Проектирование судов Теория проектирования (стр. 11 из 14)

Приведенные выше исследования носят общий характер и могут применяться для определения вместимости различных типов судов. Но в то же время для судов отдельных архитектурно-конструктивных типов можно дать более конкретные решения. Так, Л.М. Ногид вывел специальное уравнение для сухогрузных судов, базирующееся на рассмотрении объема их грузовых помещений. Рассмотрим вначале уравнение для судов со средним расположением МО.

Рис. 14. Схема судна со средним расположением МО

Объем, заключенный между верхней палубой и настилом двойного дна

W_п = δ_пLB(H – h_дд),

где – δ_п коэффициент общей полноты теоретического объема W_п, отнесенный к LB(H – h_дд), h_дд – высота двойного дна.

К объему W_п могут быть добавлены объемы между комингсами люков, выступающими над верхней палубой.

Исключая из W_п объемы пиков, цистерн разного назначения (кроме цистерн между переборками МО), коридора гребного вала и т.п. и считая, что отношение исключенных объемов к W_п составляет (1 – k_п), получим теоретический объем трюмной части и МО

W_т = k_пδ_пLB(H – h_дд).

Объем заключенный между переборками МО

W_м = δ_мL_мB(H – h_дд).

Тогда объем грузовых трюмов

или с учетом двойных бортов (рис. 16)

,

где В_б – средняя ширина междубортного пространства.

По полученным зависимостям можно найти удельную грузовместимость судна μ_с = W_гр/Р_гр или переходя от теоретической к вместимости по сыпучему или штучному грузу μ_гр = k_ΔW_гр/Р_гр, где k_Δ – коэффициент вычета, равный 0,97 – 0,98 для сыпучего груза и 0,87 – 0,89 для штучного груза.

.

С учетом выражения для W_гр получим

.

Сравнивая уравнения для W_гр и μ_с можно сделать следующие выводы:

1. абсолютная грузовместимость растет пропорционально В, но ширина практически не оказывает влияния на удельную грузовместимость (при В_б = 0, ширина судна в уравнении для μ_с не фигурирует);

2. длина судна L, от которой W_гр зависит довольно значительно, на μ_с влияет сравнительно мало;

3. поскольку коэффициент общей полноты δ связан с коэффициентом δ_п, для определения его влияния сделаем следующие преобразования (учитывая, что по статистике δ_п ≈ δ + 0,1, а δ_м ≈ β ≈ 1)

.

По данным А.В. Бронникова, для грузовых судов L_м/L ≥ 0,12, а k_п всегда меньше единицы. Из-за этого, при увеличении δ грузовместимость растет, хотя и незначительно, поскольку второй член последнего выражения мал по сравнению с k_п;

4. С увеличением коэффициента η_г уменьшается μ_с, так как, чем больше значение η_г, тем меньше при данной грузоподъемности водоизмещение D, а следовательно, и внутренний объем судна;

5. Увеличение Н и отношения h_Т = Н/Т вызывает прямо почти пропорциональный рост абсолютной и удельной грузовместимости.

Для определения отношения h_T, соответствующего заданной удельной грузовместимости, преобразуем выражение, полученное для μ_гр

.

Подставляя в данное выражение значения δ, а также принятые по прототипу или по статистическим данным δ_п/δ, L_м/L, k_п и h_дд/Т, можно найти h_T. Чтобы оценить порядок величины h_T, упростим выражение. Принимая, что по статистике δ/[k_пδ_п – δ_м(L_м/L)] ≈ 1,29, а γ = 1,025 т/м³, получим

.

Данное выражение позволяет грубо оценить значение h_T, при котором обеспечивается заданная грузовместимость судна.

При перевозке части груза на палубе при определении h_T необходимо учитывать только тот объем, который должен находиться в трюмах и твиндеках, т.е. nР_г, где n – доля трюмного груза.

Следует заметить, что по данным Л.М. Ногида и Н.Е. Путова отношение высоты двойного дна к осадке h_дд/Т составляет для сухогрузных судов в среднем 0,16, но для таких судов, как рудовозы значение h_дд/Т может быть существенно превосходить указанную величину.

При перевозке относительно тяжелых грузов (μ_г < 1) вместимость судна (при определенном из уравнения нагрузки водоизмещением) обеспечивается уже при нулевом надводном борте, то есть при h_T = 1 (рис. 15). Составлять уравнение нагрузки в этом случае не требуется, а высоту

борта необходимо определять по требованиям предъявляемым к другим характеристикам судна (например, по Правилам о грузовой марке).

Вместимость судов с кормовым расположением МО

При расположении МО в кормовой части судна более сложным является вопрос об определении значений L_м и δ_м. Однако, можно предположить, что объем помещений МО, приходящийся на один киловатт мощности μ_м = W_м/N, остается постоянным независимо от расположения МО. Тогда

W_м = δ_{м ср}L_{м ср}B(H – h_дд) ≈ δ_{м к}L_{м к}B(H – h_дд),

где индексы "ср" и "к" обозначают соответственно среднее и кормовое расположение МО. Из этой зависимости следует, что

δ_{м ср}L_{м ср} ≈ δ_{м к}L_{м к},

что дает право использовать формулы выведенные для судов со средним МО.

Рис. 16. Схема судна с кормовым расположением МО

Полезная грузовместимость судна, с учетом двойных бортов (рис. 16)

W_г = k_Δδ_тL_т(В – 2В_б)(H – h_дд),

где δ_т – коэффициент полноты теоретического объема трюмной части, L_т – длина трюмной части. С учетом того, что μ_г = W_г/P_г = W_г/η_гγδLBT, получим

,

где η_дл = L_т/L – коэффициент утилизации (использования) длины судна.

Анализ формулы приводит к тем же выводам, что и в случае расположения МО в средней части судна.

Теперь можно найти отношение h_T, удовлетворяющее заданной удельной погрузочной кубатуре груза, при определенном водоизмещении.

.

Принимая, что по статистике δ_т ≈ 1,15δ, а γ = 1,025 т/м³, получим

.

Вместимость наливных судов

В отличие от сухогрузов, наливные суда в своей танковой части, кроме грузовых танков имеют балластные и отстойные цистерны (рис. 17). Таким образом, общий объем танковой части будет складываться из трех объемов

W_т = W_г + W_бл + W_о.

где W_г = P_г/γ_г = (η_г/γ_г)D – объем грузовых танков, W_бл = (η_бл/γ)D – объем балластных цистерн, η_бл – коэффициент балластировки, W_о = сW_г – объем отстойных танков, с – доля вместимости отстойных цистерн, которая по правилам должна составлять не менее 3 % от W_г.

Рис. 17. Схема наливного судна

Таким образом

,

Однако теоретический объем танковой части, определяемой ее геометрией

W_т = k_Δδ_тL_т(В – 2В_б)(H – h_дд),

где k_Δ ≈ 0,95 – коэффициент вычета на телесность набора и недолив жидкости.

Сопоставляя два выражения для W_т, получаем

.

Для танкеров, у которых балластные и отстойные цистерны размещаются в отсеках двойного дна и двойных бортов, т.е. с = 0, η_бл = 0 и с учетом того, что δ_т ≈ 1,15δ, γ = 1,025 т/м³, получим

.

Регистровая вместимость судна

Вместимость судна служит основанием для расчета, касающихся стоимости фрахтования судна, взимания налогов и сборов, оценки продажной стоимости. Таким образом, вместимость судна, определенная по этим правилам или регистровая вместимость, является одной из основных эксплуатационных характеристик судна. В 1982 г. в силу вступили правила Международной конвенцией по обмеру судов 1969 г., в которых регламентируется порядок определения вместимости различных судов.