Библиографическое описание:

Нгуен Д. Т. Методика обоснования основных элементов и характеристик пассажирских СВП // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 168-172.

Постановка задачи

При проектном анализе судов совокупность характеристик и проектировочных ограничений является сложной многоуровневой системой. Осуществление реализации задачи определения главных элементов СВП предполагается произвести посредством метода вариаций проектирования судов, то есть, рассматривая множество вариантов СВП, варьируя их основные характеристики (пассажировместимость, габариты, водоизмещение и мощность энергетической установки и др.). Для осуществления этой задачи необходимо произвести выборку судов с приемлемыми характеристиками и произвести статистический анализ этой выборки для получения соответствующих статистически-аналитических зависимостей.

Расчет основных характеристик пассажирских СВП:

Схему последовательности обоснования основных характеристик пассажирских СВП можно представить в виде нескольких блоков:

Рис.1: Блок-схема расчета основных характеристик пассажирских СВП.

Блок 1: Определение диапазона изменения пассажировместимости nпасс искорости хода υ судов, предназначаемых для i-линии эксплуатации.

Блок 2: Массив СВП для статистического анализа был сформирован на основании многих источников [2,с.319–326], [3,c.14,15,46,47], [6,c.106–119], [7]. Проведённый статистический анализ характеристик пассажирских СВП даёт возможность построения графиков функциональных зависимостей главных размерений и их отношений от полного водоизмещения Dп.

Рис. 2: Функциональная зависимость длины L от полного водоизмещения Dп

Рис. 3:Функциональная зависимость ширины В от длины L судна.

Рис. 4: Функциональная зависимость ширины В от полного водоизмещения Dп

Рис. 5: Функциональная зависимость высоты ГО от ширины В судна.

Рис. 6: Функциональная зависимость длины ВП Lп от наибольшей длины L

Рис. 7: Функциональная зависимость ширины ВП Вп от наибольшей ширины В

Рис. 8: Функциональная зависимость площади ВП Sп от полного водоизмещения

Рис.9: Зависимость адмиралтейского коэффициента от скорости хода

Рис.10: Зависимость площади ВП от Lп.Bп

Аппроксимация графических зависимостей, приведенных на рис 2–10, позволила получить следующие выражения:

B = 0.469L -0.052;                                                                                                        (1)

L = 5,397 Dп0,4;                                                                                                              (2)

В = 2,716 Dп0,398;                                                                                                           (3)

hго = 0,079В + 0,572;                                                                                                    (4)

Lп = 0,921L-0,586;                                                                                                        (5)

Вп = 0,866В-0,028                                                                                                         (6)

Sп = 14,03Dп0,744;                                                                                                          (7)

Са =0,636при 45≤≤130                                                           (8)

Sп = 0,908Lп Bп + 11,17                                                                                                (9)

Блок 3: Уравнение масс СВП можно записать в виде:

Dп=Dкр + Dсу + Dтп+ Dгр+ Dэу+ Dст+ Dээс +Dжгр+Dснп+ Dзв + Dэпв + Dго;             (11)

где Dп- полное водоизмещение; Dкр — масса корпуса судна; Dэу- масса энергетической установки; Dтп- запас топлива; Dгр- грузоподъемность; Dго- масса гибкого ограждения; Dсу- масса судовых устройств(без учета гибкого ограждения); Dст- масса судовых систем; Dээс- масса электроэнергетической системы; Dжгр- масса жидких грузов; Dснп- масса постоянного снабжения и имуществ; Dзв- запас водоизмещения; Dэпв — масса экипажа, провизии, воды.

Для первых приближений значения составляющих нагрузки масс Dкр, Dэу,Dсу, Dст, Dээс, Dжгр, Dснп, Dзв могут быть оценены в долях от полного водоизмещения судна Dп. Величина каждой из этих составляющих нагрузки масс может быть представлена в следующем виде:

Di = рi. Dп;

где рi –измеритель i-составляющей нагрузки масс. Их значения определяются по рекомендации Демешка Г. Ф., Колызаева Б. А., Ваганова А.М [2,4,5](таблица 1).

Таблица 1

Измерители масс[2].

Наименование измерители

Обозначение

Значение

1

Корпус

pкр

0,3

2

Судовые устройства

pсу

0,02

3

Судовые системы

pст

0,02

4

Электроэнергетическая система

pээс

0,03

5

Переменные жидкие грузы

pжгр

0,01

6

Снабжение

pснп

0,004

7

Запасы водоизмещения

pзв

0,07

Dтп- Запасы топлива,необходимого для обеспечения судну заданной дальности хода r, определяются исходя из суммарной мощности главной ЭУ N, расчетной скорости хода  υрасчет, удельного расхода топлива ртп [1, 6]:

Dтп = α1 α2 ρтп N r/ υрасчет ;                                                                                        (12)

Удельный расход ρтп зависит от типа двигателя и от режима его работы. ρтп можно принять 210 г/кВт.ч (у современных быстроходных дизелей).

Dэу- Масса энергетической установки Dэу находится в прямой зависимости от суммарной мощности главного источника энергии:

Dэу = ρэу N;                                                                                                               (13)

где ρэу = (200...300) г/ кВт; — измеритель этого раздела массы.

Dгр — Масса судна полезная (переводимая) Dгр определяются исходя из оговоренных в ТЗ числа пассажиров P:          

Dгр = P.0,08;                                                                                                               (14)

Dэпв — Масса экипажа, провизии, вода, расходные материалы:

Dэпв = Dэк +Dпр +Dв                                                                                                    (15)

Масса экипажа: Dэк = 0,1nэк;                                                                                    (16)

где — nэк — число членов экипажа.

Масса запасов провизии: Dпр = 0,004 (nэк + nпасс) r/(24υрасчет) ;                              (17)

Масса пресной питьевой и мытьевой воды:

Dв = 0,15 (nэк + nпасс) r/(24υрасчет);                                                                              (18)

где r-дальность плавания; nпасс — пассажировместимость.

Dго — масса гибкого ограждения [7]:

Dго = рго Sп.hго;                                                                                                           (19)

где Sп- площадь воздушной подушки, определяется по формуле (7), м2; hго — высота гибкого ограждения; рго -измеритель массы ГО, рго = 7 кг/м3 [4];

Тогда уравнение нагрузки можно переписать в виде [2]:

Dп =(pкр+ pсу+pст+pээс+pжгр+pснп+pзв)Dп+Dго+(ρэу + α1 α2 ρтп r/υрасчет)N + Dгр+ Dэпв; (20)

Решение полученного уравнения нагрузки позволит найти в первом приближении водоизмещение судна Dп.

Блок 4: Главные размерения судна: L, B, Lп, Вп, hго, Sп определяются по формулам (1), (2), (4), (5), (6), (9).

Среднее давление в воздушной подушке [4,6]: Pп=9,81Dп/Sп;

Расход воздуха QП через ВП [2]: QП = (0,79±0,12)Sпhго0,53/час);                      (21)

Мощность ЭУ N [2]:

N = (к0к1к2тр)(gDпυ/ кгкηпр)(1+ к3к4кгкηпрhго0,5) / (υ ηпк));                                      (22)

где к0 = 1,05..1,1 — коэффициенты потери мощности; к1 =1,05..1,07 — коэффициент учитывает отбор мощности от ГД; к2=1,0 — коэффициент учитывает использование двигателей на крейсерских режимах; к3 =1,05..1,10- коэффициент учитывает отбор части воздуха из ресивера в систему для питания двигателей; к4 = 0,79±0,12 [1]; кгк — гидродинамическое качество [2];  ηтр=0,93..0,95 - КПД трансмиссии ; ηпр=0,45..0,55- пропульсивный коэффициент СВП; ηпк=0,42 ±0,02 — коэффициент эффективности подъемного комплекса [1].

В качестве примера использования методики ниже приводится расчет основных характеристик СВП для перевозки пассажиров на маршруте Дананг–Нячанг (протяженностью 500км). Диапазона изменения пассажировместимости nпасс искорости хода υ судов, предназначаемых для линии Дананг — Нячанг: nпасс от 70 до 100 пассажиров; υ от 60 до 100 км/ч; r = 500 км. Полученные результаты расчета приведены ниже в таблице 3.

Таблица 3

Основные характеристики СВП для эксплуатации на маршруте Дананг-Нячанг

Пассажиро­вместимость, чел.

nпасс = 70

nпасс = 80

Характеристики

Скорость хода, км/час

60

70

80

90

100

60

70

80

90

100

L,м

22.93

22.66

22.51

22.43

22.42

23.88

23.60

23.44

23.36

23.35

B, м

10.26

10.11

10.03

9.99

9.98

10.78

10.63

10.54

10.49

10.49

Lп, м

19.86

19.60

19.45

19.38

19.37

20.78

20.51

20.36

20.28

20.26

Вп, м

8.88

8.74

8.66

8.63

8.62

9.38

9.23

9.15

9.11

9.10

hго, м

1.41

1.40

1.39

1.39

1.39

1.45

1.44

1.43

1.43

1.43

D, т

30.43

29.36

28.76

28.46

28.41

34.49

33.27

32.58

32.24

32.18

рп, кПа

1.78

1.77

1.76

1.76

1.76

1.83

1.81

1.81

1.80

1.80

N, кВт

2602

2789

3005

3246

3512

2962

3172

3416

3689

3990

kэ

0.62

0.57

0.54

0.52

0.50

0.62

0.57

0.53

0.51

0.50

L,м

24.76

24.47

24.31

24.22

24.21

25.58

25.28

25.11

25.02

25.00

B, м

11.26

11.10

11.01

10.96

10.95

11.71

11.54

11.45

11.40

11.39

Lп, м

21.65

21.36

21.20

21.12

21.10

22.46

22.16

21.99

21.90

21.88

Вп, м

9.84

9.69

9.60

9.56

9.55

10.28

10.12

10.02

9.98

9.97

hго, м

1.49

1.48

1.47

1.47

1.46

1.52

1.51

1.50

1.50

1.50

D, т

38.54

37.17

36.40

36.02

35.95

42.59

41.07

40.21

38.54

37.17

рп, кПа

1.87

1.85

1.85

1.84

1.84

1.91

1.89

1.88

1.88

1.88

N, кВт

3323

3558

3830

4134

4470

3686

3944

4244

4580

4951

kэ

0.62

0.56

0.53

0.51

0.50

0.61

0.56

0.53

0.51

0.50

Заключение

В статье разработана методика расчета основных характеристик СВП. Получены статистические зависимости для определения в первом приближении главных размерений и основных характеристик судна. Разработана математическая модель определения водоизмещения на начальной стадии проектирования со средством постатейного расчета нагрузки масс.

Литература:

1.                 Г. Ф. Демешко. Проектирование судов: Амфибийные суда на воздушной подушке, том 1. Санкт Петербург: Судостроение 1992.

2.                 Г. Ф. Демешко. Проектирование судов: Амфибийные суда на воздушной подушке, том 2. Санкт Петербург: Судостроение 1992.

3.                 Г. П. Злобин, Ю. А. Симонов. Суда на воздушной подушке. Л.: Судостроение 1971.

4.                 Ваганов А. М. Проектирование скоростных судов. Л.: Судостроение 1978.

5.                 Колызаев Б. А. и др. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. Л.: Судостроение 1980.

6.                 Ю. Ю. Бенуа, В. М. Корсаков. Суда на воздушной подушке. Л. Судостроение 1962.

7.                 Злобин Г. П., С. П. Смигельский. Суда на подводных крыльях и воздушной подушке. Л.: Судостроение 1976

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle