Projekt PPOiJ NOWY

POLITECHNIKA GDAŃSKA

WYDZIAŁ OCEANOTECHNIKI I OKRĘTOWNICTWA

KATEDRA TEORII I PROJEKTOWANIA OKRĘTÓW

ZAKŁAD PROJEKTOWANIA OKRĘTÓW I OBIEKTÓW OCEANOTECHNICZNYCH

PRZEDMIOT:

PROJEKTOWANIE OKRĘTÓW I JACHTÓW

SEMESTR V

Studia Inżynierskie Pierwszego Stopnia

SPRAWOZDANIE Z SEMESTRALNYCH ĆWICZEŃ PROJEKTOWYCH

Zakres:

PROJEKTOWANIE PARAMETRYCZNE

PROJEKTOWANIA WSTĘPNEGO OKRĘTÓW

Temat ćwiczeń projektowych - armatorskie założenia projektowe:

Typ funkcjonalny statku: drobnicowiec uniwersalny;

Wymagane parametry statku:

Nośność statku = 10 100[t];

Pojemność ładowni (bele) = 19 200[m3];

Prędkość kontraktowa = 17,0[w];

Zasięg pływania = 9000[Mm];

Sprawozdanie wykonał(a): Patrycja Szwaba

Data przyjęcia sprawozdania:..…………………………..

Ocena z testu kompetencyjnego:.......................................

Ocena zaliczenia przedmiotu:............................................

Prowadzący przedmiot:

Gdańsk, rok akademicki 2013/2014


KONSPEKT SEMESTRALNYCH ĆWICZEŃ PROJEKTOWYCH.

  1. Temat ćwiczeń projektowych – założenia armatorskie, założenia uzupełniające

  2. Dobór statku wzorcowego

  1. Wstępne wyznaczanie głównych parametrów statku

  1. Wstępne wyznaczenie mas i objętości zapasów

  1. Wstępny podział przestrzenny kadłuba

Parametryczne obliczenia sprawdzające

  1. Sprawdzenie stateczności początkowej statku

  1. Weryfikacja parametrów układu napędowego

1. Temat ćwiczeń projektowych - założenia

armatorskie, założenia uzupełniające

1.1. Zbiór głównych założeń projektowych.

Nazwa parametru Oznaczenia i jednostka Wielkość parametru
Typ funkcjonalny statku - Drobnicowiec uniwersalny
Nośność PN [t] 10 100
Objętość ładowni na bele VŁB [m3] 19 200
Prędkość kontraktowa [w] 17,0
Zasięg pływania Zp [Mm] 9000

1.2 Analiza warunków eksploatacji

Z portu Gdynia do portu Singapur w Singapurze dostaniemy się w kolejności przepływając przez Morze Bałtyckie, Cieśninę Kattegat, Cieśninę Skagerrak, Morze Północne, Cieśninę Kaletańską, Cieśninę La Manche, Ocean Atlantycki, Cieśninę Gibraltarską, morze Śródziemnomorskie, Morze Jońskie, Kanał Sueski, Morze Czerwone, Cieśnina Bab al-Mandeb, Morze Arabskie, Ocean Indyjski, Cieśnina Malakka.

Port Gdynia charakteryzuje się bardzo korzystnymi warunkami nawigacyjnymi. Reda osłonięta przez Półwysep Helski, który stanowi przez cały rok naturalną osłonę dla zakotwiczonych statków, zewnętrzny falochron o 2,5 km długości oraz wejście do portu o szerokości 150 m i głębokości 14 m sprawiają, iż port jest łatwo dostępny od strony morza. Port Gdynia jest portem niezamarzającym, portem w którym nie występują pływy. Poziom wody może wzrosnąć o 60 cm podczas silnych wiatrów zachodnich lub opaść o około 60 cm podczas silnych wiatrów wschodnich. Długość nabrzeży w Porcie Gdynia wynosi 17.700 metrów, z których ponad 11.000 przeznaczonych jest do operacji przeładunkowych. Całkowita powierzchnia portu wynosi 755,4 hektara, w tym 508 ha powierzchni lądowej. Pilotaż obowiązkowy dla statków przekraczających 60 metrów długości. Holowanie obowiązkowe dla statków przekraczających 90 m długości oraz dla statków z ładunkami niebezpiecznymi przekraczających 70 m długości. Obsługa ładunków skonteneryzowanych  w Porcie Gdynia jest domeną dwóch nowoczesnych  terminali kontenerowych zlokalizowanych w Porcie Zachodnim :  BCT – Bałtyckiego Terminalu Kontenerowego Sp. z o.o. oraz  Gdyńskiego Terminalu Kontenerowego S.A. ( GCT  S.A.). Gdyński port to także, wyposażone w nowoczesne urządzenia przeładunkowe terminale towarów masowych : Bałtycki Terminal Zbożowy Sp. z o.o., MTMG - Morski Terminal Masowy Gdynia Sp. z o.o., Bałtycka Baza Masowa Sp. z o.o., Westway Terminal Poland Sp. z o.o. oraz Petrolinvest. W obsłudze ładunków drobnicowych specjalizuje się BTDG -  Bałtycki Terminal Drobnicowy Gdynia Sp. z o.o., stanowiący połączenie dwóch terminali: ro-ro (zajmującego teren wokół Basenu V) oraz terminalu drobnicy konwencjonalnej.

Port Singapur jest najbardziej ruchliwym portem na świecie pod względem tonażu żeglugi. Wyposażenie kontenerów PSA Singapuru, są następujące:

PSA Singapur posiada 13 miejsc do cumowania, które są częścią PASIR Panjang Terminal Kontenerowy w fazie drugiej, które mają zostać ukończone w 2009 roku. Faza trzy i cztery doda kolejne 16 miejsc do cumowania i ma się zakończyła w 2013 roku. PSA Singapur posiada także 40-letni kontrakt na prowadzenie wolnego od podatku Gwadar port na południowo-zachodnim wybrzeżu Pakistanie. Gwadar rozpoczęła działalność w marcu 2008 roku z 3 koi wielofunkcyjnych, nabrzeża 602 metrów i głębokości 12,5 metrów. Kolejne 9 koje są w budowie, o głębokości 20 metrów.

2. Dobór statku wzorcowego

2.1 Weryfikacja zgodności

Statkiem wzorcowym może być statek już zbudowany, spełniający warunki:

ǁ$\overset{\overline{}}{\mathbf{p}}$-$\overset{\overline{}}{\mathbf{p}}$0ǁ = min$\left( \frac{\left| \mathbf{P}_{\mathbf{N}}\mathbf{-}\mathbf{\ }\mathbf{P}_{\mathbf{N}}^{\mathbf{0}} \right|}{\mathbf{P}_{\mathbf{N}}}\mathbf{\ + \ }\frac{\left| \mathbf{v}\mathbf{-}\mathbf{v}_{\mathbf{0}} \right|}{\mathbf{v}} \right)$

Wyznaczonej na zbiorze statków wzorcowych zawartych w bazie danych:

Parametr Symbol Jednostka 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
nośność PN t 1673 3199 4633 5394 6194 7351 8519 9655 10530 12450
Prędkość kątowa v kn 14.00 14.60 15.10 15.50 16.00 15.60 17.00 15.00 16.50 16.80

Obliczenia:

9) ǁ$\overset{\overline{}}{p}$-$\overset{\overline{}}{p}$0ǁ = min$\left( \frac{\left| 10100 - \ 10530 \right|}{10100}\ + \ \frac{\left| 17,00 - 16,50 \right|}{17,00} \right)\ $= 0,1308

Na podstawie obliczonych danych( ǁ$\overset{\overline{}}{p}$-$\overset{\overline{}}{p}$0ǁ) jako wzorcowy wybrany został statek nr 9.

2.2 Zestawienie parametrów statku wzorcowego

Nazwa parametru Symbol Wartość Jednostka miary
Nośność
PN0
10 530 [t]
Objętość ładowni dla beli
VLB0
18 070 [m3]
Prędkość
vo
16,50 [kn]
Długość między pionami
Lpp0
141,60 [m]
Szerokość maksymalna
B0
19,40 [m]
Zanurzenie konstrukcyjne
T0
8,33 [m]
Wysokość boczna
H0
12,55 [m]
Współczynnik pełnotliwości kadłuba
CB0
0,681 [-]
Moc silnika głównego
Ne0
5 741 [kW]
Masa kadłuba
MK0
2 814 [t]
Masa nadbudówki
MN0
350 [t]
Masa wyposażenia
MW0
1 347 [t]
Masa siłowni (maszynowni)
MM0
930 [t]
Objętość siłowni (maszynowni)
VM0
3 795 [m3]
Objętość skrajników
VS0
512 [m3]
Objętość dna podwójnego
VDP0
2719 [m3]
Całkowita objętość podpokładowa
VC0
27600 [m3]

3. Wstępne wyznaczanie głównych parametrów statku

3.1 Wyporność (metoda Normanda)

mp = mKN + mW + mM + mR = 5633,40 t

mKN = cKN ∙ D = 3133,68 t

mW = cW$D^{\frac{2}{3}}$ = 1338,39 t

mM = cM ∙ Ne = 924,06 t

mR = CR ∙ D = 237,27 t

Moc silnika głównego wzór Admiralicji:

Ne = $\frac{\mathbf{D}^{\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{3\ }}}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{\ }\mathbf{v}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{C}_{\mathbf{A}}}$ = 6238 kW

cA = $\frac{D^{\frac{2}{3}}\ \bullet \ v^{3}}{N_{e}}$ |0 = 496,2 [-]

Współczynnik Normanda:

N =$\mathbf{\ }\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{1\ }\mathbf{-}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{KN}}}}{\mathbf{D}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{3}}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{w}}}{\mathbf{D}}\mathbf{-}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{3}}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{M}}}{\mathbf{D}}\mathbf{-}\mathbf{\ }\mathbf{c}_{\mathbf{R}}\mathbf{\ }}$ |o

N= 1,4454

ΔD = N ∙ [3 ∙ $\frac{m_{\text{KN}}}{v}$|0 ∙ (v - v0) + PN - PN0 + cR ∙ D0] = -153,05 t

$\frac{m_{\text{KN}}^{0}}{D^{0}}$ =$\ \frac{3164\ t}{15971\ t}$ = 0,1981

$\frac{m_{W}^{0}}{D^{0}}$ = $\frac{1347\ t}{15971\ t}$ = 0,0843

$\frac{m_{M}^{0}}{D^{0}}$ = $\frac{930\ t}{15971\ t}$ = 0,0582

mKN 0= mK0 + mN0 = 3164 t

D0 = mk0 + mn0 + mw0 + mm0 + PN 0= 15971 t

cR = 0,015

Δv = v - vo = 0,50 kn

ΔPN = PN - PN0 = -430t

3.2 Długość statku

a) wyznaczanie długości statku wg Posdunina:

Lpp = c ∙ $\left( \frac{\mathbf{v}}{\mathbf{v}\mathbf{+ 2}} \right)^{\mathbf{2}}$ $\mathbf{D}^{\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{3}}}$ = 142,05 m

c=c0= $\frac{L_{\text{pp}}}{\left( \frac{v}{v + 2} \right) \bullet D^{\frac{2}{3}}}$ |0 = 7,069 [-]

b) wyznaczenie długości statku wg Nogida:

Lpp = C ∙ $\mathbf{v}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{3}}}$ $\mathbf{D}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{3}}}$ = 142,56 m

C = C0 = $\left. \ \frac{L_{\text{pp}}}{v^{\frac{1}{3}}\ \bullet \ D^{\frac{1}{3}}} \right|_{0}$= 2,209 [-]

Długość statku projektowego przyjęta do dalszych obliczeń stanowi średnią arytmetyczną wartości otrzymanych na podstawie metody Pasdunina I metody Nogida.

Lpp = $\frac{L_{\text{pp}}^{\text{Pos}} + \ L_{\text{pp}}^{\text{Nog}}}{2}$ = 142,30m = 466,57 ft

Oczekiwana wartość w stosunku do statku wzorcowego jest większa. Różnica ta wynika z rozbieżności nośności statku wzorcowego i projektowanego, różnicy prędkości oraz każda z tych metod opiera się na innych założeniach. Tak więc trudno skorygować , która z nich jest lepsza, dlatego obliczamy dwiema metodami oraz liczymy średnią. Ten wariant jest najlepszy.

3.3 Szerokość statku

a) wg wzoru Bujnickiego:

B= c ∙ L0.75 = 19,47 m

c = c0=$\frac{B}{L^{0,75}}$|0 = 0,473 [-]

b) wg wzoru Hansena:

B= 0,11 ∙ Lpp + 4,8 = 20,45 m

Szerokość statku projektowego stanowi średnią arytmetyczną wartości otrzymanych na podstawie metody Bujnickiego i metody Hansena.

B= $\frac{B^{\text{Baj}} + \ B^{\text{Han}}}{2}$ = 19,96 m

Ostateczny wynik statku jest większy od wzorca. Szerokość statku uzależniona jest od długości między pionami. Wyniki obu metod są podobne, więc dla ujednolicenia uśredniam wyniki. Rozbieżność w wynikach może wynikać z różnych sposobów obliczania szerokości statku projektowanego.

3.4. Współczynnik pełnotliwości kadłuba

Wartość współczynnika wyznaczono ze wzoru empirycznych:

a) wg Aleksandra

CB = c - $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}$ $\frac{\mathbf{v}}{\sqrt{\mathbf{L}}}$ = 0,0670 [-]

c = c0 = (CB + $\frac{1}{2}$$\frac{v}{\sqrt{L}}$ ) |0 = 1,064 [-]

b) wg Nogida

CB= c - 0,71∙ $\frac{\mathbf{v}}{\sqrt{\mathbf{L}}}$ = 0,682 [-]

c = c0 = (CB + 0, 71$\frac{v}{\sqrt{L}}$ ) |0 = 1,225 [-]

c) wg Ayre’go

CB= c - 0,42∙ $\frac{\mathbf{v}}{\sqrt{\mathbf{L}}}$ = 0,672 [-]

c = c0 = (CB + 0, 42$\frac{v}{\sqrt{L}}$ ) |0 = 1,003 [-]

Wartości współczynnika pełnotliwości statku projektowego przyjętą do dalszych obliczeń jest średnia arytmetyczna wartości otrzymanych na podstawie metod Aleksandra, Nogida i Ayre’go.

CB = $\frac{C_{B}^{\text{Aleks}} + \ C_{B}^{\text{Nogida}} + \ C_{B}^{\text{Ayre}'\text{go}}}{3} =$ 0,6749 [-]

3.5. Współczynnik pełnotliwości owręża

CM = β = 1,024 - 0,06 ∙ $\frac{\mathbf{v}}{\sqrt{\mathbf{L}}}$ = 0,977 [-]

3.6. Współczynnik pełnotliwości wodnicy

α = CW = 0,62 + 1,12 ∙ (δ-0,3)2 = 0,777 [-]

3.7. Współczynnik pełnotliwości wzdłużnej

CP = $\frac{\mathbf{C}_{\mathbf{B}}}{\mathbf{C}_{\mathbf{M}}}$ = 0,691 [-]

3.8. Odcięta środka wyporu

LCB = xV= (0,175 ∙ δ – 0,125) ∙ Lpp = -3,213 m

3.9. Zanurzenie konstrukcyjne.

T= $\frac{\mathbf{D}}{\mathbf{\rho}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{L}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{\ }\mathbf{C}_{\mathbf{B}}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{B}}$ = 8,05 m

3.10. Wysokość boczna

a) oszacowanie wysokości bocznej

Zakłada się, że stosunek $\frac{H}{T}$ statku projektowego jest taki sam, jak statku wzorcowego

H = h ∙T = 12,13 m

h= h0 = $\frac{H^{0}}{T^{0}}$ = 1,51 [-]

b) wyznaczenie wysokości bocznej na podstawie bilansu pojemności

Równanie bilansu objętości podpokładowej

1,03∙1,08∙VŁB=VC-VM-VDP-VS-VREZ

Objętość siłowni

VM = aM∙VC0,5∙Ne = 4251,86 m3

aM = aM0 = $\frac{V_{M}}{{(V_{C})}^{0,5} \bullet \text{Ne}}$ |0 = 0,004 [-]

Objętość dna podwójnego

VDP=aDP0 ∙ VC = 2890,22 m3

aDP0 = $\frac{V_{\text{DP}}^{}}{V_{C}}$|0 = 0,099 [-]

Objętość skrajników

VS = as0 ∙ VC = 544,24 m3

as0 = $\frac{V_{S}^{}}{V_{C}}$|0 = 0,019 [-]

Objętość rezerwowa

VREZ=0,01 ∙ VC = 293,38 m3

α = $\frac{\mathbf{1}\mathbf{-}\mathbf{a}_{\mathbf{\text{DP}}}\mathbf{-}\mathbf{a}_{\mathbf{s}}\mathbf{-}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{01}}{\mathbf{a}_{\mathbf{m}}\mathbf{}\mathbf{\text{Ne}}}$ =0,035 [-]

β = $\frac{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{03}\mathbf{}\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{08}\mathbf{}\mathbf{V}_{\mathbf{L}\mathbf{B}}}{\mathbf{a}_{\mathbf{m}}\mathbf{}\mathbf{\text{Ne}}}$ = 860,40 [-]

Bilans pojemności podpokłądowej

VC0,5 = VC ∙ α - β

VC = 29338 m3

Wyznaczenie wysokości bocznej

VC = L ∙ B ∙ H∙ (0,1ln$\frac{\mathbf{H}}{\mathbf{T}}$+δ(T)+0,028+$\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{12}\mathbf{\bullet}\mathbf{H}}$)

H = 13,57 m

ZESTAWIENIE GŁÓWNYCH PARAMETRÓW STATKU
Wyporność
Długość między pionami
Szerokość
Zanurzenie konstrukcyjne
Wysokość boczna
Współczynnik pełnotliwośći kadłuba
Moc silnika

4. Wstępne wyznaczenie mas i objętości zapasów

4.1 Założenia wstępne - rezerwa i czas rejsu

czas rejsu

t =$\mathbf{\ }\frac{\mathbf{1,15}\mathbf{}\mathbf{z}}{\mathbf{v}}$ = 609 h

ilość dób

i =$\mathbf{\ }\frac{\mathbf{t}}{\mathbf{24}}$ = 26 [-]

liczba osób

z = 14

4.2 Zapasy paliwa ciężkiego

Masa zapasów

MPC = Ne ∙ t ∙ ge ∙10-6 = 645,71 t

ge = 170$\ \frac{\text{kg}}{\text{kWh}}$

Objętość zbiorników na paliwa ciężkie

Vpc = $\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{\text{pc}}}}{\mathbf{\rho}_{\mathbf{\text{pc}}}}$ = 717,45 m3

ƍpc= 0,9 $\left\lbrack \frac{t}{m^{3}} \right\rbrack$

4. 2 Zapasy paliwa lekkiego

Przyjęto wartość startową w praktyce projektowej jako 10% zapasów paliwa lekkiego i oleju.

Masa zapasów

Mpl= 0.1 ∙ Mpc = 64,57 t

Objętość zbiorników na paliwa lekkie

Vpl= $\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{\text{pl}}}}{\mathbf{\rho}_{\mathbf{\text{pl}}}}$ = 71,75 m3

ƍpl= 0,9 $\left\lbrack \frac{t}{m^{3}} \right\rbrack$

4.3 Zapasy oleju smarnego

Masa zapasów:

MOS = Ne ∙ t ∙ gOS ∙10-6 = 30,39 t

gOS = ge = 8$\ \frac{\text{kg}}{\text{kWh}}$

Objętość zbiorników na olej smarny

Vos= $\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{\text{os}}}}{\mathbf{\rho}_{\mathbf{\text{os}}}}$ = 33,76 m3

ƍos= 0,9 $\left\lbrack \frac{t}{m^{3}} \right\rbrack$

4.4 Zapasy wody spożywczej

Masa zapasów:

Mws = t ∙ gws ∙ z ∙ 10-3 = 3,64 t

gws =10 $\frac{\text{kg}}{\text{osoba}\ \bullet \text{\ doba}}$

Objętość zbiorników na wodę spożywczą

Vws= $\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{\text{ws}}}}{\mathbf{\rho}_{\mathbf{\text{ws}}}}$ = 3,64 m3

ρws = 1 $\frac{t}{m^{3}}$

4.5 Zapasy wody używanej

Masa zapasów:

Mwu = t ∙ gws ∙ z ∙ 10-3 = 18,2 t

gws =50 $\frac{\text{kg}}{\text{osoba}\ \bullet \text{\ doba}}$

Objętość zbiorników na wodę spożywczą

Vwu= $\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{\text{wu}}}}{\mathbf{\rho}_{\mathbf{\text{wu}}}}$ = 18,2 m3

ρwu = ρws = 1 $\frac{t}{m^{3}}$

4.6 Zapasy żywności

Masa zapasów:

Mpr = t ∙ gpr ∙ z ∙ 10-3 = 1,82 t

gpr = 5 $\frac{\text{kg}}{\text{osoba}\ \bullet \text{\ doba}}$

4.7 Masa załogi i pasażerów

Mzb = z ∙ mzb = 2100 kg

mzb = 150 kg

4.8 Suma zapasów

Masa zapasów:

Mz= Mpo + Mpl + Mos + Mws + Mwu + Mpr + Mzp = 766,42 t

Objętość zapasów:

Vz= Vpo + Vpl + Vos + Vws + Vwu = 844,80 m3

WSTĘPNE OSZACOWANIE SKŁADOWYCH MAS NOŚNOŚCI
Kategoria masy
Nośność
Zapasy paliwa ciężkiego
Zapasy paliwa lekkiego
Zapasy oleju smarowego
Zapasy wody spożywczej
Zapasy wody słodkiej użytkowej
Zapasy prowiantu
Masa załogi i pasażerów
Masa zapasów
Ładowność
WSTĘPNE OSZACOWANIE OBJĘTOŚĆI ZBIORNIKÓW
Kategoria zbiornika
Zbiorniki paliwa ciężkiego
Zbiorniki paliwa lekkiego
Zbiorniki oleju smarnego
Zbiorniki wody słodkiej spożywczej
Zbiorniki wody słodkiej użytkowej
Razem zbiorniki

5. WSTĘPNY PODZIAŁ PRZESTRZENNY KADŁUBA

5.1. Dobór odstępu wręgowego.

Wielkość odstępu wręgowego ( odległość pomiędzy usztywnieniami poprzecznymi kadłuba w postaci wręgów ) jest określona wymaganiami przepisów klasyfikacyjnych. Dla celów projektów przyjmujemy stały odstęp wręgowy na całej długości statku ( za wyjątkiem skrajnika dziobowego). Według PRS wielkość odstępu wręgowego można wyznaczyć z relacji:


a=0,002Lpp+0,48  =0,765 m

a = 0,765 m

Lpp- długość statku pomiędzy pionami [m]

Obliczona wartość zostaje zaokrąglona z dokładnością 10 mm ze względu na wymagania technologiczne.

Według PRS maksymalny odstęp wręgowy w skrajniku dziobowym wynosi 600 mm.

5.2. Wysokość dna podwójnego.

Według PRS minimalna wysokość dna podwójnego wynosi:


hdp=250+20B+50T=1052 mm=1060 mm

B - szerokość statku [m]

T – zanurzenie statku [m]

Obliczona wartość zostaje zaokrąglona z dokładnością 10 mm ze względu na wymagania technologiczne.

W obrębie siłowni wysokość dna podwójnego powinna być zwiększona w celu wzmocnienia i posadowienia konstrukcji fundamentów silnika, jak również zapewnienia wymaganej objętości zbiorników w dnie podwójnym w obrębie siłowni.

Wysokość dna podwójnego w obrębie siłowni :

hdps=1,5hdp = 1590 mm

Natomiast objętość dna podwójnego o wysokości hdpwyznacza się ze wzoru Schneeklutha:


$$\mathbf{V}_{\mathbf{\text{dp}}}\mathbf{= L \bullet B \bullet}\mathbf{h}_{\mathbf{\text{dp}}}\mathbf{\bullet}\left\lbrack \mathbf{C}_{\mathbf{B}}\mathbf{- 0,4 \bullet}\left( \frac{\mathbf{T -}\mathbf{h}_{\mathbf{\text{dp}}}}{\mathbf{T}} \right)^{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet}\sqrt{\mathbf{1 -}\mathbf{C}_{\mathbf{B}}} \right\rbrack\mathbf{= \ }\mathbf{1501,50\ m}^{\mathbf{3}}$$

Należy sprawdzić czy zapotrzebowana objętość na zapasy mieści się w objętości dna podwójnego.


Vz<Vdp

Porównanie uzyskanej objętości pozwala sprawdzić , czy zachodzi potrzeba zwiększenia wysokości dna podwójnego.

5.3. Długość przedziału maszynowni .

Długość przedziału siłowni należy określić z zależności :

Lps=cNe0,5 = 18,97 m

Stałą c określa się na podstawie statku podobnego :

$\mathbf{c = \ }\left. \ \frac{\mathbf{l}_{\mathbf{\text{ps}}}}{\mathbf{N}_{\mathbf{e}}^{\mathbf{0,5}}} \right|$podobny = 0,240 [-]

5.4. Lokalizacja grodzi poprzecznych.

Przepisy PRS ustalają liczbę grodzi w zależności od długości statku i położenia siłowni.

Minimalną liczba grodzi według wymogów określa tabela 9.2.1.2. PRSu.

Dla statku o długości pomiędzy pionami : 125   ≤ Lpp ≤ 145  minimalna liczba grodzi, przy położeniu siłowni na rufie to 6.


nG=6

Odległość pomiędzy sąsiednimi grodziami (długość ładowni) nie powinna przekraczać 30m.

Przepisy klasyfikacyjne wymagają:

1) Grodzi kolizyjnej

Położenie grodzi skrajnika dziobowego wyznaczono na podstawie przepisów, które określają minimalną odległość grodzi zderzeniowej (grodzi skrajnika dziobowego) od pionu dziobowego. Według przepisów PRS odległość ta wynosi :


0,05Lpp Lsd0,08Lpp

Lsd = 10,71 m

Położenie grodzi dopasowujemy do podziału wręgowego.

2) Grodzi skrajnika rufowego

Położenie tej grodzi wynosi min 6% Lpp od pionu rufowego, przy konieczności dopasowania jej pozycji do podziału wręgowego.

Lsr= 0,06Lpp = 8,54 m

5.4. Liczba i rozmieszczenie ładowni .

Wyznaczanie długości ładowni opiera się na założeniu minimalnej liczby grodzi poprzecznych i zbliżonej pojemności wszystkich ładowni. Ładownie dzielimy wstępnie zgodnie z proporcjami pola: 5 ; 5 ; 5 ; 6 ;

gdzie ładownia dziobowa jest dłuższa od pozostałych. Obliczone długości ładowni krótszych zaokrąglamy z dokładnością do długości odstępu wręgowego i rezerwujemy na nie miejsce zaczynając od rufy – długość ładowni dziobowej jest wynikowa.

Długość części ładunkowej :


LLAD= LPP LPSLsd Lsr=104,08 [m]

Rozpiętość części ładunkowej w odstępach wręgowych:


$$\mathbf{R}_{\mathbf{LAD}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{L}_{\mathbf{LAD}}}{\mathbf{a}}\mathbf{= 136\ \lbrack wregi\rbrack}$$

Liczba ładowni :

nLAD= nG2=   4

Długość każdej ładowni wynosi:


LLAD1 =  2, 45 m


LLAD2 = 2, 45 m


LLAD3 = 2, 45 m


LLAD4 =  2, 90 m

5.6. Rozmieszczenie pokładów.

Pokładem głównym jest pokład górny ( najwyższy , rozciągający się na całej długości statku). Określony jest wysokością boczną H , wzniosem i wypukłością pokładu , nadbudową ).

Wysokość ładowni jest równa różnicy wysokości kadłuba i dna podwójnego:


hL=H  hdp=12,51 m

Wysokość międzypokładzia zależy od wysokości przewożonych na nim ładunków lub urządzeń przeładunkowych – typowa wysokość waha się pomiędzy 9 a 12 stóp [ft] (2,5 – 3,0 m).

Dla projektu przyjęto wartość:


hMP= 3 m

Wysokość międzypokładzia dolnego jest największa ( nad dnem podwójnym).

Liczba międzypokładów:

nMP= 4

5.7. Położenie wielkości luków.

Wymiary luków przyjęto :

SZEROKOŚĆ :


bl= (0,70,75)Bx

bl = 13,97 m

Bx – szerokość pokładu w rejonie luku

DŁUGOŚĆ :

Długość luków jest mniejsza od długości ładowni o wielokrotność odstępu wręgowego (zrębnice poprzeczne muszą podobnie jak wręgi i grodzie znajdować się na pozycjach wyznaczonych przez wręgi budowlane). Przyjmuje się, że pomiędzy zrębnicą a grodzią powinno znajdować się odległość co najmniej dwóch odstępów wręgowych.( możliwie największa):

Ll1 =  29,06 m

Ll2 =  19,88 m

Ll3 =  19,88 m

Ll4 =  19,88 m

5.8. Urządzenia przeładunkowe.

5.9. Szkic sylwety bocznej z podziałem przestrzennym kadłuba.

6. PARAMETRYCZNE OBLICZENIA SPRAWDZAJĄCE

6.1 Wymagane projektowe kryteria stateczności.

KRYTERIUM MINIMALNEJ WYSOKOŚCI METACENTRYCZNEJ:

Rekomendacje IMO i przepisy klasyfikacyjne zawierają wymogi dotyczące minimalnej wysokości metacentrycznej, które powinny być spełnione we wszystkich stanach eksploatacyjnych:


ho min  0,15 m


ho (x)=  zv(x)+ ro(x) ZG(x) ho min


zv(x) − wysokosc srodka wyporu [m]


ro(x) − promien metacentryczny [m]


ZG(x) − wysokosc srodka ciezkosci [m]

KRYTERIUM MINIMALNEGO OKRESU KOŁYSAŃ :

Drugim istotnym kryterium jest minimalny okres kołysań ( kryterium komfortu):

Okres kołysań własnych wyrażamy :

$\mathbf{\text{τ\ }}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}} \right)\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{c \bullet B}}{\sqrt{\mathbf{h}_{\mathbf{o}}}}$ = 13 s


c ≈ 0, 8

Przy czym różnica między wartością okresu kołysań własnych$\ \tau\ \left( \overset{\overline{}}{x} \right)$projektowych , a okresem wymaganym zależy od parametrów projektowanego okrętu:


$$\mathbf{\text{τ\ }}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}} \right)\mathbf{- \ }\mathbf{\tau}_{\mathbf{w}}\mathbf{\ \ \geq 0}$$


τw − wymagany okres kolysan wlasnych [s]

KRYTERIUM PRZECHYŁU PODCZAS CYRKULACJI :

Podczas cyrkulacji kąt przechyłu φc nie powinien być większy od kąta wejścia pokładu do wody φp i od kąta 12 ( według PRS):


maxφc min(φp, 12)

6.2. Stany załadowania statku ( balastowy i kontraktowy).

Kryteria muszą być spełnione dla skrajnych, charakterystycznych stanów załadowania:

STAN OPIS ŁADUNEK [%] ZAPASY [%] BALAST [%]
I Wyjście statku załadowanego 100 100 0
II Wejście statku załadowanego 100 10 0
III Wyjście statku pustego 0 100 100
IV Wejście statku pustego 0 10 100

We wszystkich stanach zakłada się ,że :

- ładunek w pełni wypełnia objętość ładowni ( ładunek całookrętowy)

- środek masy zawartości zbiornika pokrywa się ze środkiem objętości tego zbiornika

Obliczenia dla 4-ch stanów załadowania:

Masa statku w danym stanie:


Ms= Ps+%PL+%PZ


Ps − masa statku pustego[t]


PL − masa ladunku[t]


PZ − masa zapasow[t]


Ps=D  PN


PN= PL+ PZ

Ps = 5717,95 t

PŁ = 9333,58 t

PZ = 766,42 t

Ms1 = D =  Ps + 100%PL + 100%PZ= 15817,95 t

Ms2 =  Ps + 100%PL + 10%PZ= 15128,17 t

Ms3 =  Ps + 100%PZ= 6484,37 t

Ms4 =  Ps + 10%PZ= 5794,59 t

Wyporność statku ( równa jest masie statku w danym stanie):

Ms1=Ds1= 15817,95 t

Ms2 = Ds2= 15128,17 t

Ms3 =  Ds3= 6484,37 t

Ms4 = Ds4= 5794,59 t

Dla każdego ze stanów załadowania wyznacza się zanurzenie T na podstawie wzoru:


$$\mathbf{D}_{\mathbf{s}}\mathbf{= L \bullet B \bullet}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{\bullet \rho \bullet}\left\lbrack \mathbf{\delta}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{k}} \right)\mathbf{+ 0,1 \bullet ln}\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{k}}} \right\rbrack\mathbf{\ \lbrack t\rbrack}$$

Ts1= 8,05 m

Ts2= 7,74 m

Ts3= 3,72 m

Ts4= 3,38 m

6.3. Wysokości środków ciężkości.

Współczynnik pełnotliwości kadłuba:


δ(T)= CB


$$\mathbf{\delta}\left( \mathbf{T} \right)\mathbf{= \ \delta}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{k}} \right)\mathbf{+ 0,1 \bullet ln}\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{k}}}\mathbf{\ \lbrack - \rbrack}$$

δ (T1) = 0,675 [-]

δ (T2) = 0,671 [-]

δ (T3) = 0,598 [-]

δ (T4) = 0,588 [-]

Współczynnik pełnotliwościpola wodnicy :


α(Ts)= CW

α(Ts) δ(Ts)+0,1 [-]

α (T1) = 0,775 [-]

α (T2) = 0,771 [-]

α (T3) = 0,698 [-]

α (T4) = 0,688 [-]

Bezwymiarowy moment bezwładności pola wodnicy:


$$\mathbf{\varepsilon}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{x}}\mathbf{(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{)}}{\mathbf{L \bullet}\mathbf{B}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\ \cong \ }\frac{\mathbf{\alpha}^{\mathbf{3}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}{\mathbf{2 \bullet}\left\lbrack \mathbf{\alpha}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{+ 1} \right\rbrack\mathbf{\bullet}\left\lbrack \mathbf{2 \bullet \alpha}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{+ 1} \right\rbrack}\mathbf{\ \lbrack - \rbrack}$$

Ɛ (T1) = 0,051 [-]

Ɛ (T2) = 0,051 [-]

Ɛ (T3) = 0,042 [-]

Ɛ (T4) = 0,041 [-]

Bezwymiarowy promień metacentryczny :


$$\mathbf{\rho}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{=}\frac{\mathbf{r}_{\mathbf{o}}\mathbf{(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{)}}{\frac{\mathbf{B}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{\varepsilon}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}{\mathbf{\rho(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{)}}\mathbf{\ \lbrack - \rbrack}$$

ρ (T1) = 0,076 [-]

ρ (T2) = 0,076 [-]

ρ (T3) = 0,070 [-]

ρ (T4) = 0,069 [-]

Promień metacentryczny:


$$\mathbf{r}_{\mathbf{o}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{x}}\mathbf{(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{)}}{\mathbf{V(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{)}}\mathbf{\ \cong \ }\frac{\mathbf{\varepsilon}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet L \bullet}\mathbf{B}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{L \bullet B \bullet}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{\bullet \delta}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{\varepsilon}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}{\mathbf{\delta(}\mathbf{T}_{\mathbf{s)}}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{B}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}\mathbf{= \ \rho}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{B}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}\mathbf{\ \lbrack m\rbrack}$$

r0(T1) = 3,77 m

r0(T2) = 3,90 m

r0(T3) = 7,48 m

r0(T4) = 8,14 m

Bezwymiarowa wysokość środka wyporu :


$$\mathbf{\zeta}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T} \right)\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{z}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}\mathbf{\ \cong \ }\frac{\mathbf{\alpha}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}{\mathbf{\alpha}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{+ \delta}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}$$

ζv(T1) = 0,534 [-]

ζv(T2) = 0,535 [-]

ζv(T3) = 0,539 [-]

ζv(T4) = 0,539 [-]

Wysokość środka wyporu:


$$\mathbf{z}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\cong}\frac{\mathbf{\alpha}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}{\mathbf{\alpha}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{+ \rho}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)}\mathbf{\bullet \ }\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{= \ }\mathbf{\zeta}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{\ \ \lbrack m\rbrack}$$

zv(T1) = 4,30 m

zv(T2) = 4,14 m

zv(T3) = 2,01 m

zv(T4) = 1,82 m

Założona bezwymiarowa wysokość środka ciężkości:

Dla typowego rozłożenia ładunku przybliżoną wysokość położenia środka ciężkości opisują podane poniżej wartości. Nie oznacza to, że statek projektowany musi posiadać identyczne własności. Staranne rozmieszczenie ładunku o różnej gęstości lub zmiany konstrukcyjne (np. wyżej umieszczone zbiorniki) dają możliwość wpływania na położenie środka ciężkości etapie eksploatacji i projektowania.

ζG(Ts1)=0,54 statek z 100% ładunku i 100% zapasów

ζG(Ts2)=0,54 statek z 100% ładunku i 10% zapasów

ζG(Ts3)=0,60 statek z 100% zapasów

ζG(Ts4)=0,62 statek z 10% zapasów

Wysokość środka ciężkości:


$$\mathbf{\zeta}_{\mathbf{G}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{z}_{\mathbf{G}}\mathbf{(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{)}}{\mathbf{H}}\mathbf{\ \ \rightarrow \ }\mathbf{z}_{\mathbf{G}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{= \ }\mathbf{\zeta}_{\mathbf{G}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet H\ \lbrack m\rbrack}$$

zG(T1) = 7,33 m

zG(T2) = 7,33 m

zG(T3) = 8,14 m

zG(T4) = 8,41 m

Obniżyłam ζ ze względu na poprawę stateczności.

6.4. Wysokości metacentryczne.

Z kryterium minimalnej wysokości metacentrycznej:


ho (TS) ho min0


ho min=0,15 m

Początkowa wysokość metacentryczna :


$$\mathbf{h}_{\mathbf{\text{o\ }}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{S}} \right)\mathbf{= \ }\mathbf{\zeta}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{\ + \ \rho}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{B}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}\mathbf{-}\mathbf{\zeta}_{\mathbf{G}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet H\ \lbrack m\rbrack}$$

h0(T1) = 0,75 m

h0(T2) = 0,72 m

h0(T3) = 1,34 m

h0(T4) = 1,55 m


$$\mathbf{h}_{\mathbf{\text{o\ }}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{S}} \right)\mathbf{- \ }\mathbf{h}_{\mathbf{\text{o\ min\ }}}\mathbf{= \ }\mathbf{\zeta}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{\ + \ \rho}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{B}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}\mathbf{-}\mathbf{\zeta}_{\mathbf{G}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet H - \ }\mathbf{h}_{\mathbf{\text{o\ min\ }}}\mathbf{\geq 0}$$

Skorygowana wysokość metacentryczna:

Skorygowaną wysokość metacentryczną wyznacza się w stanach pływania z 10% zapasów.


hoS (TS)  =  ho(Ts) ho [m]


ho − poprawka od swobodnych powierzchnii

Dla zbiornika paliwa:


$$\mathbf{}\mathbf{h}_{\mathbf{\text{op}}}\mathbf{= \ }\frac{\frac{\mathbf{0,25 \bullet B \bullet}{\mathbf{(0,1 \bullet}\mathbf{L}_{\mathbf{\text{pp}}}\mathbf{)}}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{12}}\mathbf{\bullet 0,9}}{\mathbf{D}_{\mathbf{s}}}\mathbf{\ \ \ \lbrack\ m\rbrack}$$

Δhop2 = 0,07 m

Δhop4 =0,19 m

Dla zbiornika wody słodkiej:


$$\mathbf{}\mathbf{h}_{\mathbf{\text{ows}}}\mathbf{= \ }\frac{\frac{\mathbf{0,25 \bullet B \bullet}{\mathbf{(0,05 \bullet}\mathbf{L}_{\mathbf{\text{pp}}}\mathbf{)}}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{12}}\mathbf{\bullet 1}}{\mathbf{D}_{\mathbf{s}}}\mathbf{\ \lbrack m\rbrack}$$

Δhows2 = 0,01 m

Δhows4 = 0,03 m

h0s(T1) = 0,75 m

h0s(T2) = 0,64 m

h0s(T3) = 1,34 m

h0s(T4) = 1,34 m

W wysokości metacentrycznej dla stanów II i IV uwzględniliśmy poprawkę w postaci sumy Δhop i Δhows. We wzorze na Δhop zmniejszyłam współczynnik przy B.

Kryterium minimalnej wysokości metacentrycznej :

Bezwymiarowa krytyczna górna wysokość środka ciężkości:

Wartość krytycznego górnego położenia środka ciężkości wynika z kryterium bezpieczeństwa, wyrażonego minimalną wartością wysokości meta centrycznej (według przepisów PRS ).


$$\mathbf{\zeta}_{\mathbf{\text{Gkryt.h}}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{H}}\mathbf{\ \bullet}\left\lbrack \mathbf{\zeta}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{\ + \ \rho}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{B}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}\mathbf{-}\mathbf{h}_{\mathbf{\text{o\ min}}}\mathbf{-}\mathbf{h}_{\mathbf{o}} \right\rbrack\mathbf{\lbrack - \rbrack}$$

ζ Gkryt.h(T1) = 0,5841 [-]

ζ Gkryt.h(T2) = 0,5819 [-]

ζ Gkryt.h(T3) = 0,6879 [-]

ζ Gkryt.h(T4) = 0,7231 [-]

Krytyczna górna wysokość środka ciężkości:


zGkryt.h= ζGkryt.h(Ts)H [m]

z Gkryt.h1 = 7,92 m

z Gkryt.h2 = 7,89 m

z Gkryt.h3 = 9,33 m

z Gkryt.h4 = 9,81 m

Kryterium minimalnego okresu kołysań :

Bezwymiarowa krytyczna dolna wysokość środka ciężkości:

Wartość krytycznego dolnego położenia środka ciężkości wynika z kryterium komfortu, wyrażonego przez minimalną wartość okresu kołysań.

Minimalny, wymagany okres kołysań statku:

$\mathbf{\tau}_{\mathbf{w}}\mathbf{= \ }\mathbf{6}\mathbf{+ \ }\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{N}}}{\mathbf{2500}}\mathbf{\ \lbrack}\mathbf{s}\mathbf{\rbrack}$ = 10,04 s


$$\mathbf{\zeta}_{\mathbf{\text{Gkryt.t}}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{=}\frac{\mathbf{z}_{\mathbf{\text{Gkryt.t}}}}{\mathbf{H}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{H}}\mathbf{\ \bullet}\left\lbrack \mathbf{\zeta}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{\ + \ \rho}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{B}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}\mathbf{-}\left( \frac{\mathbf{c \bullet B}}{\mathbf{\tau}_{\mathbf{w}}} \right)^{\mathbf{2}}\mathbf{-}\mathbf{h}_{\mathbf{o}} \right\rbrack\mathbf{\lbrack - \rbrack}$$

ζ Gkryt.t(T1) = 0,4086 [-]

ζ Gkryt.t(T2) = 0,4005 [-]

ζ Gkryt.t(T3) = 0,5125 [-]

ζ Gkryt.t(T4) = 0,5321 [-]

Krytyczna dolna wysokość środka ciężkości:


zGkryt.t= ζGkryt.t(Ts)H [m]

z Gkryt.t1 = 5,54 m

z Gkryt.t2 = 5,43 m

z Gkryt.t3 = 6,95 m

z Gkryt.t4 = 7,22 m

Kąt przechyłu w czasie cyrkulacji :

Kąt przechyłu w czasie cyrkulacji φp nie powinien być większy od kąta wejścia pokładu do wody i od kąta 12 (PRS) :


φc=min(φp, 12)

Bezwymiarowa krytyczna wysokość środka ciężkości w sensie kryterium maksymalnego dopuszczalnego kąta przechyłu podczas cyrkulacji:


$$\mathbf{\zeta}_{\mathbf{\text{Gkryt.C}}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{=}\frac{\frac{\mathbf{v}_{\mathbf{0,8}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{4 \bullet L}}\mathbf{\bullet \ }\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}{\mathbf{2}}\mathbf{+ g \bullet}\left\lbrack \mathbf{z}_{\mathbf{v}}\left( \mathbf{T}_{\mathbf{s}} \right)\mathbf{+ \ }\mathbf{r}_{\mathbf{o}}\mathbf{(}\mathbf{T}_{\mathbf{s}}\mathbf{) \bullet}\left( \mathbf{1 + \ }\frac{\mathbf{\text{tg}}^{\mathbf{2}}\mathbf{\varphi}_{\mathbf{c}}}{\mathbf{2}} \right) \right\rbrack\mathbf{\bullet sin}\mathbf{\varphi}_{\mathbf{c}}}{\mathbf{H \bullet}\left( \mathbf{g \bullet sin}\mathbf{\varphi}_{\mathbf{c}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{v}_{\mathbf{0,8}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{4 \bullet L}} \right)}\mathbf{\ \lbrack - \rbrack}$$

ζ Gkryt.c(T1) = 0,5595 [-]

ζ Gkryt.c(T2) = 0,5563 [-]

ζ Gkryt.c(T3) = 0,6325 [-]

ζ Gkryt.c(T4) = 0,6621 [-]

Krytyczna wysokość środka ciężkości w sensie kryterium maksymalnego dopuszczalnego kąta przechyłu podczas cyrkulacji:


zGkryt.C= ζGkryt.C(Ts)H [m]

z Gkryt.c1 = 7,59 m

z Gkryt.c2 = 7,55 m

z Gkryt.c3 = 8,58 m

z Gkryt.c4 = 8,99 m

6.5. Zestawienie obliczonych wartości parametrów statecznościowych.

ZESTAWIENIE WYNIKÓW
L.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

6.6.Wykres krytycznych wysokości środków ciężkości.

6.6.Przechył wywołany naporem wiatru .

Wyznaczanie ramion momentów prostujących i wychylających stateczności statycznej i dynamicznej przy wietrze o prędkości :


$$\mathbf{v}_{\mathbf{1}}\mathbf{= 25\ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}$$


$$\mathbf{v}_{\mathbf{2}}\mathbf{= 50\ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}$$

Dopuszczalne kąty przechyłu :

Kąt wejścia pokładu do wody (KWP ):


$$\mathbf{KWP = 57,3 \bullet \ arctg}\left( \mathbf{2 \bullet \ }\frac{\mathbf{H - \ }\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}{\mathbf{B}} \right)\left\lbrack \mathbf{} \right\rbrack$$

KWP1 = 29˚

KWP2 = 30˚

KWP3 = 45˚

KWP4 = 46˚

Kąt wyjścia obła z wody (KWO ):


$$\mathbf{KWO = 57,3 \bullet \ arctg}\left( \mathbf{2 \bullet \ }\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}{\mathbf{B}} \right)\left\lbrack \mathbf{} \right\rbrack$$

KWO1 = 39˚

KWO2 = 38˚

KWO3 = 20˚

KWO4 = 19˚

Dopuszczalny kąt przechyłu jest minimalnym kątem z tych dwóch :

min( KWP(Ts),  KWO(Ts))

min( KWP(T1),   KWO(T1)) = 29˚

min( KWP(T2),   KWO(T2)) = 30˚

min( KWP(T3),   KWO(T3)) = 20˚

min( KWP(T4),   KWO(T4)) = 19˚

Pole nawiewu:

Pole nawiewu obliczamy dla każdego ze stanów zanurzenia , według wzoru:


S=  Lpp[HTs[m2]

S1 = 785,11 m2

S1 = 828,72 m2

S1 = 1400,44 m2

S1 = 1449,08 m2

Ciśnienie na powierzchni nawiewu wywołane wiatrem dla prędkości :


$$\mathbf{p = S \bullet}\left( \frac{\mathbf{1}}{\mathbf{800}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{v}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}} \right)\mathbf{\ \ \lbrack Pa\rbrack}$$

p1 = 306,69 Pa

p2 = 323,72 Pa

p3 = 547,05 Pa

p4 = 566,05 Pa


$${2)\ v}_{2} = 50\ \frac{m}{s}$$

p1 = 1226,74 Pa

p2 = 1294,88 Pa

p3 = 2188,19 Pa

p4 = 2264,19 Pa

Ramię siły naporu wiatru :


$$\mathbf{l = H -}\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{s}}}{\mathbf{2}}\mathbf{\ \lbrack m\rbrack}$$

l1 = 9,54 m

l2 = 9,69 m

l3 = 11,70 m

l4 = 11,87 m

MOMENT PRZECHYLAJĄCY :


MW=pl  [kNm]

1) $v_{1} = 25\ \frac{m}{s}$

MW1 = 2,93 kNm

MW2 = 3,14 kNm

MW3 = 6,40 kNm

MW4 = 6,72 kNm


$${2)\ v}_{2} = 50\ \frac{m}{s}$$

MW1 = 11,71 kNm

MW2 = 12,55 kNm

MW3 = 25,61 kNm

MW4 = 26,89 kNm

RAMIĘ STATYCZNE OD MOMENTU PRZECHYLAJĄCEGO:

Ramię statyczne liczone jest dla dwóch prędkości :

1) $v_{1} = 25\ \frac{m}{s}$, ${2)\ v}_{2} = 50\ \frac{m}{s}$


$$\mathbf{l}_{\mathbf{\text{ws}}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{W}}}{\mathbf{D}_{\mathbf{S}}\mathbf{\bullet g}}\mathbf{\ \lbrack m\rbrack}$$

1) $v_{1} = 25\ \frac{m}{s}$

lws1 = 0,019 m

lws2 = 0,0211 m

lws3 = 0,10 m

lws4 = 0,12 m


$${2)\ v}_{2} = 50\ \frac{m}{s}$$

lws1 = 0,075 m

lws2 = 0,085 m

lws3 = 0,40 m

lws4 = 0,47 m

RAMIĘ DYNAMICZNE OD MOMENTU PRZECHYLAJĄCEGO:

Ramię dynamiczne liczone jest dla dwóch prędkości :1) $v_{1} = 25\ \frac{m}{s}$, ${2)\ v}_{2} = 50\ \frac{m}{s}$


lwd= lwsφa  [mrad]

a= 0,01745


φ1 = 0


φ2 = max dopuszczalny kat przechylu

1) $v_{1} = 25\ \frac{m}{s}$


φ1 = 0

lwd1 = 0 m∙rad

lwd2 = 0 m∙rad

lwd3 = 0 m∙rad

lwd4 = 0 m∙rad


φ2 = max dopuszczalny kat przechylu

lwd1 = 0,0095 m∙rad

lwd2 = 0,011 m∙rad

lwd3 = 0,036 m∙rad

lwd4 = 0,039 m∙rad


$${2)\ v}_{2} = 50\ \frac{m}{s}$$


φ1 = 0

lwd1 = 0 m∙rad

lwd2 = 0 m∙rad

lwd3 = 0 m∙rad

lwd4 = 0 m∙rad


φ2 = max dopuszczalny kat przechylu

lwd1 = 0,038 m∙rad

lwd2 = 0,045 m∙rad

lwd3 = 0,14 m∙rad

lwd4 = 0,15 m∙rad

RAMIĘ STATYCZNE OD MOMENTU PROSTUJĄCEGO:

Ramię statyczne liczone jest dla kata φ , gdzie φ ∈ {0,5,10,15,20}.0


lps= hossinφ [mrad]

RAMIĘ STATYCZNE MOMENTU PROSTUJĄCEGO
stan
 
I
II
III
IV

RAMIĘ DYNAMICZNE OD MOMENTU PRZECHYLAJĄCEGO:

Ramię dynamiczne liczone jest dla kata φ , gdzie φ ∈ {0,5,10,15,20}.


$$\mathbf{l}_{\mathbf{\text{pd}}}\mathbf{= \ }\mathbf{h}_{\mathbf{o}}^{\mathbf{s}}\mathbf{\bullet}\left( \mathbf{1 - cos\varphi} \right)\mathbf{+}\frac{\mathbf{z}_{\mathbf{v}}}{\mathbf{z}}\mathbf{(cos\varphi +}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\text{cosφ}}}\mathbf{- 2)\lbrack m\rbrack}$$

RAMIĘ DYNAMICZNE MOMENTU PROSTUJĄCEGO
stan
 
I
II
III
IV

6.7.Wykresy ramion odpowiadające rozważanym stanom załadowania statku .

6.8.Wykresy ramion stateczności statycznej .

PARAMETRYCZNA METODA WYZNACZANIA PANTOKAREN

( Metoda Własowa)

W metodzie Własowa ramie kształtu wyznacza się względem początkowego położenia środka wyporu, które określa zależność:


$$\mathbf{l}_{\mathbf{B}\mathbf{0}}\left( \mathbf{\varphi}\mathbf{,}\overset{\overline{}}{\mathbf{x}\mathbf{\ }} \right)\mathbf{= \ }\left\lbrack \mathbf{z}_{\mathbf{90}}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}\mathbf{\ }} \right)\mathbf{-}\mathbf{z}_{\mathbf{0}}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}\mathbf{\ }} \right) \right\rbrack\mathbf{\bullet}\mathbf{f}_{\mathbf{1}}\left( \mathbf{\varphi} \right)\mathbf{+}\left\lbrack \mathbf{y}_{\mathbf{90}}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}\mathbf{\ }} \right)\mathbf{-}\mathbf{y}_{\mathbf{0}}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}\mathbf{\ }} \right) \right\rbrack\mathbf{\bullet}\mathbf{f}_{\mathbf{2}}\left( \mathbf{\varphi} \right)\mathbf{+}\mathbf{\rho}_{\mathbf{0}}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}\mathbf{\ }} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{f}_{\mathbf{3}}\left( \mathbf{\varphi} \right)\mathbf{+}\mathbf{\rho}_{\mathbf{90}}\left( \overset{\overline{}}{\mathbf{x}\mathbf{\ }} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{f}_{\mathbf{4}}\left( \mathbf{\varphi} \right)$$


$$\overset{\overline{}}{\text{x\ }} - wektor\ paramaterow\ ksztaltu\ kadluba$$


z0 − wysokosc srodka wyporu okretu wyprostowanego


z90 − wysokosc srodka wyporu okretu przechylonego o kat 90 stopni


y0 − rzedna  srodka wyporu okretu wyprostowanego


y90 − rzedna  srodka wyporu okretu przechylonego o kat 90 stopni


ρ0 − promien metacentryczny okretu wyprostowanego


ρ90 − promien metacentryczny okretu przechylonego o kat 90 stopni

RAMIĘ KSZTAŁTU
stan
 
I
II
III
IV

Funkcje zależne od kata przechyłu opisują zależności:


$$\mathbf{f}_{\mathbf{1}}\left( \mathbf{\varphi} \right)\mathbf{=}\sin\mathbf{(\varphi)}\mathbf{- \ }\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{8}}\mathbf{\bullet}\sin\left( \mathbf{4 \bullet \varphi} \right)\mathbf{-}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{32}}\mathbf{\bullet}\left\lbrack \mathbf{35 \bullet}\sin\left( \mathbf{2 \bullet \varphi} \right)\mathbf{- 9 \bullet sin(6 \bullet \varphi)} \right\rbrack$$


$$\mathbf{f}_{\mathbf{2}}\left( \mathbf{\varphi} \right)\mathbf{= - \ }\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{8}}\mathbf{\bullet}\sin\left( \mathbf{4 \bullet \varphi} \right)\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{32}}\mathbf{\bullet}\left\lbrack \mathbf{35 \bullet}\sin\left( \mathbf{2 \bullet \varphi} \right)\mathbf{- 9 \bullet}\mathbf{sin}\mathbf{(6 \bullet \varphi)} \right\rbrack$$


$$\mathbf{f}_{\mathbf{3}}\left( \mathbf{\varphi} \right)\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{8}}\mathbf{\bullet}\sin\left( \mathbf{4 \bullet \varphi} \right)\mathbf{-}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{32}}\mathbf{\bullet}\left\lbrack \mathbf{35 \bullet}\sin\left( \mathbf{2 \bullet \varphi} \right)\mathbf{- 3 \bullet}\mathbf{sin}\mathbf{(6 \bullet \varphi)} \right\rbrack$$


$$\mathbf{f}_{\mathbf{4}}\left( \mathbf{\varphi} \right)\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{8}}\mathbf{\bullet}\sin\left( \mathbf{4 \bullet \varphi} \right)\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{32}}\mathbf{\bullet}\left\lbrack \mathbf{35 \bullet}\sin\left( \mathbf{2 \bullet \varphi} \right)\mathbf{- 3 \bullet}\mathbf{sin}\mathbf{(6 \bullet \varphi)} \right\rbrack$$

FUNKCJE ZALEŻNE OD KĄTA PRZECHYŁU
 
 
f1(φ)
f2(φ)
f3(φ)
f4(φ)

Współrzędne środka wyporu kadłuba przechylonego o kąt 90° i przy zanurzeniu T:


$$\mathbf{y}_{\mathbf{90}}\mathbf{= 0,5 \bullet B \bullet}\left( \mathbf{1 - \ 0,96}\frac{\mathbf{T}}{\mathbf{H}_{\mathbf{1}}} \right)$$


$$\mathbf{z}_{\mathbf{90}}\mathbf{-}\mathbf{z}_{\mathbf{0}}\mathbf{= \ }\mathbf{H}_{\mathbf{1}}\mathbf{\bullet}\left\lbrack \frac{\mathbf{k}}{\mathbf{3}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{\alpha}}{\mathbf{12 \bullet \delta}}\mathbf{\bullet}\left( \mathbf{2 -}\frac{\mathbf{H}_{\mathbf{1}}}{\mathbf{T}}\mathbf{+ \ }\frac{\mathbf{1 - k}}{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet}\left( \mathbf{0,804 - 0,308 \bullet 0,85} \right) \right) \right\rbrack\mathbf{+}\frac{\mathbf{T}}{\mathbf{6}}\mathbf{\bullet}\left( \mathbf{k -}\frac{\mathbf{\alpha}}{\mathbf{2 \bullet \delta}} \right)\mathbf{-}\frac{\mathbf{z}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{2}}$$

y90 I = 4,94 m

y90 II = 5,13 m

y90 III = 7,65 m

y90 IV = 7,86 m

I z90 - z0 = 3,07 m

II z90 - z0 = 3,09 m

III z90 - z0 = 2,00 m

IV z90 - z0 = 1,61 m

Skorygowana wysokość boczna :


$$\mathbf{H}_{\mathbf{1}}\mathbf{= H \bullet}\left( \mathbf{1 +}\frac{\mathbf{\delta(}\mathbf{T}_{\mathbf{k}}\mathbf{)}}{\mathbf{\alpha(}\mathbf{T}_{\mathbf{k}}\mathbf{)}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{W}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{H}}} \right)^{\mathbf{3}}$$

H1 = 15,29 m

Objętość kadłuba do wysokości H :


$$\mathbf{V}_{\mathbf{H}}\mathbf{= L \bullet B \bullet H \bullet}\left( \mathbf{\delta(}\mathbf{T}_{\mathbf{k}}\mathbf{) + 0,1 \bullet ln}\frac{\mathbf{H}}{\mathbf{T}_{\mathbf{k}}} \right)$$

VH = 28022 m3

Objętość w obrębie wzniosu i wypukłości pokładu:


$$\mathbf{V}_{\mathbf{W}}\mathbf{=}\mathbf{V}_{\mathbf{c}}\mathbf{- \ }\mathbf{V}_{\mathbf{H}}\mathbf{= \ L \bullet B \bullet H \bullet}\left( \mathbf{0,028 +}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{12 \bullet H}} \right)$$

VW = 1316 m3

Względny zapas pływalności :


$$\mathbf{k =}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{c}}\mathbf{- \ }\mathbf{V}_{\mathbf{o}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{o}}}$$

k1 = 0,9011
k2 = 0,9121
k3 = 1,1461
k4 = 1,1812

Promień matacentryczny przy przechyle 90 ° :


$$\mathbf{\rho}_{\mathbf{90}}\left( \mathbf{T} \right)\mathbf{= \ }\left\lbrack \frac{\mathbf{z}_{\mathbf{90}}\left( \mathbf{T} \right)\mathbf{-}\mathbf{z}_{\mathbf{0}}\left( \mathbf{T} \right)}{\mathbf{y}_{\mathbf{90}}\mathbf{(T)}} \right\rbrack^{\mathbf{3}}$$

ρ90 (T1) = 0,0182

ρ90 (T2) = 0,0165

ρ90 (T3) = 0,0012

ρ90 (T4) = 0,0006

Ramię prostujące stateczności statycznej :


$$\mathbf{l}_{\mathbf{p}}\left( \mathbf{\varphi,}\overset{\overline{}}{\mathbf{x}} \right)\mathbf{=}\mathbf{l}_{\mathbf{\text{KB}}}\left( \mathbf{\varphi,}\overset{\overline{}}{\mathbf{x}} \right)\mathbf{-}\mathbf{l}_{\mathbf{\text{CB}}}\left( \mathbf{\varphi,}\overset{\overline{}}{\mathbf{x}} \right)\mathbf{=}\mathbf{l}_{\mathbf{\text{KB}}}\left( \mathbf{\varphi,}\overset{\overline{}}{\mathbf{x}} \right)\mathbf{- (}\mathbf{z}_{\mathbf{G}}\mathbf{-}\mathbf{z}_{\mathbf{0}}\left( \mathbf{T} \right)\mathbf{) \bullet sin\varphi}$$

Ramię prostujące stateczności statycznej
stan
 
I
II
III
IV

7. Weryfikacja parametrów układu napędowego

W uzgodnieniu z armatorem ustala się przeciętną wartość λwspółczynnika wykorzystania nośności statku na rozważanej linii żeglugowej.W przypadku rozważanego drobnicowca uniwersalnego ekploatowanego w żegludze liniowej statystyczna wartość współczynnika λdesign0,80-0,85.Stan zanurzenia na próabch można wstępnie określić jako odpowiadający stanowi pływania z balastem wodnym we wszystkich zbiornikach na zapasy i balast.Masę balastu można w warunkach prób wstępnie oszacować przyjmując λtrial0,20-0,35

Nośność w rozważanych stanach pływania:

PNserviceservicePN

PNbalast= λbalastPN

Jeżeli przy zanurzeniu konstrukcyjnym Tk wynosiδK(Tk), to przy zanurzeniu T Tk WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA δ można wyznaczyć z formuły aproksymacyjnej :

δ(T)δ(Tk) +0,1ln($\frac{\mathbf{T}}{\mathbf{\text{Tk}}}$)

δ (Td) = 0,6625 [-]

δ (Tt) = 0,6850 [-]

Zanurzenie okrętu przy częściowym załądowaniu można wyznaczyć rozwiązując równanie pływalności :

D(Td)=MsdesignPNLB Td(δK+0,1ln ($\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{d}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{K}}}$))Td

D(Tt)=MstrialPNLB Tt(δK+0,1ln ($\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{t}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{K}}}$))Tt

gdzie:

Ms-masa statku pustego

D(Td)-wyporność projektowa

D(Tt)-wyporność na mili pomiarowej w czasie prób zdawczo-odbiorczych statku

Td = 7,11 m

Tt = 8,90 m

Pole powierzchni zwilżonej podwodzia kadłuba można wyznaczyć wzorem Mumforda-pole Ωtrial i Ωdesign przy zanurzeniu Ttrial i Tdesign

Ω=(1,7 T δB) L

Ωd = 3601,75 m2

Ωt = 4099,18 m2

Za pomocą wzorów aproksymacyjnych oblicza oblicza się współczynniki kształtu odpowiadające warunkom prób I warunkom projektowym .

k=0,017 +$\frac{\mathbf{20}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{\delta}}{{\mathbf{(}\frac{\mathbf{L}}{\mathbf{B}}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\sqrt{\frac{\mathbf{B}}{\mathbf{T}}}}$

kd = 0,1726 [-]

kt = 0,1970 [-]

Opór lepkości okrętu powiększa się o poprawkę ze względu na chropowatość poszycia podwodzia oraz porastanie kadłuba:

ΔCf=10-3 (0,076 n +0,006 n2)

gdzie:

n6 jest liczbą miesięcy pływania okrętu po wodowaniu lub dokowaniu.Jeżeli n<6 ,należy przyjąć n=6 n=0 w warunkach prób.

ΔCfd = 0,0007 [-]

ΔCft = 0,0000 [-]

Dla trzech prędkości okrętu :vk-1 kn, vk ,vk+1 kn i zanurzenia okrętu przy wyporności projektowej I przy wyporności w czasie prób zdawczo-odbiorczych na mili pomiarowej oblicza się opór.

Liczba Reynoldsa:

Rn=$\frac{\mathbf{v \bullet L}}{\mathbf{v}}$

Rn1d = 7,809 ∙ 108 [-]

Rn2d = 8,297∙ 108 [-]

Rn3d = 8,785∙ 108 [-]

Rn1t = 7,809∙ 108 [-]

Rn2t = 8,297∙ 108 [-]

Rn3t = 8,785∙ 108 [-]

Współczynnik oporu tarcia okrętu :

cf=$\frac{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{075}}{\mathbf{(}\mathbf{logRn -}{\mathbf{2}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}}$

cf1d = 0,0016 [-]

cf2d = 0,0016 [-]

cf3d = 0,0016 [-]

cf1t = 0,0016 [-]

cf2t = 0,0016 [-]

cf3t = 0,0016 [-]

Współczynniki oporu resztowego okrętu:

103+cr=(10 Fn-0,8)4 (10 $\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{C}_{\mathbf{B}}}{\mathbf{C}_{\mathbf{M}}}$-3,3)2(103$\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{L}^{\mathbf{3}}}\mathbf{+}\mathbf{4}\mathbf{)\ }\mathbf{\bullet}$0,0012+103$\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{L}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\bullet}$0,05+0,2+($\frac{\mathbf{B}}{\mathbf{T}}\mathbf{- 2}\mathbf{,}\mathbf{5}\mathbf{)}\mathbf{\bullet}$0,17

cr1d = 0,0010 [-]

cr2d = 0,0012 [-]

cr3d = 0,0016 [-]

cr1t = 0,0007 [-]

cr2t = 0,0009 [-]

cr3t = 0,0011 [-]

Fn=(0,17-0,3)

$\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{L}^{\mathbf{3}}}$=(0,002-0,011)

Fn1d = 0,2203 [-]

Fn2d = 0,2341 [-]

Fn3d = 0,2478 [-]

Fn1t = 0,2203 [-]

Fn2t = 0,2341 [-]

Fn3t = 0,2478 [-]

Opór całkowity kadłuba okrętu :

Rt=(1+ε)$\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{\rho \bullet}\mathbf{v}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet}$[cr+cf(1+k)+Δcf] Ω

Rt1d = 529,96 kN

Rt2d = 636,19 kN

Rt3d = 769,81 kN

Rt1t = 366,49 kN

Rt2t = 440,59 kN

Rt3t = 534,24 kN

Moc holowania:

Nh=Rtc

Nh1d = 4362,19 kW

Nh2d = 5563,86 kW

Nh3d = 7128,39 kW

Nh1t = 3016,66 kW

Nh2t = 3853,08 kW

Nh3t = 4947,02 kW

ZAŁOŻENIA WSTĘPNE :

-Liczba skrzydeł śruby z=4

-Wartość wsółczynnika powierzchni wyprostowanej skrzydeł śruby

$\frac{\mathbf{S}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{S}}$=0,6

-Posiadane wykresy charakterystyk hydrodynamicznych śruby B-4.60 Wageningen

Maksymalna dopuszczalna średnica śruby :

Dmax=0,8Tdesign

Dmax = 5,69 m

Odległość osi śruby od płaszczyzny podstawowej:

e$\mathbf{\approx}\frac{\mathbf{D}_{\mathbf{\max}}}{\mathbf{2}}$

e =2,84 m

Współczynnik strumienia nadążającego :

W=0,165δm  $\frac{\mathbf{V}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{3}}}}{\mathbf{D}}$-0,1(Fr-0,2)

w = 0,2199 [-]

Gdzie:

V-objętość podwodzia

D-średnica śruby

δ- współczynnik pełnotliwości podwodzia

m=1- współczynnik dla napędu jednośrubowego

Współczynnik ssania:

t=0,25v+0,14

t = 0,1950 [-]

Prędkość dopływu wody do śruby :

Vp=v(1-w)

vp = 6,82 $\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}$

Napór śruby T efektywnie działającej na kadłub z siłą napędzającą TN,równą oporowi kadłuba R przy prędkośći v:

T=$\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{N}\mathbf{(}\mathbf{v}\mathbf{)}}}{\mathbf{1}\mathbf{-}\mathbf{t}}$=$\frac{\mathbf{R}\mathbf{(}\mathbf{v}\mathbf{)}}{\mathbf{1}\mathbf{-}\mathbf{t}}$

T = 790,3 kN

Uzmiennienie prędkości obrotowej silnika(wolnoobrotowego):

n1=90$\frac{\text{obr}}{\min}$; n2=120$\frac{\text{obr}}{\min}$; n3=150$\frac{\text{obr}}{\min}$

Prędkość wyrażona w obrotach na sekundę :

n1=1,5$\frac{\text{obr}}{s}$; n2=2$\frac{\text{obr}}{s}$; n3=2,5$\frac{\text{obr}}{s}$

Współczynnik obciążenia śruby naporem dla trzech wartości prędkości obrotowej:

bT=$\sqrt[\mathbf{4}]{\frac{\mathbf{K}_{\mathbf{T}}}{\mathbf{J}^{\mathbf{4}}}}$=($\frac{\mathbf{T}\mathbf{\bullet}\mathbf{n}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{\rho}\mathbf{\bullet}\mathbf{v}_{\mathbf{p}}^{\mathbf{4}}}\mathbf{)}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{4}}}$

bT1 = 0,9460 [-]

bT2 = 1,0924 [-]

bT3 = 1,2213 [-]

Współczynnik posuwu odczytany z wykresu:

J1 = 0,6570 [-]

J2 = 0,5630 [-]

J3 = 0,5000 [-]

Sprawność odczytana z wykresu:

η1 = 0,6530 [-]

η2 = 0,6180 [-]

η3 = 0,5820 [-]

Zmniejszenie współczynnika posuwu J w celu pracy śruby w obszarze stabilnej sprawności:

Js=0,96J

Js1 = 0,6307 [-]

Js2 = 0,5405 [-]

Js3 = 0,4800 [-]

Skorygowana średnica śruby :

D=$\frac{\mathbf{v}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{J}_{\mathbf{s}\mathbf{\bullet}\mathbf{n}}}$

D1 = 7,21 m

D2 = 6,31 m

D3 = 5,69 m

Należy porównać średnicę D z maksymalną dopuszczalną średnicą Dmax. Jeżeli zachodzi przypadek,że Dmax<D (śruba nie mieści się w oknie śrubowym),to należy przyjąć Dmax=D i wyznaczyć poprawioną wartość posuwu Jp:

Jp=Js$\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{D}}{\mathbf{D}_{\mathbf{\max}}}$

Jp1 = 0,7997 [-]

Jp2 = 0,5998 [-]

Jp3 = 0,4798 [-]

Współczynnik oddziaływania kadłuba

ξK=$\frac{\mathbf{1}\mathbf{-}\mathbf{t}}{\mathbf{1}\mathbf{-}\mathbf{w}}$

ξK = 1,0320 [-]

Wyznaczanie zapotrzebowanej mocy na stożku śruby –mocy dostarczonej przez silnik do śruby :

ND(n)=$\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{n}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{v}}}{\mathbf{\xi}_{\mathbf{r}\mathbf{\bullet}\mathbf{\ }\mathbf{\xi}_{\mathbf{v}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{\eta}_{\mathbf{p}\mathbf{(}\mathbf{n}\mathbf{)}}}}}$=$\frac{\mathbf{R}\mathbf{\bullet}\mathbf{v}}{\mathbf{\xi}_{\mathbf{r}\mathbf{\bullet}\mathbf{\ }\mathbf{\xi}_{\mathbf{v}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{\eta}_{\mathbf{p}\mathbf{(}\mathbf{n}\mathbf{)}}}}}$

ND(n1) = 8175 kW

ND(n2) = 8638 kW

ND(n3) = 9172 kW

Współczynnik rotacyjny :

ξR=1,01

Efektywna moc silnika:

Ne(n)=$\frac{\mathbf{N}_{\mathbf{D}}\mathbf{(}\mathbf{n}\mathbf{)}}{\mathbf{\eta}_{\mathbf{w}\mathbf{\bullet}\mathbf{\eta}_{\mathbf{r}}}}$

Ne(n1) = 8341 kW

Ne(n2) = 8814 kW

Ne(n3) = 9359 kW

Współczynnik sprawności linii wału:

ηw0,98

Współczynnik przekładni redukcyjnej (brak przekładni)

ηR1

Moc efektywna z rezerwą mocy na odciążenie silnika w czasie pracy ciągłej:

Ner(n)=osNe(n)

Ner(n1) = 9593 kW

Ner(n2) = 10136 kW

Ner(n3) = 10763 kW

7.3. SPRAWDZENIE KRYRTERIUM KAWITACYJNEGO

Kryterium Burrilla

Ciśnienie kontrolne na promieniu r = 0,35D

ho = ha + hosi + hf - 0,35D

gdzie:

ha – wysokość słupa wody wywierającego ciśnienie atmosferyczne (1 atm) – 10,078 m

hosi – zanurzenie osi śruby – 0,625T m

h f – umowna wysokość fali rufowej – 0,7m

Prędkość przepływu na promieniu skrzydła r = 0,35D:

v20,7=v2p+(0,7πDn)2

v0,721 = 398,5 $\frac{m^{2}}{s^{2}}$

v0,722 = 672,2 $\frac{m^{2}}{s^{2}}$

v0,723 = 1027,1 $\frac{m^{2}}{s^{2}}$

Powierzchnia rzutowana skrzydeł śruby:

Sp=$\frac{\mathbf{S}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{S}}\mathbf{\bullet}\mathbf{S}\mathbf{\bullet}\left( \mathbf{1,067}\mathbf{-}\mathbf{0,229}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{H}}{\mathbf{D}} \right)\mathbf{=}\frac{\mathbf{S}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{S}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{\pi}\mathbf{\bullet}\mathbf{D}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{4}}\mathbf{\bullet}\left( \mathbf{1,067}\mathbf{-}\mathbf{0,229}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{H}}{\mathbf{D}} \right)$

gdzie:

– So - pole powierzchni wyprostowanej skrzydeł śruby

– S - pole koła o średnicy śruby

Sp1 = 13,16 m2

Sp2 = 13,40 m2

Sp3 = 13,61 m2

Liczba kawitacyjna:

σ0,7=29,81$\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{h}_{\mathbf{0}}\mathbf{-}\mathbf{h}_{\mathbf{d}}}{\mathbf{v}_{\mathbf{0,7}}^{\mathbf{2}}}$

σ0,71 = 0,6313 [-]

σ0,72 = 0,3742 [-]

σ0,73 = 0,2456 [-]

Współczynnik obciążenia śruby naporem:

A=$\frac{\frac{\mathbf{T}}{\mathbf{S}_{\mathbf{p}}}}{\mathbf{0,5}\mathbf{\bullet}\mathbf{\rho}\mathbf{\bullet}\mathbf{v}_{\mathbf{0,7}}^{\mathbf{2}}}$

A1 = 0,2942 [-]

A2 = 0,1712 [-]

A3 = 0,1106 [-]

Jeżeli na wykresie Burrilla punkt o współrzędnych (s 0.7, A) znajduje się pod krzywą graniczną, to w sensie kryterium Burrilla śruba jest wolna od kawitacji.

Śruba nie kawituje w żadnym przypadku.

Kryterium Kellera :


$$\left( \frac{\mathbf{S}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{S}} \right)\mathbf{\geq}\frac{\left( \mathbf{1,3 + 0,3}\mathbf{\bullet z} \right)\mathbf{\bullet T}}{\left( \mathbf{p}_{\mathbf{\text{osi}}}\mathbf{-}\mathbf{p}_{\mathbf{d}} \right)\mathbf{\bullet}\mathbf{D}^{\mathbf{2}}}\mathbf{+}\mathbf{k}$$

pd = 2,33 kPA

posi = 0,4232 atm = 42,88 $\frac{\text{kN}}{m^{2}}$

k = 0,2

pa = 101300 Pa

hd = 2333 Pa

p0-pd=129 kPa

$\frac{S_{0}}{S}$ = 1,71

Dd = 6,19 m

Jeżeli nierówność jest spełniona, to w sensie kryterium Kellera śruba nie kwituje.

Równość nie jest spełniona, śruba kawituje, należałoby zwiększyć średnicę śruby, aby zapobiec kawitacji.

7.5. Wstępna prognoza prędkości projektowanego okrętu

Trzy prędkości okrętu z otoczenia prędkości kontraktowej wyrażone w węzłach:

v1 = vk -1 kn , v2 = vk kn , v3 = vk +1 kn

Prędkości dopływu wody do śruby:

vp = v × (1- w)

vp1 = 6,42 $\frac{m}{s}$

vp2 = 6,82$\frac{m}{s}$

vp3 = 7,22$\frac{m}{s}$

Moment obrotowy dostarczony przez silnik do śruby:

QD=$\frac{\mathbf{N}_{\mathbf{\text{ec}}}\mathbf{\ }\mathbf{\bullet}\mathbf{\eta}_{\mathbf{w}}\mathbf{\bullet}\mathbf{\eta}_{\mathbf{r}}}{\mathbf{2}\mathbf{\pi}\mathbf{\bullet}\mathbf{n}_{\mathbf{c}}}$

QD =760,27 kNm

Współczynnik obciążenia śruby momentem obrotowym:

bQ=$\sqrt[\mathbf{4}]{\frac{\mathbf{K}_{\mathbf{Q}}}{\mathbf{J}^{\mathbf{5}}}}$=$\sqrt[\mathbf{4}]{\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{D}}\mathbf{\bullet}\mathbf{n}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{\rho}\mathbf{\bullet}\mathbf{v}_{\mathbf{p}}^{\mathbf{5}}}}$

bQ1 = 0,6921 [-]

bQ2 = 0,7960 [-]

bQ3 = 0,8762 [-]

Sprawność odczytana z wykresu:

ηp1 = 0,6450 [-]

ηp2 = 0,6140 [-]

ηp3 = 0,5900 [-]

Współczynnik posuwu odczytany z wykresu:

Jopt1 = 0,6380 [-]

Jopt2 = 0,6530 [-]

Jopt3 = 0,5120 [-]

$\frac{H}{D_{}}$ odczytane z wykresu

$\frac{H}{D_{1}}$ = 0,8800 [-]

$\frac{H}{D_{2}}$ = 0,8200 [-]

$\frac{H}{D_{3}}$ = 0,7700 [-]

Wartość średnicy śruby Dopt wyraża się z zależności:

Dopt = $\frac{\mathbf{v}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{J}_{\mathbf{\text{opt}}}\mathbf{\bullet n}}$

Dopt1 = 6,71 m

Dopt2 = 5,22 m

Dopt3 = 5,64 m

Jeżeli maksymalna dopuszczalna średnica śruby spełnia relację Dmax<Dopt to przyjmuje się D = Dopt i wyznacza:

JK =$\frac{\mathbf{v}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{D}_{\mathbf{\max}}\mathbf{\bullet n}}$

JK1 = 0,7527 [-]

Wartości ηp, $\frac{H}{D}$ odczytuje sie w punkcie o współrzędnych (bQ,JK)

$\frac{H}{D}$ = 1,4000 [-]

ηp1 = 0,6550 [-]

Siła napędzająca:

TN=$\frac{\mathbf{N}_{\mathbf{D}}\mathbf{\bullet}\mathbf{\eta}_{\mathbf{P}}\mathbf{\bullet}\mathbf{(1}\mathbf{-}\mathbf{t}\mathbf{)}}{\mathbf{v}_{\mathbf{p}}}$

TN1 = 671,3 kN

TN2 = 652,8 kN

TN3 = 603,1 kN

Wykres wartości siły napędzającej TN i oporu kadłuba R.

Opis Techniczny

Wyporność D [t] 15 817,95
Długość między pionami Lpp [m] 142,30
Szerokość B [m] 19,96
Zanurzenie konstrukcyjne T [m] 8,05
Wysokość boczna H [m] 12,46
Współczynnik pełnotliwości kadłuba δ [-] 0,6749
Moc silnika Ne [kW] 6 238,71
Nośność PN[t] 10 100

1. Typ statku

Drobnicowiec uniwersalny, o ładowności 9333,58 t i prędkości 17 kn.

2. Przeznaczenia

Statek jest typu ochronnopokładowca otwartego z możliwością zamknięcia, przeznaczony do przewozu drobnicy, ładunków chłodzonych, ładunków płynnych i ziarna luzem. Transport morski na trasie z Gdynii do Singapuru.

3. Nośność z rozbiciem na składniki

Nośność składa się z mas zapasów: paliwa ciężkiego, paliwa lekkiego, oleju smarowego, wody spożywczej, wody słodkiej użytkowej, prowiantu, masy załogi i pasażerów oraz ładowności.

4. Pojemność ładowni

Ładownie znajdują się od 37 do 171 wręgu. Przewidziano możliwość przewożenia ładunku na pokrywach luków w postaci kontenerów lub gdy ładunek nie mieści się w ładowniach.

5. Prędkość oraz warunki prób

Prędkość statku wynosi 17 kn.

6. Zasięg pływania

Statek płynie z Gdyni do Singapuru pokonując przy tym trasę o długości 8896,3 Mm.

7. Rejon pływania

Przeznaczony jest do operowania na pełnym morzu. Jego rejonem pływania jest

Morze Bałtyckie, Cieśninę Kattegat, Cieśninę Skagerrak, Morze Północne, Cieśninę Kaletańską, Cieśninę La Manche, Ocean Atlantycki, Cieśninę Gibraltarską, morze Śródziemnomorskie, Morze Jońskie, Kanał Sueski, Morze Czerwone, Cieśnina Bab al-Mandeb, Morze Arabskie, Ocean Indyjski, Cieśnina Malakka.

8. Towarzystwo Klasyfikacyjne i klasa

Statek budowany jest zgodnie z przepisami Polskiego Rejestru Statków i spełnia wszystkie wymagania;

Klasa statku:

* KM GENERAL CARGO SHIP 3 HC/ALT

9. Kadłub

Statek jest konstrukcji spawanej, ma jeden pokład ciągły, cztery międzypokładzia, krótką dziobówkę, wychylony dziób z gruszką dziobową, wychyloną rufę pawężową i rufówkę, kadłub statku wykonany został ze stali zwykłej wytrzymałości, poza rejonem śródokręcia, dziobnicy i tylnicy gdzie zastosowano stal :

Odstęp wręgowy w skrajniku dziobowym wynosi 600 mm w pozostałej części kadłuba 765 mm. Szerokość luków wynosi 13,97 m.

1. Rodzaj i moc napędu

Statek będzie napędzany silnikiem 5 cylindrowym o mocy 6238,71 kW.

11. Specyfikacja głównych urządzeń

12. Załoga

Załogę stanowi w sumie 14 osób.

13. Opis pomieszczeń wewnętrznych

Cześć mieszkalno-użytkową ulokowano w nadbudówce na rufie. Przewidziano tu

pomieszczenia dla załogi, mesę załogową i oficerską, kambuz, łazienki, magazyny

żywności i prowiantu. Załogę (z wyjątkiem kapitana pierwszego oficera, mechanika, elektryka i bosmana) ulokowano w dwuosobowych kajutach. Każda kajuta posiada dwa osobne łóżka, szafy, pułki na ubrania i przedmioty osobiste marynarzy. W kabinach wyższych oficerów przewidziano osobne łazienki. Same kajuty są pomalowane w jasne stonowane kolory. Mesa załogowa jak i oficerska zostały wyposażone w stoliki i wygodne siedziska. Ponadto znajduje się tu również telewizor z systemem kina domowego marki LG oraz wysokiej klasy sprzęt nagłaśniający marki LG oraz Xbox 360. Ponadto do dyspozycji załogi pasażerów jest siłownia i mała biblioteka oraz piłkarzyki. W mesie, bibliotece oraz we wszystkich kajutach przewidziano połączenie satelitarne z Internetem aby grać w Xboxa przez Internet.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Animacja kultury Projekt Budujemy Nowy Liskow BROSZURA 2
projekt geomorfologia, Nowy Dokument programu Microsoft Word (3), Przekrój geologiczny przez dolinę
Projekt?tonu wodoszczelnego NOWY
Konspekt PKM(2), SiMR, PKM III, Projekt 3, PKM 3 - WZORY, projekty, projekty - różne, Nowy folder, N
projekt 185 Nowy 11 Rok DMR 1807
projekt PPOiJ (2)
Projekt stropu nowy zelbet
karta technologiczna1, Polibuda (MiBM), Semestr VI, SKOWRON, Nowy folder, VI semestr, Talar, projekt
Projekt nowy
projektnavi pl wymiana wy wietlacza na nowy z rozlogowaniem
projekt nowy
projekt 2 LP, Przwatne, Studia, Nowy folder, Nowy folder (2), teoria obwodów, projekty, projekty, cz
Projekt gospodarki wodno ściekowej, Gospodarka wodno ściekowa, Nowy folder (3), Gorący, inne projekt
Nowy folder (2) projekt
karta technologiczna-spis operacji, Polibuda (MiBM), Semestr VI, SKOWRON, Nowy folder, VI semestr, p
OPIS DO PROJEKTU, Politechnika krakowsla, uczelnia, konstrukcje drewniane, Nowy folder
PROJEKT SYSTEMU ODPROWADZENIA ŚCIEKÓW Z OBSZARU NOWY BROWINIEC LASKOWICE
Zadanie egzaminacyjne, fizjoterapia, Układ nerwowy, fizjoterapia, PROJEKT, Nowy folder, projekt

więcej podobnych podstron