Проектирование средств океанотехники

Основные термины и определения
Особенности проектирования
судов различного типа
Методы проектирования морских сооружений
Ограничения на проектирование
Водоизмещение и нагрузка судна
Дедвейт
Уравнение нагрузки судна

Основные термины
Плавучесть — способность судна ходить при заданной нагрузке, имея заданную осадку. Мерой плавучести служит водоизмещение. Объем водонепроницаемых отсеков выше ватерлинии называют запасом плавучести
Остойчивость — способность судна, отклоненного внешними силами от положения равновесия и предоставленного самому себе, вновь возвращаться к положению равновесия
Непотопляемость— способность корабля оставаться на плаву и не опрокидываться в условиях, когда один или несколько его отсеков затоплены водой. Непотопляемость обеспечивается запасом плавучести, остойчивостью, целостностью корпуса и надстроек, наличием и состоянием водонепроницаемых переборок и палуб (платформ), разделяющих корпус корабля на отсеки, наличием средств борьбы с повреждениями.
Качка — регулярные поступательные (вертикальная, поперечная и поступательная) и вращательные (бортовая, килевая и рыскание) колебания корпуса судна под внешним силовым воздействием со стороны морского волнения и зыби
Мореходность — совокупность качеств, определяющих способность ходить и использовать механизмы и оборудование до определённых условий моря:. Включает в себя:
Всхожесть на волну — способность преодолевать волну (особенно штормовую) без опасных последствий (например без зарывания). Зависит от обводов и высоты борта в носовой части.
Заливаемость — количество воды, принимаемой на палубу и надстройки при определенном состоянии моря.
Забрызгиваемость — количество брызг, принимаемых на палубу и надстройки при определенном состоянии моря.
Ветрозащищённость — условия эксплуатации судна и работы экипажа при заданной силе ветра.

Основные термины
Ходкость — способность судна поддерживать скорость хода и маневренность на заданных курсах относительно морского волнения и ветра, при условии удовлетворительной обитаемости для экипажа и пассажиров, сохранности грузов и должной работоспособности всех бортовых устройств и механизмов
Управляемость — способность судна изменять или сохранять курс. Управляемость является комплексным мореходным качеством и, в числе прочего, включает в себя вопросы:
Поворотливость — способность судна изменять направление своего движения при отклонении руля на какой-либо угол. Поворотливость характеризуется скоростью изменения курса и диаметром циркуляции;
Устойчивость на курсе — способность судна сохранять неизменным направление своего движения без внешнего вмешательства;
Управляемость при ветре — может оказаться, что в условиях сильного ветра управляемость судна недостаточна;
Управляемость на мелководье — в условиях мелководья ухудшаются как поворотливость так и курсовая устойчивость судна;
Позиционирование судна в заданной точке — способность судна сохранять позицию без применения маршевой двигательной системы;
Активное торможение (реверс) судна — торможение судна за счет работы маршевой двигательной установки в режиме «полный назад», а также скорость такого торможения и тормозной путь судна.

Главные размерения и соотношения
L - длина
B - ширина
H - высота
T – осадка
V – водоизмещение объемное
D – водоизмещение весовое
L/В –относительная длина – 3-10
B/Т – остойчивость и качка
H/Т –остойчивость и непотопляемость
L /T – управляемость и поворотливость

Теоретический чертеж

Коэффициенты полноты
- коэф. полноты конструктивной ватерлинии
- коэф. полноты подводной части мидель-шпангоута
- коэф. общей полноты
- коэф. продольной полноты

Особенности проектирования
Нефтяной танкер
максимальная грузовместимость, при выполнении ограничений
максимальные коэффициенты полноты
двойные борта и двойное дно
α – 0,80 – 0,85
β – 0,95 – 0,98
δ - 0,70 – 0,78

Особенности проектирования
Платформы FPSO судовой формы корпуса
конструктивная схожесть с танкерами
турельное устройство
повышенный центр тяжести
α – 0,80 – 0,85
β – 0,95 – 0,98
δ - 0,70 – 0,78

Особенности проектирования
Платформы SPAR
достаточная глубина воды на месторождение
особенности постройки и транспортировки

Особенности проектирования
Полупогружные платформы
обеспечение прочности
особенности транспортировки
несущая способность палубы

Особенности проектирования
Научно – исследовательские суда
хорошая мореходность
повышенная автономность

Особенности проектирования
Суда разведки
максимальная ширина, требуется для размещения буксируемых средств разведки
показатели качки

Особенности проектирования
Трубоукладочное судно
грузоподъемность и расположение труб
сварочные посты
отстояния от береговой базы снабжения

Особенности проектирования
Буксир
высокие тяговые характеристики

Особенности проектирования
Ледоколы
обеспечение проводки в заданных ледовых условиях
увеличение ширины
α -0,75 – 0,77
β – 0,8 – 0,83
δ - 0,46 – 0,52

Особенности проектирования
Суда Heavy Lift
грузоподъемность и габариты палубы
судовые системы
показатели качки

Особенности проектирования
Суда снабжения и перевозки персонала
грузоподъемность и
габариты палубы
показатели качки
высокая скорость

Ограничения на проектирование
ограничения построечного места
габариты построечного места
ремонтная инфраструктура
ограничения по районам плавания
Класс I — плавание в морt при Нв=8,5 м, R >200 миль
Класс II — плавание при Нв=7,0 м R > 100 миль
Класс ПСП — смешанное (река-море) при Нв=6,0
Класс IIIСП — смешанное (река-море) при Нв=3,5
Класс III — прибрежное, рейдовое и портовое плавание
портовая инфраструктура
Handysize - T=10, 5 отсеков
Handymax - L=190, 5 отсеков
Aframax - 80-120 dwt тыс.т.

Ограничения на проектирование
судоходные каналы и проливы
Suezmax – В=46, Т=24
Panamax - L=294,1м+130м, B=32,3+22м, T=12,0+6м, Клиренс=57,91м
Seawaymax – L=226, B=24, T=7,92
Малакский пролив – Т=26м

Методы проектирования
Пересчет с близкого прототипа
Использование статистических данных по построенным аналогичным объектам
Метод вариации ожидаемых параметров
Метод последовательных приближений

Определение водоизмещения
Водоизмещение состоит из:
Постоянных масс - порожнем
Переменные массы
Дедвейт – переменные массы судна
чистая грузоподъемность- груз перевозимый (Ргр);
полный (валовый)–груз+вода,экипаж,запасы (DW).

Коэф. использования водоизмещения
Позволяет приближенно определить водоизмещение проектируемого судна некоторых типов используя близкий прототип
Коэффициент использования водоизмещения по дедвейту:
ηDW=DW/Dполн
Коэффициент использования водоизмещения по чистой грузоподъемности:
ηгр=Ргр/Dполн

Зависимость водоизмещения от характеристик
Уравнение плавучести
V=kδLBT
Dвес=gD=gρвV
D=ρвV= ρв kδLBT
Уравнение нагрузки
D = ∑Рi(D) + Р,
где: ∑Рi(D)= Рк об + Рсэу + Рсэз + Рзв;
Р = Рсн + Ргр

Нагрузка по разделу корпус и оборудование
0101 - корпус металлический, обшивка, настилы, палубы, набор продольный и поперечный, надстройки, выступающие части
0102 – подкрепления и фундаменты (системы, габаритное оборудование)
0103 – дельные вещи ( иллюминаторы, двери, трапы, крышки люков)
0104 – неметаллические части корпуса (надстройки, рубки, обшивки)
0105 – покрытия и окраска (линолеум, оцинковка, цементирование, окраска)
0106 – изоляция и зашивка (изоляция тепловая, противопожарная, шумопоглощающая, вибропоглощающая)
0107 – воздух в корпусе
0108 - оборудование помещений, судовых устройств и систем
Pk=P01=pkD=p01D
Роб=Р0108D^(2/3)

Нагрузка по разделу устройства и системы
02 – устройства (рулевое, якорное, швартовное..)
03 – системы (трюмные, противопожарные, бытового водоснабжения, ОВКВ, специальные системы)

Нагрузки по разделам 04 - 10
04 – главные двигатели, редукторы, вспомогательные механизмы, парогенераторы,
Р04=р04N
N=(D^(2/3)*v^3)/C
05 – масса генераторов, преобразователей, аккумуляторов, кабелей
P05=P05=p05D P05=P05=p05D^(2/3)
07 – вооружение гражданских судов (авиационное, радиотехническое, навигационное)
08 – оборудование съемное
09 – запасные части
10 – балласт (твердый / постоянный жидкий)
12 – постоянные жидкие грузы
13 – снабжение и имущество

Запас водоизмещения и остойчивости
Нагрузка по разделам 01-13 это водоизмещение порожнем (Dпор)
11 – запас водоизмещения и остойчивости, условная величина вводится для которая вводится в целях:
качества проверки масс
корректировать неточность измерителей массы
компенсации перегрузки судна
Рекомендуется принимать
для судов до 1000т- около 4-5%(Dпор)
для больших судов или при наличии близкого прототипа 1-2%(Dпор)
Расположение по высоте ЦТ запаса водоизмещения обеспечивает запас остойчивости:
ЦТ- Р11- должен увеличивать Z(ЦТ судна на 20 см)

Дедвейт
14 – зависит от количества членов экипажа и пассажиров, автономности, наличия опреснительных установок
15 - задается в техническом задании, либо вычисляется исходя из данных ТЗ
16 – зависит от типа, потребления топлива и мощности СЭУ, автономности
17 – обледенение, вода в цистернах различного назначения
18 – принимаемый балласт
19 - дополнительные грузы