CC BY
36Коэффициент %н, учитывающий потери объема на вторые борта и второе дно, по статистическим данным составляет в среднем 0,35+0,02. Таким образом, полученные статистические зависимости и коэффициенты позволяют определить длину и вместимость грузовых помещений, учитывая при этом функциональную зависимость этих величин от основных варьируемых параметров задачи оптимизации элементов судна.
Список литературы
[1] Ногид А.М. Теория проектирования судов. - Л.: Судпромгиз, 1955. - 480 с.
[2] Ашик В.В. Проектирование судов. - Л.: Судостроение, 1975.- 350 с.
[3] Вицинский В.В., Страхов А.П. Основы проектирования судов внутреннего плавания. - Л.: Судостроение, 1970. - 450 с.
[4] Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания. Том 2. М.: Транспорт, -251 с.
[5] Требования к грузовым судам речного флота МРФ РСФСР по обеспечению их ускоренной погрузки и выгрузки. - Л. 1975 МРФ РСФСР, ЛИВТ, - 12 с.
CARGO CAPACITY OF INLAND WATERWAY BULK CARGO VESSEL
E.P. Ronnov
Formulae for calculating the volume of cargo rooms of inland waterway vessels and for calculating dimensions of major hull compartments of such vessels have been obtained, which helps in a cargo capacity equation to take into account the impact of optimized vessel parameters.
УДК 629.12.071.5:629.124.6
Е.П.Роннов, д.т.н.,проф.,ФБОУВПО «ВГАВТ». В.В. Анисимова, аспирант, ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А
РАСЧЕТ НАГРУЗКИ МАСС ОБСТАНОВОЧНЫХ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
В статье проанализирована нагрузка масс обстановочных судов внутреннего плавания. Приведены результаты корреляционно-регрессионного анализа обоснования вида модуля, необходимого для нахождения каждой из составляющих нагрузки масс. Получены статистические зависимости измерителя массы от оптимального модуля.
На начальной стадии проектирования массу судна определяют приближенными методами, основанными на применении формул, в состав которых входят коэффициенты относительной массы (измеритель), а также элементы и характеристики судна (модуль). Величина каждой из составляющих нагрузки масс может быть представлена в следующем виде [1]:
Р, = Щ • М, (1)
где щ, М ~ измеритель и модуль /-ой составляющей нагрузки масс.
С целью получения статистических зависимостей для нахождения измерителя массы и обоснованного выбора вида модуля, был произведен анализ нагрузки масс обстановочных судов внутреннего плавания. В связи с тем, что количество проектов обстановочных судов ограниченно, к анализу некоторых составляющих нагрузки, существенно не зависящих от назначения судна, привлечены соразмерные им буксиры и толкачи со схожими характеристиками. Элементы и характеристики рассматриваемых судов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Элементы и характеристики судов
Проекты L,м B,м ^м ^м 5 D,т V,м/с ^кВт Пэк
306 23,05 11 2,2 0,57 0,557 80,53 3,47 66,24 9
908 27,5 7,5 2,7 1,26 0,559 145,2 5 331,2 -
878 18 3,85 1,4 0,6 0,758 31,5 4,17 110,4 4
391А 24,2 3,7 1,4 0,82 0,577 42,4 5,39 110,4 6
391Б 24,2 3,7 1,4 0,82 0,577 42,36 5,56 110 6
Р-96А 19,9 5 1,4 0,55 0,864 47,3 4,58 220,8 6
796 29 6,5 2,5 1,5 0,421 119 5,28 441,6 -
911 27,4 6,6 1,8 0,9 0,649 105,7 4,22 220,8 -
1741 31 8 2,7 1,3 0,651 210 5,28 441,6 -
Р-162 24,8 9 1,1 0,7 0,822 128,5 4,22 331,2 7
Р121 32,55 5,5 2,6 1,4 0,507 127 6,67 331,2 10
809 21 5,2 1,3 0,7 0,657 50,2 - - -
911В 27,4 6,6 1,8 0,9 0,754 122,7 - - -
81350 24 7,2 1,4 0,71 0,823 100,92 4,44 220 7
81240 27,55 4,45 1,6 1 0,604 74,07 5,56 103,04 6
81240А 27,55 4,45 1,6 0,94 0,587 67,64 5,56 139,84 4
3050 21,8 3,5 1,2 0,67 0,767 35,44 4,24 85 3
3050.1 24,95 4,00 1,5 0,98 0,702 58,85 5,43 205,9 6
3052 33,56 5,5 2,6 1,4 0,563 116,9 6,67 411,8 6
SV2407 23,63 6,84 2,75 1,5 0,516 95,84 6,11 522 6
Составляющие нагрузки масс представлены в соответствии с СТП 1.15-85, так как массы анализируемых судов рассчитаны в соответствии с этим стандартом. Таким образом, массу судна порожнем можно записать в следующем виде:
Дп = Рк + Рм + Рс ,Т / П + РЭР + Рзап + Рсв + АД (2)
где РК - масса раздела «Корпус»;
РМ - масса раздела «Механизмы»;
РСТ / П - масса раздела «Системы и трубопроводы»;
РЭР - масса раздела «Электрооборудование и радиооборудование»;
Рзап - заполнение механизмов, систем и трубопроводов;
Рсв - сварные швы;
АД - запас водоизмещения.
В свою очередь, массу корпуса представляем как сумму масс групп, составляющих раздел «Корпус»
РК = РМК + РДК + РОБ.П + РОКР + РДВ + РСУ + РПМ + РСН.И , (3)
где РМК - масса группы «Металлический корпус и надстройки»;
Рдк - масса группы «Дерево в составе корпуса и надстроек»;
РОБ П - масса группы «Оборудование помещений»;
Рокр - масса группы «Окраска, цементировка, изоляция и покрытия»;
Рдв - масса группы «Дельные вещи»;
РСУ - масса группы «Судовые устройства»;
Рщл - масса группы «Палубные механизмы»;
Рсн и - масса группы «Снабжение и инвентарь».
Модуль для расчета составляющей нагрузки масс судна обычно выбирают исходя из логики взаимосвязей /-ой массы с элементами и характеристиками судна, обосновывая тем или иным способом его вид, опираясь на многолетний опыт и теорию подобий и размерностей. Ниже приведены результаты исследования по выбору оптимальных модулей. Была проанализирована возможность использования шестнадцати модулей, вид которых удалось обобщить на основе изучения исследований, посвященных расчету нагрузки масс на начальных стадиях проектирования [2]. В основе принятого корреляционно-регрессионного анализа для обоснования вида модуля лежит рассмотрение статистической зависимости измерителя массы от того или иного модуля и выявление определенной закономерности его изменения.
Дать оценку тесноты связи между рассматриваемыми переменными позволил коэффициент парной корреляции при линейной зависимости и индекс корреляции при нелинейной зависимости (г). Заметим, что модулю, который точнее характеризует ту или иную массу, соответствует наибольшее абсолютное значение коэффициента корреляции. Если коэффициент корреляции положительный, это означает что увеличение одной переменной связано с увеличением другой и наоборот при отрицательном значении коэффициента.
Критерий Фишера (Б) позволяет установить достаточность включенных в уравнение регрессии параметров, составляющих модуль (независимой переменной), для описания измерителя массы (зависимой переменной). Иными словами, на основе Б-критерия Фишера производится оценка значимости полученного уравнения регрессии. Фактическое значение Б сравнивается с табличным значением Ртабл. При этом, если фактическое значение Б-критерия больше табличного, то признается статистическая значимость уравнения в целом. Показатели коэффициентов корреляции и критерия Фишера для рассматриваемых составляющих нагрузки масс в зависимости от модулей представлены в таблице 2.
Рассчитанные коэффициенты парной корреляции показывают отсутствие строгой зависимости между рассматриваемыми переменными. Это можно объяснить тем, что значение измерителя массы определяется не только значением модуля, но и другими неконтролируемыми или же неучтенными факторами. Например, на массу металла корпуса оказывают влияние не только геометрические характеристики корпуса (коэффициенты полноты, соотношения главных размерений), но и также класс судна, число, тип и размеры поперечных и продольных переборок, система набора. Безусловно, на последующих этапах проектирования все это необходимо принимать во внимание.
Таб.тща 2
Показатели коэффициентов корреляции и критерия Фишера составляющих нагрузки масс в зависимости от модулей
УЗ
р модуль 1 2 3 4
металлический: корпус дерево в составе корпуса оборудование помещений окраску цементировка, изоляция, сиделка покрытия
г Г Ртабл г Б ^таол г Г Г таол г Б Ртабл
1 1ВН -0,544 7,547 4,414 0,712 14,38 4,6 -0,552 8,33 4,381 -0,194 0,669 4,451
2 0,559 8,656 4,381 0,272 1,12 4,6 0,393 3,479 4,381 0,542 5,421 4,67
3 ьв- -0,586 9,926 4,381 -0,517 5,1 4,6 -0,633 12,674 4,381 -0,351 1,829 4,67
4 -0,070 0,089 4,414 -0,019 0,005 4,6 -0,277 1,580 4,381 0,069 0,062 4,67
5 рн)м 0,412 3,683 4,414 0,257 0,992 4,6 0,090 0,156 4,381 0,317 1,45 4,67
6 {ЪВН)~ -0,945 140,792 4,451 -0,823 27,233 4,67 -0,730 21,674 4,381 -0,878 57,052 4,451
7 (ПжЗ^6 0,375 2,125 4,667 0,446 2,236 5,117 0,415 2,707 4,667 0,343 0,93 5,59
8 Пж 0,256 0,909 4,667 0,273 0,726 5,117 0,239 0,789 4,667 0,246 0,452 5,59
9 0,477 3,828 4,667 0,573 4,394 5,117 0,555 5,792 4,667 0,423 1,522 5,59
10 N -0,336 2,169 4,451 0,215 0,531 4,844 -0,395 2,960 4,494 -0,046 0,023 4,844
11 -0,475 4,963 4,451 -0,682 13,881 4,494 -0,684 14,039 4,494 -0,600 8,429 4,543
12 №'3 0,071 0,086 4,451 -0,263 0,893 4,747 -0,008 0,001 4,494 0,325 1,296 4,844
13 ГГУ2 -0,493 5,471 4,451 -0,54 4,933 4,747 -0,571 7,755 4,494 -0,309 1,165 4,844
14 ВТо3'4 0,579 9,573 4,381 0,331 1,72 4,6 0,161 0,505 4,381 0,436 3,056 4,67
15 1В 0,523 7,145 4,381 0,234 0,814 4,6 0,373 3,063 4,381 0,257 0,92 4,67
16 0,007 0,001 4,381 -0,063 0,056 4,6 -0,266 1,448 4,381 0,241 0,804 4,67
17 51 "ВЬ1 ^Н) -0,161 0,504 4,381 -0,32 1,6 4,6 -0,324 2,116 4,414 0,184 0,458 4,67
Ьэ
к г
1ч> О
1ч>
Го
а
§
-"О
о £
v§ а
§ о
п
- и g ГП tú о £ Рч О (JÙ о 0 g Ft 01 & H 1 ni IÜ о Ft О IjO о о G и гЗ <п 'i H-I VO -ф" vo -фп VCD -ф" MD -ф" vo -ф" -ф сч го ifí CS ro in" es ro in" in -Ф" OS -Ф -ф" in г--ф" in h--ф" VD -ф vo -ф" vo -ф" VCD -ф"
Ml CO CO r--1—i 4D 4D 4D es" го о '-П 0s, Oh -i—i o чо о" о-. (sf ~ф ÖS cd CD о" 4D CS ö o" in -Ф es" ro r^j o" Г- co o' m со ■1—1 о es" -Ф i—i гч со* ■о in es" со 1—1 OS о го CD CD о" СО r^ CD о"
Ul CS m CO о" о" in о" со o сю о о" о -ф со о" -ф m о о in о о" OS о in ö OS o" T—1 I--co o" OS h-ro о" чо -Фг о" со Os со о" Г-- о" Ln о о" in 1— CD Ö
cd судовые системы к M-i -т Wí -ф" -ф Lri -ф" ■-Г1 -ф" -Ф 1П -ф" -ф Ш -ф" -ф r-j in" r-j in" CS 1—1 in" r— so -ф" in Ф -фг' r- ■o -фг' г- -ф in -ф -t--ф -ф Ln -ф" -Ф in
Ml г--, -г г^Г ô\ -г со о" о. о. со 0s, ■о ■1—i ГЧ гч CD о" СО in ГЧ es о" ö о 1— MD o" ro CS CO CO -фг' ■1—i со in -I—I fS Ln Ln чэ" h— t^ in о" i о 4D OS Г--1—i in со со
1*4 vo Г--'Г| cd" 1—i ГО es о" со s о Щ CS m о" о. СО о CS о Ö -ф in о" -Ф CO ö o" CO CS o" CS OS cS о со oo о" OS cS ro о" OS in о" es os о" ю es о" г- CS со о" о-. eSr о"
о г s i 1 Î ИЧ Г--. ïo Г-. 4D -ф" 4D -ф" г- ■о -ф" г— NO -ф" г- 4D -фг' es m in" CS CO in" CS CO in" in -ф" OS -ф ф" in ф" -ф со -ф" NÛ -ф" Г-- чп -ф" г- ЧD -ф" vcD -ф"
MH Гг--г-4D" 4D Ln -Фг es" Ш гч 17- OS in со о" Ш со о" гч in erf гч in -Ф о со CO о CO 1— CO o" CO CO CO o" in с? in CD о es" со OS ÖS en" in oo Os ■1—i г- CD Ln со со CD о" со со cs„ о"
U-4 со Ln о" os os m о" 0-. со vq о" OS о os о" in О". о r— CO cSm о CS in о -Ф ■1—1 CO o" CS VQ cSB o" со со Gm о" со r^ со о" OS er. ф CD" es in CO o" Ln со о" со о о" о-. CS о"
1 Ч' D 1 s э I ГП 'Г* ГО a & a ь s сч £ s i ä ri л «"П 1 ь 1—1 z*- ro 1—' РЧ 3 s s ff в m ro ff £ Й !Т! ГО
и/и öjj- 1—i es со ■ri r— CO OS о 7-1 -I—1 es i—i со lH Ф ■1—1 Ln 1—1 4D 1—1
В анализе были учтены только суда класса «Р», поскольку их число преобладающее из ряда рассматриваемых. На рис. 1 приведена зависимость измерителя массы металлического корпуса от наилучшего, по приведенным выше критериям, модуля.
(ЪВН)2
Рис. 1. Измеритель массы металлического корпуса В результате аппроксимации была получена следующая зависимость: Умк = 0,461 •(ЬБИ)-
~1,22 ± 0,101x10
(4)
На рис. 2 показана графическая зависимость измерителя массы дерева в составе корпуса и надстроек от того же модуля.
Рис. 2. Измеритель массы дерева в составе корпуса и надстроек Регрессионное уравнение получено в виде:
= 0,049 • (ЬБИ )~1,2 ± 0,233 х 10 ~4
(5)
Наиболее тесная зависимость измерителя массы оборудования помещений также наблюдается от модуля, в состав которого входят размерения судна (рис. 3). Численность экипажа безусловно также влияет на величину Удк , что показал проведенный анализ, но в силу того, что исследование производилось между судами разного назначения эта зависимость получилась более чем условной.
Аналитическая зависимость измерителя массы оборудования помещений от оптимального модуля:
^ОБ .П
= 0,021 (ЬБИ) 122 ± 0,124 х 10~4
(6)
На измеритель массы окраски, цементировки, изоляции, как показал анализ, подавляющее влияние оказывают размеры судна (рис. 4)
Рис. 3. Измеритель массы оборудования помещений
(ЪВН)2
Рис. 4. Измеритель массы окраски, цементировки, изоляции Аппроксимация позволила получить следующую зависимость: цОКр = 0,076 • (ЬБИ)~и8 ± 0,227 х 10~4
(7)
Измеритель массы дельных вещей целесообразно рассчитывать с использованием модуля, характеризующего размеры корпуса судна, что и подтверждает проведенное исследование (рис. 5).
Рис. 5. Измеритель массы дельных вещей
Уравнение регрессии имеет вид:
= 0,242 • (ЬБИУ156 ± 0,184 х 10~4
Более тесная зависимость измерителя массы судовых устройств получена от мо га 1/3(ЬБИ)2 (рис. 6) и жена в меньшей степени.
(8)
дуля 1/3(ЬБИ)2 (рис. 6) и модуля ВТ534, однако от последнего эта зависимость выра-
Т<у10> 0.4
0.3 0.25 0.2 0:5 0.1 0.05 0
Г1
\
Л
О
О 4 Й- —р
и
53
100
.50
200
25;
ЗС'О ]50 (1,ВН): 10"
Рис. 6. Измеритель массы судовых устройств Аналитически зависимость записывается в виде:
цСУ = 0,127 • (¿БИ)-и4 ± 0,400 х 10-4
(9)
Наиболее выражена зависимость измерителя массы палубных механизмов от модулей, в состав которых входят геометрические размеры судна.
Тпм Ю'
1.5 1
0.5 0
1
о
6 8 (ВТл'д) 10'
Рис. 7. Измеритель массы палубных механизмов Уравнение регрессии имеет вид:
цПМ = 0,217 (бГ33/4 )- 0,141 ± 0,126
(10)
На измеритель массы снабжения и инвентаря , как показал анализ, наибольшее влияние оказывают модули, описывающие геометрию судна. Зависимость ¥сн,и от модуля 1/3(ЬБИ)2 показана на рис. 8.
Рис. 8. Измеритель массы снабжения и инвентаря Аналитическая зависимость представлена в виде:
¥сн и = 0,033 • {ЬБИ)~1Ъ2 ± 0,900 X10(11)
Результаты анализа выявили более тесную зависимость измерителя массы механизмов от модулей (ЬБИ)2 и N (рис. 9).
Ты Ю' 14
\.г 1
0.8 и.б 0.4 4.2
0
о
V
1 -а
в- г——.— а
О и и
50
100
150
¿00
¿50 300 ТР- 10-»
Рис. 9. Измеритель массы механизмов Уравнения регрессии имеют вид:
уМ = 0,234 • (Ж)-1'3 ± 0,841 х 10~4
(12)
Масса судовых систем и трубопроводов, также как и масса электрооборудования и радиооборудования, как показало исследование, зависят от размерений судна (рис. 10-11).
Рис. 10. Измеритель массы систем и трубопроводов Уравнение регрессии:
¥сТ! П = 0,347 • (ЬБИ) ~152 ± 0,272 х 10~4
(13)
Тт.р.св ■ 10'
0,35
3,3 0,25
0,15 3,1 0,05 С
о
1
т
\
Ч. с
о ^ -й- -в
-в-- С и ■ < N
100
150
200
250 300 (иу КГ*
Рис. 11. Измеритель массы электрооборудования и радиооборудования Уравнение регрессии:
¥эр = 0,061 • (ЬБИ)1'26 ± 0,289 х 10~4 (14)
Используя полученные зависимости было рассчитано водоизмещение порожнем для каждого проекта рассматриваемых судов (табл. 3).
Таблица 3
Анализ точности расчета водоизмещения
Номера проектов Водоизмещение фактическое, т Водоизмещение расчетное, т Относительная погрешность, %
306 80,53 86,38 7,26
908 145,2 141,05 2,86
878 31,5 30,77 2,31
391А 42,4 44,26 4,39
Р-96А 47,3 46,79 1,08
391Б 42,36 44,24 4,45
796 119 118,95 0,04
911 105,7 108,67 2,81
1741 210 214,67 2,22
Р-162 128,5 115,18 10,37
Р121 127 120,77 4,90
809 50,2 47,16 6,05
911В 122,7 121,09 1,32
81350 100,92 101,18 0,26
81240 74,07 72,94 1,53
81240А 67,64 67,16 0,71
3050 35,44 35,64 0,56
3050.1 58,85 53,82 8,55
3052 116,9 123,14 5,34
Сопоставив результаты, полученные расчетным путем, с фактическими значениями, можно сделать вывод о допустимости использования предлагаемых выражений для определенных измерителей масс при подсчете составляющих нагрузки обстановочных судов на начальном этапе проектирования, поскольку относительная погрешность вычисления водоизмещения составила не более 10%.
Список литературы
[1] Ашик В.В. Проектирование судов: учебник / В.В. Ашик. - Л.: Судостроение, 1985. - 320 с.
[2] Поспелов В.И. Выбор на ЭВМ оптимальных элементов грузовых судов внутреннего плавания / В.И. Поспелов. - Л.: Судостроение, 1978. - 76 с.
MASS LOAD CALCULATION OF INLAND WATERWAY BUOY-LAYING VESSELS
E.P. Ronnov, V. V. Anisimova
In the article an analysis of mass load of inland waterway buoy-laying vessels is given. Results of correlation and regression analysis are presented in order to choose the module type which is necessary to determine each of the components of mass loading. Statistical dependencies of mass measuring device versus optimum module have been obtained.
