Эскизная проработка пограничного сторожевого корабля

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРЕНИЙ И ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО КОРАБЛЯ

Для определения главных размерений проектируемого корабля в первом приближении применен графический метод - прорисовка схематического эскиза общего расположения.

Графическая проработка задачи связана, главным образом, с необ- одимостью размещения на корабле необходимого вооружения, оборудования и т.п.

С целью определения соотношений главных размерений использованы статистические данные по проектам кораблей береговой охраны различных зарубежных стран, приведенные в таблице № 1.

Приблизительно оценив отдельные составляющие архитектуры корабля, можно сделать вывод, что наибольшая длина корабля должна составлять не менее 100 метров. При этом длина между перпендикулярами составляет примерно 0.9 L max. В первом приближении принимаем L пп=95.0 м.

По статистике, для кораблей береговой охраны отношения главных размерений находятся в следующих пределах:

L / В=6.32.....8.83; принимаем L / B=7.72, отсюда B=12.30 м.

B / T=2.15.....3.57; принимаем B / T=3.36, отсюда T=3.66 м.

Водоизмещение в этом случае будет равно:

т.

Нагрузка корабля

Уравнение масс:

Dп=P_кр+P_сис+P_мх+P_ээс+P_защ+P_вр+P_бп+P_жг+P_сн+P_зв+P_тп;

1. Масса корпуса P_кр определена по прототипу, в качестве которого принят сторожевой корабль “Пурга”. Масса корпуса прототипа составляет 41.1 % от полного водоизмещения. Учитывая то, что прототип имеет более высокий ледовый класс, было принято решение

снизить данное процентное соотношение до 37.9 %.

Таким образом, масса корпуса проекта составит:

P_кр=0.379D= 0.379*2130=807 т.

2. Масса энергетической установки P_мх определена через потребную мощность при помощи формулы адмиралтейских коэффициентов.

Потребная мощность энергетической установки определится следующим образом:

кВт;

Используя данные по дизелям фирмы MTU (Германия) и применяя по два дизеля на каждый винт, выбираем в качестве главных двигате-лей четыре дизеля MTU 12V1163TB93 общей мощностью16800 кВт с редукторами фирмы Renk Tacke (Германия) типа NDS 2504.

При этом масса энергетической установки с учетом оборудования машинных отделений, валопровода и движителей составит P_мх=254.3 т.

3. Масса вооружения P_вр складывается из следующих составляющих:

артиллерийское вооружение:................19.1 т;

- масса АК-630М..............7.9 т;

- масса АК-176М............11.2 т;

ракетное вооружение:..............................0.8 т;

- масса ПЗРК “Игла”........0.8 т;

радиотехническое вооружение:.............66.6 т;

авиационное вооружение:.....................16.6 т;

Таким образом P_вр=19.1+0.8+66.6+16.6=103.1 т

4. Масса боезапаса P_бз складывается из масс боезапасов всех видов вооружения:

- масса боезапаса для комплекса АК-630М...............5.8 т;

- масса боезапаса для комплекса АК-176М...............1.9 т;

- масса боезапаса для ПЗРК “Игла”...........................0.4 т.

Таким образом, суммарная масса боезапаса составит:

P_бз=5.8+1.9+0.4=8.1 т

5. Масса топлива Pтп определена следующим образом:

P_тп т

где k = 1.15 - коэффициент морского запаса;

q = 228 г / кВт*ч - удельный расход топлива;

r = 10000 миль - дальность плавания;

v = 15 узлов - скорость экономического хода корабля;

N = 2300 кВт - мощность двигателей при ходе корабля со скоростью 15 узлов.

6. Масса снабжения P_сн разделена на две составные части:

6.1. P_сн'=P_эк+P_пр+P_пв - масса экипажа с провизией и пресной водой

6.1.1. Масса экипажа:

Pэк=m_офn_оф+m_мичn_мич+m_матрn_матр=0.160*18+0.135*16+0.110*68=12.5 т;

где m_оф = 0.160 т - масса офицера;

n_оф=18 чел. - численность офицерского состава;

m_мич = 0.135 т - масса мичмана;

n_мич = 16 чел. - численность мичманского состава;

m_матр = 0.110 т - масса матроса;

n_матр = 68 чел. - численность рядового состава.

6.1.2. Масса провизии:

P_пр=kq_прn_экА==15.6 т

где k = 1.001 - коэффициент, учитывающий массу тары;

q_пр = 0.00254 кг / чел*сут. - норма провизии на одного члена экипажа в сутки;

n_эк = 102 чел. - численность личного состава;

А = 60 сут. - автономность корабля.

6.1.3. Масса пресной воды:

P_пв=q_пвn_эк= т,

q_пв = 0.26 т - норма запаса пресной воды на одного члена экипажа при наличии на корабле опреснительной установки;

n_эк = 102 чел. - численность личного состава.

Таким образом, масса экипажа с провизией и пресной водой составит:

P_сн'=P_эк+P_пр+P_пв=12.5+15.6+26.5=54.6 т

6.2 P_сн''- инвентарное снабжение

Масса инвентарного снабжения проектируемого корабля принята равной массе инвентарного снабжения прототипа:

P_сн''=( P_сн'')₀=15.0 т

Суммируя обе составляющих, получим полную массу по статье:

P_сн=P_сн'+P_сн''=54.6+15.0=69.6 т

7. Запас водоизмещения проектируемого корабля принят равным

P_зв=0.015D=0.015*2130=32 т

8. Массы по статьям “Системы”, ”ЭЭС”, “Защита”, “Жидкие грузы”

приняты равными массам аналогичных статей у прототипа, а именно:

P_сис=134 т; P_ээс=103 т; P_защ=22 т; P_жг=71 т;

Таблица нагрузки корабля

ТЕОРИЯ КОРАБЛЯ

РАСЧЕТ КРИВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА И МАСШТАБА БОНЖАНА

Условные обозначения:

s - площадь ватерлинии;

- абсцисса центра тяжести площади ватерлинии;

- абсцисса центра величины;

- аппликата центра величины;

V - объемное водоизмещение;

- момент инерции площади ватерлинии относительно продольной оси;

- момент инерции площади ватерлинии относительнопоперечной оси, проходящей через ее ЦТ;

r - поперечный метацентрический радиус;

R - продольный метацентрический радиус;

- возвышение поперечного метацентра над ОП.

Рабочие формулы:

где Lн и Lк - протяженность ватерлинии в нос и в корму от миделя,

z - переменная осадка корабля,

M - статические моменты объема V относительно соответствующих плоскостей.

Расчет кривых элементов теоретического чертежа и масштаба Бонжана произведен при помощи программы S1. Таблицы расчета приведены на листах 23 - 47.

Кривые построены при помощи системы CADKEY на листе 48.

Масштаб Бонжана приведен на листе 49.

РАСЧЕТ ОСТОЙЧИВОСТИ НА БОЛЬШИХ УГЛАХ КРЕНА

Условные обозначения:

- угол крена;

- плечо статической остойчивости;

- плечо остойчивости формы;

- плечо остойчивости веса;

- метацентрический радиус корабля, накрененного на угол ;

- момент инерции площади наклонной ватерлинии.

Рабочие формулы:

; ; ; .

Для нахождения зависимости ( ) используется графоаналитический метод Дарньи-Крылова.

Основные величины в расчете:

- отстояние ЦТ равнообъемной ватерлинии от ДП;

- центральный момент инерции площади ватерлинии;

- поперечный метацентрический радиус.

Расчет остойчивости проектируемого корабля произведен при помощи программы S1. Таблицы расчета приведены на листах

Кренование по методу Дарньи-Крылова

Диаграммы статической и динамической остойчивости

РАСЧЕТ НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ

Расчет произведен по методу постоянного водоизмещения (исключения отсека) при помощи программы S1.

Отсеки затоплены по 3 категории ( неполное затопление при сообще-нии с забортной водой ).

В расчете рассмотрено нормальное водоизмещение.

Проанализированы 4 варианта затопления:

1 - затоплены отсеки 1,2 и 3;

2 - затоплены отсеки 4 и 5 ( носовое машинное отделение и отделение вспомогательных механизмов );

3 - затоплены отсеки 5 и 6 ( машинные отделения );

4 - затоплены отсеки 7,8 и 9.

Схемы затопления отсеков приведены на листе 56.

Расчетные таблицы приведены в распечатке программы S1 на листах 57-60.

Диаграммы статической и динамической остойчивости поврежден-ного корабля приведены на листах 61-64.

Сводная таблица характеристик поврежденного корабля для различных вариантов затопления

Примечание: приведенные в даннои таблице осадки отсчитываются от ОП корабля, в то время как в таблицах программы S1 они отсчитаны от нижней кромки бульбового обтекателя ГАС.

Расчет непотопляемости показал, что корабль выдерживает затопление любых двух отсеков.

Рассмотренные случаи затопления отсеков

Диаграммы статической и динамической остойчивости корабля при затоплении отсеков по варианту 1

(Пунктиром приведены диаграммы для неповрежденного корабля.)

Диаграммы статической и динамической остойчивости корабля при затоплении отсеков по варианту 2

( Пунктиром приведены диаграммы для неповрежденного корабля. )

Диаграммы статической и динамической остойчивости корабля при затоплении отсеков по варианту 3

( Пунктиром приведены диаграммы для неповрежденного корабля. )

Диаграммы статической и динамической остойчивости корабля при затоплении отсеков по варианту 4

( Пунктиром приведены диаграммы для неповрежденного корабля. )

УПРАВЛЯЕМОСТЬ КОРАБЛЯ

Расчет геометрических элементов циркуляции

Обозначения величин:

Dу=2R- диаметр установившейся циркуляции.

Dт- тактический диаметр циркуляции.

- выдвиг - расстояние, проходимое ЦМ корабля в направлении прямого курса от начала циркуляции до поворота 90 градусов.

- прямое смещение - расстояние, измеряемое от линии первоначального курса до параллельной ей, проведенной через ЦМ корабля в момент, когда он совершил поворот на 90 градусов.

- обратное смещение - наибольшее расстояние, на которое удаляется ЦМ корабля от направления прямого курса в сторону, обратную повороту.

- скорость корабля на установившейся циркуляции.

Для двухвинтового корабля с одним рулем рекомендуются следующие эмпирические формулы:

, где - угол перекладки руля, градусы.

; ; ;

; ;

где - скорость на циркуляции;

- площадь, дополняющая носовую часть диаметрали до прямоугольника;

- площадь пера руля.

Таблица расчета геометрических параметров циркуляции

Определение угла крена на установившейся циркуляции

Максимальный угол крена в градусах на установившейся циркуляции равен:

 - формула Г.А.Фирсова

где - скорость хода на прямом курсе, м/с

Для нормального водоизмещения: Т=3.45 м; L=95.0 м; h=1.71 м; Zg=4.93 м

При движении полным ходом со скоростью V=25 узлов угол крена на циркуляции составит:

При движении со скоростью экономического хода V=15 узлов угол крена будет равен:

КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА И ПРОЧНОСТЬ КОРАБЛЯ

КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА КОРАБЛЯ

Длиннополубачный корпус корабля имеет 3 палубы, промежуточную платформу и двойное дно. Платформа располагается в районе от -8 до 18 шпангоута.

Водонепроницаемые переборки делят корпус на 9 отсеков, которые имеют длину от 9 до 13 метров.

Корабль набран по продольной системе набора, расстояние между продольными ребрами жесткости 300 мм.

Высота двойного дна в ДП составляет 1.1 метра, что связано с необходимостью обеспечения требуемых объемов для размещения запасов топлива.

Флоры расположены в средней части корабля на расстоянии 1500 мм, а в оконечностях - на расстоянии 1000 мм.

По флорам установлены вертикальные ребра жесткости, являющиеся опорами для продольных балок и обеспечивающие устойчивость стенки флора.

Для изготовления продольного набора применяются стандартные катанные несимметричные полособульбовые профили Г6-Г12.

Для корпуса используется сталь марки Д40 с пределом текучести 4000 кгс/см.

Наружные стенки надстроек выполнены из стали марки Д40.

корабль непотопляемость управляемость

ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСЧЕТНЫХ РАЙОНОВ КОРПУСА СУДНА

Местная прочность.

Листы наружной обшивки.