Расчет координат центра тяжести судовых устройств на баке
Расчет координат центра тяжести судовых устройств представлены в таблице 5.1. Наименование, количество и масса устройств берется из спецификации к чертежу “Размещение судовых устройств на баке”. Координаты центров тяжести каждого изделия снимают с чертежа. Координаты x отсчитываются от мидель шпангоута, y – от ДП, z – от ОП.
 |
Таблица 5.1. Расчет центра тяжести судовых устройств на баке.
| № | Наименование изделия | Кол-во, шт | Масса (m), кг | Координаты, м | Моменты, кг*м | |||||
| единиц | общая | 
| 
| 
| 
| 
| 
| |||
| 1 | Швартовный кнехт | 2 | 90 | 180 | 50,95 | 0 | 8,4 | 9171 | 0 | 1512 |
| 2 | Брашпиль | 1 | 4750 | 4750 | 50,35 | 0 | 8,85 | 239163 | 0 | 42038 |
| 3 | Буксирный кнехт | 2 | 415 | 830 | 53,55 | 0 | 8,5 | 44446,5 | 0 | 7055 |
| 4 | Киповая планка | 2 | 235 | 470 | 57,9 | 0 | 8,6 | 27213 | 0 | 4042 |
| 5 | Фрикционный стопор | 2 | 190 | 380 | 52,5 | 0 | 8,5 | 19950 | 0 | 3230 |
| 6 | Роульс | 2 | 68,9 | 137,8 | 48,8 | 0 | 8,7 | 6724,64 | 0 | 1198,86 |
| 7 | Вьюшка | 2 | 72 | 144 | 47,3 | 0 | 8,75 | 6811,2 | 0 | 1260 |
| 8 | Якорная цепь | 1 | 12937,5 | 12937,5 | 54,1 | 0 | 2,25 | 699918,8 | 0 | 29109,38 |
| 9 | Клюз бортовой | 2 | 80 | 160 | 48,7 | 0 | 8,3 | 7792 | 0 | 1328 |
| 10 | Буксирный клюз | 1 | 560 | 560 | 58,95 | 0 | 8,55 | 33012 | 0 | 4788 |
| 11 | Якорь Холла | 2 | 1500 | 3000 | 55,05 | 0 | 6 | 165150 | 0 | 18000 |
| 12 | Клюз якорный | 2 | 1348 | 2696 | 54,4 | 0 | 7,2 | 146662,4 | 0 | 19411,2 |
| 13 | Крышка люка | 1 | 23,4 | 23,4 | 50,35 | 2,6 | 8,1 | 1178,19 | 60,84 | 189,54 |
| 14 | УКЦ | 2 | 74,5 | 112,2 | 49,45 | 0 | 3,7 | 5548,29 | 0 | 415,14 |
| 15 | Цепная труба | 2 | 1010 | 2020 | 50,35 | 0 | 6,5 | 101707 | 0 | 13130 |
| 16 | Цепной ящик | 1 | 5930 | 5930 | 50,35 | 0 | 2,65 | 298575,5 | 0 | 15714,5 |
| 18 | Канат швартовный | 2 | 99 | 198 | 47,3 | 0 | 8,75 | 9365,4 | 0 | 1732,5 |
| 19 | Цепной стопор | 2 | 58,5 | 117 | 52,75 | 0 | 8,2 | 3850,75 | 0 | 598,6 |
| Суммы | 34646 | 1826240 | 60,84 | 164753 | ||||||
|
|
|
Спасательное устройство
Требования Регистра
По Правилам Регистра на судне должен присутствовать следующий перечень спасательных средств:
- спасательные жилеты,
- спасательные круги,
- дежурная шлюпка,
- спасательная шлюпка.
Также на судне присутствует вспомогательное оборудование для спасательных целей. К спасательному оборудованию относятся:
|
|
|
- спуско-подъёмные устройства;
- шлюпочные лебедки.
 |
Круги и жилеты
На проектируемом судне с численностью экипажа 10 человек предусмотрено 4 спасательных круга, один из которых с буйком и линем. Круги расположены симметрично, по два с каждого борта.
По каталогу выбираем спасательный круг (ГОСТ 19815-74), изготовленный из пенопласта.
Общий вид круга показан на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1. Круг спасательный.
Основные размеры круга:
D = 740 мм;
d = 440 мм;
a = 150 мм;
b = 110 мм;
масса – 2,5 кг.
Для экипажа из 10 человек на судне предусмотрено 14 спасательных жилетов.
10 жилетов расположены в каютах экипажа, а 4- на местах вахт.
По каталогу выбраны жесткие спасательные жилеты (ТУ226-РСФСР-43-75).
Общий вид жилета показан на рисунке 6.2.
Рисунок 6.2. Жилет спасательный.
| |
Основные размеры жилета:
H = 480 мм;
B = 270 мм;
b = 245 мм;
a = 80 мм;
Тип - ЖС-D;
Масса – 1,3 кг.
6.3 Шлюпки спасательные
По каталогу выбираем сбрасываемую спасательную шлюпку фирмы Watercraft (Англия) Schat – Davit Company.
|
|
|
Пассажировместимость выбранной шлюпки - 17 человек.
Общий вид представлен на рисунке 6.3.
Рисунок 6.3. Шлюпка спасательная.
Технические данные шлюпки:
тип шлюпки – 6.0;
L = 6000 мм;
B = 2350 мм;
H = 2320 мм;
Т = 350 мм;
водоизмещение порожнем - 2685 кг;
водоизмещение при спуске - 4250 кг;
водоизмещение при подъеме - 2835 кг.
6.4 Дежурная шлюпка
В качестве дежурной шлюпки на данном судне будет использоваться жесткая шлюпка фирмы Watercraft (Англия). Шлюпки данного типа снабжаются подвесными моторами.
Общий вид шлюпки представлен на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4. Шлюпка дежурная.
Технические данные шлюпки:
код лодки – R.1,5;
вместимость - 6 чел;
L = 5100 мм;
В = 1900 мм;
водоизмещение порожнем без мотора и топлива - 365 кг.
6.5 Спуско-подъёмное устройство для спасательной шлюпки
Для сбрасываемой шлюпки выбираем гидравлическое спуско-подъёмное устройство с качающимся порталом.
Общий вид гидравлического СПУ показан на рисунке 6.5.
| |
Рисунок 6.5. Спуско-подъемное устройство спасательной шлюпки.
6.6 Спуско-подъёмное устройство для дежурной шлюпки
|
|
|
Для дежурной шлюпки выбираем устройство типа D-BR фирмы Davit International (Германия). Устройство включает в себя пружинный накопитель энергии для обеспечения вываливания шлюпки за борт (рисунок 6.6).
Рисунок 6.6. Спуско-подъемное устройство дежурной шлюпки.
Технические данные устройства:
код - SPR-6;
номинальная грузоподъёмность – 6,0 кН;
основные размеры спуско-подъемного устройства:
A = 1000 мм;
B = 3320 мм;
C = 1370 мм;
D = 640 мм;
E = 3920 мм;
F = 4000 мм;
R = 3700 мм.
7 Судовые лебедки
7.1 Лебедки шлюпочные серии ЛШВ
По каталогу для выбранного спасательного устройства выбираем лебедку.
Общий вид лебедки представлен на рисунке 7.1.
Рисунок – 7.1. Лебедка ЛШВ10.
Технические данные лебедки:
модель - ЛШВ 10;
тяговое усилие - 63 кН;
скорость травления лопарей - 50-60 м/мин;
скорость выбирания лопарей - 18 м/мин;
диаметр лопаря - 25,5 мм;
длина лопаря - 2 м;
число лопарей – 2;
мощность привода - 32 кВт;
масса лебедки - 2751 кг;
основные размеры лебедки:
L = 6080 мм;
B = 1170 мм;
H = 1120 мм.
7.2 Лебедки с ручным приводом
Для спуско-подъёмного устройства дежурной шлюпки выбираем лебедку с ручным приводом (ОСТ 5.2234-82).
Общий вид лебедки представлен на рисунке 7.2.
Рисунок 7.2. Лебедка с ручным приводом.
Технические характеристики:
тип лебедки - ЛР 500;
номинальная грузоподъёмность – 5,0 кН;
масса лебедки - 47 кг;
стальной трос:
диаметр -5,8 мм;
длина троса - 30 м;
размеры лебедки (мм)
L = 690 мм;
h = 130 мм;
H = 265 мм;
H1 = 300 мм;
Dб = 110 мм;
Lб = 120 мм;
l = 240 мм;
l1 = 180 мм;
d = 11 мм;
S = 8 мм;
R = 350 мм;
A = 190 мм;
A1 = 190 мм;
B = 220 мм;
B1 = 220 мм.
| |
Рулевое устройство
Выбор типа и размеров ДРК
Для выбора типов и размеров рулевых средств необходимо вычислить рулевую характеристику 
, коэффициент эффективности рулевых средств k, коэффициент нагрузки винта 
и упор действующий на винт.
Вычисляем упор P, действующий на винт:
где:
R(V) – сопротивление движению судна;
x – число винтов;
t = 0,8Ψ(1+0,25Ψ) = 0,8*0,25(1+0,25*0,25) = 0,213;
Ψ = 0,55δ-0,2 = 0,55*0,818-0,2 = 0,25.
Вычисляем коэффициент нагрузки винта :
где P – упор;
VР = V(1-Ψ) = 5,56*(1-0,25) = 4,17;
DВ = 0,7Т = 0,7*3,3 = 2,31.
Вычисляем коэффициент эффективности рулевых средств k:
где:
mP – рулевая характеристика;
Fd – площадь диаметрального батокса, снимается с теоретического чертежа судна.
L – длина судна, м;
n – число движителей, шт;
DB – диаметр винта, м;
LP – плечо рулевой силы, снимается с теоретического чертежа судна, м;
- коэффициент попутного потока.
По диаграмме эффективности судовых ДРК выбираем тип рулевых средств судна. В нашем случае типом рулевого средства будет руль за открытыми винтами. Размеры выбранного типа рулевого средства устанавливаются по номограмме. Для рулей снимаются значения относительной площади руля а и относительной высоты h:
a = 1,00;
.
Вычисляем высоту руля hP:
h = h*D = 1,06*2.1 = 2,23 (м).
| |
Вычисляем площадь руля FP:
F = a*D2 = 1*2,12 = 4,41 (м2).
Вычисляем длину руля lP:
.
Схема размещения ДРК проектируемого судна изображена на рисунке 8.3.
| |
8.2 Выбор рулевой машины
Для выбора рулевой машины судна необходимо построить кривые действия руля, показывающие графические зависимости гидродинамической силы и момента от угла перекладки руля.
В качестве профиля руля выбираем профиль ЦАГИ.
Удлинение руля 
:
.
Относительная толщина t:
t=0,16.
Кривые действия руля строятся на основе таблиц значений аэродинамических характеристик. С помощью Сn, Сp определяем значения нагрузок N и M.
Для переднего хода:
;
где:
F = 4,41 м2 - площадь пера руля;
VP = 4,17 м/с – скорость натекания потока на движитель;
b = 2,35 м – хорда пера руля;
к = 0,2 – коэффициент компенсации;
- коэффициент влияния корпуса;
- поправка на влияние винта;
F1 = D*b = 2,31*2,35 = 5,43 (м) – часть площади руля попавшая в струю винта;
- относительная скорость;
k1 = 0,96 – коэффициент удаления руля;
- коэффициент, учитывающий влияние торцевых шайб.
Для заднего хода не учитываются влияние корпуса и винта и принимается скорость равная 0,6VP, а формула для расчета момента принимает вид:
M=N(1-Cp-k)b.
Расчет кривых действия руля представлен в таблице 8.1.
Таблица 8.1. Расчет кривых действия руля.
Передний ход:
|
| Cn | Cp | N | M |
| 5,000 | 0,16 | 0,203 | 13,37878 | 0,11 |
| 10,000 | 0,343 | 0,239 | 28,68076 | 3,15 |
| 15,000 | 0,557 | 0,259 | 46,57488 | 7,75 |
| 20,000 | 0,784 | 0,278 | 65,55602 | 14,42 |
| 25,000 | 1,031 | 0,292 | 86,20952 | 22,37 |
| 30,000 | 1,292 | 0,305 | 108,0337 | 31,99 |
| 35,000 | 1,538 | 0,324 | 128,6035 | 44,97 |
| 40,000 | 1,787 | 0,335 | 149,4243 | 56,89 |
Задний ход:
|
| Cn | Cp | N | M |
| 5,000 | 0,145 | 0,16 | -4,21 | -6,33 |
| 10,000 | 0,31 | 0,187 | -9,01 | -12,97 |
| 15,000 | 0,507 | 0,222 | -14,73 | -20,00 |
| 20,000 | 0,705 | 0,264 | -20,48 | -25,80 |
| 25,000 | 0,954 | 0,297 | -27,71 | -32,76 |
| 30,000 | 1,11 | 0,33 | -32,24 | -35,61 |
| 35,000 | 0,997 | 0,337 | -28,38 | -30,88 |
| 40,000 |
|
|
|
|
Кривые действия руля изображены на рисунке 8.1.
Рисунок 8.1. Кривые действия руля.
Максимальный момент, создаваемый при перекладке руля М = 56,89 кН*м.
Выбираем модель рулевой машины:
HS40 – лопастной гидропривод "Фриденбо".
Рулевая машина изображена на рисунке 8.2.
Рисунок 8.2. Рулевая машина.
Основные размеры и характеристики рулевой машины:
диаметр балера Dmax = 250 мм;
момент на балере:
Mp = 90 кНм;
Mпp = 113 кНм;
угол перекладки руля a = 47,5о;
размеры:
А = 970 мм;
B = 120 мм;
С = 557 мм;
К = 230 мм;
предельные нагрузки:
R = 657 кН;
Q = 294 кН;
масса машины – 1380 кг.
8.4 Конструирование рулевого устройства
Требуется подобрать размеры основных деталей рулевого устройства судна класса «М-СП». Конструктивная схема руля- подвесной балансирный руль.
Расчетная схема балки балер–рудерпис (рисунок 8.4).
h = 2,23 м;
a = 1,39 м;
b = 1,24 м;
c = 0,67 м.
Расчет прочности балера.
Расчетное значение крутящего момента на балере:
;
где:
М- максимальное значение гидродинамического момента.
Значение реакций опор балера:
где:
Р = 149 кН – максимальное значение рулевой силы.
Значение изгибающих моментов балера в характерных сечениях:
Значение приведенных моментов:
у верхнего торца руля:
;
у нижней опоры балера:
;
Размеры балера по сечениям:
у верхнего торца руля
;
у нижней опоры балера
;
Диаметр балера у верхней опоры можно назначить по допустимому давленю опорного подшипника скольжения (сталь по бронзе), приняв высоту втулки, равной диаметру баллера. Тогда получаем выражение:
.
| |
Перо руля.
Перо руля выполняем сварным из стали ВСт3сп2 ( 
). Обшивку пера подкрепляем изнутри набором, причем ребра и диафрагмы устанавливаем на расстоянии 540 мм друг от друга.
Расчетное давление воды на обшивку пера:
;
где:
Т = 3,3 м - осадка судна;
- площадь пера руля.
Толщина обшивки пера руля:
;
Элементы конструкции пера руля:
Толщина обшивки и набора пера (после уточнения по стандартам на листовой прокат) t=10 мм, толщина торцевых листов – шайб t=18мм, толщина двух вертикальных диафрагм в районе оси балера t=20мм, толщина прилегающей к ним обшивки t=20мм.
Конструкция руля показана на рисунке 8.5.
Фланцевое соединение.
Перо руля соединяем с балером с помощью фланцевого соединения, в котором устанавливаем 6 болтов и шпонку.
Расчетное усилие, действующее на наиболее нагруженный болт:
;
Диаметр болтов определяем по выражению:
;
После уточнения по стандартам принимаем 6 болтов М60.
Толщина фланца:
Принимаем t=50мм, длину и ширину фланца в процессе разработки чертежа балера.
Опоры балера:
Нижняя опора балера включает подшипник скольжения и сальник. Подбираем типоразмер подшипника в зависимости от принятого диаметра балера d = 310 мм.
Находим минимальный размер втулки:
h > R/(d[p]) = 450000/(6,7*300) = 223 мм,
где:
R = 450000 Н – реакция опоры;
d = 310 мм – диаметр балера;
[p] = 6,7 Н/мм – допустимое давление.
Окончательный размер втулки определяем при разработке чертежа балера.
Сальниковая набивка должна иметь не менее 4 колец набивки из шнура сечением:
.
Поскольку шнуры такого сечения не применяются, устанавливаем 5 колец из шнура сечением 30х30 мм.
Верхняя опора балера имеет два подшипника: подшипник скольжения в зависимости от диаметра балера d=170 мм и упорный шарикоподшипник, который проверяют по допустимой статической нагрузке, принимая вес пера и балера по выражениям:
РP = 5,9FP = 5,9·4,41 = 26 (кН) – вес руля,
Рδ = 7,7·7,8·0,22(4,6+1) = 13,5 (кН) – вес балера, коэффициент запаса по нагрузке n = 5,
допустимая статическая нагрузка Qст = 5(26+13,5) = 198 (кН).
Находим минимальный размер втулки:
h > R/(d[p]) = 301000/(6,7*170) = 264 мм,
где:
R = 301000 Н – реакция опоры;
d = 170 мм – диаметр балера.
| |
Список используемой литературы
| |
1. “Российский речной регистр”;
2. “Основы конструирования судовых устройств”, Матвеев;
3. “Выбор типа и параметров движительно-рулевого комплекса судна”, Матвеев;
4. “Выбор рулевой машины судна”, Матвеев;
5. “Судовые устройства: инструкция по курсовому проекту для студентов”;
6. “Проектирование общесудовых устройств”.
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 439; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!