ТУС Курсовая. Курсовой проект расчет мореходных качеств судна

• Название: Курсовой проект расчет мореходных качеств судна
• Анкор: ТУС Курсовая
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 1.88 Mb.
• Имя файла: 292_Trubacheva (1).docx
• Тип: Курсовой проект; #424990
• страница: 1 из 4

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФГБОУ ВО

«Сибирский государственный университет водного транспорта»

Кафедра «Теория корабля, судостроения и технологии материалов»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

РАСЧЕТ МОРЕХОДНЫХ КАЧЕСТВ СУДНА

Проект 292

Оглавление

Осадка средняя 10

ВВЕДЕНИЕ



Курсовой проект включает в себя задачи по расчету основных параметров, определяющих плавучесть, остойчивость, ходкость, качку, прочность, мореходность судна и их оценку с позиций требований Правил Российского Речного Регистра (РРР) к грузовым судам смешанного “река-море” плавания. В частности, решение практических задач эксплуатационного характера по выбору рационального грузового плана и балластировки судна, определению экономической скорости хода, а также задач, связанных с обеспечением живучести судна в аварийных ситуациях.

Решение большинства из перечисленных задач основывается на материалах, содержащихся в судовой документации, наличие которой на борту судна обязательно. Выполнение большинства разделов курсового проекта моделирует профессиональные функции, исполняемые лицами комсостава экипажа.

Для разработки проекта задано грузовое судно серийного проекта 781. Требуется решить вопросы по рациональному размещению грузов на судне и его балластировке для обеспечения наилучших параметров посадки, с одновременным контролем начальной остойчивости судна и прочности корпуса. Проверить соответствие остойчивости судна требованиям Правил РРР по основному критерию, с построением диаграмм остойчивости и определением действующих и допускаемых кренящих моментов; определить параметры свободной качки судна и на штормовой диаграмме выделить зоны опасных, по условию качки, курсовых углов; рассчитать параметры посадки и остойчивости судна в аварийной ситуации, связанной с затоплением части корпуса; рассчитать и построить ходовые характеристики судна, позволяющие оперативно решать вопросы по определению скорости хода, расчету ходового времени и потребного запаса топлива на рейс.

В соответствии с изложенным, курсовой проект состоит из шести разделов со следующими наименованиями.

1. 
   Расчет параметров посадки и остойчивости судна в грузу и в балластном пробеге.
   
2. 
   Контроль прочности корпуса.
   
3. 
   Проверка остойчивости судна по Правилам Регистра.
   
4. 
   Расчет непотопляемости.
   
5. 
   Определение характеристик качки судна, опасных курсовых углов и скоростей хода.
   
6. 
   Расчет и построение ходовых характеристик судна.
   

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ПРОЕКТ 292

Характеристика	Обозначение	Размерность	Значение
Грузоподъемность	Q	т	2100
Длина расчетная	L	м	124
Ширина	B	м	15,4
Высота борта	H	м	5,5
Водоизмещение порожнем	Dп	кН	17000
Осадка расчетная	T	м	2,6
Коэффициент общей полноты		–	0,85
Аппликата ЦТ порожнем	zп	м	4,2
Абсцисса ЦТ порожнем	xп	м	-8,0
Мощность	Ps	кВт	1330
Частота вращения	n0	об/мин	375
Тип движителей	–	–	Открытые винты
Число винтов	X	–	2
Диаметр винта	Dв	м	1,7
Шаг винта	P	м	1,23
Скорость судна	V0	км/ч	20,5

К расчету непотопляемости: аварийный отсек – трюм №4

К расчету качки: длина волны 45 м.
Грузы, предназначенные к перевозкам:

Наименование грузов	Удел.-погруз. объем ν, м3/т	Масса грузов, в долях от Q	Масса грузов, в тоннах , m	Объем грузов, в м3, V
Уголь	0,9	0,15	315	283,5
Тарно-штучные	2,0	0,15	315	630
Хлопок в кипах	2,2	0,1	210	462
Минерально-строительные грузы (МСГ)	0,8	0,25	525	420
Контейнеры	2,6	0,2	420	1092

Исходные данные получил: Руководитель курсового

07.09.2019г._____________________ проектирования

(дата) (подпись обучающегося) __________________

(подпись)

1. 
   РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПОСАДКИ И НАЧАЛЬНОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОВ ОТСЕКАМ И БАЛЛАСТИРОВКА СУДНА
   

1.1 Расчет посадки судна в грузу
Предназначенные к перевозке грузы, определенные индивидуальным заданием, рационально размещаем в трюмах и на палубе корабля с тем, чтобы при минимально необходимой балластировке обеспечить наилучшие параметры посадки и начальной остойчивости, максимально возможный запас плавучести и благоприятные характеристики качки. При этом стремимся к удовлетворению следующих требований.

1. 
   Средняя осадка в рейсе не должна превышать расчетную, т.е.
   

T T_ср.

2. 
   Осадка носом не должна превышать осадку кормы, т.е.
   

T_к  T_н.

3. 
   Из условия отсутствия слеминга (т.е гидродинамических ударов носовой частью о воду) осадка носом должна быть достаточной (согласно правил РРР осадка носом должна быть больше 1.4 м при всех состояниях загрузки судна).
   

Осадка кормой должна обеспечивать достаточное погружение винта, т.е.

T_к1,25D_в.

4. 
   Поскольку суда смешанного плавания располагают избыточной начальной остойчивостью, стремимся к уменьшить значения начальной поперечной метацентрической высоты для более плавной качки судна на волнении.
   

1.2 Расчёт параметров посадки судна в грузу
При размещении грузов, определении потребных объемов грузовых помещений и координат центров тяжести грузов руководствуемся следующими рекомендациями.

1. 
   Большие массы грузов размещать в центральных трюмах;
   
2. 
   Соотношение между массой и объемом груза устанавливается удельно-погрузочным объемом (см. таблицу 1), при этом
   

V = m * 
на эпюре емкостей (см. Приложение А, рисунок А1) следует отметить уровни грузов в трюмах и снять соответствующие координаты центров тяжести помещений x_i и z_i ;

3. 
   Контуры палубного груза изобразить на эпюре и снять координаты центра тяжести палубного груза. Дальнейший расчет целесообразно вести в табличной форме (см. таблицу 1.1).
   

Таблица 1.1 - Расчет координат и статистических моментов грузов

Дедвейт		Масса mi	Объем Vi	Вес Pi	Коорд.ЦТ			Cтатич.моменты
		в тоннах	в м3	в кН	xi	zi	Pixi ,кНм		Pizi, кНм
Трюм №1	Уголь	315	283,5	3087	38	1,35	117306		4167,45
Трюм №2	МСГ	525	420	5145	17,5	1,75	90037,5		9003,75
Трюм №3	Контейнеры	420	1092	4116	0	3,1	0		12759,6
Трюм №4	Тарно-штучные	315	630	3087	-21	2,60	-64827		8026,2
	Хлопок в кипах	210	462	2058	-21	1,65	-43218		3395,7
Сумма 		1785		17493			99298,5		37352,7

По табличным данным рассчитываем координаты центра тяжести дедвейта x и z и координаты центра тяжести судна с грузом без балласта – x и z по следующим выражениям:
x_∆= P_ix_i /P_i; (1.1)
z_∆= P_iz_i/ P_i; (1.2)
x_g`=x<sub>∆</sub>(P<sub>i</sub>)+D<sub>п</sub>x<sub>п</sub> / D<sub>п</sub> + (P<sub>i</sub>); (1.3)
z<sub>g</sub>`= z_∆(P_i)+D_пz_п/ D_п + (P_i); (1.4)

Результаты расчетов представлены в таблице 1.2 по зависимостям формул (1.1)…(1.4).


Таблица 1.2 – Результаты расчетов по выражениям (1.1)…(1.4)

Параметр	Результат	Размерность
x∆	5,67	м
z∆	2,14	м
xg	-1,067	м
zg	3,155	м

Для судна с водоизмещением D`=D_п+P_i= 34493 кН определяем параметры посадки в следующем порядке.

1. 
   По грузовому размеру D = f (T) по кривым элементов плавучести определяем среднюю осадку судна в грузу без балласта – T `_ср=2,13 м;
   
2. 
   Для этого значения T `_ср=2,1 м с кривых элементов снимаем значения
   

x_c= -1 м , x_f= -2,4 м , z_c=1 м , r = 8,6 м и R= 500 м;

3. 
   Подсчитываем угол дифферента и осадки оконечностей по выражениям:
   

- продольная метацентрическая высота

H=R+z_c - z_g`; (1.5)

- угол дифферента

`= (x<sub>g</sub>`-x_c)/H; (1.6)

- осадка носом

T_н`= T<sub>ср</sub>`+(0,5L - x_f )`; (1.7)

- осадка кормой

T_к`= T<sub>ср</sub>`-(0,5L + x_f )`; (1.8)

4. 
   Подсчитываем значения начальной поперечной метацентрической высоты
   

h = r + z_c –z_g; (1.9)

5. 
   Коэффициент остойчивости
   

k=Dh; (1.10)

Результаты расчетов представлены в таблице 1.3 по зависимостям формул (1.5)...(1.10).

Таблица 1.3 – Результаты расчётов по выражениям (1.5)…(1.10)

Параметр	Результат	Размерность
`	-0,00014	рад
H	497,845	м
Tн	2,11	м
Tк	2,13	м
h	6,445	м
k	222307,385	кНм

3. 
   Расчет посадки судна при балластном пробеге
   

Расчет посадки судна при балластном пробеге принципиально ничем не отличается от рассмотренного выше. Используя эпюру емкостей теплохода данных по танкам и цистернам и полагая все рассмотренные емкости заполненными, определяем параметры посадки и характеристики остойчивости, используя те же соотношения величин. Расчеты сводим в таблицу (таблица 1.4).
Таблица 1.4 – Балласт

Отсеки	Vi , м3	xi , м	zi , м	Vixi	Vizi
Форпик	270	55	2,1	14850	567
Трюм №1	166	38	0,5	6308	83
Трюм №2	185	17,5	0,5	3237,5	92,5
Трюм №3	185	0	0,5	0	92,5
Трюм №4	166	-21	0,5	-3486	83
Ахтерпик	240	-55	2,6	-13200	624
Сумма 	1212			7709,5	1542
Pб=gVi [кН] - вес балласта, где =1 т/м3 - плотность пресной воды, g=9,81м/c2 -ускорение свободного падения. Pб=1,0*9,81*1212=11889,72 кН

Водоизмещение судна в балласте рассчитаем по следующей

зависимости:

D^б=D_п+P_б,
D^б =17000+11889,72,
D^б =28889,72 кН.
Расчётные формулы координат центра тяжести:

x_б =V_i x_i/ V_i; (1.11)
z_б =V_iz_i /V_i; (1.12)
x_gб = (P_бx_б+D_пx_п) / D_б; (1.13)
z_gб = P_бz_б+D_пz_п / D_б; (1.14)

где x_б – абсцисса ЦТ балласта;

z_б – аппликата ЦТ балласта;

x_gб – абсцисса ЦТ;

z_gб – аппликата ЦТ.
Результаты расчётов по формулам (1.11) – (1.14) заносим в таблицу 1.5.
Таблица 1.5 – Результаты расчётов по выражениям (1.11)…(1.14)

Параметр	Значение	Размерность
xб	6,36	м
zб	1,27	м
xgб	-2,09	м
zgб	2,99	м

Для судна с водоизмещением D^б=25949 кН определяем параметры посадки в следующем порядке.

1 По грузовому размеру D = f (T) по кривым элементов плавучести определяем среднюю осадку судна – T_ср^б=1,9м ;

2 Для этого значения T_ср^б=1,9 м с кривых элементов снимаем значения:

R= 600м;

Подсчитываем угол дифферента и осадки оконечностей по выражениям:

H=R+ z_c - z_gб; (1.15)
=(x_gб-x_c)/H; (1.16)
T_нб= T_срб+(0,5L - xf); (1.17)
T_кб= T_срб-(0,5L + xf); (1.18)

где H – продольная метацентрическая высота

 – угол дифферента,

T_нб и T_кб – осадка носом в балласте.

4 Подсчитываем значения поперечной метацентрической высоты и коэффициент остойчивости:

h_б = r + z_c–z_gб; (1.19)
k_б=D_б*h_б; (1.20)
Результаты расчётов по формулам (1.15) – (1.20) заносим в таблицу 1.6.


Таблица 1.6 – Результаты расчётов по выражениям (1.15)…(1.20)

Параметр	Результат	Размерность
`	-0,003	Рад
H	599,605	м
Tнб	1,7	м
Tкб	2,08	м
hб	7,687	м
kб	222017	кНм