Расчет габаритов судов

Расчет габаритов судов

Вариант 3

Задача 1

Определить объем подводной части корпуса судна, площадь ватерлинии которого равна 710 м2, коэффициент полноты ватерлинии 0,86, коэффициент общей полноты - 0,75, осадка -3,1 м.

Решение:

Объем подводной части корпуса судна определим из выражения:

d=V/LBT

откуда V = dLBT

Произведение LB найдем из выражения:

a = S/LB ; LB = S/a = 710/0,86 = 825,6 м2

Тогда V = dLBT = 0,75 * 825,6 * 3,1 = 1919,5 м3

Ответ: Объем подводной части корпуса судна равен 1919,5 м3

Задача 2

Определить по правилу трапеций площадь ватерлинии теплохода, имеющую равноотстоящие ординаты в м: 0,5, 5,47, 6,5, 6,5, 6,5, 6,5, 6,5, 6,5, 6,46, 5,72, 1,2. Длина судна-90,0 м.

Решение:

Площадь ватерлинии можно определить по правилу трапеции.

Длину корпуса судна разделяем на равные расстояния:

DL = L/10 = 90/10 = 9м

Тогда площадь ватерлинии от носового шпангоута 0 до кормового 10.

Это и есть формула трапеций, которую вкратце можно записать так:

где = y0 + y1 + …+ y9 + y10 - сумма ординат

 - поправка

Тогда S = 2DL(Dyi - D)

Dy = 0,5 + 5,47 + 6,5 + 6,5 + 6,5 + 6,5 + 6,5 + 6,46 + 5,72 +1,2 = 51,85

= 2 * 9 (51,85 - 0,85) = 918 м2

Ответ: Площадь ватерлинии судна равна 918 м2

Задача 3

Сколько груза нужно снять с судна в морской воде (удельный вес 1,025 т/м ), чтобы уменьшить его осадку до 4,6 м. Длина судна равна 100 м, ширина 14 м, осадка 5,2 м, коэффициент общей полноты - 0,72, коэффициент полноты ватерлинии -0,82.

Решение:

Необходимое изменение осадки:

DТ = Т - Т1 = 5,2 - 4,6 = 0,6 м

Определяется по формуле

DТ = Р/rS

Откуда Р = DТ * r * S

Где S - площадь ватерлинии, м2

= aLB = 0,82 * 100 * 14 = 1148 м2

Тогда Р = DТ * r * S = 0,6 * 1,025 * 1148 = 706 т

Ответ: для уменьшения осадки судна на 0,6 м надо снять 706 т груза

Задача 4

Судно из морского порта, где удельный вес воды равен 1,020 тс/м3, вышло в море, совершило переход и пришло в речной порт, где удельный вес воды равен 1,0 тс/м3. За время плавания израсходовано 500 т запасов. Определить осадку и водоизмещение судна в речном порту, если длина судна равна 115 м, ширина 14,2 м, коэффициент общей полноты 0,75, коэффициент полноты ватерлинии 0,87, осадка судна в морском порту равна 6,6 м.

Решение:

. Определим водоизмещение судна в морской воде

= dgLBT = 1,020 * 0,75 * 115 * 14,2 * 6,6 = 8245 тс

. Водоизмещение судна в речном порту:

= D - P = 8245 - 500 = 7745 тс

. Осадка судна в речном порту равна:

Т1 = Т + DT

Где DT - увеличение осадки при переходе судна из морской воды в речную.

Тогда Т1 = Т + DT = 6,6 + 0,11 = 6,74 м

Ответ: Т1 = 6,74 м= 7745 тс

Задача 5

На судно водоизмещением 3050 тс и с аппликатой центра тяжести 5,3 м принят груз массой 800 т с аппликатой, равной 4,5 м. Определить новое водоизмещение и аппликату центра тяжести судна.

Решение:

. После приема груза массовое водоизмещение равно:

= D + P = 3050 + 800 = 3850 тс

. Для определения аппликаты центра тяжести судна используем теорему статических моментов:

Ответ: D1 = 3850 тс= 5,13 м

Задача 6

Определить весовое водоизмещение судна, если известно, что от переноса груза массой 23,6 т поперек судна на расстояние 6,5 м возник крен, равный 7,5°. Начальная поперечная метацентрическая высота равна 1,7 м.

Решение:

Поперечное горизонтальное перемещение груза на расстояние ly вызовет кренящий момент Мкр и крен o

 где Мкр = Р * ly

Откуда  тс

Ответ: D = 689,4 тс

Задача 7

Сколько груза нужно перенести в порту на расстояние 25 м, чтобы посадить судно на ровный киль? Длина судна равна 115 м, ширина 14,5 м, осадка носом 5,2 м, осадка кормой - 5,0 м, коэффициент общей полноты 0,66, коэффициент полноты ватерлинии 0,81, продольная метацентрическая высота 141м.

При переносе груза вдоль судна возникает дифферентующий момент Мдиф

Мдиф = Р * lх

Дифферентующий момент определим из формулы:

Где D - водоизмещение судна

= dgLBT = 0,66 * 1,025 * 115 * 14,5 * 5,1 = 5753 тс

Где  - средняя осадка судна- дифферент судна, d = Тк - Тн = 5,2 - 5 = 0,2 м

тогда

и величина груза, который надо перенести, что бы посадить судно на ровный киль, равна:

Ответ: Р = 56,4 т

Задача 8

судно ватерлиния осадка подводный

Описать принцип действия крыльчатых движителей , их преимущества и недостатки.

Крыльчатый движитель устанавливается на некоторых типах судов вспомогательного флота (буксиры, плавучие краны и т. п.), плавающих на стесненных акваториях, и представляет собой диск с вертикальной осью вращения, установленный заподлицо с днищевой обшивкой и несущий на себе поворотные вертикальные лопасти. Механизмы вращения диска и поворота лопастей размещены внутри корпуса корабля.

Принцип действия движителя показан на рис 1, на котором изображено горизонтальное сечение лопастей, находящихся в различных положениях на окружности диск движителя, имеющего радиус r.

Ось каждой лопасти, вокруг которой она поворачивается, участвует одновременно в двух движениях: вращается вокруг оси диска О с угловой скоростью ω, связанной с числом его оборотов зависимостью ω = 2πn, и перемещается поступательно вместе с кораблем со скоростью Vр. Каждая лопасть движется относительно воды со скоростью VH как крыло с углом атаки а. Скорость Vн можно рассматривать как геометрическую сумму окружной скорости ωг и скорости поступательного перемещения Vр. На передней полуокружности диска лопасти устанавливаются входящими кромками наружу, а на задней - внутрь. При таком законе движения лопастей все нормали к ним пересекаются в одной точке, называемой центром управления (полюсом управления).

Рис. 1. Принцип действия крыльчатого движителя

На лопасти, как на крыле, возникает гидродинамическая сила R, составляющая которой в направлении движения корабля представляет собой упор лопасти Р, а окружная составляющая Q образует относительно центра несущего диска вращающий момент, преодолеваемый мощностью главного двигателя.

Упор крыльчатого движителя, а следовательно, и скорость корабля могут меняться в зависимости от смещения (эксцентриситета) E0 = ON центра управления вдоль радиуса.

Характеристикой движителя, определяющей режим его работы, является относительный эксцентриситет l0 = E0/r, с увеличением которого возрастает упор движителя. Максимальное значение l0 для крыльчатых движителей составляет 0,72-0,84 (в зависимости от типа механизма поворота лопастей). Перемещением центра управления по площади диска достигается изменение направления упора движителя, поэтому движитель является одновременно и рулевым устройством, обеспечивающим управление судном.

Рис. 2. Принципиальная схема крыльчатого движителя

Вращающаяся часть крыльчатого движителя (рис. 2) монтируется на диске 6, который представляет собой звездообразный полый корпус, получающий вращение через коническую передачу 4 от горизонтально идущего вала 5 главного двигателя корабля.

На плоском ободе диска 13 расположены лопасти (крылатки) 9, оси разворота которых параллельны оси движителя. Верхние концы лопастей - конические хвостовики 7 - поддерживаются двумя подшипниками, обеспечивающими разворот лопастей вокруг своих осей. Диск движителя вращается вокруг широкой тарельчатой опоры 15, имеющей в нижней части подшипник 14, центрующий диск и передающий упор, развиваемый лопастями, корпусу судна через станину 1. Механизм разворота лопастей состоит из эксцентрикового диска 12, связанного с рычагом 11, вилка которого охватывает направляющий камень 10, и эксцентриковых тяг, соединяющих диск с кривошипами 8, закрепленными на хвостовиках лопастей. Смещение эксцентрикового диска относительно оси вращения движения для изменения величины или направления упора лопастей осуществляется маятниковым рычагом 3, установленным в сферическом подшипнике 2 тарельчатой опоры.

Рис. 3. Управление судном с крыльчатым движителем: а - вперед; б - поворот вправо; в - поворот влево; г - стоп; д - назад

Положительные качества судов, оборудованных крыльчатыми движителями, заключается в следующем: отпадает необходимость установки рулевого устройства, так как крыльчатый движитель объединяет функции винта и руля (рис. 3), для перемены хода не требуется реверс двигателя, улучшаются маневренные качества корабля. Время остановки (величина тормозного пути) судов с крыльчатыми движителями значительно меньше, чем у винтовых кораблей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кацман Ф.М., Дорогостайский Д.В., Коваленко В.П., Коинов А.В. Теория и устройство морских судов. - Л: Судостроение, 1991.

2. Бекенский Б.В. Практические расчеты мореходных качеств судна. - М: Транспорт, 1974. - 264 с.

3. Магула В.Э., Друзь Б.И. и др. Сборник задач по теории, устройству судов и двигателей. - Л: Судостроение, 1968. - 296 с.

4.    Сизов В.Г. Теория корабля: Учебное пособие - 2-е изд., с испр. /Одесская национальная морская академия. - Одесса: Феникс, 2004. - 284с.