CC BY
47
КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ
УДК 629.12.539
И.В. Житников, В.В. Новиков
ЖИТНИКОВ ИЛЬЯ ВАДИМОВИЧ - магистрант Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток).
E-mail: [email protected]
НОВИКОВ ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры кораблестроения и океано-техники Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток).
E-mail: [email protected]
ГИДРОСТАТИКА ДЛЯ ТРИМАРАННОГО КОРПУСА ПЛАВУЧЕГО ДОМА
Рассмотрены вопросы плавучести и остойчивости для тримаранного корпуса плавучего дома. С использованием программного продукта FreeShip рассчитаны гидростатические таблицы и выполнена предварительная оценка остойчивости судна.
Ключевые слова: плавучий дом, тримаран, гидростатика, остойчивость.
Hydrostatics of the tri-hull houseboat. Ilya V. Zhitnikov, Valeriy V. Novikov - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
The article is concerned with the issues of buoyancy and stability of a tri-hull houseboat. The software Free Ship being applied, hydrostatic tables have been calculated and a preliminary assessment of the vessel’s stability has been made.
Key words: house boat, trimaran, hydrostatics, stability.
Плавучие дома, дачи, «хаусбоуты» (от английского «houseboat» - дом-лодка) - сравнительно новое направление в судостроении. Тем не менее эти объекты прочно завоевали устойчивые позиции в рейтингах продаж. Их используют в основном для отдыха в спокойных закрытых водоемах, на реках и в уютных морских заливах. Нередко плавучие дачи нужны для проведения гидротехнических, научных и других морских исследований и работ, так как они обладают достаточной прочностью, устойчивостью и удобны в эксплуатации.
Данный проект предполагает самостоятельное перемещение плавучего дома по акватории Амурского залива и продолжительные стоянки в бухтах.
© Житников И.В., Новиков В.В., 2012
В конструктивном отношении корпус плавучего дома представляет собой понтон, изготовленный из трех труб (они, в свою очередь, соединены между собой также тремя трубами) диаметром 1000 мм с конусообразными заострениями в носу и на корме (рис. 1).
15000
Рис. 1. Схема понтона меньшего диаметра. Корпус разделен водонепроницаемыми переборками
При проектной осадке 0,5 м понтон имеет водоизмещение 18,56 т. Самая большая его длина 15 м, самая большая ширина - 6 м.
На палубу понтона устанавливается надстройка - готовый типовой блок-модуль в виде одноэтажного комплекса с жилыми и рабочими помещениями, оборудованными системами водо- и электроснабжения. Судно обеспечено якорным и швартовным устройствами, дизель-генератором и аппарелью для въезда автомобиля.
В качестве двигателей и винто-рулевого комплекса планируется установка подвесных моторов небольшой мощности, обеспечивающих скорость 3-5 узлов. Движение судна возможно при волнении до трех баллов.
На первом этапе следовало выполнить расчеты гидростатики, построить кривые элементов теоретического чертежа и провести предварительный расчет остойчивости для принятого понтона.
Так как понтон в отличие от традиционных судов имеет специфические конструкцию, форму и обводы для наглядности и облегчения построения теоретического чертежа и последующих расчетов выполнили в программном продукте FreeShip, позволяющем аналитически описать многокорпусное судно и без затруднений рассчитать его гидростатику. Вид расчетной ЗД-модели понтона приведен на рис. 2.
Расчет кривых элементов теоретического чертежа корпуса понтона выполнен для всего диапазона изменения осадок - от нулевой до соответствующей высоте борта ^=0 .. .1,0 м).
Поперечная остойчивость была предварительно сделана для расчетной проектной осадки d=0,5 м с условно заданным центром тяжести, аппликата которого составляет 1,4 м. После постройки судна и его кренования все расчеты предполагается уточнить.
Некоторые результаты вычислений показателей судна для проектной осадки d=0,5 м приведены в табл. 1, кривые элементов теоретического чертежа по данным расчета гидростатики показаны на рис. 3.
29
Таблица 1
Результаты расчета гидростатики
Длина между перпендикулярами, м 15,0
Ширина на миделе, м 6,0
Объемное водоизмещение, м3 18,107
Коэффициент общей полноты 0,4
Коэффициент полноты миделя 0,96
Коэффициент полноты ВЛ 0,58
Абсцисса центра величины, м 7,5
Аппликата центра величины, м 0,305
Метацентрический поперечный радиус, м 4,817
Продольный метацентрический радиус, м 107,05
Рисунок 3 показывает, что гидростатические кривые несколько отличаются от традиционных, особенно при осадках 0,1 м и больших 0,5 м. Это обусловлено специфическими обводами трубчатой конструкции тримарана. Судно проектируется для осадки 0,5 м. Для нее величины элементов теоретического чертежа приведены в табл. 1. Запас плавучести судна обеспечивается надводным непроницаемым объемом понтона.
В табл. 2 приведены результаты проверки поперечной остойчивости. Для рассматриваемого судна действует ограниченный район плавания, поэтому проверка по критерию погоды не проводится, при расчете плеч формы можно учитывать помещения первого яруса рубки. В расчете сделана полная проверка по всем критериям, а для кренящих моментов он выполнялся с учетом парусности одноэтажной надстройки трехкорпусного понтона. Диаграммы остойчивости приведены на рис. 4.
Рис. 2. Теоретический чертеж 3Д-модели понтона в программе FreeShip
Для заданного центра тяжести аппликата Zg =1,4 м, требования по критериям остойчивости были удовлетворены, кроме угла максимума диаграммы статической остойчивости, который должен был составлять не менее 30°. Однако следует иметь в виду, что плавучий дом будет эксплуатироваться в прибрежных районах, и при наличии непроницаемой над-
стройки в дальнейших расчетах критерий окажется выполненным, возможно без укладки твердого балласта (табл. 2).
Следует иметь в виду, что для установления характеристик судна порожнем после постройки его необходимо откреновать.
Рис. 3. Кривые элементов теоретического чертежа. D - водоизмещение, ^ - коэффициент общей полноты, Am - площадь миделя, Aw - площадь ватерлинии, S - смоченная площадь поверхности, KMt - аппликата поперечного метацентра, КМі - аппликата продольного метацентра, VCB - аппликата ЦВ, измерено от наинизшей точки корпуса
Таблица 2
Расчетное водоизмещение D, т 18,50
Аппликата ЦТ судна Zg, м 1,4
Площадь боковой парусности, м2 60,0
Возвышение ЦТ площади парусности над КВЛ, м 2,0
Плечо парусности, м 2,25
Угол крена от постоянного ветра, град. 1,10
Амплитуда угла крена при качке, град. 16,0
Начальная поперечная метацентрическая высота, м 9,795
Максимальное плечо восстанавливающего момента, м 1,36 (0.25)
Угол максимума плеча ДСО 10,0 град (30°)
Угол заката диаграммы, град 61,7 (60°)
Площадь под кривой ДСО до угла крена 30° 0,555м*рад (0,055)
Площадь под кривой ДСО до угла крена 40° 0,701м*рад (0,090)
Площадь под кривой ДСО от 30° до 40° 0,146м*рад (0,030)
Критерий погоды 1,7 (1,0 )
Примечание: в скобках указаны минимальные значения требуемых параметров.
ДСО и ДДО
о 1 (Teta) d (Teta)
—♦— l для Zg=1.400m
d для Zg=1.400m
Рис. 4. Диаграммы статической (ДСО) и динамической (ДДО) остойчивости
В качестве движителя рекомендуется использовать подвесные моторы как самый дешевый и доступный вариант. Их монтаж является наиболее простым, не требующим обеспечения водонепроницаемости дейдвудной трубы для линии вала. В случае необходимости двигатель максимально доступен для ремонта.
Таким образом, предварительные расчеты плавучести и остойчивости показали, что проектируемое судно может обладать необходимыми качествами для эксплуатации в прибрежных районах.
