ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное  образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Московская государственная  академия водного  транспорта» 
 

Кафедра судостроения и судоремонта. 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 

по  предмету: «Устройствой и оборудование                     

                 транспортных средств» 
 
 
 
 

ОБРАЗЕЦ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ 

      В курсовом проекте по дисциплине  « Устройство и оборудование судов» должны быть решены следующие вопросы. Определить главные элементы судна, рассчитать посадку судна в грузу и порожнем и определить оптимальные характеристики движителей, проверить остойчивость судна по Правилам Речного Регистра, разработать чертеж общего расположения. В пояснительной записке должно быть также краткое описание района плавания, для которого проектируется судно.

      Особенностью  выполняемого проекта является содержание в нем элементов самостоятельных  исследований. Проект должен отражать современные тенденции в развитие флота, а также техники погрузо-разгрузочных работ и организации работы флота, оказывающих непосредственное влияние на развитие архитектурно – конструктивных типов судов. Для достижения этой цели необходимо сделать анализ достоинств и недостатков близких по характеристикам эксплуатируемых судов и ознакомиться с различными материалами по судам с целью выявления новых рациональных решений для использования их в проекте. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Задание на проектирование 

      Спроектировать  буксир – "буксир-толкач"  для толкания и буксировки несамоходных судов мощностью 500 л.с., класса «О». Определить главные элементы судна, рассчитать осадку судна в грузу и порожнем и определить снабжение судна, проверить остойчивость судна по Правилам Речного Регистра, разработать чертеж общего расположения. Сделать оптимизацию по выбранным судам.

      При разработке проекта было анализировано  несколько характерных судов-претендентов, разной мощности, это суда проектов №№ Р45Б, 19620, 037, 191, Р168. Сравнительный  анализ приведен в таблице №1. Рассмотрев, архитектурно-конструктивные   особенности данных судов выбор был сделан на № Р45Б, его характеристики использовались для проектных расчетов.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1. Данные исходных  величин для проектирования  судна

Таблица 1

1.2. Основные данные  по судну-прототипу 

Теплоход буксир-толкач мощностью 610 л.с. 

Класс – «Р» 

№ проекта –  Р45Б 

Тип судна –  двухвинтовой толкач с удлиненным полубаком  и двухъярусной надстройкой. 

Назначение судна  – толкание и буксировка несамоходных судов. 

Район плавания – водные бассейны разряда «Р». 

Остойчивость  – удовлетворяет требованиям  Речного Регистра РФ. 

Непотопляемость – обеспечена при заполнении форпика  или ахтерпика.  

Размеры корпуса  судна расчётные:

Длинна L – 32 м

Ширина В – 7,5 м

Высота борта  Н – 2,7 м

Осадка в полном грузу и с полными запасами Т – 1,41 м 

Водоизмещение в полном грузу и с полными  запасами Д – 216,6 т 

Скорость судна  без состава на глубокой тихой  воде – 19,3 км/ч 

Мест для экипажа  – 11  

Автономность  – 10 суток 

Суммарная мощность главных двигателей ∑ Nе  450 кВт.

Нагрузка масс судна – прототипа, буксира-толкача  проекта № Р45Б мощностью 610 л.с., класса «Р» Речного Регистра. 

1.3. Нагрузка масс  судна

                    таблица 2

      При использовании для  определения водоизмещения  проектируемого судна  уравнения масс необходимо, основываясь на данных судна прототипа  вычислить измерители 
 

1.4. Определение основных  элементов сухогрузного  теплохода 

   Основными  элементами грузовых теплоходов, подлежащими определению на начальной стадии проектирования, являются:

- водоизмещение  судна,

- главные размерения  корпуса,

- коэффициенты  полноты,

- мощность силовой  установки. 

      В первой стадии проектирования определение  весов судна производят приближёнными методами, основанными на применении формул, в состав которых входят относительные весовые коэффициенты, полученные путём обработки статистического материала или, что лучше и точнее, найденные при обработке данных по подходящим прототипам. 

      Исходным для определения главных размерений является уравнение весов, согласно которому водоизмещение судна равно сумме всех весов, составляющих его полный вес (нагрузку), 

D=P_к+Р_м+Р_т+Р_с+DW⁰+DD,  где 

P_к - вес корпуса судна, т;

Р_м - вес механизмов, т;

Р_т - общий запас топлива, т;

Р_с - общий запас смазки, т;

DD - запас водоизмещения, DD= (1,5¸3%);

D_гр - водоизмещение судна в грузу, т;

DW⁰ - дедвейт судна без топлива, воды и масла, т. 
 
 

      Вес топлива и смазки зависит от типа судовой энергетической установки, её мощности и того времени, на которое рассчитан запас топлива от бункеровки до бункеровки. Тогда расход топлива машинной установки q₁ (т/л.с.) на всё время рейса можно вычислить по формуле 

q₁ =(1+ k₁ + k₂ + k₃ + k₄)24t_cq10^-3 , где 

t_c - время, на которое рассчитывают запас топлива, сутки;

q - удельный расход топлива главными механизмами на 1 л.с. в час, кг 

      Удельный  расход топлива для энергетической установки принимаем 0,172 кг/л.с.×ч 
 
 
 
 
 

      Множитель (1+k₁+k₂+k₃+k₄)= К включает следующие коэффициенты:

k₁ - коэффициент, учитывающий расход топлива на вспомогательные механизмы; = 0,15 - 0,2; принимаем 0,158

k₂ - коэффициент, учитывающий расход топлива на хозяйственные нужды; = 0,05 - 0,1; принимаем 0,05

k₃ - коэффициент, учитывающий расход топлива на стоянках; = 0,05 - 0,1; принимаем 0,05

k₄ - коэффициент, учитывающий штормовой запас; = 0,05 - 0,1; принимаем  0,05 

      Запас смазки, необходимый для работы механизмов, принимают на то же время в долях  от запасов топлива: для установок с двигателями внутреннего сгорания 0,02 - 0,04; принимаем 0,02 

      Общий коэффициент, учитывающий расход топлива  на различные нужды, и запас смазки равен k = 1,4 

      Итого - запас топлива и смазки (т/л.с.) на весь рейс можно определить по такой  формуле: 

                  q₁ = k 24t_cq10^-3 = 1,4*24*15*0,172*10^-3 = 0,086  

      Вес дедвейта без запасов топлива  и смазки DW⁰ определяем в общем виде из выражения: 

DW⁰ = Р_эк+Р_зап+Р_вод+Р_фек = 2,2 + 0,4 + 7+ 1,6 = 11,2т,    где 

Р_эк - вес членов экипажа, определяемый по формуле: 
 
 

Р_эк= n_экg_эк = 20*0,11 = 2,2 т. 

      Число членов экипажа n_эк на судне принимаем по штатному расписанию и составляет 20 человек.

      Вес одного члена экипажа принимают  g_эк = 0,1¸0,12 т, принимаем 0,11 

      Вес запасов провизии (сухой и мокрой) вычисляем по формуле: 

Р_зап = n_эк g_пасt_c1 = 20*0,004*5 = 0,4т, где 

n_эк - число членов экипажа, находящихся на судне;

  g_пас - вес провизии на 1 чел. в сутки, принимаем 4 кг

t_c1 - время между пополнениями запасов провизии; принимаем 5 суток. 

      Вес запасов питьевой и мытьевой воды для современных судов, плавающих в бассейнах со строгим гигиеническим режимом, определяют по формуле 

            Р_вод = n_эк×g_п.в×t_c2+n_эк×g_м.в×t'_c2 = 20*0,04*5 + 20*0,03*5 = 7 т , где 
 
 
 
 

n_эк - число экипажа на судне;

g_п.в - вес питьевой воды на 1 чел. в сутки, кг; в соответствии с  санитарными Правилами принимаем 40кг

t_c2 - время между приёмами питьевой воды, сутки; принимаем 5 суток

g_м.в - вес мытьевой воды на 1 чел. в сутки, кг; в соответствии с  санитарными Правилами принимаем 30кг

t'_c2 - время между приёмами мытьевой воды, сутки; принимаем 5 суток 

      Вес питьевой и мытьевой воды, приходящейся на одного человека в сутки, определяется санитарными нормами. 

      Вес сточных вод определяют по формуле 

      Р_фек= n_эк×g_фек×t_c3 = 20*0,016*5 = 1,6т,  где 

g_фек - количество фекально-сточных вод, приходящихся в сутки на 1 чел.; в соответствии с  санитарными Правилами принимаем 16кг. 
 
 

Далее следует задаться коэффициентом полноты d и отношениями главных размерений - из прототипа: 

так что 

L=d×B;  T=b×B;  H=c×T=b×c×B. 

Тогда уравнение весов при заданной мощности примет следующий вид: 

      LBTgd=p_к×LBH+(p_м+q₁)×N +DW⁰+DLBTgd

или 

      (1-D)×LBTgd=p_к×LBH+(p_м+q₁)×N +DW⁰, где 
 

      Поскольку известен вес корпуса прототипа Р_к0 и его главные размерения L₀ B₀ H₀, то искомый относительный вес корпуса можно определить по формуле 

p_к = Р_к0/ L₀B₀H₀ = 1293/(135*16,5*5,5) = 0,105 

      p_к - относительный вес корпуса, т/м ³;

LBH - расчётные главные размерения судна - длина, ширина и высота борта, м; 
 
 
 
 
 

      Поскольку также известен вес машинной установки  и движителей прототипа Р_м0 и мощность его главных механизмов N₀ , то искомый относительный вес механизмов можно определить по формуле 

      р_м = Р_м / N = 52,6 / 1800 = 0,029 

      p_м - относительный вес всей энергетической установки судна, приходящийся на 1 л.с. мощности главных механизмов, т/л.с.;

      N - мощность главных механизмов, л.с. 
 

После замены в этой формуле значений L, T и H на их безразмерные отношения формула примет следующий вид: 

      (1-D)×d×B×B×b×Bgd=p_к×d×B×B×c×b×B+(p_м+q₁)×N+ DW⁰,  

или 

(1-D)×d×b×B³×gd=p_к×d×c×b×B³+(p_м+q₁)×N+ DW⁰,  

далее 

B³×[(1-D)×d×b×gd-p_к×d×c×b]=(p_м+q₁)×N+ DW⁰,  

откуда 

где

D - запас водоизмещения под днищем судна; принимаем 3%

N - суммарная мощность проектируемого судна, кВт

γ - удельный вес воды, который принимается  в пределах от 1,000 до 1,025 тс/м³, принмаем 1,000  

      После того как найдена ширина судна, определяем остальные его размерения, используя  принятые ранее безразмерные величины d, b, c. 

      L= d×B = 8,18*16,0 = 110м;    T=b×B= 0,21*16,0 = 3м;   H=c×T=1,56*3=4,68м 

      Затем вычисляем водоизмещение судна 

      D = L×B×T×g×d = 110*16,0*3*1,0*0,851 = 4493,28 м³. 
 
 
 
 
 

      Составляем  весовую нагрузку судна и сравниваем полученные данные. 

D=P_к+Р_м+Р_т+DW⁰+DD=1820,33+82,8+153+11,2+0,03*4493,28=4496,6т,  где

=

Р_т= g₁*N = 0,085*1800=153 

   Расхождение в полученных результатах  составляет  1%, что не превышает  допустимых 3%.

   Выбор двигателей производится исходя из необходимости

использования на данном судне, в целях обеспечения  безопасности плавания, двух главных  двигателей.

   Из  таблицы дизелей выбираем двигатель:

           Фирма-изготовитель: «Кокериль»

           Марка дизеля: Г60

 n = 375 об/мин

            Мощность Ne = 900 л.с.  

   Таким образом, суммарная мощность  энергетической установки проектируемого  судна составляет 2*900 = 1800 л.с., что  с гарантированным запасом покрывает  рассчитанную потребность. 

   При одновременном использовании двух машин на максимальной проектной скорости и в полном грузу,  каждый из двигателей будет работать в режиме примерно 85 - 90 % от максимальной мощности, что является благоприятным условием для их надёжной эксплуатации.

      1.5. Разработка эскиза общего расположения