РОЗРОБКА КОРАБЕЛЬНИХ КРИВИХ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕОРЕТИЧНОГО КРЕСЛЕННЯ
УДК 629.12.011.22
ББК 39.425.1+30.2
© Бондаренко О.В., Кротов О.І.,
Сорокін В.І., 2002
© Український державний морський технічний університет, 2002
© Видавництво УДМТУ, 2002
ЗМІСТ
Вступ................................................................................................................ 4
Практичне заняття № 1. Навантаження мас і визначення координат центра маси судна-прототипу................................................................................................. 5
Практичне заняття № 2. Алгебраїчне рівняння мас в функції водотоннажності і його вирішення........................................................................................................ 9
Практичне заняття № 3. Алгебраїчне рівняння мас в функції головних розмірів і його вирішення.................................................................................................... 11
Практичне заняття № 4. Рівняння мас в диференційній формі і його вирішення 14
Практичне заняття № 5. Розрахунок співвідношень головних розмірів судна 16
Практичне заняття № 6. Розрахунок коефіцієнтів повноти, головних розмірів і ординат теоретичного креслення........................................................................ 21
Практичне заняття № 7. Епюра ємності і розрахунок вантажомісткості..... 25
Практичне заняття № 8. Розрахунок величини мінімального надводного борту 31
Практичне заняття № 9. Розробка корабельних кривих для проектування теоретичного креслення ................................................................................................ 36
Практичне заняття № 10. Побудова теоретичного креслення методом рисування 41
Практичне заняття № 11. Удиферентування судна переміщенням палива.. 46
Практичне заняття № 12. Розрахунок побудовної вартості серійного судна , елементів рейсу і кількості суден на лінії................................................................ 52
Практичне заняття № 13. Розрахунок експлуатаційних витрат і питомих зведених витрат на транспортування 1 тони вантажу річної провозоспроможності.. 59
Додаток1. Порядок виконання і оформлення звітів до завдань................... 64
Додаток2. Бланк завдання на практичні роботи з курсу " Проектування суден"
ВСТУП
Метою виконування завдань на практичних заняттях з дисципліни "Проектування суден" є знайомлення студентів (майбутніх бакалаврів – кораблебудівників) з прийомами визначення головних елементів судна в початковій стадії проектування, закріплення лекційного матеріалу і одержання навиків використання ЕОМ для вирішення практичних задач проектування суден.
Практичні заняття з курсу лекцій побудовані таким чином, щоб в процесі їх виконування підготувати студентів до курсового проектування.
Студенти повинні вивчити і проілюструвати розрахунками на прикладі завдань усі основні прийоми визначення головних елементів суден.
Запропонована схема умовно поділена на 17 занять; які виконуються протягом 2-х семестрів навчання: в 7-му семестрі – 18 годин, в 8-му семестрі – 16 годин.
В осінньому семестрі виконуються практичні заняття 1–4 і 6–9 (8-е заняття 4 години), решта занять – в весняному семестрі.
Практичне заняття № 1.
НАВАНТАЖЕННЯ МАС І ВИЗНАЧЕННЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА МАСИ СУДНА-ПРОТОТИПУ
1.1.Постановка задачі і мета заняття
Згідно РД-0206-76 навантаженням мас називається сума мас, які складають водотоннажність судна. Розрізняють водотоннажність повну Dповн (частіше D), коли судно повністю завантажене вантажем, паливом і постачанням, а також водотоннажність порожнем
Dпор = D – DW,
де DW – дедвейт, тобто сума змінних вантажів. В розрахунках остійності, непотоплюваності, ходовості і міцності виділяють і інші види навантаження: водотоннажність з 10 % запасів (палива і постачання) і 100 % вантажу, 50 % запасів з повним вантажем, без вантажу з 10 % запасів тощо у відповідності з вимогами Регістру судноплавства до розрахунків якостей судна .Для зручності виконування розрахунків водотоннажності і положення центра маси (ЦМ) судна навантаження мас поділяється на розділи, групи, підгрупи, статті і підстатті.
В цій роботі ставиться задача: ознайомитися з суднами-прототипами, вивчення нормативної розбивки навантаження мас на розділи, групи, статті, а також виконування проектної розбивки навантаження на розділи і отримання навичок в обчисленні ЦМ судна.
1.2.Короткі теоретичні відомості.
Повна водотоннажність судна визначається як сума водотоннажності порожнем і дедвейту. У водотоннажність порожнем відповідно до РД-0206-76 включаються такі розділи: корпус, устаткування суднове, системи, енергетична установка, електроенергосистеми, озброєння, твердий баласт, запас водотоннажності, постійні рідкі вантажі, постачання суднове і майно. Позначаючи кожний розділ літерою Р з відповідним індексом, можна записати для Dпор [1.с.17-19 ], [3.п.п.2.1-2.3 ].
Dпор = Рк + Руст + Рсист + Реу + Ре.ес + Розбр + Рб.тв + Рзап.ч + Рз.в. + Ррв + Рс.пос.
В дедвейт включаються перемінні вантажі: постачання (провізія, екіпаж з багажем, вода питна і миттєва), вантаж, що перевозиться, паливо, змінні рідкі вантажі і рідкий баласт, тобто:
DW = Рпост + Рв + Рп + Рз.р.в + Рр.бл.
Кожний елемент навантаження має код, масу і координати ЦМ. Для зручності навантаження записується в табл. 1.1.
Таблиця 1.1 Таблиця навантаження.
| Код | Найменування елемента навантаження | Маса Р, т | Плечі, м | Моменти, тм | ||||
| X | Y | Z | PX | PY | PZ | |||
| Корпус Корпус металевий Фундаменти, підкріплення .... Устаткування суднове Системи ... Рідкий баласт | ||||||||
| S1 | S2 | S3 | S4 |
Сума маси S1 елементів навантаження визначає водотоннажність, а суми статичних моментівS2, S3 і S4 дозволяють визначати координати ЦМ судна:
D = S1; 
; 
; 
. (1.1)
1.3.Методичні вказівки
Практичне заняття складається з двох завдань і розраховане на 4 години, з яких 2години виконуються в аудиторії, а 2 години – самостійно у вигляді розрахункового графічного завдання (РГЗ)
Завдання 1.1. За РД-0206-76 вивчити і записати в звіт склад розділів навантаження з їх кодами у вигляді табл. 1.1. Для судна-прототипу записати укрупнене навантаження мас по розділам в табл. 1.2 з визначенням мас і плечей.
Таблиця 1.2 Укрупнена розбивка навантаження мас.
| № з/п | Найменування розділу навантаження | Маса Р, т | Плечі, м | Моменти, тм | ||
| X | Z | PХ | PZ | |||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. | Корпус Обладнання Енергетична установка Паливо Постачання Вантаж Запас водотоннажності Баласт рідкий | |||||
| S1 | S2 | S3 |
Для учбових цілей табл. 1.2. скорочена за умови, що усі вантажі розташовані симетрично відносно діаметральної площини (ДП).
Завдання 1.2. – для самостійної роботи. Визначити координати ЦМ судна-прототипу , використовуючи таблицю 1.2.
Вказівки до виконання завдання 1.1.
Використовуючи РД-0206-76 записати в табл. 1.1 перелік розділів і вхідних в них груп нормативної розбивки навантаження мас судна.
Скласти проектне укрупнене навантаження мас, яке використовується на початкових стадіях проектування у вигляді:
Рк = Ркм + Рф + Ртв.б;
Роб = Руст. + Рсист. + Роб + Рзап.ч + Рр.в + Ре.ес. + Розбр. + маси решти статей розділу корпусу
Реу = Реу;
Рпост = Рек + Рвидат.м + Рпост.с;
Рп = Рп + Ркот.в;
Рзв = Рзв;
Рв = Рв;
Рр.бал = Рр.бал;
де: Рк, Роб, Реу, Рпост, Рп, Рзв, Рв, Рр.бал – проектні укрупнені розділи відносно: маса корпусу, обладнання, енергетичної установки, постачання, палива, запасу водотоннажності, вантажу і рідкого баласту.
Ркм, Рф, Рб.тв – маси корпусу металевого, фундаментів і підкріплень і твердого баласту відповідно.
Рус, Рс, Роб, Рзап.ч, Ррідк.в, Ре.ес, Розбр – маси устаткувань суднових, систем, обладнання, запасних частин, постійних рідких вантажів, електро- енергетичних систем і озброєння відповідно.
Рек, Рвидат.м, Рпост.с, Pп,, Ркот.в – маси екіпажу, видатних, матеріалів, постачання суднового, палива і котельної води відповідно.
Виписати в таблицю 1.2 у відповідності з виданим завданням маси укрупнених розділів судна-прототипу з їх координатами ЦМ.
Вказівки до виконання завдання 1.2.
Використовуючи формули (1.1) розрахувати координати Xg і Zg для судна-прототипу з повним вантажем і повними запасами постачання і палива.
Значення цих координат будуть використовуватися в подальших розрахунках.
Рекомендована література:
1. Ашик В.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1985. – 318 с.
2. РД-0206-76. Нагрузка мас гражданских и вспомогательных судов. Руководящий документ, 1976.
3. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ, 2002.
Практичне заняття№2
АЛГЕБРАЇЧНЕ РІВНЯННЯ МАС СУДНА У ФУНКЦІЇ ВОДОТОННАЖНОСТІ І ЙОГО ВИРІШЕННЯ
2.1.Постановка задачі і мета заняття
Рівняння мас в функції водотоннажності дозволяє визначити водотоннажність проекту судна на початковій стадії проектування, коли відсутні співвідношення головних розмірів і коефіцієнти повноти корпусу.
В цій роботі ставиться задача: визначити водотоннажність і значення розділів навантаження мас, використовуючи дані судна-прототипу.
Мета роботи: одержати навички складання і вирішення мас для проектування.
2.2.Короткі теоретичні відомості
Водотоннажність проекту судна дорівнює сумі мас розділів навантаження [1, c.53-56], [2,пп.3.1-3.3.4]:
D = Pк + Pзв + Роб + Реу + Рп + Рпост + Рв + Рр.бал.
Визначивши кожний розділ навантаження через вимірники мас, потужність СЕУ, дальність плавання, швидкість ходу та інші, одержимо алгебраїчне рівняння мас у вигляді:
; (2.1)
Після підстановки відомих величин в (2.1) і деяких перетворень будемо мати
nD – mD2/3 – Pв – Рр.бал = 0 (2.2)
2.3.Методичні вказівки
Практичне заняття складається з двох завдань і розраховане на 4 години, з яких 2 години – самостійно в вигляді РГЗ.
Завдання 2.1. Розрахувати вимірники мас і скласти рівняння мас проекту судна.
Завдання 2.2. Вирішити рівняння мас визначити маси розділів і перевірити правильність вирішення рівняння.
Вказівки до виконання завдання 2.1
Вимірником маси називається коефіцієнт пропорційності маси розділу навантаження обраному модулю.
В якості модулів можуть бути: водотоннажність D або D2/3 потужність головного двигуна N кубічний модуль LBН або (LBН)2/3, добуток потужності на час переходу з одного порту до другого тобто 
, де Z – дальність плавання.
Використовуючи дані судна-прототипу, необхідно розрахувати вимірники мас розділів навантаження (дані прототипу позначені рискою):
– вимірник маси корпусу 
;
– вимірник маси обладнання 
;
– вимірник маси енергетичної установки 
;
– вимірник маси запасу водотоннажності 
– приймається в межах азв = 0,01 або 0,02.
– вимірник маси палива 
;
– вимірник маси постачання 
;
Для складання і вирішення рівняння мас необхідно розрахувати адміралтейські коефіцієнти Св і Се для швидкості ходу на випробуваннях і експлуатаційної швидкості відповідно:
; 
;
де 
– водотоннажність прототипу; 
– потужність енергетичної установки на випробуваннях і експлуатаційна відповідно.
Підставивши розраховані вимірники мас , адміралтейські коефіцієнти і початкові дані завдання Vi, Ve, Z, Рв і Рр.бал слід скласти рівняння мас у формі (2.1.)
Вказівки до виконання завдання 2.2.
Рівняння мас, приведене до вигляду (2.2) записати як
і вирішити його методом підбору значення D , щоб відхіл F(D) був мінімальним.
Масу рідкого баласту Рр.бал, якщо він приймається при повній водотоннажності (100 % вантажу і 100 % запасів), в рівняння мас слід включати, як задану величину, прийнявши її за прототипом.
Визначивши водотоннажність D і підставивши її в рівняння (2.1) визначити маси розділів Рк, Рзв, Рпост, Реу, Рп, Роб.
Якщо 
, то рівняння мас вирішене вірно. Інакше слід шукати помилку.
Водотоннажність судна порожнем розраховується за формулою
.
Рекомендована література:
1. Ашик В.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1985. – 318с.
2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ, 2002.
Практичне заняття № 3
АЛГЕБРАЇЧНЕ РІВНЯННЯ МАС У ФУНКЦІЇ ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ І ЙОГО ВИРІШЕННЯ
3.1.Постановка задачі і мета роботи
Рівняння мас у функції головних розмірів дозволяє точніше визначити водотоннажність судна, розподілити масове навантаження по розділам і при наявності співвідношень головних розмірів і коефіцієнта загальної повноти визначити головні розміри проекту судна.
В цій роботі ставиться задача: визначити розділи навантаження мас з використанням співвідношень головних розмірів і коефіцієнта загальної повноти і вирішити рівняння мас в функції головних розмірів проекту судна.
Мета роботи – одержати навички складання і вирішення рівняння мас.
3.2.Короткі теоретичні відомості
Масова водотоннажність судна дорівнює сумі мас розділів навантаження [1, с.70–72], [2, п.п.3.3.5].
D = Рк + Рзв + Роб + Реу + Рп + Рпост + Рв.
Виражаючи кожний розділ навантаження через співвідношення головних розмірів, вимірників мас, потужність СЕУ, дальність плавання, швидкість ходу і ін., одержуємо алгебраїчне рівняння мас у вигляді
(3.1)
Якщо при повному завантаженню судно буде мати рідкий баласт, то його теж записують в це рівняння.
Після підстановки усіх відомих величин в (3.1.) і перетворень маємо
nD – mD2/3 – Pв= 0 (3.2)
де n і m – коефіцієнти при D і D2/3 відповідно.
3.3. Методичні вказівки
Практичне заняття розраховане на 4 години і складається двох завдань.
Завдання 3.1. Розрахувати вимірники мас і інші складові частини рівняння мас.
Завдання 3.2. Вирішити рівняння мас і розписати навантаження мас по розділам.
Вказівки до виконання завдання 3.1
Використовуючи дані судна-прототипу визначити вимірники мас по розділам навантаження:
– корпус 
;
– обладнання 
;
– СЕУ 
;
– запас водотоннажності 
, азв приймається в розрахунках на менше 0,01…0,02.
– постачання 
;
– паливо qп=f(Ne, тип СЕУ);
Питома витрата палива qп визначається за паспортними даними головного двигуна, який обирається в залежності від потужності, що обчислюється по адміралтейській формулі за результатам розрахунку D = f(D).
kмз = 1,2 – коефіцієнт морського запасу.
kдоп = 1,15 – для УСВ і 1,2 – для танкерів. Цей коефіцієнт враховує витрату палива на роботу допоміжних двигунів. Адміралтейські коефіцієнти Св і Се визначити як в практичному занятті № 2.
Вказівки до виконання завдання 3.2
Рівняння мас, перетворене до вигляду (3.2) записати як
nD – mD2/3 – Pв=F(D)
і вирішити його графічним способом.
Визначивши водотоннажність D і підставивши його в рівняння 3.1 розрахувати значення мас розділів Рк, Рзв, Роб, Реу, Рп і Рпост.. Якщо 
, то рівняння мас вирішено вірно.
Водотоннажність судна порожнем розрахувати за формулою
Dпор=Pк+Pоб+Pеу+Pзв
Значення D і Dпор використовуються в подальшому при визначенні головних розмірів і удиферентуванні проекту судна.
Рекомендована література.
1. Ашик В.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1985. – 318 с.
2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій по дисципліні "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ, 2002.
Практичне заняття №4
РІВНЯННЯ МАС В ДИФЕРЕНЦІЙНІЙ ФОРМІ І ЙОГО РІШЕННЯ
4.1. Постановка задачі і мета роботи.
Диференційне рівняння мас при наявності близького судна-прототипу дозволяє знайти водотоннажність проекту судна, яке відрізняється від судна-прототипу вантажопідйомністю, швидкістю ходу, дальністю плавання, вимірниками мас і іншими характеристиками.
В цій роботі ставиться задача змінити характеристики судна-прототипу таким чином, щоб вони відповідали усім вимогам завдання на проектування судна.
Це можливо без особливих ускладнень виконати вирішуючи рівняння мас в диференційній формі.
Мета роботи:одержати навички в складанні і вирішенні рівнянь мас в диференційній формі.
4.2. Короткі теоретичні відомості.
Загальний запис диференційного рівняння мас Нормана [1, с.58 – 65], [2, с.60 – 64] має вигляд
, (4.1)
де dD – повний приріст водотоннажності.
Водотоннажність проекту визначається як водотоннажність судна-прототипу 
плюс dD
(4.2)
Таким чином, щоб визначити водотоннажність проекту судна треба розрахувати коефіцієнт Нормана hн, приріст незалежних величин dP і приріст усіх перемінних мас [dF]0, обумовлений зміненням швидкості, далечини плавання, вимірників мас, пропульсивних і інших характеристик судна-прототипу у відповідності з завданням на проектування судна.
4.3. Методичні вказівки.
Практична робота розрахована на 2 години і містить в собі одне завдання: вирішити рівняння Нормана з використанням опису судна-прототипу.
Вказівки до виконання завдання
Використовуючи дані навантаження мас судна-прототипу розрахувати коефіцієнт Нормана
;
Так як 
, то необхідно обчислити приріст [dPi]0 кожного розділу навантаження мас. В цій роботі визначення прирісту слід виконати методом кінцевих різниць:
- приріст маси корпусу 
;
- приріст запасу водотоннажності 
;
- приріст маси обладнання 
;
- приріст маси енергетичної установки 
;
- приріст маси палива:
;
- приріст маси постачання 
;
Приріст умовно постійних мас dP для вантажного судна дорівнює приросту вантажопідйомності dPв
Іноді сума в фігурних дужках рівняння (4.1) зветься частковим приростом водотоннажності, тобто
Тоді повний приріст водотоннажності визначиться як
,
а водотоннажність проекту обчислюється по (4.2).
Навантаження мас проекту судна може бути обчислена по формулам типу
,
де k = 2/3 – якщо Pi визначається через D2/3 і k = 1 – в інших випадках.
Повна водотоннажність проекту
.
Якщо вірно виконані розрахунки і при умові різниці прототипу від проекту по швидкості ходу не більше 4-5 % і не більше 20 % по усім іншим характеристикам
.
Рекомендована література
1. Ашик В.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1985. – 318 с.
2. Бронников А.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1991. –320 с.
3. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни “Проектування суден”. – Миколаїв: УДМТУ, 2002.
Практичне заняття № 5
РОЗРАХУНОК СПІВВІДНОШЕНЬ ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ СУДНА
5.1. Постановка задачі і мета роботи.
Від співвідношень головних розмірів залежать експлуатаційні, навігаційні і виробничо-економічні якості суден. Знаючи співвідношення головних розмірів, водотоннажність і коефіцієнт загальної повноти можливо однозначно визначити головні розміри судна.
В цій роботі становиться задача визначити співвідношення H/T, B/T і L/B, які забезпечать вантажомісткість, непотоплюваність, остійність і ходовість проекту судна.
Мета роботи:одержати навички в рішенні рівнянь місткості, непотоплюваності і остійності.
5.2. Короткі теоретичні відомості.
При розташуванні машинного відділення в середній частині судна удиферентування його виконується без утруднення. В цій роботі вирішемо рівняння місткості при кормовому варіанті розташування машинного відділення і визначимо відношення H/T з урахуванням удиферентовування судна.
Для цього в рівняння місткості поряд з питомою навантажною кубатурою вантажу mв (густиною gв), коефіцієнтом утилізації hв, коефіцієнтом заповнення трюмів ki (n – для танкерів) вводиться коефіцієнт використання довжини судна під вантажну його частину 
.
Обчислення виконуються по формулам [1, с. 104 – 110], [2, пп. 3.3, 3.4] для суховантажних суден:
(5.1)
для танкерів за наявності 2-го дна:
; (5.2)
В цих формулах крім визначеного вище
g = 1,025 т/м3 – питома вага морської води, dп- коефіцієнт повноти об’єму судна по ВП, kвч = 1,01 – коефіцієнт виступаючих частин корпусу, n = 0,05 – коефіцієнт враховуючий недолив і набір танку, gв – питома вага вантажу – по завданню, С = 0,02 – коефіцієнт, який враховує наявність відстійних танків, 
– коефіцієнт утилізації `D по баласту,
gб = g = 1,025 т/м3, Hвд/T = 0,16 – відносна висота другого дна.
Співвідношення H/T впливає на величину запасу плавучості, який поряд з поділенням судна на водонепроникливі відсіки забезпечує його непотоплюваність. В зв’язку з цим співвідношення H/T слід розрахувати і за умови забезпечення необхідного запасу плавучості, завдаючи відносну довжину затопленого відсіку 
, коефіцієнт проникливості mv і параметри середнього поперечного перерізу відсіку b і kw.
. (5.3)
З двох значень H/T обирається найбільше і використовується для подальших розрахунків.
Початкова остійність забезпечується правильним вибором співвідношення B/T і відносною метацентричною висотою h/B за умов забезпечення достатньої остійності і необхідної повільності бортової хитавиці [1. С. 155 – 160], [2, пп. 3.5, 3.6] за формулою:
(5.4)
В формулі (5.4) величина h/B обирається шляхом зіставлення її значень по статистичним даним (h/B)стат і по судну-прототипу 
з тим, щоб обране значення h/B не перевищувало граничне значення по завданому періоду хитавиці 
;
Величина C може бути визначена за формулою
,
а значення 
може бути обране в залежності від форми носової гилки вантажної ватерлінії:
|
|
Недостаючі величини a, d, xg, Н/В можна обрати по судну-прототипу.
Умова зменшення опору води рухові судна диктується правильним вибором відносної довжини судна l і інших параметрів форми корпусу. Знаючи величину l з рівняння плавучості можливо визначити відношення L/B, яке повинно і забезпечити добру ходовість судна, тобто зменшення залишкового опору:
(5.5)
5.3. Методичні вказівки.
Практичне заняття розраховано на 4 години і складається з двох завдань.
Завдання 5.1. Розрахувати значення (H/T)вмс і (H/T)нпт при яких забезпечується вантажомісткість і потрібний запас плавучості.
Завдання 5.2. Використовуючи розраховане значення H/T і 
визначити співвідношення B/T, яке забезпечить потрібну остійність і повільність бортової хитавиці судна завданого типу.
Вказівки до виконання завдання 5.1.
Використовуючи дані судна-прототипу і завдання, розрахувати по формулам (5.1) або (5.2) для завданого типу судна співвідношення(H/T)вмс, яке забезпечує вантажомісткість. Недостатні величини треба обчислити для судна-прототипу і прийняти їх значення для проекту.
ki – коефіцієнт використання теоретичного об’єму трюму під вантаж прийняти по статистичним даним.
; 
; 
; 
; 
.
При наявності на танкері вантажного насосного відділення його довжину слід включити в Lмв. Довжину форпіку Lфор прийняти по Правилам Регістру. Коефіцієнт повноти підпалубного об’єму dп розрахувати по наближеній формулі:
.
Значення питомої навантажної кубатури вантажу mв і питомої ваги вантажу gв надані в завданні.
При обчисленні (H/T)нпт по формулі (5.3) для танкерів і суховантажних суден коефіцієнт проникливості відсіку прийняти mv = 0,6.
Відносну довжину затопленого відсіку умовно прийняти для суховантажних суден 
, а для танкерів прийняти довжину танка в залежності від наявності повздовжніх перебірок.
Коефіцієнт розширення корпусу від ВВЛ до ВП розрахувати за наближеною формулою
.
Для танкерів 
.
З двох значень (H/T)вмс і (H/T)нпт для подальших розрахунків обирають найбільше.
Вказівки до виконання завдання 5.2.
Відношення B/T розрахувати по формулі (5.4), обравши при цьому h/B таким чином, щоб період хитавиці для суховантажних суден 
хв., а для танкерів 
хв. Значення H/T повинно бути прийняте для проекту судна.
Для розрахунку відношення L/B по формулі (5.5) необхідно визначити відносну довжину l по судну-прототипу або по рекомендованим формулам [1, с. 213 – 218].
, або 
;
де швидкість v в вузлах.
Розраховане значення L/B треба зіставити з `L/`B, пояснити причину розбіжності їх значень і обрати таке відношення L/B, щоб у судна з більшою швидкістю воно було б більшим.
Рекомендована література
1. Ашик В.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1985. – 318 с.
2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв: УДМТУ. 2002.
Практичне заняття № 6
РОЗРАХУНОК КОЕФІЦІЄНТІВ ПОВНОТИ, ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ І ОРДИНАТ ТЕОРЕТИЧНОГО КРЕСЛЕННЯ
6.1. Постановка задачі і мета роботи.
Цим практичним заняттям завершується цикл розрахунків водотоннажності і головних розмірів проекту судна.
Для визначення коефіцієнтів повноти корпусу судна існують статичні формули. Розрахунки по ним приводять до множини значень коефіцієнтів повноти при однаковому числі Фруда.
В цій роботі ставиться задача правильного вибору коефіцієнтів повноти, визначення головних розмірів і ординат теоретичного креслення (Т.К.).
Мета роботи:одержати навички в аналізі статистичних даних і в використанні ЕОМ для виконування розрахунків ординат Т.К.
6.2. Короткі теоретичні відомості.
Рекомендовані в технічній літературі формули дозволяють розрахувати коефіцієнт загальної повноти 
в функції числа Фруда. Для транспортних суден рекомендуються залежності [1, с. 218 – 222], [2, с. 125 – 136] типу:
, якщо 
, якщо 
(6.1)
– для усіх швидкісних груп
Коефіцієнт повздовжньої повноти j можливо розрахувати по формулі:
(6.2)
Інші коефіцієнти повноти звичайно визначаються в функції d або j.
Так коефіцієнт повноти площі мідель-шпангоуту b визначається як:
. (6.3)
коефіцієнт повноти площі вантажної ватерлінії a можливо розрахувати по формулі:
|
, (6.4)
|
|
Форма шпангоутів призначається в залежності від числа Фруда:
- для тихохідних суден ( 
) – U-подібні;
- для середньошвидкісних ( 
) – UV-подібні;
- для швидкісних суден ( 
) – V-подібні;
Визначивши по цим або іншим формулам коефіцієнти повноти d, a, b для проекту судна, необхідно зіставити їх з такими ж коефіцієнтами судна-прототипу в функції чисел Фруда Fr і`Fr, записавши в табл. 6.1.
Таблиця 6.1. – Зіставлення і вибір коефіцієнтів повноти
Проект 
| Прототип 
| Обрані значення |
| 
|
|
Обираючи значення коефіцієнтів d, a, b в таблиці 6.1. слід орієнтуватися на числа Фруда: при більшому значенні Fr у проекту коефіцієнти повноти для нього повинні бути меншими ніж у судна-прототипу і навпаки – якщо число Фруда Fr має менше значення, то коефіцієнти приймаються більшими.
Остаточно обирати коефіцієнти повноти слід після перевірки їх зв’язку між собою по Норману [1, с. 124]
. (6.5)
Якщо розрахований по формулі (6.5) коефіцієнт КСК виходе за визначені межи, то необхідно змінити значення d, a або b враховуючи відносну швидкість ходу і опір води з тим, щоб змінювання коефіцієнтів привело до зменшення цього опору.
Розрахунок ординат Т.К. виконується ЕОМ по программі LS – 19 інтерполяційним методом [1, с. 248 – 251]. Для цього в ЕОМ введені масиви ординат шпангоутів суден-прототипів і їх коефіцієнти повноти. Під час розрахунку ординат на кожному i-му шпангоуті і j-ї ватерлінії інтерполяція виконується між відповідними масивами ординат двох суден-прототипів, у яких d1 менше, а d2 більше ніж завдане значення коефіцієнта проекту d по формулі:
, (6.6)
при цьому коефіцієнт інтерполяції ky розраховується в функції коефіцієнтів d, d1, d2
. (6.7)
6.3. Методичні вказівки.
Практичне заняття розраховане на 2 години і складається з одного завдання.
Завдання 6.1. Розрахувати значення коефіцієнтів d, a, b і головних розмірів проекту судна.
Вказівки до виконання завдання 6.1.
Обчислити числа Фруда для експлуатаційної швидкості проекту і судна-прототипу.
; 
.
Для розрахунку Fr проекту довжину судна слід обчислити за формулою:
.
Відносну довжину l прийняти по практичному заняттю № 5, а водотоннажність D – по заняттю №3.
По формулам 6.1 – 6.4 розрахувати коефіцієнти d, a, b, зіставити їх з `d, `a, `b і орієнтуючись на числа Фруда обрати їх значення, записавши це у вигляді таблиці 6.1.
Обчислити коефіцієнт КСК по формулі (6.5). Впевнившись, що 
вважати коефіцієнти повноти остаточно обраними.
Використовуючи рівняння плавучості 
, обчислені раніше
співвідношення L/B, B/T і H/T, а також значення коефіцієнту d, розрахувати L, B, T і H, округлити їх до першого знаку після десяткової коми так, щоб
.
Обрані таким чином коефіцієнти повноти з’являються остаточними, а головні розміри – висота борту – ще можуть корегуватися по результатам розрахунку місткості на ЕОМ по програмі LS19 задача 9 [3, пп. 4.11 – 4.12].
Рекомендована література
1. Ашик В.В. Проектирование судов. –Л.: Судостроение, 1985. –318 с.
2. Ногид Л.М. Проектирование морских судов. Выбор показателей формы проектируемого судна. –Л.: Судостроение. 1976. –206 с.
3. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни “Проектування суден”. – Миколаїв.: УДМТУ, 2002.
Практичне заняття № 7
ЕПЮРА ЄМНОСТІ І РОЗРАХУНОК ВАНТАЖОМІСТКОСТІ
7.1. Постановка задачі і мета роботи
Проектування суден виконується методом послідовних наближень: в кожному послідуючому наближенні уточнюються прийняті раніше рішення. На стадії визначення головних розмірів потрібна вантажомісткість ураховувалася відношенням H/T. Після викреслювання Т.К. і розташування поперечних перебірок необхідно перевірити достатність об’єму приміщень для вантажу, палива і баласту.
В цій роботі ставиться задача побудувати епюру ємності і розрахувати по ній об’єм вантажних, баластних і паливних відсіків з їх координатами Ц.М.
Мета роботи: одержати навички в практичному використовуванні розрахунків ЕОМ і в обчислюванні об’ємів і їх Ц.М. по епюрі ємності і Т.К.
7.2. Короткі теоретичні відомості.
Епюра ємності – креслення розміщення об’ємів усіх приміщень судна по його довжині [1, с. 67 – 74].
Розтававивши поперечні і повздовжні перебірки, 2-ге дно, палуби і платформи, а також з’єднавши плавними лініями точки площ до 2-го дна, палуб і платформ на епюрі ємності одержимо приміщення. Площа кожного приміщення на епюрі ємності – це його об’єм, а сума статичних моментів площ відносно одної з поперечних перебірок, поділена на загальну площу приміщення уявляя з себе абсцису його Ц.М. відносно обраної площини. Апліката Ц.М. в об’ємі приміщення визначається як апліката центра площі поперечного перерізу, обраного посередині довжини приміщення.
Дані розрахунків об’ємів і їх координат Ц.М. групуються по призначенню приміщень і записуються в таблицю ємності відсіків (табл. 7.1).
Таблиця 7.1. – Таблиця ємності відсіків.
| № від сіку | Найменування і розташування відсіку | Теоретичний об’єм, м3 | Коефіцієнт використання об’єму kв | Корисний об’єм м3 | Координати Ц.М | |
| X, м | Z, м | |||||
| 1. 2. | Трюм№1, 12 – 32 шп. Трюм№2, 32 – 50 шп. … | |||||
| Об’єм вантажних приміщень | 
| 
| ||||
| 1. 2. | Днищева цистерна№1 12 – 32 шп. Днищева цистерна№2 32 – 50 шп. … | |||||
| Об’єм днищевих цистерн | 
| 
| ||||
| 1. 2. | Форпік 6 – 12 шп. Ахтерпік 150 – 180 шп. |
Фактичний об’єм під вантаж на судні:
Фактичний об’єм в днище під паливо і баласт:
7.3. Методичні вказівки.
Враховуючи, що потрібний об’єм під вантаж визначений відношенням H/T наближений, перед побудовою епюри ємності слід уточнити висоту борту H шляхом обчислення об'ємів приміщень на ЕОМ за допомогою програми LS19 задача № 9. При цьому створити запас об’єму в розмірі 2 – 5 %. Якщо запасу більше 5 % або об’єму не вистачає, то треба змінити висоту борту H з урахуванням мінімального надводного борту, тобто 
, і розрахунок на ЕОМ повторити [1, с. 67 – 74], [2, пп. 5.1, 5.2].
Практичне заняття розраховано на 6 годин і складається з трьох завдань.
Завдання 7.1. Уточнення висоти борту H на ЕОМ для забезпечення потрібного об’єму під розміщення вантажу.
Завдання 7.2. Викреслювання повздовжнього перерізу, розбивка на ньому практичних шпангоутів, розстановка поперечних перебірок, 2-го дна, палуб і платформ і розробка епюри ємності.
Завдання 7.3. Розрахунок об’ємів, координат Ц.Т. відсіків і складання епюри ємності.
Завдання 7.1. З’являється РГЗ і виконується студентами за час консультацій при участі викладача.
Вказівки до виконання завдання 7.1.
Перед роботою з програмою LS19 треба підготовити вихідні дані для задачі № 9:
AL – довжина судна між перпендикулярами;
В, Т, Н – відповідно ширина, осадка і висота борту;
D, BETA – коефіцієнти загальної повноти і повноти площі мідель-шпангоуту;
XCZ – абсциса центру величини 
;
ALBAK, ALAXT, ALFORP – довжина баку і ахтерпіку – по прототипу, а довжина форпіку – по Правилам Регістру – ALFORP=0,05АL.
ALMO – довжина машинного відділення. Визначається, як 
;
ZG – апліката центру маси проекту судна 
;
XMO – абсциса носової перебірки машинного відділення – визначається, як:
NSEDL – наявність сідлуватості: 0 – відсутня, 1 – існує;
NTIPS – ознака типу судна: 1 – суховантажне, 2 – наливне.
Вихідні дані вводяться в файл LS19Z9.DAT шляхом заміни в ньому вихідних даних попереднього користувача з послідуючим натискуванням клавіши F2. Клавішею ESC очищується екран дисплею від файла LS19Z9.DAT і на ньому з’являються панелі Нортона. Для запуску програми курсор підводиться до файла LS19.EXE і натискуючи ENTER програма запускається в роботу.
По запиту на екрані дисплея слід ввести з клавіатури № групи, прізвище та ініціали і натиснути клавішу ENTER, після чого по запиту номера задачі ввести цифру 9 і знову натиснути ENTER. Після закінчення роботи програми на екрані з’являються панелі Нортона, а результат роботи буде в файлі OUT.LST.
Перед роздрукуванням файла OUT.LST необхідно впевнитися в працездатності принтера, в наявності в ньому паперу і з’ясувати у оператора – чи введена в принтер команда FF.F.
Одержане роздрукування слід проаналізувати в відповідності з розділом 7.3. При цьому мати на увазі, що для наливних суден треба від теоретичного об’єму носової частини трюму слід відняти об’єм ТІБ, залишковий об’єм помножити на ki = 0,95 і тільки після цього звернутися до аналізу достатності об’єму під вантаж. Кінцевий результат розрахунку на ЕОМ прикладається до звіту практичного заняття.
Уточнена висота борту по розрахунку місткості в подальшому не змінюється і поряд з іншими головними розмірами використовується для подальших розрахунків.
Для підготовки даних до виконування завдання 7.2. розрахувати на ЕОМ ординати Т.К. і площі шпангоутів. Для цього слід використати програму LS19 задача № 2. Вихідні дані AL, B, T, H, D, BETA, XCZ, ALBAK, ALMO, ALAXT записуються в файл LS19Z2.DAT після цього запускається програма LS19.EXE, а результати її роботи записуються в файл OUT.LST. Роздрукування одержуються на трьох листах.
Вказівки до виконання завдання 7.2.
Використовуючи результати розрахунку по програмі LS19 задача 2, скласти таблицю площин теоретичних шпангоутів до 2-го дна і нижньої палуби, якщо вони є.
Графічну частину завдання необхідно виконати на форматі А1. Масштаби обирати типу "в 1 см – ... м, в 1 см – ... м2" так, щоб використовувати всю площу листа (див. рис.7.1).
До викреслювання повздовжнього перерізу необхідно обрати архітектурно-конструктивний тип проекту судна, тобто визначити наявність або відсутність другого дна, кількість палуб, розташування машинного відділення, положення і довжину надбудов, наявність сідлуватості і погину бімсів верхньої палуби, а також визначити форму кінцевостей. Кількість поперечних водонепроникливих перебірок на суховантажних суднах визначається по табл. 7.2, а на танкерах – в залежності від їх довжини і наявності повздовжніх перебірок. Поперечні перебірки повинні встановлюватися в площині практичних шпангоутів. Для чого на основній лінії повздовжнього перерізу виконується розбивка практичних шпацій:
В форпіку і в ахтерпіку шпація 
мм, за їх межами 
м, але в корму від форпіку 0,2L від носового перпендикуляра 
м, на решті довжини судна а £ 1 м.
Таблиця 7.2. – Загальна кількість поперечних водонепроникливих перебірок відповідно до вимог Правил Регістру.
| Довжина судна, м | ||||||||
| Положення М.В. | Середнє | |||||||
| Кормове |
Для суховантажних суден з 
м кількість поперечних перебірок узгоджується з викладачем.
Повздовжній переріз судна викреслюється біля верхньої частини формату А1 без кормової надбудови і так, щоб ВП або палуба баку відстояла від верхньої кромки листа 30 – 40мм нижче.
Епюра ємності викреслюється в нижній частині листа. Для чого пряма лінія проводиться на 20 – 25мм вище нижньої кромки листа; на ньому відкладається в масштабі відрізок, який дорівнює L^^ і поділяється на 20 рівних частин. З точок поділу відбудовуються вертикальні лінії, на яких в обраному масштабі відкладаються площі теоретичних шпангоутів до 2 дна, платформ, палуб. Одержані точки з'єднуються плавною лінією, утворюючи з перенесеними з повздовжнього перерізу поперечними перебірками відповідні приміщення, які обов'язково підписуються на повздовжньому перерізі і епюрі ємності, як вказано на рис.7.1.
Вказівки до виконання завдання 7.3.
Розрахунок об’ємів відсіків і приміщень виконується по епюрі ємності шляхом визначення їх площин. Абсциси Ц.М. кожного відсіку розраховуються при поділенні його на елементарні фігури (трикутник – прямокутник), визначенням і підсумовуванням статичних моментів цих площин відносно перебірки і поділенням їх на повну площину фігури (відсіку) по епюрі ємності.
Аналогічно обчислюється і апліката Ц.М. відсіку по його середньому поперечному перерізу, викресленому по ординатам теоретичного шпангоуту з роздрукування задачі № 2. Статичні моменти елементарних площин визначаються відносно основної лінії. Розраховані величини записуються в таблицю ємності 7.1.
Потрібний об’єм під вантаж
– для УСВ 
– для танкерів 
;
Фактичні об’єми Wф.в і Wф.дн. з таблиці ємності необхідно зіставити з потрібними. Якщо об’єму не вистачає – висота борту збільшується і навпаки – як вказано в розділі 7.3.
Рекомендована література.
1. Бронников А.В. Проектирование судов. – Л.: Судостроение, 1991. –320 с.
2. Бондаренко О.В., Кротов О.І., Сорокін В.І. Конспект лекцій з дисципліни "Проектування суден". – Миколаїв.: УДМТУ, 2002.
Практичне заняття № 8
РОЗРАХУНОК ВЕЛИЧИНИ МІНІМАЛЬНОГО НАДВОДНОГО БОРТУ
8.1. Постановка задачі і мета роботи.
При проектуванні судна, визначаючи його головні розміри, слід забезпечити необхідну швидкість, вантажомісткість, остійність, а також запас пловучості і визначений рівень непотоплюваності. Суттєву роль при цьому відіграє висота надводного борту. Регістром узагальнений величезний експлуатаційний досвід впливу на висоту надводного борту різноманітних факторів: типу судна, його довжини, району плавання, висоти борту, коефіцієнта загальної повноти, характеру сідлуватості верхньої палуби, розташування і довжини надбудов і ящиків. Виданні Регістром “Правила про вантажну марку морських суден” дозволяють призначити надводний борт проекту судна з урахуванням перелічених вище факторів.
Одна з задач, яку треба вирішувати при проектуванні судна – визначення мінімально допустимої висоти надводного борту по “Правилам про вантажну марку морських суден” [1]. Ця задача і ставиться в цьому практичному занятті [2.пп. 7.5].
Мета роботи – одержання навичок в роботі з Правилами Регістру і в визначенні мінімальної висоти борта проекту судна по "Правилам про вантажну марку морських суден".
8.2. Короткі теоретичні відомості.
Відповідно Правилам [1] усі морські судна поділяються на типи А і В.
Судна типу А – це судна, спроектовані для перевезення тільки рідких вантажів наливом, судна типу В – усі інші.
Величина мінімального надводного борту F визначається як алгебраїчна сума базисного надводного борту Fбаз і поправок до нього.
,
де поправки: k1 – на коефіцієнт загальної повноти; k2 – на розрахункову висоту борту; k3 – на надбудови і ящики; k4 – на надмір або недостачу сідлуватості; k5 – для суден типу В довжиною менше 100м.
Базисний надводний борт Fбаз для суден необмеженого району плавання визначається по таблицям Правил для суден типу А і типу В в залежності від їх довжини і дозволенного району плавання. Таблиці складені для суден з стандартною сідлуватістю, d = 0,68 для осадки 
, відношення 
і без надбудов.
При відхиленні показників проекту від цих даних вносять поправки.
Поправка на коефіцієнт загальної повноти d.
Якщо 
, то визначений по таблицям Правил базисний надводний борт Fбаз повинен бути помножений на коефіцієнт 
.
Поправка на висоту борта H.
Якщо 
, то надводний збільшується на величину:
, мм
де R – коефіцієнт, який дорівнює 250 якщо 
м і R=L/0,4B, якщо L<120 м; якщо 
, то поправка не вводиться.
Поправка на надбудови і ящики.
Якщо довжина надбудов і ящиків дорівнює довжині судна, то відраховування з надводного борту k3 повинно дорівнювати:
350 мм – для судна L = 24 м,
860 мм – для судна L = 85 м,
1070 мм – для судна 
м.
Відраховування для проміжних значень довжин повинні визначатися лінійною інтерполяцією.
Якщо сумарна довжина надбудов і ящиків менше довжини судна, то проценти відраховування від вказаних вище величин визначаються з табл. 8.1.
Таблиця 8.1. – Процент відраховування
| Сумарна довжина надбудов | Тип судна | ||
| Тип А | Тип В | ||
| Процент відрахувань для надбудов усіх типів | Судна з баком і без роздільної середньої надбудови | Судна з баком і роздільною середньою надбудовою | |
| 0,1L 0,2L 0,3L 0,4L 0,5L 0,6L 0,7L 0,8L 0,9L 1,0L | 75,3 87,7 | 23,5 75,3 87,7 | 6,3 12,7 27,5 75,3 87,7 |
Проценти відраховування для проміжних значень довжини надбудов і ящиків визначаються лінійною інтерполяцією.
Поправка на відхилення від стандартного профілю сідлуватості k4 визначається по формулі:
, мм
де l – загальна довжина закритих надбудов, м;
– недостача або надлишок сідлуватості.
Недостача або надлишок сідлуватості в носовій