сb 0.7
ср = —— = —— = 0.71,
сm 0.985
где сm = 0,985 – коэффициент полноты мидель-шпангоута,
Vэ 8.12
Fr = ———— = ———— 0.262,
√gL √9.8*98
Тогда согласно графику ξr = 1,8*10-3 = 0,0018.
Значение надбавки на шероховатость определяется по таблице8:
Таблица8
| Длина судна Lпп , м | Надбавка на шероховатость ξn*103 |
| 100 | 0,4 |
| 150 | 0,2 |
| 200 | -,1 |
Таким образом, ξn = 0,4*10-3 = 0,0004,
Надбавка на выступающие части ξa принимается равной ξa = 0,45*10-3 = 0,00045.
Тогда получим:
ξ = 0,0004+0,0018+0,00045+0,00162 = 0,00427;
Смоченная поверхность для судов с коэффициентом полноты сb > 0,65 определяется по формуле В.А. Семеки:
Ω = L*d*[ 2.0+1.37*( сb –0.274)*B/d] , м2
Ω = 98*4.684*[2.0+1.37*(0.7-0.274)*14/4.684]=1718.79 м2;
11
Таким образом, можно рассчитать буксировочную мощность:
104,5 8,12
Nбукс = 0,00427* —— * 8,122*1718,79* —— *0,736 = 2014,752 кВт
2 75
4.5.3 Пропульсивный коэффициент
Значение пропульсивного коэффициента может быть определено по формуле:
ηп =η0 *ηр* ηk* ηв ,
где η0 – практически достижимое значение ККД гребного винта на свободной воде для одновинтового судна, η0 = 0,98 – 0,55* сb = 0,595;
ηв – значение КПД гребного вала при кормовом расположении машинного отделения, ηв = 0,99;
ηр – КПД редуктора, ηр = 0,98;
ηк – коэффициент влияния корпуса одновинтового судна, определяется по формуле:
1 – t 1 - 0.18
ηк = ———— = ———— = 1.17
1 – w 1 - 0.3
причем w – коэффициент попутного потока, w = 0,5* сb – 0,05 = 0,3 – для винта, расположенного в диаметральной плоскости;
t –коэффициент засасывания для расчетного режима работы для гребного винта в диаметральной плоскости, t = 0.6*w = 0.18.
Таким образом, получим:
ηп = 0,595*0,98*0,99*1,17 = 0,675.
Исходя из полученных данных, определим мощность гребной установки:
2014,752
Ne = ———— = 2984,818 кВт.
0,675
4.5.4 Запас топлива
Вес топлива и смазки Рт определяется по формуле:
N*R 2.9848*5050
Рт = ( 1+ζ )*qт*0,85*———— = ———————— =165,424 т,
(Vs*103) 15,8*1000
где qт – удельный расход топлива и смазки на все нужды на ходу, который принимается равным 170 кг/(МВт*ч) для МОД;
ζ – коэффициент резерва, который учитывает работу вспомогательных механизмов в портах, а также задержки в рейсе вследствие погодных и навигационных обстоятельств, принимается равным 0,2;
N – суммарная максимальная продольная мощность главных двигателей, МВт.
4.5.5. Экипаж, вода и провиант
Значение веса экипажа Рэ с запасами провианта и пресной водой принимается равным:
Рэ = (0,1+0,0065*R/ Vэ )*n = (0,1+0,0065*5050/15,8)*15 = 32,663 т,
где n- количество людей на судне.
12
5. Расчеты посадки и отдельных характеристик мореходности.
Одним из важнейших навигационных качеств судна является остойчивость. В реальных условиях плавания, кроме силы тяжести и силы поддержания, на судно действуют дополнительные силы, например сила ветра на надводную поверхность судна.
Остойчивостью называют способность судна, отклоненного от положения равновесия действием внешних сил, возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих сил. Различают поперечную и продольную остойчивость. Поперечная остойчивость характеризуется метацентрической высотой и углом крена, а продольная – углом дифферента.
Остойчивость при поперечных наклонениях, т.е. при крене, называют поперечной. Остойчивость зависит от формы корпуса и положения центра тяжести судна, поэтому путем правильного выбора формы корпуса при проектировании и правильного размещения грузов на судне при эксплуатации можно обеспечить достаточную остойчивость, гарантирующую предотвращение опрокидывания судна при любых условиях плавания.
Продольная остойчивость проявляется при наклонениях судна вокруг поперечной оси, проходящей через центр тяжести площади ватерлинии. Такие наклонения вызывают дифферент судна. Принято считать, что дифферент на нос имеет знак плюс, а на корму – знак минус. От дифферента зависят скорость судна и его маневренность. Угол дифферента поддерживается в определенных границах путем соответствующего распределения груза. Как правило, суда ходят на ровном киле или с легким дифферентом на корму.
Про остойчивость судна, которое проектируется, можно судить по совокупности характеристик начальной остойчивости и остойчивости на больших углах крена. О продольной остойчивости можно судить по углу дифферента.
5.1 Проверка остойчивости и удифферентовки судна при загрузке генеральным грузом.
Метацентрическая высота судна с генеральным грузом проверяется только для случая осадки по проектную ватерлинию при наличии 10% судовых запасов (случай, когда метацентрическая высота близка к минимуму при наиболее полном использовании грузоподъемности). Прием балластной воды не предусматривается.
Расчеты аппликаты zi составляющих нагрузки производятся с использованием эскиза общего расположения. При определении центра тяжести груза, который размещается в данном грузовом отсеке, за его аппликату приблизительно принимается возвышение центра тяжести объема отсека.
Положение центра тяжести гомогенного (однородного) груза по длине судна совпадает с положением центра тяжести объема этих отсеков (xri = xwi);абсциссы центров объемов xwi определяются по эпюре вместимости. Также находятся абсциссы центров тяжести жидких грузов.
При расчетах большое значение для достоверной оценки метацентрической высоты имеет как можно более точное определение расположения центра тяжести судна. Аппликата его определяется из соотношения:
(zgпор/D) = 1,02-0,023*D,
Тогда получим:
zgпор = (1,02-0,023*D)*D = (1.02-0.023*6.67)*6.67 = 5.78м.
Абсцисса центра тяжести порожнего судна xgпор может быть определена согласно рекомендациям Л.М. Ногида.
xgпор = -0,09*Lпп = -0,09*98 = -8,82м – при кормовом расположении машинного отделения.
13
При проектировании судна с заданными параметрами грузовые отсеки, т.е. трюм №1, трюм№2 и трюм №3 заполняются генеральным грузом с удельным погрузочным объемом q = 1.85м3/т. Таким образом, для расчета веса данного груза необходимо воспользоваться формулой:
Σ Wтр
Ргр = ———— т,
1.85
рассчитав вместимость каждого трюма по эпюре вместимости. Но при реальных перевозках генеральный груз не может быть уложен под крышки комингсов, поэтому будем считать, что между верхним ярусом груза и крышкой существует зазор в 1м. Исходя из этих параметров, осуществляем пересчет вместимости грузовых помещений. Пересчет вместимости приведен в таблице9.
Таблица 9
| №п/п | Наименование грузового помещения | Вместимость W, м3 | Вес груза, т | |
| Теоретическая Wтеор, м3 | Киповая Wкип, м3 | |||
| 1 | Трюм №1 | 800,51 | 704,45 | 380,778 |
| 2 | Трюм №2 | 2159,659 | 1900,5 | 1050,60 |
| 3 | Трюм №3 | 2238 | 1969,44 | 1064,56 |
| Σ | 5198,169 | 4574,39 | 2495,938 | |
Результаты расчетов абсцисс и аппликат отсеков приведены в таблице10.
Согласно результатам расчетов определяется метацентрическая высота по формуле:
h0 = zm – zg –Δhж,
где zm = zc – r0 – аппликата метацентра;
Δhж = 0,12 – поправка на влияние свободной поверхности жидких грузов.
Метацентрический радиус r0 и аппликата центра величины определяются по соответствующим выражениям Л.Эйлера:
сw*(cw – 0.04) B2 0.79*(0.79-0.04) 142
r0 = ————————*—— = ————————*—— = 3.372 м,
12* cb d 12*0.7 4.1
где сw – коэффициент полноты конструктивной ватерлинии равный 0,79;
сw0,79
zc = ————— * d = ————— * 4,1= 2,174м.
сw + cb 0,79+0,7
Аппликата центра тяжести судна zg определяется по формуле:
Σ(Рi*zi) 20178,399
zg = ——— = ————— = 5.0001м,
ΣРi4035,595
где ΣРi= Δ, а Рi и zi- составляющие нагрузки и аппликаты их центров тяжести.
Таким образом, метацентрическая высота составляет:
h0 = 3,372 + 2,174 –0,12 –5,0001 = 0,426 м,
что удовлетворяет требованиям Регистра касательно метацентрической высоты сухогрузных судов (h0 >0).
14
Удифферентовка судна проверяется для случая посадки судна по проектную ватерлинию сравнением абсциссы центра тяжести судна xg с абсциссой центра величины xс (xс = 0). Абсцисса центра тяжести судна определяется по формуле:
Σ(Рi*хi) -7708,127
хg = ——— = ————— = -0,382м,
ΣРi4035,595
где ΣРi= Δ, а хi- абсциссы центров тяжести составляющих нагрузки.
Так как хg ≠ xс, то необходимо вычислить угол дифферента ψ° по формуле:
хg - xс
ψ° ≈ 57,3*——— ,
R0
где R0 - продольный метацентрический радиус, определяемый по формуле:
сw2 L2квл 0,792 100,752
R0 = 0,9*———*——— = 0,9*———* ———— = 165,548 м,
cb 12* d 0,7 12*4,1