Проектирование теоретического чертежа и расчет его элементов

7.1 Определение параметров необходимых для проектирования теоретического чертежа.

Для построения теоретического чертежа необходимы следующие параметры;

• рассчитанные ранее размерения судна:

L=85м; B=16м; H=7,3м; T=6м; D=6177т; α=0,900; β=0,993; δ=0,739; Xс=2м;

Центр тяжести КВЛ X f =˗

X f =- =-1,47 м;

радиус скулы Rск=1,525 =1,525 =1,25 м.

•Длина и положение цилиндрической вставки. Их целесообразно взять по рекомендациям Линдблада, в зависимости от δ:

Lнос=0,295·85=25,075=25 м;

Lк=0,315·85=26,775=27м;

Lцв=0,390·85=33,15=33м.

7.2 Проектирование строевой по шпангоутам.

При проектировании строевой по шпангоутам, площадь строевой численно равна объемному водоизмещению судна.

V= = =6026 м³,

абсцисса центра тяжести строевой равна абсциссе центра величины Xс=2,46м.

Коэффициент полноты площади строевой численно равен коэффициенту продольной призматической полноты.

= = =0,744; КN=Xc=2,46м.

Построение строевой по шпангоутам ведем на рисунке 7.1.

На этом рисунке:

AB=βBT=0,993·16·6=95,33м²;

BF’=CF”=L(1-φ)=85(1-0,744)=21,76м;

KE= = =54,66м².

Далее проверяем водоизмещение проектируемого судна, вычисленное по строевой по шпангоутам, и сравниваем его с расчетным водоизмещением.

Расчет ведем в таблице 7.1.

Таблица 7.1

i
ωi,м2		27,5		75,5			95.3	95.3	95.3	95.3	95.3	95.3	95.3	94,5

Продолжение таблицы 7.1

							Ʃωi	(ω0-ω20)/2	Ʃ*=Ʃωi-(ω0-ω20)/2
	75,5		46,5				1415,6

Водоизмещение строевой по шпангоутам будет равно V’.

V’=ΔL· = ·1416=6018м³,

Δ= ·100% 0,5%;

Δ= ·100%=0,13% 0,5%

Погрешность вычислений составляет 0,16% 0,5%, что является допустимым.

7.3 Построение КВЛ и диаметрального батокса.

Способ построения КВЛ аналогичен строевой по ватерлинии, с той лишь разницей, что вместо ординаты на миделе ω=βBT, откладываем величину B/2, вместо коэффициента φ подставляем α, вместо Xc подставляем X f.

Построения производим на рисунке 7.2.

На этом рисунке:

AB=B/2=16/2=8м;

BF’=CF”=L(1-α)=85(1-0,900)=8,5м;

EN=X f =-1,47м;

BE= = =4,2м.

Проверим площадь КВЛ, вычислив графически, с расчетами в таблице 7.2. S’_квл=2ΔL .

С площадью КВЛ, Полученную расчетным путем.

S_квл=αLB=0,900·85·16=1224м²

Таблица 7.2

i
yi,м		3,5	6,1	7,6

Продолжение таблицы 7.1

							Ʃyi	(y0-y20)/2	Ʃ*=Ʃyi-(y0-y20)/2
			7,9	7,25	5,7		145,05	1,5	143,5

S’_квл=2ΔL =2·4,25·143,5=1220м²;

Δ= ·100% 0,5%;

Δ= ·100%=0,3% 0,5%.

Форма диаметрального батокса приведена на рисунках (7.2) и (7.3).
Форштевень выполним прямым наклонным, корму – транцевой.

Далее необходимо решить вопрос о седловатости палубы и погиби бимсов. При этом руководствуемся Правилами [1].

проектируемое судно имеет избыточный надводный борт, поэтому нет необходимости проектировать судно с седловатостью.

Главная палуба имеет погибь бимса. Стрелка погиби бимса равно 1/50·В=0,32м.

В районе цилиндрической вставки борта выполнены вертикально, днище горизонтально, а участок борта, сопряженный с днищем – цилиндрический.

7.4 Проектирование теоретического чертежа

После всех выполненных подготовительных работ переходим к построению теоретического чертежа.

На теоретическом чертеже изображаем 21 теоретический шпангоут (с 0 по 20), два батокса I,II и диаметральный, число ВЛ до расчетной осадки 5 штук (с 0 по 4 КВЛ).

Все обводы согласовываем, добиваясь плавности.

7.5 Определение гидростатических элементов.

Используя теоретический чертеж судна производим вычисление его гидростатических элементов:

- площадей ватерлиний Si;

- объемного водоизмещения V;

- абсциссы центра величины x_c;

- центр площадей ватерлиний x_fi;

- аппликаты центра величины z_с;

- метацентрические радиусы r, R;

в зависимости от осадки Т.

Вычисление элементов производится по способу трапеций. Сначала вычисляем элементы каждой ватерлинии (таблицы 7.3-7.7).

Таблица 7. 3 - Вычисление элементов _0__ ватерлинии

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат Y3, м3	Произведение iY, м	Произведение i2Y, м
	+10	-	-	-	-
	+9	-0,3	-0,027	-2,7	-24,3
	+8	1,5	3,375
	+7	3,4	39,3	23,8	166,6
	+6	5,3	148,9	31,8	190,8
	+5	6,4	262,1
	+4	6,7	300,8	26,8	107,2
	+3	6,75	307,5	20,25	60,75
	+2	6,75	307,5	13,5
	+1	6,75	307,5	6,75	6,75
		6,75	307,5
	-1	6,75	307,5	-6,75	6,75
	-2	6,75	307,5	-13,5
	-3	6,9	328,5	-20,7	62,1
	-4			-24
	-5	3,7	50,65	-18,5	92,5
	-6	1,9	6,85	-11,4	68,4
	-7	0,5	0,125	-3,5	24,5
	-8	-0,2	-0,008	1,6	-12,8
	-9	-	-	-	-
	-10	-	-	-	-
Суммы		82,3	3201,855	67,45	1155,25
Поправки		-0,25	-0,0175	-0,55	-18,55
Исправленные суммы		82,55	3201,9		1173,8
Площадь ватерлинии = 701,675 м2
Момент инерции площади относительно оси x = 9072 м4
Момент инерции площади относительно оси y =180215 м4
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии = 3,50 м
Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии, относительно оси, параллельной y, = 171615 м4

Таблица 7. 4 - Вычисление элементов _1__ ватерлинии

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат Y3, м3	Произведение iY, м	Произведение i2Y, м
	+10	-	-	-	-
	+9	2,3	12,167	20,7	186,3
	+8	3,8	54,872	30,4	243,2
	+7	5,6	175,6	39,2	274,4
	+6
	+5	7,7	456,5	38,5	192,5
	+4
	+3
	+2
	+1
	-1			-8
	-2			-16
	-3			-24
	-4	7,7	456,53	-30,8	123,2
	-5			-35
	-6	4,5	91,13	-27
	-7	2,5	15,625	-17,5	122,5
	-8	1,5	3,375	-12	-96
	-9	-	-	-	-
	-10	-	-	-	-
Суммы		113,6	6047,846	80,5	2179,1
Поправки		1,9	7,771	4,35	141,15
Исправленные суммы		111,7	6040,075	76,15	2037,95
Площадь ватерлинии = 949,45 м2
Момент инерции площади относительно оси x = 17114 м4
Момент инерции площади относительно оси y =312889 м4
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии = 2,9 м
Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии, относительно оси, параллельной y, = 304919 м4

Таблица 7. 5 - Вычисление элементов _2__ ватерлинии

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат Y3, м3	Произведение iY, м	Произведение i2Y, м
	+10	-0,8	-0,512	-8	-80
	+9	2,4	13,824	21,6	194,4
	+8	4,6	97,336	36,8	294,4
	+7	5,6	175,6	39,2	274,4
	+6	7,7	456,5	46,2	277,2
	+5	7,9		39,5	197,5
	+4
	+3
	+2
	+1
	-1			-8
	-2			-16
	-3			-24
	-4			-32
	-5	7,4	405,22	-37
	-6	6,2	238,33	-37,2	223,2
	-7	3,6	46,656	-25,2	176,4
	-8	1,5	3,375	-12
	-9	-0,3	-0,027	2,7	-24,3
	-10	-	-	-	-
Суммы		117,8	6537,39	66,6	2294,2
Поправки		-0,55	-0,2695	-2,65	-52,15
Исправленные суммы		118,35	6537,66	69,25	2346,35
Площадь ватерлинии =1005,975 м2
Момент инерции площади относительно оси x = 18523 м4
Момент инерции площади относительно оси y =360238 м4
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии = 2,5 м
Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии, относительно оси, параллельной y, = 354017 м4

Таблица 7. 6 - Вычисление элементов _3__ ватерлинии

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат Y3, м3	Произведение iY, м	Произведение i2Y, м
	+10
	+9	3,1	29,8	27,9	251,1
	+8	5,4	157,5	43,2	345,6
	+7
	+6
	+5
	+4
	+3
	+2
	+1
	-1			-8
	-2			-16
	-3			-24
	-4			-32
	-5			-40
	-6	7,8	474,6	-46,8	280,8
	-7	6,8	314,4	-47,6	333,2
	-8	4,2	74,09	-33,6	268,8
	-9	-1,3	-2,197	11,7	-105,3
	-10	-	-	-	-
Суммы			7535,13	51,8	2885,2
Поправки		0,9	13,797	19,8	72,9
Исправленные суммы		128,1	7521,33		2812,3
Площадь ватерлинии =1088,85 м2
Момент инерции площади относительно оси x = 21310 м4
Момент инерции площади относительно оси y =431776 м4
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии = 1,1 м
Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии, относительно оси, параллельной y, = 430549 м4

Таблица 7. 7 - Вычисление элементов _4__ ватерлинии квл

№ теоретического шпангоута	№ плеча I	Ординаты Y, м	Кубы ординат Y3, м3	Произведение iY, м	Произведение i2Y, м
	+10	0,4	0,064
	+9	3,7	50,653	33,3	299,7
	+8	6,1	226,98	48,8	390,4
	+7	7,6		53,2	372,4
	+6
	+5
	+4
	+3
	+2
	+1
	-1			-8
	-2			-16
	-3			-24
	-4			-32
	-5			-40
	-6			-48
	-7			-56
	-8	7,5	421,9	-60
	-9			-54
	-10			-30
Суммы		146,3	8549,6	-60,7	4216,5
Поправки		1,7	13,5	-13
Исправленные суммы		144,6	8536,02	-47,7	4046,5
Площадь ватерлинии =1229,1 м2
Момент инерции площади относительно оси x = 24185 м4
Момент инерции площади относительно оси y =621264 м4
Абсцисса ЦТ площади ватерлинии = -1,4 м
Центральный момент инерции, проходящий через ЦТ площади ватерлинии, относительно оси, параллельной y, = 618848 м4

Расчет гидростатических элементов ведем в таблице 7.8.

По результатам расчетов строим гидростатические кривые, рисунок 7.5.

Эти кривые являются исходными для вычисления плавучести, остойчивости, непотопляемости и качки судна рисунок 7.1.

Рисунок 7.1

Гидростатические кривые