Пересчет нагрузки судна и выбор главного двигателя

Согласно ОСТ5.0206-76 (РД5.0206-76) нагрузка судна делится на 17 разделов.

01 – Корпус, включающий массы корпусных конструкций, надстроек, рубок, дельных вещей, окраски, изоляции и оборудования помещений.

02– Устройства судовые, включая средства активного управления.

03 – Системы, к которым относятся трубопроводы, арматура, механизмы и приводы управления насосов, кондиционеров и холодильных машин.

04 – Энергетическая установка, состоящая из главных и вспомогательных механизмов.

05 – Электроэнергетическая система, внутрисудовая связь и управление. Источники электроэнергии, кабельные трассы, телефонная связь, машинные и рулевые телеграфы, аппаратура радиотрансляции и громкой связи, авторулевые.

07 – Вооружение (штурманское). Навигационное оборудование такое как: средства радиосвязи, гидролокации и радиолокации, компасы, лаги и т.п., а также вертолеты, если они есть на судне.

09 – Запасные части, к механизмам, устройствам, системам.

10 – Постоянный балласт, твердый и жидкий, постоянно присутствующий на судне.

11 – Запас водоизмещения, остойчивости. Фиктивная масса, вводимая в нагрузку судна, во избежание возможной перегрузки, вследствие ошибок в расчетах.

12 – Постоянные жидкие грузы. Неудалимые остатки жидкостей в трубопроводах и цистернах, а также заправочные жидкости в механизмах.

13 – Снабжение, имущество. Шкиперское, аварийно-спасательное, медицинское, рестораторское и пр.

14 – Экипаж, провизия, вода, расходные материалы и среды. Помимо собственно масс экипажа с багажом, провизии и пресной воды сюда относят запасы песка, цемента, красок и т.п., а также топливо для катеров и вертолетов.

15 – Груз перевозимый, состоящий из коммерческого груза и массы пассажиров с багажом, запасами пресной вводы и провизии для них.

16 – Запасы топлива, масла, воды, необходимые для работы энергетической и электроэнергетической установок.

17 – Переменные жидкие грузы. Вода в цистернах успокоителей качки, в плавательных бассейнах, в цистернах сбора загрязненных вод и т.д.

18 – Жидкий балласт, принимаемый для регулирования посадки и остойчивости судна.

19 – Грузы снабжение, запасы дополнительные, принимаемые на судно в перегруз.

Сумма разделов с 01 по 12 составляют водоизмещение порожнем, сумма разделов с 13 по 18 – дедвейт. Водоизмещение порожнем и дедвейт составляют полное водоизмещение. 19 раздел учитывается только для тех судов, которые не подпадают под соглашение о грузовой марке и для которых не регламентируется минимальная высота надводного борта.

В свою очередь каждый раздел делится на группы, подгруппы и статьи нагрузки. Например, раздел корпус делится на следующие 8 групп:

0101 - Корпус металлический;

0102 - Подкрепления и фундаменты;

0103 - Дельные вещи;

0104 - Неметаллические части корпуса;

0105 - Покрытия, окраска;

0106 - Изоляция, зашивка;

0107 - Воздух в корпусе;

0108 - Оборудование помещений, постов;

Группа – 0101 - Корпус металлический подразделяется на 6 подгрупп;

010101 - Обшивка наружная, настил второго дна, примыкающие части;

010102 - Палубы и платформы корпуса;

010103 - Переборки корпуса (включая шахты и выгородки);

010104 - Надстройки, рубки, мачты;

010105 - Конструкции специальные;

010106 - Выступающие части;

Подгруппа 010101 делится на следующие статьи;

01010101 - Обшивка наружная;

01010102 - Настил второго дна;

01010103 - Набор продольный, междудонный;

01010106 - Набор бортов поперечный;

01010112 - Металлические части привальных брусьев;

и т.д.

Подгруппа 010101.

01 раздел.

Площадь НО:

Ω = L (1,7H + δ∙B)= 100,0 ∙ (1,7∙9,4 + 0,79∙16,0) = 2654,0 (м²);

= 1,82∙10^-2∙(1,23 – 0,11∙1)∙2654,0∙6,9^1/3∙9,4^1/2

= 262,3 т.

Высота двойного дна по правилам DNW: h_норм = 0,15∙(В^1/2Т^1/4) = 0,15∙(16,0^1/2∙6,9^1/4) = 0,97 м, примем h = 1,4 м .

=3,27∙10^-2 ∙0,79∙100,0^4/3 ∙16,0^4/3∙(6,9/9,4)^8/9∙ ∙(1,4/0,97) = 271,7 т.

Ледовые усиления класса ЛУ4:

= 4∙10^-5∙100,0³ = 30 т;

Р₀₁₀₁₀₁ = Р_но + Р_дд + Р_лу = 262,3 + 271,7 + 30 = 564 т.

Главная палуба:

.

Коэффициент влияния люков: = 1,2 – 0,5∙0/100,0 = 1,2.

Р_гп = 4,6∙10^-2∙1,2∙100,0∙16,0^1,25 = 126,6т.

Палубы бака и юта:

= 16,0 т;

где р_б/ю = (12 ± 4,8) ∙10^-3 – для судов с l_б + l_ю <= 0,3L.

Р₀₁₀₁₀₂ = Р_гп + Р_б/ю = 126,6+16=142,6 т.

Поперечные переборки: n = 7.

= 0,69∙10^-2∙0,79∙7∙16,0∙9,4^7/3 = 65,1 т.

Двойной борт и продольная переборка:

= 0,62∙10^-2∙199,5∙100,0¹ = 83,7 т.

Р₀₁₀₁₀₃ = Р_пер + Р_дб = 65,1 + 83,7 = 148,8т.

Надстройки:

.

Длина надстроек l_н = 33,00 м. Высоту надстроек примем

h_н = 2,5 м.

f(h_н) = f(h_p) = 0,19∙2,5 + 0,55 = 1,025.

Р_н = 0,170∙33,0∙16,0¹∙1,025 = 82,0 т.

Рубка:

.

Высота рубки h_р = 3∙2,5 = 7,5 м.

f(h_р) = 0,19h_р + 0,55 = 0,19∙7,5 + 0,55 = 1,98.

Ширина рубки b_р ≈ 0,9В = 0,9∙16,0 ≈ 14,4 м.

f(b_р) = 1,13(b_р/В) + 0,15 = 1,13∙(14,4/16,0) + 0,15 = 1,167.

Р_р = 0,123∙17,5∙16,0¹∙1,98∙1,167 = 71,3 т.

Р₀₁₀₁₀₄ = Р_н + Р_р = 82,0 + 71,3 = 153,3 т.

Специальные конструкции и выступающие части:

Р₀₁₀₁₀₅ + Р₀₁₀₁₀₆ = = 4,33∙10^-3∙100,0∙16,0∙9,4 = 65,1 т.

Масса металлического корпуса:

Р₀₁₀₁ = 564 + 142,6 + 148,8 + 153,3 + 65,1 = 1073,9 т.

Фундаменты и подкрепления:

Р₀₁₀₂ = (3,25±1,14)∙10^-3LBH = 3,25∙10^-3∙100,0∙16,0∙9,4 = 48,9 т.

Дельные вещи:

Р₀₁₀₃ = (0,338±0,104)( (LBH)^2/3 = 0,338∙(100,0∙16,0∙9,4)^2/3 = 142,6 т.

Неметаллические части корпуса:

Р₀₁₀₄ = (0,118 ± 0,022)(LBH)^2/3 = 0,118∙(100,0∙16,0∙9,4)^2/3 = 64,6 т.

Окраска и протекторы:

Р_оп = (0,0425 ± 0,099)(LBH)^2/3 = 0,0425∙(100,0∙16,0∙9,4)^2/3 = 25,9 т.

Цементировка:

Р_ц = (2,75 ± 0,71)∙10^-2LB = 2,75∙10^-2∙100,0∙16,0 = 32,6 т.

Масса покрытий и окраски:

Р₀₁₀₅ = Р_оп + Р_ц = 25,9 + 32,6 = 58,5 т.

Масса изоляции и зашивки:

Р₀₁₀₆ = (0,136 ± 0,035)∙(LBH)^2/3 = 0,136∙(100,0∙16,0∙9,4)^2/3 = 51,5 т.

Масса воздуха в корпусе:

Р₀₁₀₇ = (9,3 ± 3,5)∙10^-4D = 9,3∙10^-4 ∙ 7462 = 6,9 т.

Масса оборудования помещений:

Р₀₁₀₈ = (1,26 ± 0,47)∙n_эк = 1,26∙24 = 30,2 т.

Масса корпуса:

Р₀₁ = 1073,9 + 48,9 + 142,6 + 64,6 + 58,5 + 51,5 + 6,9 + 30,2 = 1477,2 т.

Масса устройств:

Р₀₂ = (0,3 ± 0,03) D^2/3 = 0,3 ∙ 7462^2/3 = 83,1 т.

Масса систем:

Р₀₃ = (0,35 ± 0,05) D^2/3 = 0,35 ∙ 7462^2/3 = 94,6 т.

Масса СЭУ:

Р₀₄ = р₀₄ N;

р₀₄= 0,100 т/кВт;

N = 2540,0;

Р₀₄ = 0,100∙2540,0 = 254,0 т.

Масса электрооборудования:

Р₀₅ = (0,07 ± 0,01) D^2/3 = 0,07 ∙ 7462^2/3 = 22,9 т.

Масса постоянного балласта:

Р₁₀ = 0 т.

Масса запаса водоизмещения:

Р₁₁ = 0,02·D = 129,2 т.

Массу постоянных жидких грузов примем равной 1 % от водоизмещения:

Р₁₂ = 0,01 ∙ 7462 = 74,6т.

Сумма разделов:

Р_Σ = 1477,2 + 83,1 +94,6 + 254 +22,9 + 129,2 + 74,6 = 2135,7 т.

Масса экипажа:

Р₁₄ = р_э n_э + k_м n_э (А_вр_в +А_прр_пр).

Примем:

k_м = 1,10, р_э = 150 кг/чел, р_э = 5 кг/чел∙сут, р_в = 150 кг/чел∙сут,А_в = 5 сут.

Р₁₄ = 0,150∙24 + 1,10∙24∙(5∙0,150 + 30∙0,005) = 19,9 т.

Масса груза:

Р₁₅ = 5000 т.

Масса топлива:

Примем: k_в = 1,06, k_т = 1,07, р₁₆ = 0,19 кг/кВт ∙ час.

Р₁₆ = 0,19∙10^-3 ∙ 1,10 ∙ 1,06 ∙ 1,07 ∙ 2540,0 ∙ 9000 /15 = 261,3 т.

Переменные грузы:

Р₁₇ + Р₁₈ = 0,078 =0,078∙(100,0∙16,0∙6,9)^2/3= 38,7 т.

Масса остальных разделов постоянных грузов примем 0,8% от D:

Р₀₇ + Р₀₉ + Р₁₃ =7462·0,8 = 54,6 т.

Проектная нагрузка:

Р_к = Р₀₁ + Р₁₀ = 1477,2 + 0 = 1477,2 т.

Р_об = Р₀₂ + Р₀₃ + Р₀₅ + Р₀₇ + Р₀₉ + Р₁₃ = 83,1 + 94,6 + 22,9 + 54,6 = 255,2 т

Р_б = Р₁₂ + Р₁₇ + Р₁₈ = 74,6 + 38,7 = 113,3 т.

Р_м = Р₀₄ = 254,0 т.

Р_т = Р₁₆ = 261,3 т.

Р_зв = Р₁₁ = 129,2 т.

Р_э = Р₁₄ = 19,9 т.

Р_г = Р₁₅ = 5000 т.

Итого:D = ΣP_i = 7510 т; D = γ·δ ·L·B·T = 7462 т.

Объем топливного танка:

W_топл.=(Р₁₆/g_топл ) ∙к=261,3/0,84·1,05=326,6 м³;

где к – поправка на недолив топливных цистерн; g_топл – плотность дизельного или моторного топлива, обычно использующегося для работы малооборотных дизелей.

Длину топливных цистерн, расположенных в двойном дне, определим по формуле: м.

Выбор главного двигателя.

Выбираем малооборотный дизель фирмы MAN модели 4L42MC, имеющий следующие характеристики:

Номинальная мощность двигателя N = 2540 кВт;

Масса сухого двигателя М = 95 т;

Удельный расход топлива на эконом. ходу кг/кВт·час;

Длина двигателя L = 4,829 м;

Ширина двигателя В = 2,46 м;

Высота двигателя от основания до оси вала Н₁ = 0,69 м;

Высота двигателя ремонтная Н₂ = 7,04 м;

Обороты в минуту min-1 = 176;

Удельный расход масла oil =1,1 кг/кВт·час.