Пример определения элементов балкера

Исходные данные по проекту.

D = 7 493 т; υ _s = 12 уз; Р_г = 4 500 т.

Объемное водоизмещение:

V = 7 493 / 1, 025 = 7 310 (м ³).

Длина судна по формуле Вагенингенского бассейна:

l =7, 17 ∙ = 5, 268 L = 5, 268 ∙ 7 310^1/3 = 102, 24 (м).

Длина судна по формуле Ногида:

l =2, 16 ∙ 12^1/3 =4, 945 L = 4, 945 ∙ 7 310^1/3 = 95, 98 (м).

Длина судна по практической формуле:

l = 4, 47 + 0, 06∙ 12 ± 0, 03 = 5, 190 ± 0, 03 L = (5, 190 ± 0, 03) ∙ 7 310^1/3 = 100, 73 ± 5, 82 (м).

Примем L = 98, 00 м.

Число Фруда Fr = = 0, 199.

Коэффициент общей полноты:

δ = 0, 48 + (0, 28 – 0, 199)^1/2 ± 0, 11 = 0, 765 ± 0, 110

или

δ = 1, 09 – 1, 68 ∙ 0, 199 ± 0, 12 = 0, 756 ± 0, 120

Для балкеров:

δ = 1, 05 – 1, 40 ∙ 0, 199 ± 0, 06 = 0, 772 ± 0, 060

или

δ = = 0, 762 ± 0, 017.

Примем δ = 0, 745.

Коэффициент продольной остроты:

φ = 1, 05 – 1, 50∙ 0, 199 ± 0, 020 = 0, 752 ± 0, 020

или

φ = = 0, 732 ± 0, 020.

Примем φ = 0, 750.

Коэффициент полноты КВЛ:

α = 0, 86∙ 0, 750 + 0, 18 ± 0, 07 = 0, 825 ± 0, 070.

или

α = (0, 985 ± 0, 075)∙ 0, 750^2/3 = 0, 813 ± 0, 062

или

α = 0, 98∙ 0, 745^1/2 ± 0, 060 = 0, 846 ± 0, 060.

Примем α = 0, 820.

Коэффициент вертикальной полноты:

χ = 0, 745 / 0, 820 = 0, 909.

Коэффициент полноты мидель-шпангоута по формуле Вашедченко:

β = 1 – 3, 5∙ (1 – 0, 909)^5/2 ± 0, 004 = 0, 991 ± 0, 004.

По определению:

β = 0, 745 / 0, 750 = 0, 993.

Найдем h_Т:

Будем проектировать судно с кормовым машинным отделением. Доля трюмного груза составляет п = 100 %, удельная погрузочная кубатура из технического задания μ _г = 1, 20 м³ / т. Коэффициент вычета для навалочного груза k _Δ примем равным 0, 97. Коэффициент утилизации водоизмещения по грузоподъемности η _г = ^{4 500}/_{7 493} = 0, 601.

Минимальная длина форпика L_ф = 0, 05∙ 98, 00 = 4, 90 (м),

Максимальная длина форпика L_ф = 0, 08∙ 98, 00 = 7, 84 (м),

Примем L_ф = 6, 50 (м).

Примем L_а = L_ф = 6, 50 (м).

По рис. 6 коэффициент длины МО для МОД в кормовой части судна k = 0, 18, длина МО – L_мо = 0, 18∙ 98, 00 = 17, 64 (м).

Длина грузовой части L_г = 98, 00 – (6, 50 + 6, 50 + 17, 64) = 67, 36 (м).

Коэффициент утилизации длины судна η _дл = ^{67, 36}/_{98, 00} = 0, 687.

Относительную ширину межбортного пространства примем приблизительно 0, 06. Относительную высоту двойного дна Н_дд / Т примем равной 0, 16.

h_Т = = 1, 253.

Определим ширину и осадку. Примем = 0, 080; ξ = 0, 60.

Параметр φ ₁ по формуле Эйлера

φ ₁ = = 0, 524,

по формуле Ногида

φ ₁ = = 0, 529,

по формуле Ашика

φ ₁ = = 0, 522.

Примем φ ₁ = 0, 525.

Параметр φ ₂ по формуле Нормана

φ ₂ = = 0, 078,

по формуле Яковлева

φ ₂ = = 0, 077.

Примем φ ₂ = 0, 078.

Уравнение остойчивости

0, 08 = ,

Отсюда = 2, 294.

Поскольку ВТ = = 101, 1, то В = 15, 16 м, Т = 6, 61 м > Т _max = 6, 50 м.

Изменим главные размерения, не меняя . Примем L = 110, 00 м. Тогда:

ЧислоФрудаFr = = 0, 188.

Коэффициент общей полноты:

δ = 0, 48 + (0, 28 – 0, 188)^1/2 ± 0, 11 = 0, 784 ± 0, 110

или

δ = 1, 09 – 1, 68 ∙ 0, 188 ± 0, 12 = 0, 774 ± 0, 120

или

δ = 1, 05 – 1, 40 ∙ 0, 188 ± 0, 06 = 0, 787 ± 0, 060

или

δ = = 0, 777 ± 0, 017.

Примем δ = 0, 760.

Коэффициент продольной остроты:

φ = 1, 05 – 1, 50∙ 0, 188 ± 0, 020 = 0, 768 ± 0, 020

или

φ = = 0, 749 ± 0, 020.

Примем φ = 0, 765.

Коэффициент полноты КВЛ:

α = 0, 86∙ 0, 765 + 0, 18 ± 0, 07 = 0, 838 ± 0, 070.

или

α = (0, 985 ± 0, 075)∙ 0, 765^2/3 = 0, 824 ± 0, 063

или

α = 0, 98∙ 0, 760^1/2 ± 0, 060 = 0, 854 ± 0, 060.

Примем α = 0, 840.

Коэффициент вертикальной полноты:

χ = 0, 760 / 0, 840 = 0, 905.

Коэффициент полноты мидель-шпангоута по формуле Вашедченко:

β = 1 – 3, 5∙ (1 – 0, 905)^5/2 ± 0, 004 = 0, 990 ± 0, 004.

По определению:

β = 0, 760 / 0, 840 = 0, 993.

Найдем h_Т:

Минимальная длина форпика L_ф = 0, 05∙ 110, 00 = 5, 50 (м),

Максимальная длина форпика L_ф = 0, 08∙ 110, 00 = 8, 80 (м),

Примем L_ф = 7, 50 м, L_а = 7, 50 м, L_мо = 0, 17 ∙ 110, 00 = 18, 70 (м)..

Длина грузовой части L_г = 110, 00 – (7, 50 + 7, 50 + 18, 70) = 76, 30 (м).

Коэффициент утилизации длины судна η _дл = ^{76, 30}/_{110, 00} = 0, 694.

Остальные параметры – без изменений.

h_Т = = 1, 243.

Определим ширину и осадку.

Параметр φ ₁ по формуле Эйлера

φ ₁ = = 0, 525,

по формуле Ногида

φ ₁ = = 0, 531,

по формуле Ашика

φ ₁ = = 0, 523.

Примем φ ₁ = 0, 527.

Параметр φ ₂ по формуле Нормана

φ ₂ = = 0, 080,

по формуле Яковлева

φ ₂ = = 0, 079.

Примем φ ₂ = 0, 080.

Уравнение остойчивости

0, 08 = ,

= 2, 228.

ВТ = = 87, 4 м ² В = 13, 96 м, Т = 6, 26 м < Т _max.

Проверяем: D = 1, 025 ∙ 0, 760 ∙ 110, 00 ∙ 13, 96 ∙ 6, 26 = 7 488 (т).

Погрешность Δ D = 7 488 – 7 493 = – 5 (т).

Период бортовой качки судна

τ = 0, 75 ∙ = 9, 9 (сек) < 14 сек. Допустимо при условии использования успокоителей качки.

Высота борта судна из условий вместимости Н = 1, 243 ∙ 6, 26 = 7, 78 (м).

Проверим высоту борта по правилам о Грузовой марке.

Высота базисного надводного борта для судна, совершающего международные рейсы, длиной L = 110, 00 м составляет Н_бн = 1, 48 м.

Поправка на отсутствие седловатости

Δ Н_z = 9, 375 ∙ ∙ 10^-3 = 0, 44 (м).

Так как δ > 0, 68, то

k_δ = = 1, 059.

Отношение L / H = ^{110, 00}/_{9, 70} = 14, 13 < 15. Поправка Δ Н_L составит:

Δ Н_L = = 0, 10 (м).

Поправка на наличие надстроек при длине 110, 00 м составит Δ Н_бн = 1, 00 м.

Минимальная длина бака L_б = 0, 07 ∙ 109, 00 = 7, 70 м. Примем L_б = 7, 70 м. Длина юта L_ю = 7, 50 + 18, 70 = 26, 20 м. Относительная длина надстроек составляет L_над / L = ^{(7, 70 + 26, 20)}/_{110, 00} = 0, 31. По табл. 1 находим процент вычета для Δ Н_н /Δ Н_бн = 22%. Тогда высота надводного борта

Н_н = 1, 059 ∙ 1, 48 + 0, 44 + 0, 10 – 1, 00 ∙ 0, 22 = 1, 89 (м). *

Полная высота борта по правилам о Грузовой марке.

Н = 6, 26 + 1, 89 = 8, 15 (м) > 7, 78 (м).

Изменим архитектуру судна. Примем L_ф = L_б = 7, 70 м, L_а = 7, 70 м. Увеличим относительную ширину межбортного пространства до 0, 08. Относительную высоту двойного дна Н_дд / Т увеличим до 0, 18**.

Длина грузовой части L_г = 110, 00 – (7, 70 + 7, 70 + 18, 70) = 75, 90 (м).

Коэффициент утилизации длины судна η _дл = ^{75, 90}/_{110, 00} = 0, 690.

Остальные параметры – без изменений.

h_Т = = 1, 321.

0, 08 = ,

= 2, 389. В = 14, 45 м, Т = 6, 05 м < Т _max.

Проверяем: D = 1, 025 ∙ 0, 760 ∙ 110, 00 ∙ 14, 45 ∙ 6, 05 = 7 491 (т).

Погрешность Δ D = 7 491 – 7 493 = – 2 (т).

Период бортовой качки судна

τ = 0, 75 ∙ = 10, 1 (сек) < 14 сек. Допустимо при условии использования успокоителей качки.

Высота борта судна из условий вместимости Н = 1, 321 ∙ 6, 05 = 7, 99 (м).

Проверим высоту борта по правилам о Грузовой марке. Значения базисного надводного борта и поправок к нему не изменились, кромеΔ Н_L.

Δ Н_L = = 0, 15 (м).

Высота надводного борта

Н_н = 1, 059 ∙ 1, 48 + 0, 44 + 0, 15 – 1, 00 ∙ 0, 22 = 1, 94 (м).

Полная высота борта по правилам о Грузовой марке.

Н = 6, 05 + 1, 94 = 7, 99 (м).

Окончательно принимаем Н = 7, 99 м. Надводный борт при этом составляет

Н_н = 7, 99 – 6, 05 = 1, 94 (м).

Минимальная высота борта в носу

Н_нн = 0, 056 ∙ 110, 00 ∙ = 4, 54 (м).

Примем Н_б = 2, 60 м. Тогда фактическая высота надводного борта в носу (при осадке по грузовую марку) составит Н_нн = 1, 94 + 2, 60 = 4, 54 (м).

Определим высоту рубки.

Примем l_зн = 1, 6 L.

Координата носовой переборки рубки х_р = L – L_ю = 110, 00 – 26, 40 = 83, 60 (м).

Высота борта в носу (при проектной осадке) составляет Н_нн = 4, 54 (м).

z_р = = 6, 70 (м).

Тогда

Н_р = 6, 70 – 1, 94 – 2, 60 = 2, 16 (м).

Примем длину рубки L_р = 18, 00 м, среднюю ширину рубки В_р = 12, 00 м.

Площадь яруса рубки S_я = 18, 00 ∙ 12, 00 = 216, 0 (м ²).

Площадь, приходящаяся на одного члена экипажа примем s_р = 30 м ². Общая площадь жилых и служебных помещений S_р = 30 ∙ 21 = 630, 0 (м ²). Число ярусов рубки

n_я = = 3, 9 ≈ 4.

Высота рубки Н_р = 4 ∙ 2, 50 = 10, 00 (м) > 2, 16 м.

Количество поперечных переборок n_пп = 110, 00/20 + 2 ≈ 7, 5. Примем n_пп = 8.

Высота двойного дна

Н_дд = = 0, 89 (м).

Предварительно было выбрано Н_дд / Т = 0, 18. Н_дд = 0, 18 ∙ 6, 05 = 1, 09 (м).

Примем Н_дд = 1, 10 м.

Высота грузовой части в свету Н_гр = 7, 99 – 1, 10 = 6, 89 (м).

Межбортное пространство:

В_б = 0, 08 ∙ 14, 45 = 1, 16 (м).

Тогда ширина трюма В_тр = В – 2 В_б = 14, 45 – 2 ∙ 1, 16 = 12, 13 (м).