Разработка проекта сухогрузного судна малого тоннажа для снабжения труднодоступных территорий

 
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 4
1 Проектирование 8
1.1 Расчет водоизмещения судна в первом приближении 8
1.2 Расчет главных размерений судна 13
1.3 Расчет сопротивления воды движению судна 14
1.4 Расчет гребного винта на заданную скорость и выбор главного двигателя 17
1.5 Расчет водоизмещения во втором приближении 19
1.6 Разработка теоретического чертежа 23
1.7 Расчет кривых элементов теоретического чертежа 24
1.8 Построение эпюры емкости 26
1.9 Расчет центра тяжести судна для двух случаев нагрузки 28
1.10 Расчет посадки и начальная остойчивость судна 31
1.11 Расчет остойчивости на больших углах крена 33
1.11.1 Судно в полном грузу со 100% запаса 33
1.11.2 Судно порожнем, 100% запаса 35
1.12 Расчет критерия погоды 37
1.13 Проверка непотопляемости 42
2 Проектирование конструкции корпуса 44
2.1 Расчет и выбор размеров основных конструкций судна 44
2.2 Категории и марки стали 47
2.3 Минимальные толщины связей 48
2.3 Учет коррозионного износа 49
2.4 Коэффициенты моментов и допускаемых напряжений 50
2.5 Предварительная оценка общей прочности 51
2.6 Определение давлений моря 52
2.7 Давления при испытаниях и приеме жидких грузов 54
2.8 Давление жидких грузов с учетом ускорений и качки 56
2.9 Давления твердых грузов 58
2.10 Ледовые нагрузки 59
2.11 Сводные данные по расчетным нагрузкам 61
2.12 Расчеты связей днищевого перекрытия на давления моря 63
2.13 Расчет связей днищевого перекрытия для режима NAABSA2 67
2.14 Расчеты связей бортовых перекрытий 72
2.15.1 Расчеты связей поперечных переборок 74
2.16 Расчеты связей палуб 76
2.17 Расчет толщин ледового пояса (категория Ice3) 78
2.18 Проверка общей продольной прочности 79
2.19 Описание судна и спроектированного отсека корпуса 81
3 Основы конструирования и расчета судовых фундаментов 85
3.1 Актуальность 85
3.2 Назначение фундаментов 87
3.3 Основные требования к фундаментам и их проектированию 89
3.4 Конструирование фундамента под двигатель 93
3.5 Расчет жесткости, прочности и вибрации фундаментов 96
3.5.1 Расчет жесткости системы двигатель – фундамент – днищевое перекрытие 96
3.5.2 Пример расчета толщин связей фундамента и расчета жесткости системы двигатель – фундамент – днищевое перекрытие 106
3.6 Расчет прочности фундамента 114
3.6.1 Методика расчета прочности судовых фундамоентов 114
3.6.2 Пример расчета фундамента на прочность 119
Список литературы 122

ВВЕДЕНИЕ
Целью дипломного проектирования является разработка проекта сухогрузного судна малого тоннажа для снабжения труднодоступных территорий Дальнего Востока, нуждающихся в постоянном грузопотоке, а именно: остров Сахалин, Курильские острова и полуостров Камчатка. Трудность обеспечения таких поставок заключается в отсутствии оборудованных портов и ледовой обстановке в этих районах. Зависимо от этих задач проектируемому судну присваиваются символы класса Ice 3 и NAABSA 2. Для данных требований для судна будет достаточным присвоения 1 ограниченного района плавания - плавание в морских районах на волнении с максимальной допустимой высотой волны 3%-ной обеспеченности 8,5 м, с удалением от места убежища не более 200 миль и с допустимым расстоянием между местами убежища не более 400 миль.
Так же поставлена задача анализа и обобщения имеющейся информации по проектированию судовых фундаментов, с целью использования этой информации как основу для методических указаний.
Универсальное сухогрузное судно предназначено для перевозки генерального груза, а также для тяжеловесных и негабаритных грузов. Как правило, генеральный груз упакован в специальную тару и может быть в тюках, мешках, ящиках, коробках, контейнерах, жидкий груз в баках или канистрах, также генеральный груз может быть штучным, за которым может быть закреплено единичное место – автомобиль, крупногабаритные приборы, металлопрокатная продукция. Это наиболее многочисленная группа судов мирового транспортного флота [2].
Морской транспортный флот – важная и составная часть экономики Дальнего Востока России. По мере возможностей, российский дальневосточный морской флот учавствует в международных перевозках, благодаря его работе выполняется «Северный завоз» - каботажные грузоперевозки, обеспечивающие жизнедеятельность труднодоступных регионов Дальнего Востока. Если обеспечение экспортно – импортных грузоперевозок может быть выполнено судами, плавающими под иностранным флагом, то реализация «Северного завоза» - это задача национального флота, решаемая с целью поддержания единого экономического пространства [1].
Всего по состоянию на 01.09.2015 г. в составе грузового флота России на Дальнем Востоке по типу судов – «Суда для перевозки генерального груза» числилось 159 судов совокупным дедвейтом 590,2 тысячи тонн. Полезно так же сравнить возрастные показатели дальневосточного морского транспортного флота России с мировыми показателями. Так по данным международного обзора средний возраст сухогрузного судна составляет 25 лет [1].
Так же было установлено что современный дальневосточный морской транспортный флот России находится в критическом состоянии, что актуализирует важность формирования программ обновления морского транспортного флота Дальнего Востока России [1].
На сегодняшний день в России около 100 портов – пунктов с необорудованным берегом, на которые приходится устойчивый грузопоток. Номенклатура грузов весьма разнообразна: продовольственные и снабженческие грузы, уголь, горюче – смазочные материалы в таре весом менее одной тонны, грузы в контейнерах, строительные материалы и конструкции, промышленное оборудование и прочие грузы [3] следовательно требуется постройка транспортных судов, отвечающих требованиям разгрузки на необорудованном берегу, а именно иметь саморазгружающие устройства и возможность посадки корпуса судна на грунт коим требованиям и должно отвечать проектируемое судно.
Так как судно планируется эксплуатировать для поставки грузов в места не имеющих оборудованных портов, сухогруз следует снабдить грузовым устройством с помощью которого можно было бы осуществить погрузку – разгрузку в условиях отсутствия или нецелесообразности использования портовых средств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Спроектированное судно предназначено для перевозки генеральных грузов и накатной техники и представляет собой самоходное, морское, стальное, сварное, одновинтовое, однопалубное, с двойным дном в трюмах и в МО, с полубаком, ютом и расположенной на нём четырехъярусной надстройкой, и рулевой рубкой, способное к разгрузке на необорудованном берегу. Корма – транцевая. Размещение машинного отделения – в корме.
Дополнительные символы класса Ice 3/NAABSA 2
Длина наибольшая 63,9 м
Длина между перпендикулярами 60,6 м
Ширина 8,49 м
Высота борта 3,88 м
Осадка по ГВЛ средняя 2,33 м
Дедвейт 538т
Водоизмещение 899 т
Скорость хода 10 уз
Экипаж 12 чел
Район плавания 1 ограниченный
Поворотный грузовой кран расположен над поперечной переборкой, разделяющую грузовые трюмы, и смещен к левому борту, что освобождает пространство для накатной техники. Грузоподъемность крана – 15 тонн
На судне использованы съемные люковые закрытия. Они представляют собой металлические крышки, водонепроницаемость которых обеспечивается резиновыми уплотнениями, уложенными в пазах по контуру каждой створки крышки. Установка и снятие производится с помощью грузового крана, установленного на судне [4]. На проектируемом судне конструкцией корпуса предусмотрена укладка крышек заподлицо с верхней палубой, а после укладки крышки закрепляются винтовыми задрайками.
Форма основного корпуса характеризуется формой штевней, формой линии седловатости и килевой линии, обводами кормовой оконечности, определяемыми количеством гребных винтов и так далее [4]. На проектируемом судне используется обыкновенный наклонный форштевень с ноклоном 30-40о. Форма кормовой оконечности – транцевая с одним винтом. Судно без седловатости и килеватости. По количеству надстроек проектируемое судно двухзостровное – то есть имеющее 2 надстройки, а именно бак и ют, в носовой и кормовой частях соответственно.
Проектируемое судно имеет избыточный надводный борт, что обеспечит дополнительную непотопляемость.
На проектируемом судне машинное отделение и жилая надстройка находятся в кормовой части, что дает следующие преимущества:
- высвобождает удобные для размещения груза объемы в средней части корпуса;
- уменьшает кубатуру корпуса, занимаемую под машинное отделение; - сокращает длину валопровода, а следовательно, снижает его вес, т.е. увеличивает полезную грузоподъемность судна;
- исключает необходимость предусматривать туннель гребного вала из района машинного отделения в корму для размещения и обслуживания валопровода. Такой туннель, проложенный через грузовые трюмы, на судах со средним расположением машинного отделения уменьшает полезную кубатуру трюмов и создает неудобства при выполнении грузовых операций.
В ходе проектирования были произведены все необходимые расчеты и выполнены:
- теоретический чертеж сухогрузного судна;
- чертех кривых элементов теоретического чертежа;
- чертеж общего расположения;
- конструктивный мидель шпангоут.