – Вычисление метацентрических радиусов
Номер Угол крена 90 град
Суммы 5040 4905 28224 2970 17562 16188
Поправка 560 545 3136 2970 17562 16188
Суммы с 8840 1326 269996
=-0075; I` I r=0306.
2 Полярная диаграмма
Определяем средние значения метацентрических радиусов м (результаты
приведены в таблице 2.12) по формулам
где [pic] - метацентрические радиусы м вычисленные в таблицах 2.2-2.11
Таблица 2.12 – Средние метацентрические радиусы м
[pic] [pic] [pic] [pic]
3 Диаграммы остойчивости. Проверка остойчивости судна
Проверка остойчивости судна ведется по диаграммам статической [pic]и
динамической [pic]остойчивости (Приложение I. рисунок 2.1).
Требования Правил Российского Морского Регистра Судоходства:
) максимальное плечо [p
) угол заката диаграммы [p
) начальная метацентрическая высота [p
Данным требованиям диаграмма статической остойчивости соответствует.
Плече кренящего момента от давления ветра вычислим по формуле:
где [pic] - плече ветрового кренящего момента без учета порывов
где [pic] – давление ветра (определяется по таблице в зависимости
от района плавания) Па;
Отложим плече [pic] и получим соответствующий ему угол [pic]
необходимый для дальнейших построений.
Сравним углы [pic] [pic] и [pic]. Наименьшим из них будет угол
заливания палубы [pic] следовательно этот угол и будет ограничивать
площадь b на диаграмме статической остойчивости.
Определим амплитуду качки [pic] град по формуле:
где k – коэфф. уч-ий влияние скуловых килей (равен 1 при их отсутствии)
Х1 – коэфф. равный 1 при ВТ=252 (определяется по таблице);
Х2 – коэфф. зависящий от коэффициента общей полноты при =0644
Х2 = 098 (определяется по таблице);
r – параметр определяемый по формуле (r=1):
S – параметр определяемый по таблице в зависимости от района плавания
и периода качки [pic] который определяется по формуле:
где с – определяется по формуле:
Критерий погоды определим по формуле:
где a и b – площади обозначенные на диаграмме статической остойчивости
Вывод: Диаграмма статической остойчивости и значение подсчитанного
критерия погоды полностью соответствуют требованиям Правил Российского
Морского Регистра Судоходства следовательно судно (в грузу) можно считать
Бонжана рассчитывается по ординатам приведенным в таблице 3.1
снятые для 0 20 теоретических шпангоутов с проекции «Корпус» теоретического
Таблица 3.1 – Ординаты для расчета масштаба Бонжана (Т=15 м)
Номер Номер теоретического шпангоута
3 Кривая предельной длины отсека
Предельная длина отсека [pic] при полном затоплении определяется
графическим построением с использованием ординат Vx и [pic] рисунок 3.4.
В оконечностях эта кривая ограничена прямыми проведенными под углом [pic]
к горизонтали поскольку в оконечностях половина длины отсека не может быть
больше расстояния от середины отсека до штевня.
Кривую предельной длины отсеков корректируют с учетом коэффициентов
проницаемости [pic]. Он учитывает занятость части объема отсека
оборудованием корпусными конструкциями грузом. Правила Морского Регистра
регламентируют следующие значения [pic]:
5- для помещений занятых механизмами
0- для помещений занятых грузами или запасами
8- для пустых и балластных цистерн.
Откорректированные кривые предельной длины отсеков приводятся на
1 Расчет зависимости буксировочного сопротивления и буксировочной
мощности от скорости судна
Коэффициент полного сопротивления
где Сост – коэффициент остаточного сопротивления;
Стр.пл. – коэффициент сопротивления трения эквивалентной судну
Сшер. – корреляционный коэффициент (надбавка на шероховатость);
Св.ч. – надбавка на выступающие части.
Сопротивление воды движению судна (буксировочное сопротивление)
R кН определяем по формуле
где – скорость движения судна мс;
– площадь смоченной поверхности судна м2 определяемая по формуле
Учитывая площадь смоченной поверхности выступающих частей принимаем
Буксировочная мощность NR кВт определяем по формуле
Таблица 4.1 – Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности
Обозначения величин Численные значения
уз. 109 119 129 139
=0514 мс 560 612 663 714
[pic] 021 023 025 027
Сост103=f(Fr) 060 060 065 105
[pic] 248726891271545872294364853317183834
[pic] 188 186 184 182
[pic] 015 015 015 015
[pic] 303 301 304 342
2 м2с2 3139 3741 4396 5105
[pic] кН 5550 6568 7796 10189
[pic] кВт 31096 40173 51690 72798
Cост определяем на основании данных серии испытаний моделей
быстроходных одновинтовых судов. (Я.И. Войткунский справочник по теории
корабля том 1 стр. 355).
Результаты расчетов представляются в виде графиков зависимостей R=R(v)
(рисунок 4.1) и NR=NR(v) (рисунок 4.2) где v- скорость движения судна в
рисунок 4.1. график зависимости R=R(v)
Рисунок 4.2. график зависимости NR=NR(v)
2 Предварительный выбор диаметра гребного винта и частоты вращения
Надбавка к буксировочному сопротивлению кН
где [pic] - коэффициент учитывающий надбавку к буксировочному
Для судна с дедвейтом до 3000 т - [pic]=135
Число гребных винтов определяется из условия передачи мощности при
[pic] кВт принимается [pic].
Диаметр гребного винта предварительно задается D=Dmax.
Выполняем расчет гребного винта в первом приближении.
Определяем коэффициент попутного потока для одновального судна с U-
образной формой шпангоутов в корме и > 06
Определяем коэффициент засасывания:
kф – форм-фактор определяемый по формуле:
С учетом полученных коэффициентов вычисляем упор гребного винта кН:
Для выбора числа лопастей рассчитываем по правилу Э. Э. Папмеля
коэффициент упора-диаметра:
где [pic] - скорость обтекания движителя.
Согласно правилу Э. Э. Пампеля при [pic] > 15 принимаем число
Рассчитываем гребной винт во втором приближении.
Рассчитываем коэффициент засасывания во втором приближении по формуле:
Вычисляем упор гребного винта во втором приближении:
Условие отсутствия первой стадии кавитации (по Келлеру):
где [pic] - глубина погружения оси гребного вала в месте расположения
Условие обеспечения прочности при заданной относительной толщине
сечения лопасти в самом широком месте:
где m – коэффициент характеризующий нагрузку лопасти;
[pic] - заданная относительная толщина сечения лопасти в самом широком
Принимаем дисковое отношение [pic].
Вычисляем расчетную скорость воды в диске гребного винта мс:
По диаграмме при z=3 [pic] в зависимости от величины [pic] определяем
относительную поступь винта коэффициент полезного действия шаговое
Оптимальная частота вращения Гц
Мощность подведенная к винту кВт:
3 Выбор главного двигателя
Потребную мощность (эксплуатационную) главного двигателя определяем по
[pic] - КПД валопровода.
Определяем номинальную мощность Nном которая больше рассчитанной
эксплуатационной на 6-8 %:
Nном=95407*106=101132 кВт
Выбираем двигатель по каталогу :
марка 16 ДМ 2330 (10ДМ)
мощность Nном=1100 кВт;
частота вращения 350 обмин.
4 Расчет гребного винта обеспечивающего полное использование
мощности выбранного двигателя и определение достижимой скорости хода
Определяем верхнюю границу достижимой скорости по формуле:
где [pic]- верхняя граница достижимой скорости уз.
Расчет производится в табличной форме (табл. 4.2) где последний
столбец заполняется после ее определения по результатам расчетов в
предыдущих трех столбцах.
Таблица 4.2 - Расчет гребного винта во втором приближении
[pic] уз. 1190 1231 1385 1221
[pic] мс 440 455 512 451
[pic]кН 5480 7010 8595 6954
[pic] кН 685 8763 10744 8693
.[pic] кН 8440 10796 13237 10710
[pic] 060 059 063 058
[pic] 041 040 038 040
[pic] 043 042 040 042
[pic] м 180 180 180 180
D м 180 180 180 180
[pic] 042 043 049 043
[pic] 023 029 036 029
[pic] по диаграмме 055 054 052 054
[pic] по диаграмме 065 064 063 063
[pic] кВт 69506 92827 132979 91337
По результатам расчетов строится график зависимости [pic]
(рисунок 4.3) по которому при заданном [pic] определяется величина
достижимой скорости [pic]. Значение этой скорости заносится в последний
столбец таблицы 4.2 и расчет повторяется.
Рисунок 4.3. график зависимости[pic]
Параметры гребного винта во втором приближении:
5 Расчет характеристик гребного винта за корпусом судна и расчет
зависимости частоты вращения и потребной мощности от скорости судна
Предварительно определяется условный шаг гребного винта [pic] равный
величине относительной поступи нулевого упора для данного гребного винта.
Он определяется по точке пересечения линии [pic] с осью абсцисс на
соответствующей диаграмме.
Вычисляется коэффициент засасывания на швартовах по формуле:
где [pic] и [pic] берутся для режима полного хода.
Расчет характеристик гребного винта за корпусом судна ведется в
табличной форме (табл. 4.3)
Таблица 4.3. Расчет характеристик гребного винта за корпусом судна
[pic] (задаемся) 000 030 060 082
[pic] 000 038 077 105
[pic] 100 63 027 000
[pic] 005 008 019 000
[pic] по диаграмме 046 036 022 000
[pic] по диаграмме 000 035 062 000
[pic] 044 033 062 000
[pic] 006 005 003 001
[pic] 000 041 064 000
[pic] 000 067 184 000
По результатам расчетов в таблице 4.3 строятся графики зависимостей
коэффициентов [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] от [pic] и
[pic](рисунки 4.4 и 4.5 соответственно)
исунок 4.4. график зависимости коэффициентов [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] от [pic]
Рисунок 4.5. график зависимости коэффициентов [pic] [pic] [pic] [pic]
Расчет зависимостей числа оборотов и мощности от скорости судна
производится согласно формулам таблицы 4.4.
Таблица 4.7 – Расчет зависимости числа оборотов и мощности от скорости
[pic] уз. задаемся 104 1140 1239 1385 159
[pic] мс 384 421 458 512 566
[pic] кН 5605 68 78 85 102
[pic] кН 6816 7529 9109 11955 15640
[pic] 118 123 122 119 115
[pic] 051 052 053 055 057
[pic] по графику 059 06 061 063 065
[pic] Гц 067 068 069 071 073
[pic] кВт 55835 66475 85977 122135 171079
По результатам расчетов строятся графики зависимостей [pic] и [pic] от
[pic] – скорости судна в узлах что и является целью данного расчета
(рисунки 4.6 и 4.7 ответственно)[pic]
Рисунок 4.6 график зависимости N(v)
Рисунок 4.7 график зависимости [pic](v)
Список использованной литературы
Войткунский «Справочник по теории корабля» 1960
Басин А. М. «Ходкость и управление судов» М. Транспорт 1977г.
ОСТ 5.0181-75. Атлас диаграмм для расчета буксировочной мощности
транспортных судов. М. 1975г.
Правила классификации и постройки морских судов. Российский Морской
Регистр Судоходства РФ 2008г.
Расчет и проверка остойчивости судна
Расчет и проверка непотопляемости судна
Расчеты ходкости судна

полярка макс печать.dwg

nnnПолярная диаграмма
nnn Диаграмма остойчивости

Список литературы.doc

Список использованной литературы
Войткунский «Справочник по теории корабля» 1960
Басин А. М. «Ходкость и управление судов» М. Транспорт 1977г.
ОСТ 5.0181-75. Атлас диаграмм для расчета буксировочной мощности
транспортных судов. М. 1975г.
Правила классификации и постройки морских судов. Российский Морской
Регистр Судоходства РФ 2008г.

Каталог дизелей.doc

3.2.1. Малооборотные дизели
Основные параметры некоторых судовых МОД выпускаемых дизельной
промышленностью представлены в табл. 3.6 а на рис. 3.10 - их габаритные
Отечественные двигатели типа ДКРН выпускаемые по лицензии фирмы
«Бурмейстер и Вайн» предназначены для работы в качестве главных судовых
дизелей с прямой передачей на гребной винт. Это двухтактные крейцкопфные с
прямоточно - клапанной продувкой с газотурбонаддувом реверсивные с
встроенным подшипником дизели. Управление двигателем осуществляется двумя
рукоятками: одна служит для пуска регулирования подачи топлива и
остановки другая – для реверсирования.
Данные по дизелям типа К67 GF (ДКРН67140) и К80ПА (ДКРН80160) см. на с.
K 90 GF 5 114 12600 9670 12390 11183 9433
(ДКРН 4590) 118 13600
K 98 GF 6 103 18300 13740 15483 13150 11000
(ДКРН 98200) 107 19400
Длина Ширина Высота
Фирма «Исикавадзтма Харима Индастриз» (Япония)
Фирма «Паметрада» (Англия)
Редуктор без раздвоения мощности
Редуктор с раздвоением мощности
Редуктор с планетарной второй ступенью
Частота вращения гребного винта составляет 80-140 обмин.
Двухкорпусные турбоагрегаты отечественных ГТЗА номинальной мощностью
70 и 14000 кВт имеют только активные ступени с размещением турбины
заднего хода (ТЗХ) в корпусе турбины низкого давления (ТНД). Турбина
высокого давления (ТВД) состоящая из одной регулировочной и девяти
активных ступеней и развивает при максимальном ходе мощность 5660 кВт при
00 обмин; ТНД имеет девять активных ступеней переднего хода и развивает
при максимальном ходе мощность 5220 кВт при 3580 обмин. Встроенная ТЗХ с
двухвенчатой ступенью скорости.и двумя ступенями давления имеет
максимальную мощность 3830 кВт при 1590 обмин.
Четыре типоразмера активных турбин работающих паром давлением 59 МПа
с начальной температурой 5 10° С позволили японской фирме «Исикавадзима
Харима Индастриз» наладить производство двухкорпусных стандартных ГТЗА
мощностью от 19850 до 36800 кВт. Промежуточный перегрев пара и привод
вспомогательных механизмов от главных турбин не применяются. Зубчатая
передача двухступенчатая с раздвоением мощности [2].
Английское объединение «Паметрада» выпускает стандартные ГТЗА
мощностью от 7360 до 27600 кВт которые комплектуются из трех типоразмеров
ТВД четырех типоразмеров ТНД ряда конденсаторов из четырех единиц и
девяти зубчатых редукторов в том числе четырех редукторов с планетарными
Так как масса зубчатых передач составляет до 60 % общей массы ГТЗА то
применение редукторов с планетарными ступенями позволяет уменьшить габариты
и массу ГТЗА на 20-30 % а стоимость - на 10-15 % (см. табл. 3.10).
4 Основные данные по серийным газотурбинным двигателям
В табл. 3.11 приведены массогабаритные характеристики зарубежных ГТД
конвертированных из авиационных ТРД и ТВД а в табл. 3.12-ГТД
конвертированные из стационарных установок.
Массогабаритные характеристики серийных ГТД конвертированные из
стационарных ТРД и ТВД [2]
Марка двигателя Мощность кВт Удельный расход Габаритные размеры мм кг
длина ширина высота
Фирма «Лайкроминг» (США)
TF-12 69070 1370 787 914 386
TF-25 13601700 400382 1245 762 890 453
TF-35 18402000 363352 1245 762 890 476
Фирма «Дженерал – Электри» (США)
LM-100 735810 400388 1340 482 508 159
LM-1500 920010300 358345 5700 2130 2440 3540
LM-2500 1650020000 242234 6250 2140 2140 3860
Фирма «Ролс-Ройс» (Англия)
«Гном-1051» 650770 412394 1680 508 534 160
«Тайн» 26503400 332308 2870 1068 1220 860
«Протей» 26503400 388364 2870 1068 1220 1415
«Олимп» ТМ-1 1400017700 320307 6760 3330 2800 24850х1
«Олимп» ТМ-3 1500020000 312296 4260 2440 3000 20850х2
Фирма «Пратт энд Уитни» (США)
FT -12A 23002600 462445 2510 2510 940 522
FT -4A-2 1580018800 320302 7920 7920 2180 6210
FT -4A-12 1800021400 320272 7920 7920 2160 6450
С фундаментной рамой и редуктором.
Массогабаритные характеристики ГТД промышленного типа
Тип ГТД Диапазон Номинальная Удельный Габаритные размеры мм хх Сухая масса т
Мощностей мощность расход
Длина Ширина Высота хх ГТД с генератором ГТД с редуктором
5 Без редуктора; хх при расположении генератора на ГТД.

Содержание.doc

РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА ПЛАВУЧЕСТИ СУДНА .3
Гидростатические характеристики судна . . 5
РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА . . ..9
Построение чебышевского корпуса. Расчет метацентрических
Полярная диаграмма 18
Диаграммы остойчивости. Проверка остойчивости судна . 19
РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ СУДНА 23
Определение предельных объемов и интегральной кривой . ..25
Кривая предельной длины отсека . . 30
РАСЧЕТЫ ХОДКОСТИ СУДНА .. ..32
Расчет зависимости буксировочного сопротивления и
буксировочной мощности от скорости судна .. ..32
Предварительный выбор диаметра гребного винта и частоты
Выбор главного двигателя . .39
Расчет гребного винта обеспечивающего полное использование
мощности выбранного двигателя и определение достижимой скорости
Расчет характеристик гребного винта за корпусом судна и расчет
зависимости частоты вращения и потребной мощности от скорости
Список использованной литературы .47

Титульный лист.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Комсомольский–на–Амуре государственный технический университет»
Кафедра Кораблестроения
Пояснительная записка
по дисциплине «Теория корабля»
Основы расчетов по теории корабля