Разработка теоретического чертежа

Теоретический чертеж, изображающий поверхность судна и дающий самую полную характеристику его формы, наряду с нагрузкой и чертежами общего расположения относится к основным материалам проекта.

Разработка теоретического чертежа базируется на двух положениях:

–при фиксированных главных размерениях судна необходимо выдержать значения водоизмещения, коэффициентов полноты и положение ЦВ;

–локальные параметры формы обводов, такие как: форма шпангоутов, батоксов, ватерлиний, протяженность и положение цилиндрической вставки, форма носовой и кормовой оконечностей и т.п., должны быть близки к оптимальным для данного судна.

Для обеспечения работы судна в тяжелых арктических условиях, его формам обвода корпуса придаются соответствующие контуры. Кормовая часть должна быть заужена. Это вызвано тем, что обломки льда, попадая под днище в носовой части, а затем пройдя под ним, всплывают в районе кормовой части, и важно, чтобы они всплывали не доходя до гребного винта, что позволит предохранить винт от удара о лёд.

Подготовительные работы заключаются в разработке строевой по шпангоутам, КВЛ, выборе положения ЦВ, протяженности и положения цилиндрической вставки, обводов шпангоутов и формы носа и кормы.

Построение строевой по шпангоутам заключается в следующем. Сначала для носовой и кормовой частей строится трапеция, равная по площади соответствующей части строевой. При этом необходимо помнить, что площадь строевой численно равна объемному водоизмещению судна.

Формулы для длин носового и кормового заострения

.

С учетом того, что для большинства судов L_н = L_к = L/2,

.

Необходимые для определения L_н = L_к коэффициенты φ_н и φ_к можно найти из выражения связывающего положение ЦВ с полнотой носовой и кормовой частей строевой:

;

и зависимостью .

Решая систему данных уравнений и учитывая, что х_с определено из соотношения , получаем следующие значения перечисленных параметров для данного судна:

= 0,12 ∙ (0,79 – 0,63) ∙ 100,0 = 0,36 ± 0,99 м.

Принимаем абсциссу центра величины: м.

Принимаем абсциссу центра площади КВЛ: м.

Разработка строевой по шпангоутам.

Коэффициент полноты носовой ветви строевой по шпангоутам:

.

Коэффициент полноты кормовой ветви строевой по шпангоутам:

.

Длина заострения носовой ветви строевой в форме трапеции:

м.

Длина заострения кормовой ветви строевой в форме трапеции:

м.

Отстояние от миделя точки пересечения носовой ветви четырехугольника Морриша с диагональю строевой:

м.

Отстояние от миделя точки пересечения кормовой ветви четырехугольника Морриша с диагональю строевой:

м.

Длина заострения носовой ветви сглаженной КВЛ:

.

.

м.

Длина заострения кормовой ветви сглаженной строевой:

;

м² – площадь мидель–шпангоута;

м.

, поэтому рекомендуемая форма носовой ветви строевой – прямая.

Число гребных винтов = 1, поэтому рекомендуемая форма кормовой ветви строевой – вогнутая.

Рисунок 1.3 - Строевая по шпангоутам в форме трапеции

Другой способ упрощенного изображения строевой заключается в замене кривой четырехугольником Морриша.

Рисунок 1.4 - Строевая по шпангоутам в форме Морриша

Может применяться и комбинация обоих способов.

После разработки строевой в упрощенной форме производится ее сглаживание – преобразование от ломаной линии к плавной кривой. Выбираем форму носовой и кормовой ветвей строевой. Затем, ориентируясь на упрощенные изображения, проводят плавную кривую, таким образом, чтобы площадь ограниченная сглаженной строевой оставалась равной площади ограниченной ломаной линией.

Разработка КВЛ.

Коэффициент полноты носовой ветви КВЛ:

.

Коэффициент полноты кормовой ветви КВЛ:

.

Длина заострения носовой ветви упрощенной КВЛ:

м.

Длина заострения кормовой ветви упрощенной КВЛ:

м.

Отстояние от миделя точки пересечения носовой ветви четырехугольника Морриша с диагональю КВЛ:

м.

Отстояние от миделя точки пересечения кормовой ветви четырехугольника Морриша с диагональю КВЛ:

м.

Рекомендуемая форма носовой ветви КВЛ: прямая

Рекомендуемая форма кормовой ветви КВЛ: выпуклая

При построении обвода ДП выбирается рациональная форма форштевня и ахтерштевня.

Разработка мидель–шпангоута:

Угол развала борта:

Радиус закругления скулы: м.

Основой для построения каждого шпангоута является его площадь ω_i, снимаемая со строевой, ордината полушироты у_i, снимаемая с обвода КВЛ и текущая осадка Т_i, снимаемая с обвода ДП. По этим значениям строят равновеликие половине площади каждого шпангоута прямоугольники или четырехугольники Морриша.

Необходимая для построения величина полуширины равновеликого прямоугольника b_i = ω_i/2Т_i, а длина отрезка t_i, определяется как t_i = β_iТ_i. Так как β_i = ω_i/2В_iТ_i, то t_i = ω_i/2В_i.

После разработки упрощенного обвода шпангоута производится его сглаживание. Разрабатывать теоретический чертеж будем в программе FastShip. Эта программа позволяет быстро и легко создать поверхность корпуса судна с достаточной степенью надёжности. Работа FastShip основана на применении передовой области математики – математики NURBS, хорошо зарекомендовавшей себя при построении поверхностей. Приём, который мы будем использовать в работе, состоит в том, что сперва мы построим боковую проекцию судна в плоском виде, а затем будем растягивать её в ширину.

Построение поверхности начнём "с пустого места". Построим плоский лист, придадим ему нужную трёхмерную форму.

Рисунок 1.5 - Контрольная сетка

Затем приступаем к формированию оконечностей и придаем модели нужную трёхмерную форму (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Формирование оконечностей

Для получения трёхмерной модели мы будем двигать отдельные точки в направлении оси Y, чтобы вытянуть поверхность в этом направлении. Оптимальным вариантом для такого вытягивания является изображение поверхности в перспективе (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 - выдавливание поверхности

В результате получается трехмерная модель корпуса танкера (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 - получение трехмерной модели корпуса судна

FastShip предоставляет пользователю возможность рассматривать поверхность в виде сечений (шпангоутов, баттоксов и ватерлиний).

Для полной готовности поверхности недостаточно полного удовлетворения поверхности ординатам. Чтобы кривые, составляющие поверхность имели наименьшую среднюю квадратичную кривизну по своей длине, их нужно сгладить.

Перед сглаживанием поверхности целесообразно увеличить плотность контрольной сетки, чтобы программа в процессе сглаживания высчитывала большее количество точек.

Перед выводом таблицы основных ординат сперва следует представить

поверхность в виде сечений (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - получение сечений

Для получения таблицы ординат следует открыть меню File и воспользоваться командой Table of Offsets. Программа предложит указать путь, по которому потом можно будет найти данный файл. Файлы основных ординат имеют расширение “Off”, и их в дальнейшем можно открывать с помощью утилиты “Блокнот” или офисной программы “Word” (см. приложение 1).

FastShip 6.1.25 Page 1

Date: 10/23/10 OFFSET TABLES Time: 15:33:48

===============================================================================

Project | Untitled

Description |

Part Name | /top/hull

FastShip File | D:\Диплом\tanker

===============================================================================

Chord tolerance | None, based on mesh sections, mesh-div = {3,8}

Dimensions | m., positive 'z' is up .

===============================================================================

TABLE of HEIGHTS

===============================================================================

Station Coord. | 0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000

===============================================================================

Perimeter | 6.900 0.484 0.000 0.000 0.000 0.000

|

Butt 2.000 | 5.025 2.838 0.357 0.004 0.000

Butt 4.000 | 8.081 5.714 4.095 1.843 0.210

Butt 6.000 | 8.951 7.342 6.054 4.277

Chine 1 | 3.155 2.594 2.221 1.914 1.650

Chine 2 | 6.610 6.515 6.478 6.456 6.448

Perimeter | 9.416 9.413 9.407 9.403 9.401 9.400

|

===============================================================================

TABLE of HALF BREADTHS

===============================================================================

Perimeter | 0.000 0.000 -0.000 -0.000 -0.000 -0.000

|

Wl 1.380 | 0.200 1.350 2.574 3.781 4.958

Wl 2.760 | 0.618 1.952 3.238 4.402 5.461

Wl 4.140 | 1.375 2.850 4.027 5.049 5.951

Wl 5.520 | 2.370 3.855 4.881 5.732 6.450

Wl 6.900 | 3.331 4.872 5.744 6.425 6.954

Wl 8.280 | 0.970 4.099 5.703 6.478 7.037 7.418

Chine 1 | 0.759 1.852 2.955 4.032 5.080

Chine 2 | 3.150 4.600 5.485 6.201 6.785

Perimeter | 1.871 4.575 6.155 6.881 7.371 7.672

|

===============================================================================

Copyright 2009 by Running in DEMO MODE

------------------------------------------------------------------

Notes:

1. The labels 'Min. X.' and 'Max. X' refer to the X value for the

beginning and end points of the line which does not

nessarily have the minimum or maximum value.

2. Table row labels use the original section or intersection name,

if it exsists. If it does not exist, perimeters are named

'Perimeter', buttocks and waterlines are named 'Butt' or 'Wl'

followed by the distance from centerline or the height

respectively, and intersections and chines are named

'Intersection' or 'Chine' followed by it's index.

FastShip 6.1.25 Page 2

Date: 10/23/10 OFFSET TABLES Time: 15:33:48

===============================================================================

Project | Untitled

Description |

Part Name | /top/hull

FastShip File | D:\Диплом\tanker

===============================================================================

Chord tolerance | None, based on mesh sections, mesh-div = {3,8}

Dimensions | m., positive 'z' is up .

===============================================================================

TABLE of HEIGHTS

===============================================================================

Station Coord. | 30.000 35.000 40.000 45.000 50.000 55.000

===============================================================================

Perimeter | 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

|

Butt 2.000 | 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.002

Butt 4.000 | 0.001 0.000 0.000 0.002 0.007 0.017

Butt 6.000 | 1.461 0.330 0.084 0.058 0.101 0.231

Chine 1 | 1.450 1.286 1.192 1.235 1.401 1.668

Chine 2 | 6.452 6.462 6.478 6.503 6.530 6.556

Perimeter | 9.400 9.400 9.400 9.400 9.400 9.400

|

===============================================================================

TABLE of HALF BREADTHS

===============================================================================

Perimeter | -0.000 -0.000 -0.000 -0.000 -0.000 -0.000

|

Wl 1.380 | 5.965 6.828 7.445 7.708 7.727 7.460

Wl 2.760 | 6.328 7.065 7.591 7.807 7.830 7.723

Wl 4.140 | 6.667 7.274 7.701 7.876 7.900 7.830

Wl 5.520 | 6.997 7.459 7.784 7.921 7.950 7.916

Wl 6.900 | 7.323 7.636 7.855 7.952 7.981 7.976

Wl 8.280 | 7.635 7.810 7.925 7.977 7.995 7.997

Chine 1 | 5.997 6.812 7.423 7.696 7.739 7.626

Chine 2 | 7.213 7.577 7.833 7.944 7.976 7.966

Perimeter | 7.807 7.905 7.963 7.989 7.998 8.000

|

===============================================================================

Copyright 2009 by Running in DEMO MODE

------------------------------------------------------------------

Notes:

1. The labels 'Min. X.' and 'Max. X' refer to the X value for the

beginning and end points of the line which does not

nessarily have the minimum or maximum value.

2. Table row labels use the original section or intersection name,

if it exsists. If it does not exist, perimeters are named

'Perimeter', buttocks and waterlines are named 'Butt' or 'Wl'

followed by the distance from centerline or the height

respectively, and intersections and chines are named

'Intersection' or 'Chine' followed by it's index.

FastShip 6.1.25 Page 3

Date: 10/23/10 OFFSET TABLES Time: 15:33:48

===============================================================================

Project | Untitled

Description |

Part Name | /top/hull

FastShip File | D:\Диплом\tanker

===============================================================================

Chord tolerance | None, based on mesh sections, mesh-div = {3,8}

Dimensions | m., positive 'z' is up .

===============================================================================

TABLE of HEIGHTS

===============================================================================

Station Coord. | 60.000 65.000 70.000 75.000 80.000 85.000

===============================================================================

Perimeter | 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

|

Butt 2.000 | 0.004 0.008 0.018 0.038 0.083 0.208

Butt 4.000 | 0.035 0.074 0.155 0.384 0.977 1.987

Butt 6.000 | 0.488 0.953 1.617 2.461 3.429 4.478

Chine 1 | 2.002 2.381 2.755 3.104 3.391 3.631

Chine 2 | 6.581 6.603 6.622 6.638 6.648 6.647

Perimeter | 9.400 9.400 9.400 9.400 9.400 9.400

|

===============================================================================

TABLE of HALF BREADTHS

===============================================================================

Perimeter | -0.000 -0.000 -0.000 -0.000 -0.000 -0.000

|

Wl 1.380 | 7.013 6.428 5.793 5.111 4.375 3.491

Wl 2.760 | 7.530 7.232 6.825 6.211 5.513 4.641

Wl 4.140 | 7.704 7.516 7.263 6.917 6.439 5.753

Wl 5.520 | 7.853 7.756 7.624 7.438 7.155 6.692

Wl 6.900 | 7.957 7.926 7.878 7.804 7.676 7.435

Wl 8.280 | 7.995 7.991 7.983 7.970 7.942 7.874

Chine 1 | 7.426 7.147 6.823 6.444 5.975 5.356

Chine 2 | 7.942 7.902 7.843 7.754 7.602 7.323

Perimeter | 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000

|

===============================================================================

Copyright 2009 by Running in DEMO MODE

------------------------------------------------------------------

Notes:

1. The labels 'Min. X.' and 'Max. X' refer to the X value for the

beginning and end points of the line which does not

nessarily have the minimum or maximum value.

2. Table row labels use the original section or intersection name,

if it exsists. If it does not exist, perimeters are named

'Perimeter', buttocks and waterlines are named 'Butt' or 'Wl'

followed by the distance from centerline or the height

respectively, and intersections and chines are named

'Intersection' or 'Chine' followed by it's index.

FastShip 6.1.25 Page 4

Date: 10/23/10 OFFSET TABLES Time: 15:33:48

===============================================================================

Project | Untitled

Description |

Part Name | /top/hull

FastShip File | D:\Диплом\tanker

===============================================================================

Chord tolerance | None, based on mesh sections, mesh-div = {3,8}

Dimensions | m., positive 'z' is up .

===============================================================================

TABLE of HEIGHTS

===============================================================================

Station Coord. | 90.000 95.000 100.000

===============================================================================

Perimeter | 0.000 3.431 6.587

| 1.080 7.918

Butt 2.000 | 1.173 4.682

Butt 4.000 | 3.780 6.131

Butt 6.000 | 5.895 8.480

Chine 1 | 4.063 4.941 6.587

Chine 2 | 6.630 6.694

Perimeter | 9.400 2.068 6.587

| 9.400 9.400

===============================================================================

TABLE of HALF BREADTHS

===============================================================================

Perimeter | -0.000 0.000 0.000

| -0.000 2.769

Wl 1.380 | 2.118 0.084

Wl 2.760 | 3.111

Wl 4.140 | 4.369 1.276

Wl 5.520 | 5.678 3.192

Wl 6.900 | 6.782 4.875

Wl 8.280 | 7.549 5.869 3.030

Chine 1 | 4.289 2.389 0.000

Chine 2 | 6.604 4.714

Perimeter | 7.914 -0.000 0.000

| 6.562 3.771

===============================================================================

Copyright 2009 by Running in DEMO MODE

------------------------------------------------------------------

Notes:

1. The labels 'Min. X.' and 'Max. X' refer to the X value for the

beginning and end points of the line which does not

nessarily have the minimum or maximum value.

2. Table row labels use the original section or intersection name,

if it exsists. If it does not exist, perimeters are named

'Perimeter', buttocks and waterlines are named 'Butt' or 'Wl'

followed by the distance from centerline or the height

respectively, and intersections and chines are named

'Intersection' or 'Chine' followed by it's index.

FastShip 6.1.25 Page 5

Date: 11/19/09 OFFSET TABLES Time: 14:01:20

===============================================================================

Project | Untitled

Description |

Part Name | /top/hull

FastShip File | D:\Диплом\tanker

===============================================================================

Chord tolerance | None, based on mesh sections, mesh-div = {3,8}

Dimensions | m., positive 'z' is up .

===============================================================================

TABLE of HEIGHTS

===============================================================================

Station Coord. | Min. X Coord Max. X Coord

===============================================================================

Perimeter |

|

Butt 2.000 | 0.166 9.416 100.000 7.018

Butt 4.000 | 3.560 9.415 99.599 9.400

Butt 6.000 | 9.412 9.407 96.072 9.400

Chine 1 | 2.100 3.650 100.000 6.587

Chine 2 | 0.000 6.900 100.000 6.900

Perimeter |

|

===============================================================================

TABLE of HALF BREADTHS

===============================================================================

Perimeter |

|

Wl 1.380 | 3.991 0.000 95.233 -0.000

Wl 2.760 | 2.791 0.000 94.410 -0.000

Wl 4.140 | 1.761 0.000 96.016 0.000

Wl 5.520 | 0.837 0.000 98.210 0.000

Wl 6.900 | 0.000 0.000 100.000 1.884

Wl 8.280 | -0.761 0.000 100.000 3.030

Chine 1 | 2.100 0.000 100.000 0.000

Chine 2 | 0.000 0.000 100.000 1.884

Perimeter |

|

===============================================================================

Copyright 2009 by Running in DEMO MODE

------------------------------------------------------------------

Notes:

1. The labels 'Min. X.' and 'Max. X' refer to the X value for the

beginning and end points of the line which does not

nessarily have the minimum or maximum value.

2. Table row labels use the original section or intersection name,

if it exsists. If it does not exist, perimeters are named

'Perimeter', buttocks and waterlines are named 'Butt' or 'Wl'

followed by the distance from centerline or the height

respectively, and intersections and chines are named

'Intersection' or 'Chine' followed by it's index.