Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Корпус судна: Обоснование формы и разработка теоретического чертежа

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 703749.01.99
Рассматриваются вопросы проектирования обводов корпуса судна и графического представления его теоретической поверхности. Анализируют-ся факторы, определяющие форму корпуса судна, и проблемы, связанные с оптимизацией его обводов. Даются рекомендации по проектированию обво-дов судов различного типа и назначения, направленные на оптимизацию на-вигационных и эксплуатационно-экономических качеств в заданных усло-виях плавания. Рассматриваются способы графического представления тео-ретической поверхности судна, излагается практическая методика разработ-ки теоретического чертежа судна. Предназначено для студентов обучающимся направлению подготовки «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфра-структуры» и обучающихся других специальностей, изучающих основы теории корабля и проектирования судов. Может быть полезным также при разработке проектно-конструкторской и технологической документации, связанной с кор-пусом судна.
Амелин, В. С. Корпус судна: Обоснование формы и разработка теоретического чертежа: Учебное пособие / Амелин В.С. - М.:Альтаир МГАВТ, 2018. - 44 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1010134 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНС
ПОРТА

МОСКОВСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

филиал Федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего образования

«Государственный университет морского и

речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

В.С. Амелин

Корпус судна: обоснование формы и разработка

теоретического чертежа

Учебное пособие

Альтаир–МГАВТ

Москва

2018

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНС
ПОРТА

МОСКОВСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

филиал Федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего образования

«Государственный университет морского и

речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

В.С. Амелин

Корпус судна: обоснование формы и разработка

теоретического чертежа

Учебное пособие

Альтаир–МГАВТ

Москва

2018

УДК 629.5.035

В.С. Амелин. Корпус судна: обоснование формы и разработка теоре
тического чертежа. Учебное пособие.— М.: Альтаир-МГАВТ., 2018.— 44 с.

Рассматриваются вопросы проектирования обводов корпуса судна и 

графического представления его теоретической поверхности. Анализируются факторы, определяющие форму корпуса судна, и проблемы, связанные с 
оптимизацией его обводов. Даются рекомендации по проектированию обводов судов различного типа и назначения, направленные на оптимизацию навигационных и эксплуатационно-экономических качеств в заданных условиях плавания. Рассматриваются способы графического представления теоретической поверхности судна, излагается практическая методика разработки теоретического чертежа судна. 

Предназначено для студентов обучающимся направлению подготовки

«Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» и обучающихся других специальностей, изучающих основы теории 
корабля и проектирования судов. Может быть полезным также при разработке 
проектно-конструкторской и технологической документации, связанной с корпусом судна.

Рецензент:  к.т.н. Преснов С.В.

Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом МГАВТ.

Рассмотрено и рекомендовано к использованию в учебном процессе на за
седании кафедры СиСР (протокол №9 от 25 мая 2018 г.).

Ответственность за оформление и содержание представленных к изда
нию материалов несут авторы и кафедры академии, выпускающие учебнометодические материалы.

©МГАВТ, 2018

©Амелин В.С., 2018

Содержание

Введение .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. 4

1.Обоснование основных характеристик формы корпуса судна. .
. .
. .
. 6

1.1.Общие замечания. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. 6

1.2.Последовательность работы .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. 6

1.3.Исходные данные
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. 7

1.4.Главные очертания корпуса
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. 9

1.4.1.Формы оконечностей .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. 9

1.4.2.Конструктивная ватерлиния
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.14

1.4.3.Форма днищевой и бортовой линии мидель-шпангоута. .
. .
. .
.15

1.4.4.Линия палубы мидель — шпангоута .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.19

1.4.5.Бортовая линия палубы на проекции «БОК». Седловатость, бак и ют .19
1.4.6.Размеры бака и юта . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.19

1.5.Разработка Строевой по шпангоутам. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.20

2.Практические рекомендации по разработке теоретического чертежа с
Использованием строевой по шпангоутам . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.24

2.1.Расположение проекций .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.24

2.2.Сетка чертежа .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.24

2.3.Построение шпангоутов, батоксов, ватерлиний. .
. .
. .
. .
. .
.25

2.4.Форма бортовой линии палубы на проекции «ПОЛУШИРОТА».
. .
.30

2.5.Оформление теоретического чертежа
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.33

2.6.Особенности построение теоретического чертежа в карандаше .
. .
.33

2.6.1.Инструменты
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.33

2.6.2.Масштабы. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.34

2.6.3.Требования к точности построений при
выполнении чертежа вручную . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.34

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Термины, определения и буквенные обозначения
Общие понятия . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.36

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.40

Введение

Настоящее учебное пособие является дополнением к читаемым   студентам 

кораблестроительной специальности курсам лекций по теории корабля и проектированию судов по вопросам, связанным с обоснованием и разработкой формы корпуса судна. 

В настоящее время в практику проектирования внедряются методы гене
рирования теоретических чертежей судов на ЭВМ, основанные на использовании различных по сложности программ. Эти методы  позволяют учесть как общие требования, предъявляемые к судам и их мореходным качествам, так и индивидуальные особенности, обусловленные назначением судна и конкретными 
условиями плавания. Использование программных методов разработки теоретических чертежей в инженерной практике даѐт огромный эффект на всех стадиях создания судна: при обосновании эксплуатационно-экономических качеств, разработке обводов корпуса, расчѐтах навигационных качеств и особенно — при разработке конструктивных чертежей корпуса, чертежей общего расположения и в технологии постройки судна. Вместе с тем следует иметь в виду, 
что при разработке теоретического чертежа судна, являющегося базовой основой проекта, необходимо учитывать множество факторов, определяющих качества разрабатываемого судна, что требует от разработчика высокой разносторонней подготовки и большого практического опыта. Для применения сложных 
программ в учебном процессе студент должен обладать не только знаниями основ статики корабля, но и ходкости, управляемости, качки, других дисциплин, 
связанных с определением мореходных качеств судна, а также конструкции 
корпуса и технологии его постройки. Поэтому сложные программные методы 
создания теоретического чертежа судна изучаются студентами — корабелами 
уже после освоения основных профильных дисциплин, в силу чего использование программных методов целесообразно на заключительных этапах обучения, 
т.е. в дипломном проектировании или при выполнении научных исследований.

На начальной стадии подготовки кораблестроителя более важным является 

изучение факторов, определяющих форму корпуса судна, обеспечивающую
требуемые навигационные эксплуатационно-экономические качества, освоение 
знаний и умений, необходимых для творческой разработки теоретического чертежа. На этой стадии более целесообразным является использование традиционных методов создания теоретического чертежа судна, выполняемых на индивидуальной основе, методов, ранее обеспечивающих выполнение чертежа в карандаше, а в настоящее время позволяющих использовать возможности компьютера (например, графической системы АВТОКАД). Данное учебное пособие 
предназначено, в первую очередь, для достижения этих целей. Задача учебного 
пособия — обратить внимание студентов на общие закономерности и факторы, 
определяющие обводы судна, показать влияние на форму корпуса условий плавания и требований к навигационным и эксплуатационно-экономическим качествам судна, изложить методические основы разработки теоретического чертежа судна, помочь студентам практически закрепить эти знания. В предлагаемом 

учебном пособии рассматриваются основные факторы, влияющие на форму 
корпуса судна в целом и на его отдельные элементы, излагается методика 
разработки теоретического чертежа судна, основанная на поэтапном проектировании и последовательном уточнении и детализации геометрических характеристик корпуса, даются практические рекомендации по выполнению 
теоретического чертежа с использованием компьютера или в карандаше. 
Знание этих вопросов необходимо студентам — корабелам для работы над 
курсовым проектом по статике корабля, оно может быть полезным также при 
выполнении курсовых проектов и практических заданий по другим корабельным дисциплинам — конструкции корпуса, технологии судостроения, 
проектированию судов, а также при изучении теории и устройства судов студентами других специальностей.

1. Обоснование основных характеристик формы корпуса судна

1.1 Общие замечания

Навигационные и эксплуатационно-экономические качества создаваемых 

судов должны обеспечивать преимущества проектируемого судна над эксплуатируемыми судами, соответствовать нормативным требованиям контролирующих органов, удовлетворять особым требованиям,  предъявляемым к судну заказчиком. Этот сложный комплекс задач в значительной мере решается за счѐт
придания корпусу судна оптимальной формы. Поэтому разработка теоретического чертежа является одним из важнейших и ответственных этапов проектирования судна.

Излагаемая методика разработки теоретического чертежа предназначена 

для студентов, имеющих начальную подготовку на уровне статики корабля. На 
этой стадии основными задачами методики являются изучение факторов и закономерностей, определяющих форму корпуса судна и обеспечивающих достижение требуемых навигационных и эксплуатационно-экономических качеств,
освоение и закрепление знаний и умений, необходимых для разработки теоретического чертежа. В данной методике разработка теоретического чертежа выполняется последовательными приближениями, методом, широко используемом при проектировании судов и основанном на последовательной детализации 
и уточнении характеристик судна.

Эскизные проработки, выполняемые при разработке теоретического чер
тежа по  этой методике, обычно делаются вручную в карандаше. Однако с учѐтом подготовленности студентов по дисциплинам, связанным с информационными технологиями, и владения ими графическими и расчѐтными машинными 
методами, целесообразно все графические  построения выполнять непосредственно на ЭВМ. Окончательно все законченные материалы следует представлять
в распечатанном виде (текст — на принтере, чертежи — на плоттере).

1.2. Последовательность работы

До разработки теоретического чертежа на начальной стадии проектирова
ния проектантом определяются наиболее значимые характеристики и особенности судна. Это главные размерения и коэффициенты полноты корпуса, мощность энергетической установки, тип и количество двигателей и движителей, 
характеристики движительно-рулевого комплекса, размеры и назначение основных отсеков, полезная вместимость трюмов, способ погрузки-выгрузки грузов и др. Знание этих характеристик позволяет выполнить обоснование формы 
корпуса и приступить к разработке теоретического чертежа судна.

Обоснование формы корпуса базируется на оптимизации навигационных и

эксплуатационно-экономических качеств, которая в значительной мере обеспечивается путѐм придания корпусу судна определѐнных очертаний. На практике 
предъявляемые к форме корпуса требования противоречивы и часто несовмес
тимы, поэтому окончательное решение о форме судна всегда является результатом компромисса. Этот компромисс основывается на выявлении и учѐте 
главных приоритетов, установлении определѐнной иерархии требований, которые или устанавливаются заказчиком, или определяются путем выполнения 
предварительных расчѐтов навигационных и эксплуатационно-экономических 
качеств судна. Важнейшую роль при оптимизации формы корпуса играют экспериментальные исследования на моделях судна в опытовых бассейнах, а при 
необходимости, и на самоходных крупномасштабных моделях.

В курсовом проектировании, носящем учебный характер, оптимизация

формы корпуса выполняется на основе обобщенных материалов, излагаемых в 
специальной литературе. Эти материалы основываются на результатах теоретических и экспериментальных исследований на сериях моделей и на материалах
натурных испытаний построенных судов. Необходимые для разработки теоретического чертежа судна рекомендации, основанные на указанных материалах,
приводятся ниже.

1.3. Исходные данные

Для разработки теоретического чертежа необходимо иметь следующие ха
рактеристики судна:

класс судна и район плавания,
скорость движения судна,
главные размерения корпуса L,B,T,H,
коэффициенты полноты ,
, ,

абсциссу центра величины Хс,
абсциссу центра тяжести ватерлинии Хf,
длину носовой оконечности Lн и длину кормовой оконечности Lк,
площадь каждого шпангоута 
i.

Если задана линия эксплуатации судна, необходимо знать также ограничи
тельные характеристики фарватера (габариты судового хода, кривизна поворотов, скорости течения).

Некоторые из перечисленных характеристик — класс судна, район плава
ния, скорость движения судна, а также особенности фарватера (глубина и ширина судового хода, радиус лимитирующего поворота, наибольшая скорость 
течения) — задаются заказчиком. Другие характеристики определяются следующим образом:

1) Главные размерения и коэффициенты полноты корпуса судна L, B , T, H

, ,
и 
находятся на предшествующей стадии проектирования судна (в курсо
вом проекте значения L, B, T, H, ,
и 
приводятся в задании на проектирова
ние).

2). Значение абсциссы центра величины судна Хс, оказывает влияние на 

ходкость, управляемость и другие навигационные качества судна. Величина Хс
зависит от типа судна и числа Фруда. На начальной стадии разработки проекта

значение Хс можно принять по материалам табл.1, основанным на статистических данных по судам — прототипам. Для пассажирских и грузовых судов 
можно воспользоваться также приведѐнной ниже приближенной формулой А. 
Б. Карпова, основанной на анализе проектных материалов уже построенных 
судов. (В процессе работы над теоретическим чертежом значение абсциссы Хс, 
как и других геометрических характеристик  корпуса, назначаемых по статистическим данным, может, при необходимости, корректироваться).

Таблица 1 «Абсциссы центра величины судов — прототипов»

Пассажирские и грузовые суда

при 

gL

Fr
= 0,10-0,22
Хс = (0 0,02)L

при Fr = 0,22-0,23
Хс = 0

при Fr
0,23
Хс = -(0 0,04)L

Буксиры, толкачи
Хс = (0,025 0,05)L

Формула А.Б. Карпова:

3
675
,0
03
,0
L
X C
,                                                                                 (1)

где 
— коэффициент продольной полноты.

(Значения величины Хс, определяемые по рекомендации таблицы 3.1 и по 

формуле А.Б. Карпова, могут не совпадать между собой, поскольку эти рекомендации, носят приближѐнный характер, и окончательное решение о выборе 
того или иного значения Хс в таком случае принимается  разработчиком).

3) Абсциссу ЦТ площади ватерлинии 
f
X
можно определить по формуле 

А. Б. Карпова:

1
)
5,3
75
,1(
100

2
L
X f
. 

где

— коэффициент полноты площади конструктивной ватерлинии.

4) Длины носовой и кормовой оконечностей Lн и Lк, влияющих на со
противление движению судна, взаимодействие движителей с корпусом, деление корпуса на отсеки, технологию постройки и т.д., изменяются в широком диапазоне.

На начальной стадии разработки проекта значения Lн и Lк целесообразно 

выбрать по статистическим данным:

пассажирские суда — Lн=(0,3 0,57)L, Lk = (0,25 0,50)L,
грузовые суда — Lн
Lк = (0,20 0,30) L,

буксиры-толкачи — Lк
4,08
,или Lк
6 8 Т

Lн = (0,25-0,40)L

где 
— площадь мидель — шпангоута, определяемая по выражению
= B T,

— коэффициент полноты площади мидель — шпангоута,

В — конструктивная ширина корпуса,
Т — осадка судна.

5) Площадь каждого шпангоута
i находится по Строевой по шпангоутам. 

Строевая по шпангоутам, после выбора характеристик корпуса по пунктам 1), 2), 
3) и 4), разрабатывается в соответствии с рекомендациями, излагаемыми в п. 1.5.

1.4. Главные очертания корпуса

Разработка теоретического чертежа начинается с выбора (в соответствии с 

назначением судна и  районом плавания) главных очертаний корпуса — диаметрального батокса, конструктивной ватерлинии, мидель — шпангоута и линий палубы.

При выборе формы подводной части корпуса стремятся обеспечить мини
мум сопротивления, благоприятное взаимодействие движителей с корпусом 
(что достигается достаточным удалением движителей от корпуса) и необходимую управляемость. Наибольшее влияние на перечисленные качества оказывает форма оконечностей судна. В надводной части очертания выбирают исходя 
из обеспечения требований Регистра к  мореходности (устройство бака, юта или 
седловатости), рационального размещения надстроек и палубных устройств, 
обеспечения грузовместимости и соответствия современным методам погрузки 
— выгрузки, технологичности постройки, норм промышленной эстетики.

1.4.1. Формы оконечностей

При выборе формы корпуса судна, учитывая начальную стадию освоения 

студентом данной работы, целесообразно в первую очередь  ориентироваться 
на теоретические чертежи судов — прототипов. Носовая оконечность судна 
может быть санной, заканчивающейся транцем, или заостренной (глубокая или 
мелкая ложка, V — образные обводы и др.). При этом полезно учитывать следующие рекомендации.

Санная оконечность делается, в основном, у тихоходных судов, главным 

образом у речных барж, поскольку при такой оконечности обеспечивается более высокий коэффициент общей полноты. Иногда санные оконечности с не
значительной килеватостью, устраивают у мелкосидящих грузовых самоходных судов, однако по сравнению с судами с заострѐнной носовой оконечностью 
такие суда, как правило, проигрывают в скорости и мореходности.

Для большинства грузовых теплоходов характерна ложкообразная форма 

носа с прямым наклонным форштевнем, закругленным в подводной части (рисунки 2-6).

Рисунок 1. Проект №285. Носовая оконечность. Глубокая ложка