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:

.

Дополнительно 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 = 10сек.

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.