Файл: Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 80
Скачиваний: 0
660 т, а в целом при |
одинаковых |
марках стали |
расход |
стали со |
кратился на 5—7%, |
строительная |
стоимость ж е |
судна |
снизилась |
на 2—3%. |
|
|
|
|
Еще более подробные исследования этого вопроса были выпол нены в Норвегии [106] с привлечением методов нелинейного про граммирования . Анализировались размерения и конструктивные элементы танкеров дедвейтом 50 ООО'—120 ООО т при разных соотно шениях размерений, расстояниях м е ж д у рамными связями, шпа
циях основного продольного набора, пределах текучести |
м а т е р и а л а |
||||||||||||||
корпуса |
и |
соотношениях |
стоимости |
металла |
и |
трудовых |
|
затрат . |
|||||||
Р а з м е р ы |
связей |
при всех |
в а р и а ц и я х |
соответствовали |
требованиям, |
||||||||||
установленным |
П р а в и л а м и |
Н о р в е ж с к о г о Верптаса, а функция цели |
|||||||||||||
принималась в виде, аналогичном в ы р а ж е н и ю |
(1.11). |
Р е з у л ь т а т ы |
|||||||||||||
расчета |
с использованием |
Э Ц В М подтвердили |
целесообразность |
||||||||||||
уменьшения |
отношений L/D |
и L/B и показали, |
что |
эффективность |
|||||||||||
уменьшения |
L/D |
(снижение как стоимостных |
показателей |
|
корпуса |
||||||||||
судна, так и особенно его |
|
массы) примерно в два раза выше эф |
|||||||||||||
фективности уменьшения |
L/B. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Определяющее |
влияние |
на |
эксплуатационные характеристики |
||||||||||||
судна н а р я д у с размерениями |
оказывает |
форма |
обводов |
корпуса. |
|||||||||||
П о д а в л я ю щ е е большинство |
строящихся в |
настоящее |
время |
корпу |
|||||||||||
сов имеет лекальные обводы, что вызывает необходимость |
плазо- |
||||||||||||||
вых разработок |
по |
листам |
и набору |
перекрытий |
корпуса, |
а т а к ж е |
приводит к большому объему гибочных работ. Применение лекаль ных обводов наружной обшивки и лекальных палуб (погиби и седловатости) объяснялось до последнего времени эксплуатационными требованиями (достижение максимальной скорости при определен
ной энергетической |
установке, обеспечение быстрого удаления воды |
с п а л у б ) . Однако |
отечественные и з а р у б е ж н ы е исследования, |
а т а к ж е накопленнный опыт показали, что вполне удовлетворитель ные эксплуатационные характеристики могут быть получены и при отказе от лекальных обводов.
Так, д л я удаления воды вполне достаточно предусмотреть не обходимый уклон настила, который молено обеспечить плоскими участками. Поэтому в настоящее время стандартная линия седловатости на многих судах заменяется ломаной линией, образуемой отрезками прямых, число которых следует свести к минимуму (на китобазах «Советская Украина» и «Советская Россия» и на тан керах последних лет постройки — один слом) . Аналогично вместо лекальной погиби палуб применяется погибь из трех прямолиней
ных |
участков — горизонтального в |
диаметральной плоскости и |
|||
двух наклонных по |
бортам |
(например, на двухкорпусном |
крановом |
||
судне |
«Кер - Оглы», |
судах |
с большим |
раскрытием люков |
— контей |
нерных судах и рудовозах зарубеленой постройки, в частности на рудовозах «Сусанна Фритцен» и «Донау» постройки Ф Р Г ) .
136
В о з м о ж н о с ти |
упрощения |
обводов |
наружной |
обшивки |
корпуса |
||
в подводной и надводной частях длительное время |
предполагались- |
||||||
ограниченными, |
что объяснялось условиями обеспечения |
мореход |
|||||
ных качеств судна, в первую очередь |
его ходкости. О д н а к о |
работы |
|||||
Г. Е. П а в л е н к о |
[72], Л . М. Ногида |
[68] и других |
исследователей |
||||
показали, что упрощение обводов практически не ухудшает |
море |
||||||
ходных качеств судна, особенно при умеренных скоростях, |
х а р а к |
||||||
терных для транспортных |
судов, но требует |
правильного |
учета |
+
Рис. 33. Осредненная зависимость допустимой длины цилиндрической вставки от коэффициента общей полноты.
гидродинамических явлений при выборе формы корпуса и т щ а т е л ь ного а н а л и з а геометрии упрощенных форм.
При этих исследованиях особое внимание следует уделять р а з меру цилиндрической вставки, так как ее удлинение — один из э ф фективных способов повышения экономичности: увеличивается сте пень унификации деталей, сокращается количество листов д в о я к о й кривизны, улучшаются условия расположения помещений в кор пусе (в частности, конфигурация трюмов становится более удобной для механизированных погрузочно-разгрузочных р а б о т ) . Цилинд рическая вставка характерна дл я корпусов средних и крупных транспортных судов со скоростью 12—20 уз. Коэффициент общей полноты таких судов обычно превышает 0,62—0,63 (достигая 0,84— 0,86 на крупнотоннажных т а н к е р а х ) . Осредненная зависимость до
пустимой длины цилиндрической вставки от коэффициента |
общей |
полноты по данным Л и н д б л а д а [30] приведена на рис. 33. |
Видно, |
137
•что на ряде судов отечественной постройки цилиндрическая вставка
значительно короче. Очевидно, при р а з р а б о т к е |
теоретического чер |
тежа следует о б р а щ а т ь особое внимание на |
достижение макси |
мальной длины цилиндрической вставки при удовлетворении экс
плуатационным требованиям к мореходным |
качествам судна. |
|
Е щ е более значительный экономический |
эффект при |
постройке |
судна может д а т ь применение спрямленных остроскулых |
обводов |
|
корпуса, представляющих совокупность плоских пересекающихся |
поверхностей. Упрощенные остроскулые обводы д а в н о широко при меняются в отечественном речном судостроении. В качестве при мера можно привести серийные понтоны для плавучих кранов гру зоподъемностью 5 т, корпуса которых имеют прямоугольные об воды с пологими срезами в оконечностях, двухсекционные составы д л я толкания грузоподъемностью 6260 т и р я д других судов. Упро щенные обводы на морских судах, особенно на крупных, не приме нялись из-за распространенного мнения, что наилучшее соотноше
ние |
между скоростью хода и мощностью энергетической |
установки |
||||||||
м о ж н о получить лишь при плавных лекальных обводах . |
|
|
|
|||||||
Однако, как |
показали исследования [68], [112], |
[122], |
при |
упро |
||||||
щенных |
обводах |
м о ж н о получить |
практически |
такие |
ж е |
соотно |
||||
шения |
скорости |
и необходимой мощности энергетической уста |
||||||||
новки, |
к а к и при лекальных обводах, д а ж е д л я |
судов |
со |
сравни |
||||||
тельно |
высокими |
скоростями. В этом отношении характерны |
суда |
|||||||
типа |
«Пионер», построенные в Ф Р Г |
(головное судно « Ш а х |
Д э в » — |
|||||||
1967 |
г., |
головное |
контейнерное судно « И б е р и я » — |
1970 |
г.). |
Обводы |
||||
этих |
судов приняты упрощенными |
остроскулыми, |
а |
оптимальные |
п а р а м е т р ы теоретического чертежа найдены в результате модель ных буксировочных и самоходных испытаний в опытовых бассей нах в Вене и Гамбурге . Выявлено, что особое внимание необходимо уделять углам м е ж д у линиями слома плоскостей наружной об шивки и линиями обтекания (углы между линиями слома плоскостей наружной обшивки в продольном направлении в носовой и кормо
вой оконечностях, |
а т а к ж е максимальное |
число |
сломов |
по |
попе |
|||
речному сечению |
запатентованы |
фирмой |
«Блом |
и Фосс» |
во |
мно |
||
гих странах, включая |
С С С Р ) . |
Допустимыми оказываются |
д а ж е |
|||||
относительно острые сломы при условии их согласования |
с направ |
|||||||
лением потока, на |
что |
у к а з ы в а л |
Л . М. Ногид еще в 1955 |
г. |
|
|||
Ходовые испытания судов типа «Пионер» п о к а з а л и их |
еще бо |
|||||||
лее высокие мореходные качества, особенно после того, |
как |
был |
||||||
модифицирован теоретический |
чертеж и приняты унифицированные |
|||||||
обводы д л я грузовых |
и для |
контейнерных судов |
(табл . |
12). |
Эти |
результаты подтвердили техническую возможность и экономиче скую целесообразность применения упрощенных обводов д а ж е при проектировании крупных судов с относительно высокими скоростя ми хода. Р а з у м е е т с я , в первую очередь упрощенные обводы при-
138
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12 |
|
|
Сопоставительные характеристики |
ходкости судов типа |
«Пионер» |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скорость, |
у з |
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность |
Испытания |
в опытовых |
|
|
|||
|
|
Судну д но |
|
|
|
бассе пнах |
|
|
Х о д о в ы е |
||||
|
|
|
|
|
главных |
дви |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
гателей, |
л. с. |
модель с ле |
модель с уп |
испытания |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кальными |
рощенными |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обводами |
обводами |
|
|
|
«Шах |
Дэв» |
(головное |
9000 |
|
16,19 |
|
16,71 * |
||||||
судно) |
|
|
|
|
|
|
|
|
16,67** |
|
17,50 |
||
«Норманния» |
(серийное |
9000 |
17,53 |
|
|||||||||
17,35 |
|
17,28 *** |
|||||||||||
судно |
с |
модифицирован |
|
|
|
|
|
||||||
ными |
упрощенными об |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
водами) |
|
|
|
|
|
|
|
18,11 |
18,00 |
|
18,68 |
||
«Иберия» (головное |
11 760 **** |
|
|||||||||||
контейнерное судно) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
*В |
балластном |
переходе . |
|
|
Гамбургского 6accelh а, в знаменате-гie — В е н с к о г о , |
|||||||
** В |
числителе |
приведены данные |
|||||||||||
*** При п е р е х о д е |
в полнор i |
грузу . |
|
|
|
90% от |
номиналь - |
||||||
, *** Мощность |
при |
модельн ых и |
х о д о в ы х |
испытаниях |
с оставляла |
||||||||
noil, т. е. |
10 600 л. с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
менимы |
для судов с малыми |
скоростями или относительно |
неболь |
шим бюджетом ходового времени при полной скорости хода (для
буксиров, плавучих кранов, промысловых судов и т. д . ) . |
|
Применение упрощенных |
форм обводов корпуса (в подводной |
и надводной частях, в к л ю ч а я |
палубы) дает возможность достичь |
ряда технологических преимуществ, позволяющих заметно снизить строительную стоимость судна [30]:
— сократить |
объем |
и упростить |
выполнение |
плазовых |
и р а з м е |
|
точных работ; |
|
|
|
|
|
|
— ликвидировать или свести к |
минимуму |
гибочные |
работы; |
|||
— сократить |
количество и номенклатуру |
оснастки дл я сборки и |
||||
сварки секций и соответственно уменьшить |
необходимые производ |
|||||
ственные площади цехов; |
|
|
|
|
||
— увеличить |
объем |
механизированной |
сборки и автоматиче |
|||
ской сварки; |
|
|
|
|
|
|
— повысить |
степень |
унификации |
деталей и |
элементов |
корпус |
ных конструкций.
Экономичность корпусных конструкций, обеспечиваемая с уче том надежности эксплуатации судна, достигается не только рацио нальным выбором его размерений и обводов. Так, дл я получения необходимых характеристик остойчивости используют помимо из менения ширины судна у к л а д к у твердого балласта, уменьшение
13»
т о л щ ин верхних конструкций (надстроек, рубок, выгородок), изго товление верхних конструкций из алюминиево - магниевых сплавов или пластмасс . При этом снижается центр тяжести корпуса судна и, следовательно, повышается остойчивость. Не отрицая значения перечисленных способов обеспечения остойчивости, следует отме тить некоторые их эксплуатационно - экономические недостатки.
Д л я укладки твердого б а л л а с т а необходимо выделять отсеки двойного дна или другие объемы на судне, которые могли бы быть использованы д л я полезных грузов или запасов (топлива, в о д ы ) . В результате несколько снижаются экономические показатели экс плуатации судна.
Уменьшение толщин стальных конструкций номинально возмож но лишь до некоторых пределов, определяемых требованиями Пра вил классификационных обществ к минимальным толщинам . Од нако назначение минимальных толщин нередко приводит к боль
шим остаточным |
сварочным д е ф о р м а ц и я м , д л я ликвидации |
(или |
д а ж е снижения) |
которых необходимо выполнить большой |
объем |
работ, связанных с правкой. Это увеличивает сроки и стоимость постройки судна.
Применение алюминиевых сплавов и пластмасс ограничивается относительно высокой стоимостью этих материалов и некоторыми их эксплуатационными недостатками — низкой коррозионной стой костью соединений алюминиевых сплавов со сталью, токсичностью ряда конструкционных пластмасс и т. д. Предотвращение этих не
достатков |
т а к ж е требует определенных |
затрат, |
что в |
целом за |
|
метно увеличивает строительную стоимость судна. |
|
|
|||
Снижение центра |
тяжести — не единственный |
способ обеспе |
|||
чения необходимой остойчивости. Не менее эффективно |
сокращение |
||||
площади |
и момента |
инерции свободных |
поверхностей |
жидкости . |
На сухогрузных, п а с с а ж и р с к и х и промысловых судах, где часто трудно обеспечить остойчивость судна, наибольшие свободные по верхности находятся в междудонных отсеках. Вместе с тем в этих отсеках есть и наибольшие возможности уменьшения свободных по верхностей путем установки дополнительных непроницаемых дни щевых стрингеров (в первую очередь) и флоров . Увеличение числа отсеков вследствие замены части проницаемых стрингеров непро ницаемыми позволяет существенно улучшить остойчивость судна. Примером могут служить конструктивные решения, принятые при постройке плавучих рыбоконсервных заводов типа «Андрей З а х а
ров». Н а головных |
судах |
серии |
были |
использованы |
алюминиевые |
|||||
сплавы |
д л я изготовления |
части |
рубок |
и кожуха |
дымовой |
трубы, |
||||
а двойное дно по |
ширине |
судна — разделено на |
два |
отсека |
(рис. |
|||||
34, |
а). |
Увеличение |
на последующих судах числа |
отсеков |
двойного |
|||||
д н а |
с двух до трех |
по ширине судна путем использования |
сущест |
|||||||
вовавших днищевых стрингеров |
(рис. 34, б) позволило отказаться |
140