Главные размерения судна и их соотношения
РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ТЕОРИЯ КОРАБЛЯ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОСВОЕНИЯ ОКЕАНА»
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ДНЕВНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ
НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ
051201 "СУДОСТРОЕНИЕ И ОКЕАНОТЕХНИКА"
Херсон 2012
ББК 39.42-01
М64
УДК 629.12.001.11
Разработка теоретического чертежа. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория корабля и технических средств освоения океана» для студентов дневной формы обучения, направление подготовки 051201 "Судостроение и океанотехніка" / Сост. Ю.В. Петропавлов. – Херсон: Херсонский филиал НУК, 2012. – 60 с.
Методические указания разработаны на основе рабочей программы по курсу «Теория корабля и технических средств освоения океана». Указания содержат описание теоретического чертежа корпуса и методику его построения при выполнении курсовой работы по «Теории корабля и ТСОО».
Методические указания предназначены для студентов второго курса дневного отделения, которые учатся по направлению подготовки 051201 “Судостроение и океанотехніка”; могут использоваться при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Утверждено в печать методическим советом
Херсонского филиала НУК
Рецензент: к.т.н., доц. Р. Ю. Коршиков
© Национальный университет
кораблестроения
имени адмирала Макарова
Херсонский филиал, 2012
| |
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…….…………………………………………………………4
1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМЕ КОРПУСА
1.1 Сечения корпуса .........................................................................................6
1.2 Главные размерения судна и их соотношения ........................................6
1.3 Безразмерные коэффициенты полноты ....................................................8
1.4 Основные сведения о теоретическом чертеже..........................................9
1.5 Координатные оси и посадка судна.........................................................14
2 ПОДГОТОВКА К ПОСТРОЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА
2.1 Предварительные замечания....................................................................16
2.2 Получение ординат теоретического чертежа..........................................17
2.3 Расчет и построение линии седловатости ВП.........................................17
2.4 Построение линии форштевня..................................................................19
2.5 Форма кормовой оконечности...................................................................21
2.6 Проектирование обвода мидель-шпангоута.............................................24
2.7 Формат чертежного листа..........................................................................26
2.8 Сетка теоретического чертежа...................................................................27
3 ПОСТРОЕНИЕ И СОГЛАСОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО
ЧЕРТЕЖА
3.1 Построение диаметрального батокса........................................................31
3.2 Отработка формы носовой половины.......................................................31
3.3 Отработка формы кормовой половины.....................................................34
3.4 Обозначения на теоретическом чертеже...................................................36
4 ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
4.1 Общие положения………………………………………………………....38
4.2 Изложение текста записки………………………………………………..39
4.3 Написание формул………………………………………………………...40
4.4 Оформление иллюстраций………………………………………………..41
4.5 Построение таблиц………………………………………………………...41
ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………..45
ПРИЛОЖЕНИЯ …………………………………………………………...46
ВВЕДЕНИЕ
Студенты, обучающиеся по специальности “Корабли и океанотехника“, в четвертом семестре должны выполнить курсовую работу по дисциплине “Теория корабля и технических средств освоения океана“ (далее просто “Теория корабля”). Курсовая работа по этой дисциплине — самостоятельная работа расчетно-графического характера, цель которой закрепить теоретические знания, полученные студентами ранее, приобрести определенные навыки в пользовании техническими справочниками, ГОСТами ЕСКД и отраслевыми стандартами, научиться согласовывать проекции теоретического чертежа.
Курсовая работа (КР) выполняется по заданию, подписанному преподавателем (см. приложение А), и состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части, содержанием которой является построение теоретического чертежа корпуса. По этому чертежу каждый студент в следующем семестре будет выполнять курсовой проект по статике корабля.
В настоящее время существуют программные комплексы (Maxsurf, Freeship и др.), с помощью которых теоретический чертеж корпуса судна может быть получен за считанные минуты. Какие же знания и умения приобретет студент при таком автоматизированном выполнении курсовой работы? Скорее всего – никаких. Чтобы усвоить основные понятия, относящиеся к теоретическому чертежу, и получить некоторые навыки проведения расчетных и графических работ, теоретический чертеж, с которым студент встречается впервые, следует выполнять вручную с некоторой помощью компьютера. Далее излагается методика разработки теоретического чертежа, ориентированная, в основном, на ручную работу студента.
Для выполнения КР потребуются:
- два листа ватмана формата А1, которые, возможно, придется разрезать и склеивать для получения листа нужного формата; можно применять и рулонную бумагу соответствующих размеров;
- два карандаша разной твердости (один - Т или 2Т, второй - ТМ или М); линии чертежа можно выполнять и капиллярными ручками, которые дают линии толщиной 0,1 и 0,3 мм. Однако при их использовании затрудняется внесение исправлений в чертеж; поэтому эти ручки целесообразно использовать при окончательной наводке линий чертежа;
- специальные корабельные лекала, которые можно брать в кабинете дипломного проектирования;
- хорошая рейсшина, с помощью которой вычерчиваются действительно прямые линии, а не кривые малой кривизны.
При выполнении КР придется обращаться в вычислительный центр (ВЦ) для получения некоторых распечаток. ВЦ студенческие работы бумагой не обеспечивает. Поэтому при обращении в ВЦ необходимо иметь при себе бумагу, пригодную для принтера.
Семестр завершается защитой КР. В соответствии с кредитно-модульной системой за выполнение КР можно получить до 100 баллов. По завершении работы над запиской и чертежом студент может защищать КР даже в середине семестра. Если по результатам защиты студент набрал менее 60 баллов, то КР не засчитывается, и защита переносится на другое время.
Прежде чем браться за разработку теоретического чертежа судна, необходимо составить представление о форме корпуса, о теоретическом чертеже, усвоить терминологию, применяемую при его построении и т.д.
 |
1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМЕ КОРПУСА
Корпус судна представляет собой удлиненное тело, которому обычно придается удобообтекаемая форма с целью уменьшения сопротивления воды и воздуха движению судна. Поверхности, ограничивающие корпус судна сверху, снизу и с боков, называются соответственно верхней палубой, днищем и бортами.
Общее представление о форме корпуса судна можно получить, имея:
- форму сечений корпуса тремя взаимно перпендикулярными плоскостями;
- соотношения главных размерений корпуса;
- безразмерные коэффициенты полноты.
Сечения корпуса
В качестве трех взаимно перпендикулярных секущих плоскостей принимают (рис. 1.1):
- вертикальную продольную плоскость, проходящую посередине ширины судна и называемую диаметральной плоскостью (сокращенно ДП);
- вертикальную поперечную плоскость, проходящую посередине длины судна и называемую плоскостью мидель-шпангоута (сокращенно ПМШ);
- горизонтальную плоскость, совпадающую с поверхностью воды и называемую плоскостью грузовой (конструктивной) ватерлинии (сокращенно ГВЛ или КВЛ).
| Рис. 1.1 Основные секущие плоскости теоретического корпуса судна А – диаметральная плоскость; Б – плоскость грузовой ватерлинии; В – плоскость мидель-шпангоута |
Диаметральная плоскость делит корпус судна на две симметричные части — правого и левого борта. Если встать лицом к носу, то справа будет правый борт, а слева – левый. Плоскость мидель-шпангоута делит корпус судна на две части — носовую и кормовую, которые, как правило, несимметричны относительно плоскости мидель-шпангоута. Плоскость ватерлинии делит корпус судна на две несимметричные части — подводную и надводную.
Носовая часть судна оканчивается литой, кованой или сварной деталью, называемой форштевнем, кормовая оконечность— ахтерштевнем.
Сечение корпуса диаметральной плоскостью дает представление о форме палубной и килевой линий и об очертаниях штевней. Форма штевней бывает весьма разнообразной и зависит от типа и назначения судна.
Палубная линия у морских судов имеет обычно вид плавной кривой с подъемом от средней части в направлении носа и кормы и образует седловатость палубы (рис. 1.2). Основное назначение седловатости — уменьшить заливаемость
Рис. 1.2 Основные сечения корпуса
палубы при плавании судна на волнении и улучшить непотопляемость при затоплении его оконечностей. Суда с большой высотой надводного борта седловатости, как правило, не имеют.
Килевой линией называется линия пересечения ДП с днищевой обшивкой. Килевая линия может быть горизонтальной, наклонной в нос или в корму и криволинейной. Горизонтальная килевая линия наиболее характерна для большинства морских и речных транспортных судов, так как она облегчает постановку судна в док и позволяет в наибольшей степени использовать ограниченную глубину портов, рек и каналов. Если килевая линия, согласно проекту судна, наклонена в нос или в корму по отношению к КВЛ, то говорят, что судно имеет конструктивный дифферент. Конструктивный дифферент на корму иногда придают судам, чтобы улучшить их устойчивость на курсе и заглубить гребные винты. Конструктивный дифферент на нос придают некоторым быстроходным судам для погашения ходового дифферента на корму, возникающего при больших скоростях судна. Криволинейная килевая линия характерна лишь для специальных типов судов — подводных лодок, спортивных яхт и т. п. У глиссирующих быстроходных катеров килевая линия обычно имеет уступ — редан, обеспечивающий выход на режим глиссирования (рис. 1.3)
| Рис. 1.3 Сечение по ДП глиссирующего реданного катера |
Сечение корпуса плоскостью мидель-шпангоута (рис. 1.2) показывает форму поперечного сечения судна — наклон бортов, килеватость днища, размер и форму скулы и погибь палубы. Кроме наиболее распространенных судов с вертикальными бортами существуют суда с развалом (борт наклонен наружу от ДП) и с завалом (борт наклонен внутрь к ДП) бортов.
Килеватость днища образуется подъемом днища от ДП к бортам. Суда с большим наклоном днища называются острокильными. Суда с горизонтальным днищем называются плоскодонными.
Скула — закругление в месте перехода борта в днище — может иметь больший или меньший радиус, благодаря чему она будет соответственно менее или более выражена. На некоторых судах линия днища пересекается с линией борта без закругления. Такие суда называются остроскулыми.
Погибь — это уклон палубы от ДП к бортам. Обычно погибь имеют открытые палубы (верхняя и палубы надстроек). Вода, попадающая на палубы, благодаря наличию погиби стекает к бортам и оттуда отводится за борт. Стрелку погиби (максимальное возвышение палубы в ДП по отношению к бортовой кромке) обычно принимают равной 1/50 ширины судна. Палубы, лежащие ниже верхней палубы, погиби не имеют.
Плоскость ватерлинии делит корпус судна на подводную и надводную части. Объем подводной части корпуса называется объемным водоизмещением. Непроницаемый объем, расположенный выше ватерлинии, называется запасом плавучести. Сечение корпуса плоскостью ватерлинии дает представление о форме обводов судна в горизонтальной плоскости.
Главные размерения судна и их соотношения
Основными размерами судна, как и любого другого сооружения, являются длина, ширина и высота. Поскольку при расчетах мореходных качеств судна первостепенное значение имеет форма и величина подводной части корпуса, то к основным геометрическим размерам судна необходимо добавить еще и осадку, характеризующую его погружение в воду. Эти четыре величины – длина L , ширина B, высота борта D и осадка d– определяющие абсолютные размеры судна, называются главными размерениями.
Главные размерения разделяют на две группы: теоретические и габаритные.
Теоретические, или расчетные, размерения употребляются при расчетах мореходных качеств судов и относятся к теоретической поверхности судна, определение которой будет дано ниже. Габаритные размерения, необходимые при постройке и эксплуатации судов, относятся к фактическим наружным поверхностям с несъемными выступающими частями судна.
Размерения L, B, D неизменны, осадка же может изменяться в широких пределах в соответствии с подводным объемом судна. Обычно, когда говорят о главных размерениях судна, то под осадкой понимают погружение корпуса, соответствующее проектной загрузке судна.
Понятие длины тоже следует пояснить. Различают длину по грузовой, конструктивной и расчетной ватерлиниям.
Грузовой ватерлинией (ГВЛ) называют кривую пересечения поверхности судна горизонтальной плоскостью, совпадающей с поверхностью воды при плавании судна с полным грузом. Конструктивной ватерлинией (КВЛ) называют ватерлинию, положенную в основу построения теоретического чертежа и соответствующую полному водоизмещению, полученному предварительным расчетом. У многих судов КВЛ и ГВЛ совпадают. Расчетной ватерлинией называют ватерлинию, соответствующую той осадке судна, для которой определяют его характеристики.
Чтобы были понятны определения главных размерений, данные ниже, вводятся понятия основной плоскости и основной линии. Плоскость, проходящая через точку пересечения килевой линии с плоскостью мидель-шпангоута параллельно плоскости КВЛ, называется основной плоскостью (сокращенно ОП). Основной линией (ОЛ) называется линия пересечения основной плоскости с ДП. Из этих определений следует, что прямолинейная и горизонтальная килевая линия совпадает с основной линией. Наклонная или криволинейная килевая линия имеет с ОЛ только одну общую точку.
В большинстве случаев в качестве расчетной длины применяется длина между перпендикулярами LПП - это расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами, опущенными на основную линию (рис. 1.4).
Носовой перпендикуляр проводится через точку пересечения КВЛ с теоретической линией форштевня. Кормовой перпендикуляр проводится через ось вращения руля (одновинтовые суда). При отсутствии руля в ДП кормовой перпендикуляр определяют как линию пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей на расстоянии 96 % длины по КВЛ.
| Длина по КВЛ Lквл - расстояние между точками пересечения КВЛ с теоретическими линиями форштевня и ахтерштевня (рис. 1.4). Длина наибольшая Lнб - расстояние между перпендикулярами, опущенными на ОЛ из крайних точек (носо- |
| Рис. 1.4 Главные размерения судна |
вой и кормовой) корпуса судна без учета выступающих частей.
Ширина судна расчетная В измеряется на уровне КВЛ в наиболее широком ее месте между внутренними поверхностями наружной обшивки (рис. 1.4).
Ширина судна наибольшая Внб измеряется перпендикулярно ДП в наиболее широкой части корпуса.
Высота борта D измеряетcя в плоскости мидель-шпангоута по вертикали от основной плоскости до точки пересечения линии борта с линией бимса ВП.
Осадка судна d – это расстояние, измеряемое в плоскости мидель-шпангоута по вертикали от ОП до КВЛ.
Разность между высотой борта Dи осадкой d определяет высоту надводного борта судна.
Наряду с сечениями корпуса тремя взаимно перпендикулярными плоскостями представление о форме корпуса судна дают безразмерные характеристики—соотношения главных размерений и коэффициенты полноты. От этих характеристик во многом зависят как мореходные, так и другие качества судна. В теории корабля при различных расчетах наиболее часто используются следующие соотношения главных размерений: L/B, B/d, D/d, L/D.
Отношение L/B, или, как его иногда называют, относительная длина, в значительной степени определяет ходовые качества: чем оно больше, тем относительно быстроходнее судно. У современных водоизмещающих судов эта величина колеблется в диапазоне L/B = 3—10. Нижний предел характерен для некоторых буксирных судов, верхний присущ высокоскоростным военным кораблям. Естественно, имеют место и исключения, так, например, некоторые спортивные лодки для академической гребли имеют L/B > 25.
Отношение B/d в основном влияет на остойчивость и качку. Чем оно больше, тем лучше с точки зрения остойчивости, хотя качка при этом делается более порывистой. Для современных морских судов B/d = 2—5.
Отношение D/d определяет остойчивость на больших углах наклонения, непотопляемость и вместимость судна. Рост D/d благоприятно влияет на перечисленные качества.
Отношение L/D влияет на прочность корпуса, чем выше это отношение, тем сложнее обеспечить общую прочность судна.