CC BY
18Судостроение и судоремонт
Проектирование судов внутреннего плавания осуществляется в соответствии с ПРРР, в которых в зависимости от длины и класса судна, регламентируются только ординаты стандартной седловатости на кормовом и носовом перпендекулярах. Определение промежуточных точек проекции бортовой линии на ДП правильно осуществлять графическим способом [3]. В целях избежания дополнительных графических построений были получены значения аппликат седловатости на двадцати теоретических шпангоутах и приведены в табл. 1, причем необходимо отметить, что эти табличные значения остаются справедливыми для судов внутреннего плавания любой длины и любого класса.
Не прибегая к графическим построениям при проектировании судов внутреннего плавания, в соответствии с табл. 1 можно оперативно определять значения аппликат седловатости на двадцати теоретических шпангоутах.
Выполнив аппроксимацию табличных значений, получены следующие функциональные зависимости аппликат седловатости Для носовой половины ZHn
ZHn=4*hnp*(X/Lr2 (7)
Для кормовой ПОЛОВИНЫ ZKII
ZKn =1,15 Ь1ф*(ХЛ.)л 1,2 (8)
Таким образом, полученные выражения (5), (6), (7) и (8) позволяют определять значения аппликат седловатости не только на теоретических шпангоутах, но и з произвольном сечении по длине корпуса судна, а условия (3) и (4) открывают возможность разработки расчетной методики определения надбавки к надводному борту.
Список литературы
[1] Российский Речной Регистр. Т2. - М.: Марин инжиниринг сервис, 2002.
[2] Международная конвенция о грузовой марке. - М.: Рекламбюро, 1966.
[3] Алферьев М.Я. Теория корабля: Учебник. - М.: изд. "Транспорт", 1972.
-
CONDITIONS OF DEFINITION OF EXTRA CHARGES TO THE MINIMAL HEIGHT OF THE SURFACE BOARD D. A. Danilin
Recommendations at the choice of a determining condition at definition of extra charges to minimal surface board are given a case of absence standard sedlovatosti (a tank and poop) and to destination forms of a projection of an onboard line on a diametrical plane of a vessel.
УДК 629.12.001.2
Д. А. Данилин, аспирант.
Е. П. Роннов, д. т. н., профессор, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОЙ ВЫСОТЫ НАДВОДНОГО БОРТА СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ В СЛУЧАЕ ОТСУТСТВИЯ СТАНДАРТНОЙ СЕДЛОВАТОСТИ
Получены формулы по определению надбавок к минимальному надводному борту судов внутреннего плавания в случае отсутствия седловатости, бака и юта или отличия их размеров от стандартных.
118
Вестник ВГАВТ
В Правилах Российского Речного Регистра (ПРРР) [1] регламентируется величина минимального надводного борта с учетом наличия на судне стандартной седловатости или бака и юта стандартных размеров. Если седповатость или размеры бака и юта невозможно выполнить стандартными, то согласно этим Правилам минимальная высота надводного борта должна быть увеличена на величину, обеспечивающую выполнение двух условий:
1) запас плавучести должен быть не менее, чем при стандартных седловатости или баке и юте;
2) статические моменты объемов от увеличения высоты надводного борта относительно плоскости мидельшпангоута должны быть не меньше статических моментов объемов стандартных седловатости или бака и юта.
Чтобы определить величину надбавки и, следовательно, проверить выполнение перечисленных условий, необходимо разработать кроме основного теоретического чертежа, еще по крайней мере один чертеж со стандартными седловатостью или баком и ютом и выполнить соответствующие расчеты. Такой подход неприемлем, особенно на стадиях обоснования главных элементов судна. С целью избежать дополнительных трудоемких расчетов и графических построений по определению величины увеличения надводного борта предполагается разработать практические формулы, позволяющие оперативно определять величину надбавки в указанных случаях, исходя из выполнения приведенных выше условий.
Ранее было показано [2], что в действительности достаточно обеспечивать выполнение второго условия Правил, при этом первое условие будет выполнено автоматически.
Для получения практических формул для расчета надбавок, необходимо знать какие параметры формы корпуса прежде всего влияют на их величину. С этой целью в начале для судна с упрощенными обводами (в виде параллелепипеда) по условию
Мнад * Мс - Моб (1)
где Мнад, Мс, Моб - статические моменты добавочного объема корпуса от увеличения высоты надводного борта, объемов от седловатости (бака или юта) стандартных и нестандартных размеров соответственно.
Получены выражения для расчета искомых надбавок к минимальной величине
надводного борта. Они имеют вид:
АЬн = у, *2н-У2*2зн*(18н/Ь)2 (2)
АЬк=Тз*2к_у4*25к*(15К/Ь)2 (3)
ДЬб = * Ьб - Х.2 * Ьбн * (Ь - 1ен) * 1бн / Ь2 (4)
АЬЮ = хз * Ью - Х4 * Ьюн * (Ь - 1юн) * 1юн / Ь2 (5)
где ДЬН, АЬК, АЬб и АЬЮ - надбавки в связи с отсутствием седловатости в носу и корме, бака и юта;
2н, Zк - стандартные значения аппликат седловатости;
- действительные значения аппликат седловатости на носовом и кормовом перпндекулярах, отличные от стандартных;
15н, 18К - действительная протяженность седловатости носовой и кормовой половины, отличная от стандартной;
Ьб, Ью - стандартные значения высот бака и юта;
Ьбн> ЬЮн - действительные значения высот бака и юта, отличные от стандартных;
16И, 1ЮН - действительная протяженность бака и юта, отличная от стандартной;
У и Уь Уз, У4, Хь Хг, Хз, 1а - числовые коэффициенты.
Формулы (2)-(5) справедливы для судна с корпусом в форме прямоугольного понтона. В этом случае числовые коэффициенты принимают следующие значения: У1=Уз=2/3, У2=У4=8/3, Х1=0-26, Хг=0.12, Хз=Х4=4.0. Применительно к судам с лекальными обводами структура формул сохранится, но числовые коэффициенты в указанных формулах будут принимать иные значения. Для их получения необходимо определить их зависимость от различных значений параметров, характеризующих лекальность обводов. Это можно сделать, проведя статистический анализ соответствующего статистического множества. Получить необходимую статистическую базу, используя проекты существующих судов, невозможно, так как не представляется возможным собрать реальную статистику по судам, с регулярно изменяющимися параметрами, формы обводов корпуса и характеристик седловатости (бака или юта). Такая статистическая база может быть специально создана. Для этого необходимо иметь машинную программу, которая бы позволяла генерировать теоретический чертеж судна с желаемыми особенностями и по нему, исходя из условия (1), находить надбавку к надводному борту для судов с различной формой корпуса.
Статические моменты объемов от седловатости в носу и корме, от надбавки к надводному борту, бака и юта относительно мидельшпангоута будут определяться по следующим выражениям:
Мсн =
- Ich
[co„„xdx
1ск -
МС|
Мнад
2
jcüCKxdx' L
0
КвлХС1Х ' L ( L
2 V 2 L
T'b
Мб~ Joj6xdx; L 2
L
1 — u 2
Мю =
i4o*dx-L
(6)
где сн, ®ск, ®над, ®б, ыю ~ площадь части шпангоутов, обусловленной наличием объемов седловатости носа, кормы, надбавки, бака и юта; L - длина судна;
Ich, Ick, 16, 1ю - протяженности седловатости носа, кормы, бака и юта соответственно;
х - абсциссы шпангоутных сечений.
Вестник ВГАВТ
Задача по определению искомых надбавок решается в следующей последовательности: для судна с заданными параметрами формы корпуса и характеристиками сед-ловагости (бака и юта) определяются значения статических моментов объемов от сед-ловатости (бака и юта) стандартных Мст и нестандартных Моб (если таковые имеются) размеров с помощью интегралов (6) решаемых численным методом и сравниваются между собой. Если
Мст ^ Моб (7)
Надбавка к минимальной высоте надводного борта не определяется.
Если неравенство (7) не выполняется, то методом итераций находится необходимая величина надбавки к надводному борту. Для чего задается начальное значение надбавки
Ah = Ahmin
и определяется соответствующий ей статический момент Mmin. После чего проверяется выполнение условия:
Mmin+ Моб = Мст
В случае его выполнения расчет по определению надбавки заканчивается, а величина Ahmin принимается за искомую. Если условие не выполняется, то Ahmin увеличивается на величину принятого шага итерации Д, то есть
Ah = Ahmin + А
и определяется (методом численного интегрирования) соответствующий ей статический момент. Расчет делается до тех пор пока не будет выполнено условие:
Мнад+ Моб = Мст
Надбавка, соответствующая его выполнению является искомой (AhoK).
Если нестандартность при проектировании с седловатостью (баком и ютом) распространяется на обе половины судна, АЬок найдется как максимальная из окончательных надбавок кормовой и носовой половины, расчитанных отдельно способом, указанном выше.
На основании приведенной математической модели определения надбавки к минимальной высоте надводного борта, на языке программирования FORTRAN написана программа определения величины увеличения минимальной высоты надводного борта в рассматриваемых случаях.
Конечной целью задачи является получение численных значений коэффициентов в формулах (2)-(5), соответствующих судам с лекальными обводами. Для этого расчи-таны значения надбавок для случаев:
1) отсутствия на судне седловатости, бака и юта. Получены исходя из возможного диапазона изменения коэффициента общей полноты от 0.788 до 0.871 при фиксированных значениях других элементов судна;
2) судно с седловатостью, баком и ютом размерами, отличных от стандартных. В рассмотрение наряду с первым фактором (коэффициентом общей полноты) были приняты дополнительно два фактора, характеризующие протяженность и высоту рассматриваемых объемов.
В численном эксперименте рассматривались суда, разработанные с использованием программного обеспечения-программа генерации теоретического чертежа FORSP, разработанная кафедрой Проектирования и Технологии Постройки Судов ВГАВТ.
Анализ полученных результатов показал, что для граничных условий - отсутствие седловатости в носу и корме значения этих коэффициентов можно принять следующими
у, =0.44;
Уз = 0.6;
-0.11;
Хз = 0.078
Тогда используя данные величин можно получить значения коэффициентов у2 и у4, рассматривая случай когда, седловатость имеется, но она не стандартная. Учитывая зависимости этих коэффициентов от рассматриваемых факторов, а также то, что применение на судах седловатости, бака и юта с малой относительной длиной маловероятно, было принято допущение о том, что коэффициент общей полноты и относительная высота рассматриваемого объема на искомые коэффициенты не влияют. Для получения вида зависимости коэффициентов у2, 'и, 1л и %л от относительной протяженности седловатости, бака и юта был выполнен дополнительный численный эксперимент позволяющий учесть данное обстоятельство и в то же время расширить диапазон изменения оставшегося фактора. Выполнив аппроксимацию значений коэффициентов, полученных в дополнительном и основном экспериментах, искомые функциональные зависимости для определения надбавок получены в следующем окончательном виде:
аьн = о.5* гн - * 18Н / ь Д11К-0.6*2К_1.2*25К*
АЬб = 0.11*1^-20.0* И® *Обн/Ь)2
Лпю - 0.078 * Ью - 74.0 * Ьюн * (1Юн / Ь)2
Проведен сравнительный анализ значений надбавок, полученных по результатам численного эксперимента (точная величина) с расчетными, полученными по формулам (8). Разница расчетных значений надбавок к надводному борту с их действительными величинами не превышает 20%, причем в безопасную сторону и позволяет сделать вывод о работоспособности полученных формул (8), по которым можно определять надбавку к надводному борту в случае отсутствия седловатости или бака (юта) или при их нестандартных размерах, выполняя при этом регламентирующие условия, отраженные в действующих Правилах Российского Речного Регистра.
Список литературы
[1] Российский Речной Регистр. Правила (в 4-х т.). - М.: Марин инжиниринг сервис, 2000.
[2] Промежуточный отчет по договору № Р24/04 - 245301 по теме "обоснование поправки к минимальной высоте надводного борта при отсутствии седловатости палубы судна". - Н. Новгород: ВГАВТ, 2004.
DEFINITION OF THE MINIMAL HEIGHT OF A SURFACE BOARD OF COURTS OF INTERNAL NAVIGATION IN CASE OF ABSENCE STANDARD SEDLOVATOST D. A. Danilin, E. P. Ronnov
Recommendations at the choice of a determining condition at definition of extra charges to minimal surface board are given a case of absence standard sedlovatosti (a tank and poop) and to destination forms of a projection of an onboard line on a diametrical plane of a vessel.
