Spis treści

1. Spis oznaczeń

2. Temat projektu i założenia armatora

3. Założenia uzupełniające

4. Lista jachtów podobnych
5. Histogramy

6. Wymiary główne jachtu projektowego oraz wsp. pełnotliwości C_b

7. Statek wzorcowy

8. Obliczenia liczby Froude'a

9. Wykresy oporu dla Cp i Lcp

10. Obliczenia oporu kadłuba

11. Dobór śruby napędowej

12. Dobór silnika

13. Kryteria stateczności
14. Opis techniczny
15. Rysunki linii teoretycznych oraz plan ogólny

16. Załączniki

1. Spis oznaczeń

A_E/A₀ - wsp. powierzchni wyprostowanej płata

A_w - pole przekroju wręgowego

B_U - współczynnik śruby

B_C - szerokość jachtu na owrężu

B_WL - szerokość na wodnicy pływania

C_B - wsp. pełnotliwości kadłuba

C_P - pryzmatyczny wsp. kadłuba

C_M - wsp. kadłuba na śródokręciu

C_WL - wsp. wodnicy pływania

D - wyporność

D_max - średnica śruby

EPH_cor - moc skorygowana

F_R - zwykła liczba Froude'a

Fr_V - objętościowa liczba Froude'a

g - przyspieszenie ziemskie

G - środek ciężkości

H - wysokość

Hp - horse power

J - wsp. posuwu

KLW - konstrukcyjna wodnica pływania

kn - węzeł

km - kilometr

kW - kilowat

l - litr

L - siła nośna

LCG - wzdłużne położenie środka ciężkości

L_C - długość całkowita jachtu

l_s - ramię prostujące

L_pp - długość między pionami

L_wl - długość na wodnicy pływania

m - metr

Mm - mila morska

n - obroty silnika

PD - pion dziobowy

PP - płaszczyzna podstawowa

PR - pion rufowy

PRS - Polski Rejestr Statków

PS - płaszczyzna symetrii

P/D_S - skok śruby

P_E - moc holowania

P_S - moc silnika

R_T - opór całkowity

R_cor - opór skorygowany

T_K - zanurzenie konstrukcyjne

T_max - zanurzenie maksymalne

t - wsp. ssania

trim - kąt natarcia

W - wat

w - wsp. strumienia nadążającego

V - objętość

v_s - prędkość kontraktowa jachtu

v_A - prędkość skorygowana wsp. 'w'

z - liczba skrzydeł

α - kąt natarcia

β - kąt posuwu

λ - wsp. smukłości

ρ - gęstość wody morskiej

η_o - sprawność ogólna

η_w - sprawność na wale napędowym

η_R - sprawność rotacyjna śruby

η_K - sprawność kadłuba

η_P - sprawność przekładni

η_N - sprawność napędowa

F - kąt przechyłu kadłuba

2. Temat projektu i założenia armatora

TEMAT:

"Projekt jachtu żaglowy"

ZAŁOŻENIA ARMATORA:

• jacht żaglowy

• kategoria: D

• prędkość kontraktowa (na wodzie spokojnej) V_s = 6 węzłów

• autonomia pływania: 2dni

• zasięg pływania: 80 Mm

• materiał: LPS ( laminat poliestrowo szklany )

• liczba osób: 4

3. Założenia uzupełniające

• jacht żaglowy przeznaczony na czarter

• rejon żeglugi: D

• ilość kabin: 2 dwuosobowe

• ilość koi: 2 (2 koje małżeńskie)

• ilość WC oraz natrysków: 1

• mesa dla 4 osób ( na wyposażeniu lodówka, kuchenka 2-palnikowa z piekarnikiem, zlewozmywak, zmywarka, barek, kompleks meblowy, stół wraz z sofą)

• wysokość stania w mesie: 2m

• wysokość stania w kabinach: 1,9m

• sterownia na pokładzie, zadaszona połączona z sunny deck'iem

• nadzór: Towarzystwo Klasyfikacyjne PRS

• napęd 1 x silnik Mercury - F150L EFi

• ilość śrub: 1

• wejście do wody od strony rufy

4. Tabela Statków podobnych

4.1 Lista jachtów podobnych

Nr. jedn.	Nazwa jedn.	Długość całkowita	Długość na linii wodnej	Szerokośc całkowita	Zanurzenie	Masa jednostki pustej	Pow. Żaglii
		Lc	Lwl	B	T	M	As
		[m]	[m]	[m]	[m]	[t]	[m3]
1	Farr 25	7,62	6,96	2,47	0,35	0,93	30,47
2	Corby 25	7,62	7	2,5	0,39	2,1	41,9
3	Harbor 25	7,85	6,55	2,46	0,45	2,375	33,54
4	Sun Odyssey 24.2	7,9	6,61	2,49	0,38	1,905	24,62
5	Saphine 27	8	7	2,45	0,32	1,6	32,98
6	Hunter 270	8	7,09	2,73	0,5	2,268	26,38
7	Etap 24I	8,02	6,71	2,5	0,45	1,82	30,38
8	Hunter 27 Edge	8,03	7,37	2,54	0,48	1,565	27,76

4.2 Stosunki wymiarów głównych jachtów podobnych

Nr. jedn.	Nazwa jedn.	Lc/Lwl	Lwl/B	B/T	As^(2/3)/V^(1/3)	Lwl/(V^(1/3))
		[ - ]	[ - ]	[ - ]	[ - ]	[ - ]
1	Farr 25	1,095	2,82	7,06	9,99	7,13
2	Corby 25	1,089	2,80	6,41	9,42	5,47
3	Harbor 25	1,198	2,66	5,47	7,80	4,91
4	Sun Odyssey 24.2	1,195	2,65	6,55	6,83	5,33
5	Saffier Se 26	1,143	2,86	7,66	8,79	5,98
6	Hunter 270	1,128	2,60	5,46	6,74	5,40
7	Etap 24I	1,195	2,68	5,56	7,97	5,50
8	Hunter 27 Edge	1,090	2,90	5,29	7,90	6,35

5. Histogramy

Na podstawie tabeli jachtów podobnych sporządzono poniższe histogramy.

Histogramy stosunków

6. Wymiary główne jachtu projektowego oraz współczynnik pełnotliwości

Na podstawie histogramów wyznaczono wymiary główne projektowanego jachtu. Przyjęto wartość  L_WL = 7,5m

Wartości obliczone:

Jednstka podobna	Jednostka projektowana
Stosunek	Wartość
Lwl	6,96
Lc/Lwl	1,180
Lwl/B	2,798
B/T	7,153
Lwl/(V^(1/3))	6,760
As^(2/3)/V^(1/3)	9,453

Na podstawie wyznaczonych danych tj. wymiarów głównych obliczono współczynnik pełnotliwości C_B, który wyraża się wzorem:

$$C_{B} = \ \frac{V}{L_{\text{wl}}\ \bullet \ B_{\text{WL}}\ \bullet \ T_{c}\ }$$

Stąd:

C_B =  0,236

7.Statek Wzorcowy.

Jako statek wzorcowy wybrano jacht Precision 27.

Wymiary główne oraz dane na temat jachtu wzorcowego:

Parametr	Symbol	Wartość
Długość całkowita	Lc [m]	8,23
Długość między pionami	Lwl [m]	6,96
Szerokość	Bc [m]	3,05
Zanurzenie konstrukcyjne	Tc [m]	0,45
Zanurzenie maksymalne	Tmax [m]	1,09
Wyporność	D [t]	2,449

8. Obliczenie liczby Froude'a

zwykła liczba Froude'a:

$$Fr = \ \frac{v_{s}}{\sqrt{g\ \bullet \ L_{c}}}$$

$$Fr = \ \frac{6\ kn\ \bullet 0,514}{\sqrt{9,81\ \frac{m}{s^{2}}\ \bullet \ 8,21\ m}} = 0,35$$

9.Wykresy oporu dla Cp i Lcp

10. Obliczenie oporu kadłuba

Opór kadłuba składa się z oporu części zanurzonej kadłuba tzw. oporu hydrodynamicznego i oporu części niezanurzonej tzw. oporu aerodynamicznego.

Opór cześć podwodnej oszacowana za pomocą programu Delfship.

Rh=434,1[N]

Obliczenie oporu aerodynamicznego

$$R_{\text{AH}} = \ \frac{1}{2}p\ \bullet \ v_{w}^{2}\ \bullet \ C_{\text{AH}}\ \bullet \ Bmax\ \bullet \ Ff$$

$R_{\text{AH}} = \ \frac{1}{2} \bullet 1,29\ \frac{\text{kg}}{m} \bullet \left( \ 18,09m/s \right)^{2} \bullet \ 0,5\ \bullet \ 2,59m\ \bullet \ 0,95m = 259,675N\ $

$$R_{\text{AM}} = \ \frac{1}{2}p\ \bullet \ v_{w}^{2}\ \bullet \ C_{\text{AM}}\ \bullet \ Tm\ \bullet \ Lm$$

$$R_{\text{AM}} = \ \frac{1}{2} \bullet 1,29\ \frac{\text{kg}}{m} \bullet \left( \ 18,09m/s \right)^{2} \bullet \ 1\ \bullet \ 0,15m\ \bullet \ 10,9m = 345,107N$$

$$R_{\text{AR}} = \ \frac{1}{2}p\ \bullet \ v_{w}^{2}\ \bullet \ C_{\text{AR}}\ \bullet \ Tr\ \bullet \ Lr$$

$$R_{\text{AR}} = \ \frac{1}{2} \bullet 1,29\ \frac{\text{kg}}{m} \bullet \left( \ 18,09m/s \right)^{2} \bullet \ 1,2\ \bullet \ 0,005m\ \bullet \ 67,25m = 85,17N$$

Ra=689,95N; Rs = $\frac{1}{2}p$ v²•CF• S ; CF – współczynnik oporu płaskiej płyty = 0,0014226 S – powierzchnia steru i płyty balastowej – mieczowej ; Rs=11,3

Tak więc opór całkowity projektowanego jachtu wynosi

R_T = 434, 1N + 689, 95N + 11, 3N=1135,351N

11. Dobór śruby napędowej

Do wyznaczenia śruby projektowanego jachtu wykorzystamy wcześniej wyliczony opór całkowity. Parametry śruby określane będą na podstawie wykresu Bu-δ śruby serii B.3.35, Type B, Ae/Ao = 0,35. Oprócz tego zakładamy wstępne parametry śruby:

• liczba skrzydeł z = 3 ( śruba 3-skrzydłowa)

• t = 0

• w = 0

Obliczenie siły naporu

$$T = \ \frac{R_{T}}{(1 - t\ )}$$

$$T = \ \frac{1135,35N}{(1 - 0\ )} = 1135,35N$$

Obliczenie współczynnika Bu:

$$Bu = 13,36 \bullet \ \sqrt{\frac{T\ \bullet (n)}{\rho\ \bullet \ V_{A}^{4}}}$$

gdzie:

• n = 2300 [obr/min] = 38 [obr/s]

• V_A = V_S(1−w) =  V_S = 3, 09 m/s 

$$Bu = 13,36 \bullet \ \sqrt{\frac{1135,35\ \bullet (38)}{1000\ \bullet \ {3,09}_{}^{4}}} = 56,65\ m$$

Odczytane poszczególnych parametrów z wykresu Bu-δ:

• $\frac{P}{\text{Ds}} = 12,25$

• δ = 270

• η_O  =  0, 34

• $J = \frac{101,3}{\delta} = 0,375$

Obliczenie średnicy śruby:

$D_{\max} = \ \frac{V_{A}}{J\ \bullet n} = \ \frac{3,09}{0,375\ \bullet 38} = 0,216\ m$

Parametry śruby

Nazwa	Symbol	Wartość
Średnica	D [m]	0,216
Obroty	N [obr/min]	2300
Liczba skrzydeł	Z [sztuk]	3
Wsp. skoku śruby	P/D	12,25
Sprawność ogólna śruby	ηO [-]	0,34
Wsp. powierzchni wyprostowanej	Ae/Ao	0,35

Należałoby sprawdzić śrubę wg kryterium Barrilla, na obszarze 0,7 średnicy śruby. Kryterium to stosuje się w przypadku małych statków (do dużych jednostek stosuje się kryterium Kellera). Jednakże w tym projekcie zaniechamy sprawdzenia tego kryterium zakładając że śruba jest wolna od działania kawitacji.

12. Dobór silnika

Obliczanie mocy holowania

P_E = R_T  •  V_S = 1135, 35N  • 3, 09m/s = 103, 18 kW

Obliczenie sprawności napędowej

η_N  =  η_W  •  η_R  •  η_K •  η_P 

gdzie:

• η_W = 0, 98

• η_R  = 1

• η_K = 1

• η_P  = 0, 96

η_N  = 0, 98  • 1 • 1 • 0, 96  = 0, 94

Obliczenie mocy silnika

$$P_{S} = \ \frac{P_{E}}{\eta_{\text{N\ }}} = 109,68\ kW$$

Należy dobrać silnik o mocy 110 kW lub o większej mocy.

Wybrano silnik Mercury - F150L EFi

13. Stateczność jachtów żaglowych

13.1

Dla jachtów o długości mniejszej niż 15 m zamiast pełnej można wyko-nać skróconą analizę stateczności, podającą wartości statycznych ramion prostują-cych oraz wyporność konstrukcyjną i kąty zalewania. Taka analiza stateczności wymaga potwierdzenia przez próbę przechylania do kąta przechyłu przekraczają-cego 30°.

13.2

Dla jachtów o długości mniejszej niż 10 m można nie wykonywać analizy stateczności pod warunkiem przeprowadzenia próby przechylania w całym zakre-sie dodatnich ramion prostujących określonych w 14.1.4 lub 15.2.4.

13.3

Przebieg krzywej momentów prostujących M_p jachtu żaglowego w stanie wyporności konstrukcyjnej lub przy dowolnie wybranym stanie eksploatacyjnym powinien wykazywać następujące wartości:

.1 moment prostujący przy kącie przechyłu 30°, M_P30:

, [Nm] (14.1.1) MP3060≥

S − klasyfikacyjna powierzchnia ożaglowania według 1.2.2, [m²];

h − ramię przechylające według 1.2.2, [m].

.2 kąt przechyłu, przy którym krzywa osiąga maksimum nie powinien być mniejszy niż 50°, a wartość tego maksimum M_Pmax:

, [Nm] (14.1.2) MPmax≥80

.3 dla jachtów o długości mniejszej niż 10 m uprawiających żeglugę w rejo-nach III i V moment prostujący przy kącie przechyłu 90°, M_P90:

(14.1.3) MMP9005≥,max

.4 zakres dodatniej stateczności jachtu w zależności od jego wielkości i rejonu żeglugi nie mniejszy niż podano w tablicy 14.1.

Tablica 14.1 Długość jachtu L	Rejon żeglugi
[m]	nieograniczony, I
L < 7	150^0
7 ≤ L < 10	140^0
10 ≤ L < 15	120^0
15 ≤ L < 20	100^0
20 ≤ L ≤ 24	90^0

13.4

Analizę lub próbę stateczności jachtów balastowo-mieczowych przeprowa-dza się z mieczem ustawionym w górnym granicznym położeniu. Jeśli istnieje pewna blokada miecza (lub ruchomego balastu) w dolnym położeniu, wówczas stateczność można badać w takim stanie

13.5 Przy sprawdzaniu stateczności jachtów o długości mniejszej niż 10 m w uzasadnionych przypadkach można uwzględnić dodatkowy moment prostujący pochodzący od balastującej załogi.

13.6 Jeśli przebieg krzywej momentów prostujących nie spełnia wymagań punk-tu 14.1, to po indywidualnym rozpatrzeniu mogą być zastosowane ograniczenia pogodowe i ograniczenia rejonu żeglugi:

– jachty o długości 10 m i większej – rejon I,

– jachty o długości 7−10 m – rejon II,

– jachty o długości poniżej 7 m – rejon III lub V.

13.7 Na jachcie żaglowym kąt zalewania do najniżej położonej krawędzi stru-goszczelnie zamykanego otworu na pokładzie nie powinien być mniejszy niż to podano w 6.1.4.

13.8 Przy ustawieniu całej załogi na burcie w okolicy śródokręcia kąt przechyłu nie powinien być większy niż podano w tablicy 14.6.

Tablica 14.6 Długość jachtu L [m]	Kąt przechyłu
L < 7	20°
7 ≤ L < 10	15°
10 ≤ L ≤ 24	12°

Mp30 >= 60Sh=9978[Nm]

MPmax >= 80Sh=13304[Nm]

Mp90>= 0,5Mpmax=6652[Nm]]

14. Opis techniczny

1. Dane ogólne

Typ i przeznaczenie jachtu

Jacht żaglowy, przeznaczony na czarter do żeglugi śródlądowej w IV rejonie pływania, kategoria projektowa D wg PRS ( Dyrektywa 94/25/WE ), Jednostka przeznaczona dla 4 osób.

Główne parametry techniczne:

• Długość całkowita Lc = 8,21 m

• Długość na linii wodnej Lwl = 7,5 m

• Szerokość całkowita Bc = 2,59 m

• Szerokość na linii wodnej Bwl = 1,81 m

• Zanurzenie konstrukcyjne Tc = 0,35 m

• Zanurzenie maksymalne Tmax = 1,09 m

• Wysokość wolnej burty H = 0,95 m

• Prędkość kontraktowa v = 6 kn

• Wyporność D = 1,69 t

• Wybrano silnik Mercury - F150L EFi

• Pędnik, śruba napędowa, trzyskrzydłowa, typ B, seria B.3.35, Średnica śruby D=0,51 m, obroty nominalne 2300 obr/min, współczynnik skoku P/D = 12,25, sprawność ogólna śruby η = 0,34, współczynnik powierzchni wyprostowanej Ae/Ao = 0,35

• Autonomia pływania 2 dni

• Zasięg pływania 80 mil

• Zbiorniki :

- woda słodka 300 litrów

- paliwo 50 litrów

- zbiornik ścieków 200 litrów

Współczynniki:

• Współczynnik pełnotliwości podwodzia Cb = 0,236

• Pryzmatyczny współczynnik pełnotliwości Cp = 0,576

• Współczynnik pełnotliwości owręża Cm = 0,509

• Współczynnik pełnotliwości wodnicy Cwl = 0,464

KADŁUB

• Kształt: wręgi łamane

• powierzchnia prostokreślna

• Typ wręgów V, kąt podoblenia 27°

• Materiał kadłub: LPS ( laminat poliestrowo-szklany )

• Usztywnienia w postaci rusztu dennego, grodzie i do przekładkowe z izolacją wew.

• wysokość denników 350 mm

• moduł: 0,4 m

• gródź zderzeniowa, długość 1,25 m

• 2 kabiny, WC+ prysznic, mesa na 4 osób, pokładówka

• siłownia oddzielona grodzią

Wyposażenie Kadłuba

• pełny zestaw lamp nawigacyjnych

• kotwica 25 kg z łańcuchem 8 mm o długości 80 mm

• wciągarka kotwicy

• 6 knag po 2 z każdej burty, jedna na dziobie i na rufie

• cumy ( 6 sztuk po 20 m )

• barierki

• sygnał dźwiękowy

• maszt radarowy

• okna boczne

• odsalarka

• generator prądotwórczy

• prostownik

• klimatyzacja

• hydrauliczny trap

Wyposażenie mesy

• lodówko-zamrażarka z kostkarką

• kuchenka elektryczna

• mikrofalówka

• zmywarka

• sofa 4 osobowa

• mini bar

• zlewozmywak

• stół jadalny

• gniazdka 230 V

• oświetlenie halogenowe

• parkiet drewniany

• ekspres do kawy

Wyposażenie kajut

• telewizor

• komputer w koi głównej

• łóżka

• szafki, szafy, schowki

• lampki do czytania

• barek w koi głównej

• gniazdka 230V

• oświetlenie halogenowe

• dywany

• parkiet drewniany

Wyposażenie łazienek

• prysznic

• WC

• zlew

• lustro

• suszarka

• wentylator

• podłoga antypoślizgowa

• halogeny

Systemy

• systemy nawigacyjne

- GPS

- radar

- kompas

- echo-sonda

- VHP

- Autopilot

- radio-odbiornik

• system audio-video

• system elektryczno hydrauliczny system sterowania

- wspomaganie kierownicy

- prędkościomierz

- obrotomierz

• systemy elektryczne

- prądownica ( generator )

- tablica rozdzielcza

- 230 V ( gniazdka, główny przełącznik AC 230V )

• system paliwowy

- zbiorniki

- filtry paliwa

- wlew paliwa

- zdalne odcięcie paliwa na kokpicie

- wskaźnik paliwa na kokpicie

• system świeżej wody

- zbiorniki świeżej wody

- wlew do zbiorników na prawej burcie

- ogrzewanie wody silnikiem 230V w boilerze 40l

- automatyczna pompa świeżej wody na kokpicie

- wskaźnik poziomu wody na kokpicie

• system kanalizacji

- zbiorniki na ścieki szare i czarne

- filtry

- odgazowywacze

- toalety elektryczne i manualne

- pompy ścieków w siłowni

- wskaźnik poziomu ścieków na kokpicie

• system zęzowy

- pompy zęzowe w siłowni oraz zbiorniku dziobowym

• system przeciwpożarowy

- gaśnice proszkowe

- koce

• system ratunkowy

- tratwa ratunkowa 6-osobowa

- koła ratunkowe 4 sztuki

- kamizeli ratunkowe 6 sztuk

- race sygnalizacyjne

• system oświetlenia zgodny z MPZZ

Dodatkowe

• apteczka pierwszej pomocy

• skrzynka z narzędziami

• instrukcja producenta

• dokumenty jachtu

• hak

• odbijacze

• akcesoria

15. Rysunek linii teoretycznych

Rysunek linii teoretycznych został załączony do projektu jako załącznik.

16. Załączniki

• Materiały dotyczące statku wzorcowego

• Materiały dotyczące dobranej jednostki napędowej

• Plan ogólny jachtu

• Linie teoretyczne projektowanego jachtu

• Raport o zaprojektowanej jednostce