Устройство и оборудование судов - реферат

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московская государственная академия водного транспорта»

Кафедра судостроения и судоремонта

дисциплина “Устройство и оборудование судов”

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …...…………………………………………………………….…..3

1. Задание на проектирование …………………………………………...4

1.1. Данные исходных величин для проектирования судна ….………..5

1.2. Основные данные по судну-прототипу .……………………………6

1.3. Нагрузка масс судна…………... .……………………………………7

1.4. Определение основных элементов грузового теплохода .………...9

1.5. Разработка эскиза общего положения ….…………………………17

1.6.1. Нормы площади палубы в жилых помещениях ……….…….....18

1.6.2. Нормы высоты судовых помещений ………….……………...…18

1.6.3. Минимальные размеры судовой бани и душевой ….…………..19

1.7. Определения координат центра масс судна ….…………………...19

1.7.1. Судно в грузу ………………………………………………..……20

1.7.2. Судно порожнем …………………………………...……………..21

1.8. Расчёт элементов плавучести и начальной остойчивости .………22

1.9. Диаграмма статичеческой и динамической остойчивости судна..23

2. Расчёт посадки судна …...……………………………………………25

2.1. Удиферентовка судна ………………………………………………25

2.2.1. Рулевое устройство ……………….……………………………...27

2.2.2. Якорное устройство ………….…………………………………..27

2.2.3. Спасательные средства …………………………….…………….28 Заключение .......……………………………………………………………29

Список литературы ………………………………………………………..30 Чертеж общего расположения судна ………...…………………………..31 Приложение 1. …….……………………………………………………….32

Приложение 2. ……..………..………………………………………….….33

ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте по дисциплине « Устройство и оборудование судов» должны быть решены следующие вопросы. Определить главные элементы судна, рассчитать посадку судна в грузу и порожнем и определить оптимальные характеристики движителей, проверить остойчивость судна по Правилам Речного Регистра, разработать чертеж общего расположения. В пояснительной записке должно быть также краткое описание района плавания, для которого проектируется судно.

Особенностью выполняемого проекта является содержание в нем элементов самостоятельных исследований. Проект должен отражать современные тенденции в развитие флота, а также техники погрузо-разгрузочных работ и организации работы флота, оказывающих непосредственное влияние на развитие архитектурно – конструктивных типов судов. Для достижения этой цели необходимо сделать анализ достоинств и недостатков близких по характеристикам эксплуатируемых судов и ознакомиться с различными материалами по судам с целью выявления новых рациональных решений для использования их в проекте.

1. Задание на проектирование.

Спроектировать сухогрузный теплоход грузоподъемностью 4000 т. класса «О». Определить главные элементы судна, рассчитать осадку судна в грузу и порожнем и определить оптимальные характеристики движителей, проверить остойчивость судна по Правилам Речного Регистра, разработать чертеж общего расположения. Сделать оптимизацию по выбранным судам.

При разработке проекта было взыто за прототип 3 характерных судов,пазной грузоподъемности,это суда проектов №-507Б,507А,05074.Рассмотрев,архитектурно-конструктивные особенности данных судов выбор был сделан на №-507Б,по нему и был сделан проект.

Особенностью проекта являлось то, что принимаемые к проектированию суда сходились совершенно одинаковыми корпусами, что позволило использовать их не только для перевозки овощей, но при доработки трюма можно использовать как универсальные суда для различных род груза. Совершенство корпуса в судах - овощевозах показало что их применение можно использовать для перевозки овощных грузов, зерновых, обычные и рефлежераторные контейнеры, лес в пакетах и другие тарно - штучные грузы, также можно сделать в корпусе нефтеналивные танки и использовать для перевозки топлива.

В трюме предусмотрен транспортер что сокращает время подачи в разные камеры. На судне дополнительно кроме экипажа находятся бригада грузчиков, механизатор отвечающий за функционирование оборудования и агент организующий погрузо-разгрузочные работы, организацию по приему грузов.

1.1. Данные исходных величин для проектирования судна.

1.2. Основные данные по судну-прототипу:

Сухогрузный теплоход грузоподъемностью 4000 тонн

Класс – «О»

№ проекта – 507Б

Тип судна – сухогрузный двухвинтовой теплоход с надстройкой и рулевой рубкой в носовой часть и МО в корме, c одним трюмом, расположенным между надстройкой и МО, с двойным дном и двойными бортами.

Назначение судна – перевозка овощей, фруктов, тарно-штучных и пакетированных грузов, зерна, замороженных продуктов.

Район плавания – магистральные и боковые реки с глубинами не менее 2 м, Ладожское и Онежское озера с ограничением по ветровому режиму, а также Азовское море и Финский залив при высоте волны до 2 м.

Остойчивость – удовлетворяет требованиям Речного Регистра РФ.

Непотопляемость – обеспечена при заполнении форпика или ахтерпика.

Размеры корпуса судна расчётные:

Длинна L – 110 м

Ширина В – 16 м

Высота борта Н – 4.68 м

Осадка в полном грузу и с полными запасами Т – 3 м

Водоизмещение в полном грузу и с полными запасами Д – 5250 т

Скорость судна в полном грузу U – 22 км/ч

Мест для экипажа – 20

Автономность – 15 суток

Суммарная мощность главных двигателей ∑ Nе 2000 л.с.

Нагрузка масс судна – прототипа, сухогрузного теплохода проекта № 507Б

грузоподъёмностью 4000т, класса «О» речного регистра.

1.3. Нагрузка масс судна.

А. Корпус с оборудованием:

Б. Механизмы машинного отделения

В. Дедвейт

При использовании для определения водоизмещения проектируемого судна уравнения масс необходимо, основываясь на данных судна прототипа вычислить измерители

1.4. Определение основных элементов грузового теплохода.

Основными элементами грузовых теплоходов, подлежащими определению на начальной стадии проектирования, являются:

- водоизмещение судна,

- главные размерения корпуса,

- коэффициенты полноты,

- мощность силовой установки.

Эти элементы определяются по эмпирическим формулам, большое число которых предложено разными авторами, а также с использованием данных по судну-прототипу.

Для определения водоизмещения в данном проекте используется метод коэффициента утилизации

(1,11)

Где G – грузоподъемность судна,

η – коэффициент утилизации, определённый как отношение грузоподъемности судна к его водоизмещению.

Для проектируемого судна η вычисляется путём использования данных по судну-прототипу, с введением корректирующей поправки, учитывающей отклонение основных характеристик судна-прототипа от корректируемого судна.

(1,12)

Где - коэффициент утилизации судна-прототипа, определяемый по выражению (1,11);

- приращение коэффициента утилизации, обусловленное изменением характеристик проектируемого судна.

Расчётное выражение для приращения имеет вид:

Где:

LBH – кубический модуль определяемый по выражению

ε – коэффициент учитывающий неплотность заполнения трюма грузом

( ε = 1,0-1,10 ) – в данной работе значение ε принято равным 1,05

υ – удельный погрузочный объём груза, величина которого указывается в задании, или принимается в зависимости от рода груза ; в данной работе значение υ принято равным 1,2.

G-грузоподъёмность судна

- относительное значение длин форпика и ахтерпика, машинного отделения и люкового закрытия трюмов соответственно.

- относительные значения суммарной ширины бортового набора и ширины люка;

- относительные значения палубного и днищевого набора;

- относительное значение высоты комингса люка.

Используя среднестатистические значения указанных параметров, приведённых в Приложении 10, принимаем для данной работы :

Далее в расчётах значения и величины отмеченные знаком «’» относятся к судну прототипу.

С – адмиралтейский коэффициент

Вычисление значения адмиралтейского коэффициента судна-прототипа, производится исходя из формулы расчёта общей мощности судовой энергетической установки

Где: Д’ – водоизмещение судна-прототипа т,

U’ – скорость судна-прототипа км/ч,

С’ – адмиралтейский коэффициент судна-прототипа.

- суммарная мощность силовой установки судна-прототипа

Отсюда:

Значение адмиралтейского коэффициента для проектируемого судна вычисляется по формуле:

(1,17)

Где : (1,18)

В приведённых выражениях –

С’ – адмиралтейский коэффициент судна прототипа,

U’ – скорость судна-прототипа (м/с),

U’ – скорость проектируемого судна (м/с),

Fr’ – число Фруда судна прототипа,

Где L’ – длинна судна-прототипа (м),

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с)

Далее поэтапно определяем необходимые величины:

Также для определения необходимо вычислить

Измеритель расхода топлива и смазки

Где t – автономность плавания в сутках в данной работе принято считать равным

q - удельный расход топлива, q = 0,23 / 0,24 кг/кВт ч – в данной работе значение q принято считать равным 0,223 кг/кВт ч

k – коэффициент, учитывающий расход топлива и смазки на вспомогательные и бытовые нужды – в данной работе значение k принято считать равным 0,22

тогда:

Исходя из численности экипажа проектируемого судна 10 человек и автономность 10 суток, рассчитываем:

Полученные значения, необходимые для вычисления приращения коэффициента утилизации подставляем в выражение

Отсюда:

Тогда:

Главные размерения и коэффициенты полноты определяются следующим образом:

Если осадка судна не ограничена, то можно, используя характеристики близких судов-прототипов, задаться соотношениями главных размерений:

Значения коэффициента полноты водоизмещения δ – принимается равным величине данного параметра судна-прототипа = 0,857

Далее, исходя из уравнения плавучести:

при ρ = 1т/м³ ,

Для проектируемого судна определяем следующие величины:

Полученная в результате вычислений осадка проектируемого судна отвечает требованиям обеспечения запаса по глубине под днищем при имеющихся гарантируемых габаритах судового хода. Поэтому осадка проектируемого судна принимается равной осадке судна-прототипа – 1,6м.

Так как →

Коэффициент конструктивной ватерлинии определяется по формуле:

, (1,21)

Из соотношения = 1,08 вычисляется коэффициент полноты площади мидельшпангоута

Высота борта назначается из условий:

1) обеспечение минимума надводного борта:

Где: - минимальная высота надводного борта, принимается по Правилам Речного регистра в зависимости от длинны корпуса судна и класса судна – в данной работе это значение будем считать равным 0,57.

2) выполнение требований Речного регистра в отношении максимально допустимых значений с точки зрения прочности

3) обеспечение заданной грузовместимости судна (для трюмных судов)

Где : LBH – кубический модуль, величина которого для проектируемого судна вычислена выше и составляет – 2786.56

Высота борта проектируемого судна принимается равной 2,3 метра, так как это удовлетворяет всем вышеуказанным условиям.

Формула для вычисления суммарной мощности силовой установки проектируемого судна имеет вид:

Выбор двигателей производится исходя из необходимости использования на данном судне, в целях обеспечения безопасности плавания, двух главных двигателей.

Из таблицы дизелей выбираем двигатель:

6 ЧН 25/34

n = 500 об/мин

Удельная масса 26 кг/кВт

Число цилиндров i = 6

Удельный эффективный расход топлива g = 0,213 кг/кВт*ч

Мощность Ne = 400 кВт

L = 4.6 B = 1,08 H = 2.42

Таким образом суммарная мощность энергетической установки проектируемого судна составляет 2*400 = 800 кВт , что с гарантированным запасом покрывает рассчитанную потребность.

При одновременном использовании двух машин на максимальной проектной скорости и в полном грузу, каждый из двигателей будет работать в режиме примерно 85 – 90 %, от максимальной мощности, что является благоприятным условием для их надёжной эксплуатации.

В заключении по результатам вычислений необходимо выполнить контрольную проверку.

Водоизмещение данного судна рассчитанное с использованием коэффициента утилизации составляет: Д = 2269

Водоизмещение данного судна рассчитанное с использованием уравнения плавучести составляет: Д = 2269

Водоизмещение проектируемого судна рассчитанное исходя из сумм масс его основных частей, груза, экипажа с багажом, запасов воды п провизии, и с учётом запаса водоизмещение на проектирование составляет:

, где

=

dД=0,025*2269=56.7

Отсюда :

Д = 549.7+53+51.2+27,5+1410+56.7=2138.1

Расхождение в полученных результатах составляет не более 2,2%, что не превышает допустимых 3%.

1.5. Разработка эскиза общего расположения.

Непосредственной целью разработки эскиза общего расположения является получение информации для определения координат центра масс судна в гружённом и порожнем состоянии (судно порожнём соответствует состоянию загрузки без груза с 10% запасов топлива и смазки).

Шпацию принято считать равной 550мм.

Для трюмных грузовых теплоходов после решения вопроса о местоположении и размерах грузовых трюмов, необходимо проверить его фактический объем, величина которого должна быть не менее требуемой

Высота грузового комингса должна быть не менее требуемой Правилами Речного регистра для класса «О», не менее 300мм.

Длинна отсеков должна быть кратной шпации (рекомендуемое значение, как указано выше – 550мм).

Высота междудонного пространства должна быть не менее 0,8м для судов длинной до 120м, и 0,9м более 120м,

Размеры топливного отсека назначаются исходя из объёма жидкого груза, величина которого определяется автономностью плавания, мощностью силовой установки, удельным расходом топлива.

Размеры цистерн питьевой воды и сточных вод определяется соответственными массами.

Расположение рулевой рубки должно обеспечит сектор обзора 270-360 градусов. При расположении надстройки над машинным отделением должно быть обеспечено сообщение всех помещений надстройки, рубки и МО по внутренним трапам. Жилые помещения должны отделяться от топливного отсека кофердамом. Размер горизонтального кофердама по высоте принимается не менее 0,7м. При назначении размеров жилых и служебных помещений и проработке их планировки необходимо руководствоваться нормами и требованиями санитарных правил.

Общественные помещения.

Минимальная площадь на одно посадочное место в столовой 1,1м².

Ширина обеденных столов должна быть не менее 600мм. Для столов, имеющих места только с одной стороны, допускается ширина 500мм. Длина по кромкам обеденного стола должна быть не менее 600мм на каждое место. Свободный проход для обслуживания столов должен быть не менее 600мм

Жилые помещения для экипажа.

На судах 1 – группы жилые помещения (каюты) со спальными местами для каждого члена экипажа. В каютах должно быть не более двух мест.

Объем на 1 человека должен быть не менее 6,0м². Ширина проходов в каютах между переборкой параллельной боковой стороной койки или между параллельными койками должна быть не менее 700мм в одноместной каюте и не менее 800мм в двухместной.

1.6.1. Нормы площади палубы в жилых помещения экипажа, м².

Для хранения личных вещей в каюте должен быть устроен индивидуальный шкаф или соответствующие отделения в шкафу на каждого проживающего человека размерами: высотой не менее 1750мм, шириной не менее 400мм, глубиной не менее 500мм.

Размеры коечных рам и диванов должны соответствовать действующему стандарту: расстояние между внутренними кромками ограждения должны быть не менее 1900*600мм.

1.6.2. Нормы высоты судовых жилых помещений, м.

Камбуз.

Столы должны быть длинной не менее 1500мм, шириной 750мм и высотой 850мм с ящиком внизу. Раздаточный столик должен иметь размеры не менее 800*600мм

Санитарно - бытовые помещения.

В данном курсовом проекте на судне предусмотрена прачечная. Ширина проходов в прачечной между стиральной машиной, кипятильником или другим оборудованием , а так же стенками и переборками должна быть не менее 600мм. Сушильное помещение 3м²

1.6.3. Минимальные размеры судовой бани и душевых.

1.7. Определения координат центра масс судна.

По эскизу общего расположения определяются координаты рядя составляющих масс судна, что позволяет определить координаты центра масс судна . Эти составляющие вносят в таблицу с указанием плеч .

Координаты центра масс отдельных составляющих, если возможно, определяются по эскизу общего расположения. Так, с эскиза общего расположения снимаются координаты Xi и Zi основного груза, отсеков и т.д. Координаты центра масс корпуса с оборудованием и аппликату центра масс МО, определяется используя статистические данные.

Определение координат центра масс выполняется для состояния судно в грузу и судно порожнём с 10% запасом топлива и смазки. Данные измерений и расчётов заносятся в таблицы.

1.7.1. Судно в грузу .

1.7.2. Судно порожнём .

1.8. Расчёт элементов плавучести и начальной остойчивости.

Расчёт элементов плавучести и начальной остойчивости включает расчёт значений поперечного и продольного метацентрических радиусов и поперечной и продольной метацентрических высот.

Значения Д=2269 δ=0,857 L=82.2 В=12.2 Т=1.6 Н=3.5 α=0,933

Значение β=0,998 определены в ранее проведённых расчётах.

Аппликата центра величины вычисляется по формуле В.В. Поздюнина

Значения метацентрических радиусов – по формуле Фан дер Флита:

Значения метацентрических высот вычисляются из геометрических отношений:

h = r +Zc-Zg=8.21+0.83-3.11=5.93

H = R + Zc – Zg = 301.3+0.83-3.11=299.02

2. Расчёт посадки судна.

Этот расчёт включает в себя определение дифферента для двух состояний судна: в грузу и порожнём.

Данный расчёт выполняется в табличной форме.

2.1. Удифферентовка судна.

В таблице значения абсцисс Xf и Xc можно принять неизменными для обоих состояний нагрузки, при этом величина Xf определяется по выражению :

Xf = -0.01[L(1.75+α+3.5α²)√1-α] = -0.01 [83(1.75+0.933+3.5*0.933²)*

* √1-0.933] = -4.59

Осадка судна порожнём Тн приближённо определяется по выражению Тн=Тгр- Т, в котором , где

разница между массой судна в грузу и порожнём

S- площадь ватерлинии, принимается равной S = α L B

2269-1285=984

S = 0.933*83*12=929.2

Tп = 1,6-1.05 = 0,55

По значениям осадки носом и кормой в порожнем состоянии принимается решение в отношении необходимости приёма балласта. Балласт принимается для обеспечения нормальной работы движителей из условия

При установке подруливающего устройства - Тн больше 1,6

Исходя из выше приведённых требований – в данной работе значение Тк принято равным 1.79 , а значение Тн принято равным 1.52м.

Осадки Тн и Тк , полученные в таблице для состояния порожнём, меньше требуемых, поэтому по значению требуемых осадок судна носом и кормой (с балластом) определяется среднее значение осадки

с балластом.

Далее находится изменение осадки, вызванное приёмом балласта

Т=Тб- Тп

и необходимая масса балласта mб = ρ TS

где – ρ – плотность воды;

S – площадь действующей ватерлинии, принимается равной площади ватерлинии в грузу.

Т = 1,41 - 0,71 =0,70

Mб = ρ TS = 1*0,7*929.2=650.4

Координата балласта определяется приближённо по выражению:

Где значения Д и Н принимаются для загрузки судна порожнём

2.2.1. Рулевое устройство.

Руль - подвесной балансирный.

Число - 4 (2 средних, 2 бортовых)

Площадь пера – 1,8 среднего, 1,57 бортового.

Рулевая машина – РГ-4,0 Крутящий момент на баллере.

2.2.2. Якорное устройство.

Якорь Холла

Количество и вес носовых якорей – 2 * 800

Вес кормового якоря – 800

Калибр и длинна цепей носовых якорей – 28*127, 28*152

Калибр и длинна цепи кормового якоря – 28 * 102

Брашпиль Б3Р

Управление – дистанционное отдача и затяжка тормозов брашпиля из ходовой рубки и дистанционный контроль длинны вытравленной цепи.

Якорно-швартовочный шпиль – ЯШ3Р 0,175/0,09

Швартовная лебёдка-электрогидравлическая автоматизированная.

2.2.3. Спасательные средства.

Спасательная шлюпка - СШПВ-13, с подвесным мотором

Количество – 2

Вместимость – 13 чел.

Шлюпбалка – Шб2Ш1,6

Шлюпочные лебёдки – ЛШ1 и ЛРС-500

Количество – 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении надо отметить, то что суда - овощевозы – это технически оснащенные современные транспортные средства. Комплексная автоматика позволяет эксплуатировать их при самых неблагоприятных погодных условиях. Приспособлены они к плаванию в продленный навигационный период, грузовой трюм имеет усиления для ускоренной погрузки-разгрузки. Главные двигатели имеют двухтопливную систему и могут работать как на дизельном, так и на менее дефицитном моторном топливе. Для перевозки рефлежераторных контейнеров на судах установлена, дорогостоящая аппаратура. Значительный объем агрегатированных механизмов и труб в виде панелей повысил ремонтопригодность судов. Для проживания экипажа на судах созданы более комфортные условия: индивидуальные каюты оборудованы современной мебелью и кондиционерами, установлены дополнительные холодильники, телевизоры, бани-сауны и другие удобства для экипажа.

Все перечисленное в определенной мере сказывается на стоимости судов, а это, в свою очередь, предопределяет необходимость использования их с максимальной отдачей на перевозках овощной продукции и других народнохозяйственных грузов.

В спроектированном судне выполнены все самые современные решения позволяющие эксплуатировать его на выгодных условиях судовладельца. Было найдено оптимальное решения позволяющее поставлять комплексную партию продуктов в течении длительного маршрута судна. Эффективная работа персонала находящегося на судне позволяет контролировать качество и процесс загружаемое продукции.

Повышение эффективности использования судов овощевозов на мой взгляд, может и должно быть достигнуто за счет резкого сокращения простоев судов в ожидание порузки-разгрузки и интенсификации грузовых работ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Амелин В.С., Трифонов А.В., Методические указания по выполнению курсового проекта. МГАВТ, 2002 г.

2. Лесюков В.А. Теория и устройство судов внутреннего плавания. М., «Транспорт», 1982 г.

3. Справочник по серийным транспортным судам. Том 6. М., «Транспорт»,1980 г.

4. Российский Речной Регистр.М., 2000 г.

5. Санитарные нормы и правила для судов. М., «Транспорт», 1978 г.

6. Белкин.Ю.В., Инженерная графика в судостроении. М., «Транспорт», 1970 г.

7. Основы проектирования судов ВВП. М., «Транспорт», 1970 г.