CC BY
43
Кирилюк Е.В ., Мусихин А.С.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СКОРОСТНЫХ МНОГОКОРПУСНЫХ ПАРОМОВ С
МАЛОЙ ПЛОЩАДЬЮ ВАТЕРЛИНИИ
Предлагается методика проектирования грузопассажирского парома - катамарана с малой площадью ватерлинии, а в перспективе и судна в целом, на платформе программного продукта БоМи'огкв с использованием таблиц Ехе1е. Применение данных программных продуктов позволяет выполнить следующие операции:
- построение обводов и набора корпуса судна, на основе геометрического ядра БоНёШогкз;
- создание параметрических взаимосвязей элементов в электронно-цифровом макете судна с помощью ядра параметризации;
- создание алгоритма параметризации на основании разработанной методики.
Такое решение обеспечивает полноценное изменение размеров верхнего строения проектируемого судна определенной архитектурной компоновки по данным оптимизационных расчетов при изменении количества пассажиров, грузовых единиц, скорости хода и т.д.
Методические предложения по проектированию СМПВ и выбору его главных размерений, разработаны опираясь на статистические данные, полученные в результате оценки судов зарубежной постройки (скоростных волнорезных паромов -катамаранов и судов с малой площадью ватерлинии) . Проектирование производится с учетом отечественных правил и санитарных норм для морской техники. Стоит отметить, что существует два подхода к выбору характеристик многокорпусных судов:
1) из условий эффективности гидродинамики водоизмещающих корпусов;
2) рационального выбора состава, размещения и размеров помещений.
В данном методическом предложении используется второй подход, как наиболее пригодный для грузопассажирского парома.
В расчетах задействованы следующие размерения и коэффициенты: Ь - длина габаритная; В - ширина расчетная межосевая;
Н - высота надводного борта (включая вертикальный клиренс); Ь„ - расчетная длина водоизмещающих корпусов; Ь - расчетная ширина стойки
к - коэффициент относительного удлинения стоек.
Из приведенных данных Н, Ь, к являются предварительно определяемыми и независимыми друг от друга.
Основными исходными данными для расчета главных размерений являются информация о количестве пассажиров (пассажировместимость), размерах и числе грузовых единиц, скорости хода, продолжительности рейса.
Алгоритм поиска главных ра 1мереный параметрического
корилса парома с малой площадью ватерлинии
Верхнее строение
Исходные данные
V- скорость движения с1 Зна I) чисю пассажиров N - котчестео гр\зовых единиц Ьвоямы - высота воты
Нижнее строение (волонзмещающме корцлса)
Высот» надшьиммо <Уор»л
¡к — аертикпьный клиренс I д- технологические чазосш
| ¿.А , - ВЫСОТЫ ГЮ1.МОЧНМЧ ШШШ I— »ЫС<ПЫ цгтш
Момент инерции тощали ватерлинии
В = /
Высота надводного борта
1 — Д ШН 1МОИКИ
Ь — ширишстоикя (г — ко»ф отаостепьиого'ут'мтенпя <лопм I, — мочинг шгсртш нюшаяиветерчинии
Длина коря\са г В — ширина корпус.). ^ ^ ^грод ~ площади грузовых единиц,
I
IV,, -
Ооъе.ч ьерхнесо строения
V
Вооотне-
Шс'НИГ
в=/т
ДЛИН4 стойки 1см =/(\>
площади посадечиы едавши, площади вспомогательных почешиши
В
Дтина гошмы
i г = к * са
Высота стоики
Н с Щ - , ....... _
Ооьеи стоек
^ ст —/ ( ¿ст \ & ; О' ч >
Т< И юг та
Осадка
Т
4
л = /1 Гг Зг
Нет
Рис.1. Алгоритм выбора главных размерений.
Сначала назначается количество палуб, затем, исходя из размеров грузовых единиц и посадочных мест, а также технологических зазоров, высоты соединительного моста и значения вертикального клиренса, определяется высота надводного борта Полученная величина Н с точки зрения обеспечения остойчивости находится в зависимости от момента инерции площади ватерлинии к (Рис.2).
Рис.2. График зависимости высоты надводного борта от поперечного момента инерции единицы длины ватерлинии относительно ДП
На представленном графике" 1- область, характерная для относительно узких судов, не имеющих балластных и дифферентных цистерн
(минимальная свободная поверхность),
2- область, характерная для большинства современных паромов-катамаранов;
3- область, характерная для судов с повышенными требованиями к остойчивости.
Определив значение в области, соответствующей принятой концепции судна, рассчитывается расстояние между осями корпусов и назначается ширина верхнего строения. Формула для расчета межосевого расстояния
V 1Ьк 3
где: Д/ - длина элемента ватерлинии, Д/= 1,0 м. Остальные данные представлены выше.
Таким образом, после получения высоты надводного борта и ширины корпуса, определяется последняя неизвестная величина главных размерений надводного корпуса - Ь длина габаритная. Вычисление Ь происходит в два этапа.
1) по полученному значению ширины и высоты корпуса формируется его пространственная план-схема из помещений предназначенных для размещения грузов и пассажиров. Определяется ее объем и удлинение, исходя из которых рассчитываются число Фруда и площадь парусности. По приведенным ниже статистическим зависимостям находится водоизмещение (Рис.3)., а в последствии мощность главного двигателя (Рис.4).;
2) определяются размеры остальных помещений, как-то: машинного отделения, цепных ящиков и т.п., находящихся в зависимости от мощности двигателя, снабжения и других характеристик судна. После этого дорабатывается план-схема верхнего строения, по которой строятся обводы, формирующие облик верхнего строения, а соответственно образующие его длину Ь.
Приведенные выше этапы формирования корпуса осуществляются непосредственно в SolidWorks. Этот процесс представляет собой разбиение пространства корпуса плоскостями, каждый из которых имеет взаимосвязь с базовыми плоскостями (ДП, ОП, МП) либо между собой, в зависимости от поставленных задач параметризации. Первоначально, опираясь на данные плоскости, строятся перекрытия, определяющие план-схему расположения помещений, которые в составе судна играют роль палуб и переборок. Далее объемная и параметризируемая конструкция из обозначенных перекрытий, отвечающих за расположение помещений известных размеров, обтягивается линиями эскизов - образуя обводы корпуса. В первом приближении определяется объем и удлинение, после чего в результате проведения соответствующих расчетов добавляются оставшиеся помещения.
Параллельно в Excel создается алгоритм (Рис.5), задачей которого является определение высоты надводного борта и ширины корпуса, а также габариты необходимых помещений, данная таблица согласуется с таблицей параметризации в SolidWorks, где конечные значения отстояния перекрытий от точек отсчета изменяются, подвергая корпус трансформации (Рис.6).
1С Бысета грузовой ешвшцы "Скор; ■. fpR -"-1
11 высота вертикального зазора h удир tMi fi t
12 сварная высота V АО ;i4ü
'IS число грозных единиц ml
14 объем ЧВгр(м3 4402,048
Расчет ооъема таеапочных езнниц L3C
У П сщадь посадочной единицы Silmkt*0 »0 8*0 >J 11;|
1"" Высота посадочной единицы Ьп(>г)
1£ количество паесажироз al
объем ЧВЩч
Расчёт чистой вместимости
21 Суммарный о$ъ£м всех единиц ЧЩм3} 4S2S
22 Оо ределение высоты н сорта
2° Расчётная высота волн he M Для Японского моря от 1 до 2 .5 м
'2- Вешична вертикального клиренс кен(м) >=0,5*s i 4
Суммарные технологические за; кжж(щ>
26 Cvm арная высота грузовых едиь Мр.ед(м) 3,36
27 Онарэая высота посадочных е. кп(м) 2
2S Высита надведног© борта Жм) 8.3«
2? Определение ширины пщна
>г Момент шерцщш Jim4) 123.6
"I длина ватерлшвш Км)-2м 1
32 ширина стойки( ватерлинии) Щм) 1,4 0./
Рис.5. Часть алгоритма параметризации в Excel
Рис.6. Параметры, управляющие макетом перекрытия.
! МсвффАасф«! корпуса в резульше шрш«р1№ода»
56
[£| - -10<м) Щ -12(м) - 52 (м) Щ -1б(м)
-5«(м) - 24 (м)
Рис.7.Модификации корпуса в результате параметризации.
Параметризованные объекты отличаются от параметрических наличием управляющей программы, изменяющей (преобразующей) вводные данные технического задания посредством алгоритма параметризации в конечные значения, которые используются для перестроения модели объекта. Если таковым объектом являются обводы корпуса суда, то изменяются его главные размерения.
Таким образом, разработанная параметрическая модель верхнего строения судна позволяет модифицировать обводы грузопассажирского парома с малой площадью ватерлинии в зависимости от количества перевозимых грузов (автомобилей) и пассажиров (Рис.7).
ЛИТЕРАТУРА
V. Dubrovsky "Small Waterplane Area SHIPS" / К. Matveev, S. Sutulo - Hoboken: Backbone Publishing Company, 2007. - 255 c.
Дубровский B.A. "Многокорпусные суда" / Санкт-Петербург: Судостроение, 1978,- 296 с.
ВМТ Nigel Gee Ltd. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ngal.co.uk, свободный. - Яз. англ.
Austal [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.austal.com, свободный. - Яз. англ.
Шишкин И.Л.
НЕКОТОРЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОРСКОЙ ВЕТРОВОЙ И ВОЛНОВОЙ ЭНЕРГЕТКИ В СОВРЕМЕННЫХ СТРАНАХ
Развитие энергетики идёт опережающими темпами во всех промышленных странах мира. В общем балансе выработки электроэнергии этих стран все более возрастает доля электроэнергии, полученной от нетрадиционных источников энергии, среди которых на первом месте находятся: ветер, волны, термальные источники тепла, солнце и ряд других.
За последние годы все большей популярностью у энергетиков пользуются нетрадиционные источники энергии моря: ветер и волны. Электростанции, работающие на вышеуказанных источниках энергии, за рубежом называют станциями морского базирования, у нас в стране их неофициальное название: морские ВЭС. Сюда относятся не только станции, расположенные непосредственно в воде, но и станции использующие энергию морского ветра и расположенные на побережьи, на островах, полуостровах, мысах и отдельных морских сооружений типа: маяков, молах, искусственных насыпях, набережных и других сооружениях и постройках. Эффективность подобных ВЭС объясняется тем, что энергия ветра пропорционально примерно скорости последнего Ув в кубической зависимости, то есть: Ем =кУ3в. Если обозначить энергию береговой ВЭС как Е0, а соответственно энергию полученную от морского ветра, как Ем, то в итоге имеет место соотношение
Ем ~(1,25-Н,5)Е0
Кроме прямого увеличения вырабатываемой энергии, получается еще дополнительный выигрыш последней за счёт того, что морской ветер более постоянный и время его действия более длительное. Наглядным примером служит следующий факт: на Канарских островах, принадлежащих Испании в качестве основных электростанций длительное время использовались тепловые электростанции, работающие на привозном топливе. Рост населения островов и увеличения стоимости топлива вызвали необходимость постройки на побережьи ветровых электростанций. Инженерные и экономические расчёты показывали, что для эффективности постройки последних необходимо чтобы время их работы было не менее 5-6 месяцев в году. Действительность превзошла все их ожидания: построенные ВЭС работают в течении года 8-9 месяцев без остановки. Начиная с 1978 - 80 годов начался этап интенсивного освоения морской, ветровой и волновой энергетики за
