 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Техническая информация о платформы-прототипе
Данные платформы-прототипа приводятся в пояснительной записке и служат для расчетов необходимых коэффициентов при составлении уравнений теории проектирования судов. Выбор основных элементов судна методом последовательных приближений Первое приближение 3.2.1.1.Составление и решение уравнения масс, выраженных в функции водоизмещения Исходный вид уравнения масс, выраженных в функции водоизмещения D = ∑Рi(D) + Р, где: ∑Рi(D)= Рк об + Рсэу + Рсэз + Рзв; Р = Рсн + Ргр Для составления зависимостей Рi(D) используются измерители масс, рассчитываемые с помощью данных прототипа: рк об = рк об0 = Рк об0 /D0; рсэу = рсэу0 = Рсэу0 /N0 т /кВт; рсэз = рсэз0 = Рсэз0v 0 /N0R 0 т /кВт час. При составлении уравнения в расчетных формулах для масс судовой энергетической установки Рсэу и судовых энергетических запасов Рсэз мощность главного двигателя выражается через формулу адмиралтейских коэффициентов: N = D2/3v3/С кВт, (1) где: С = С0 = D02/3v03/N0 Измеритель массы запаса водоизмещения рзв следует принять равным рзв = Рзв /D = 0,01 Масса снабжения Рсн может быть рассчитана как сумма следующих составляющих: Рсн = Рэк + Рпров + Рпр. вода + Ринв где: Рэк = рэкnэк - масса экипажа с багажом, при этом масса одного члена экипажа с багажом принимается рэк =0,15 т/чел.; Рпров= рпровnэкА - масса провизии, при этом суточный расход провизии на одного члена экипажа рпров=0,003 т/чел.сут; Рпр. вода = рпр. водаnэкА' - масса пресной воды, при этом суточный расход пресной воды на одного члена экипажа, регламентируемый Санитарными правилами; рпр.вода = 0,15 т/чел.сут; автономность по запасам пресной воды А' = 20 сут.; Ринв = Ринв0 - масса инвентарного снабжения. (Решение уравнения масс рекомендуется производить методом подбора корней, ориентируясь на ожидаемую величину водоизмещения, либо с помощью стандартных программ при использовании ПК). 3.2.1.2. Расчет нагрузки судна в первом приближении После определения водоизмещения D1 (индексы 1, 2 и 3 присваиваются всем элементам нагрузки и размерениям судна, полученным в первом, втором и третьем приближениях) производится расчет составляющих нагрузки, зависящих от водоизмещения (Рк об1, Рсэу1, Рсэз1, Рзв1). Результаты расчетов приводятся в Таблице 1, которая служит для анализа полученных результатов путем их сравнения с нагрузкой прототипа. (При анализе результатов расчета нагрузки следует обратить внимание на соотношения данных столбцов 5 и 7 Таблицы 1, которые можно обосновать различиями или сходством технических данных проектируемого сооружения и прототипа). Таблица 1 Нагрузка платформы в первом приближении
3.2.1.3 Определение главных размерений Определение главных размерений целесообразно выполнять путем совместного решения уравнений теории проектирования судов, описывающих основные качества судна - плавучесть, остойчивость и вместимость. Предварительно необходимо найти длину L1 и коэффициент общей полноты δ, исходя из их определяющего влияния на ходкость, а также - коэффициент полноты площади ватерлинии α, влияющий на поперечную остойчивость. Длина судна L1. В первом приближении L1 определяется с использованием безразмерной характеристики а - относительной длины ℓ =f(v) и водоизмещения D1. L1 =ℓ D11/3 (2) Относительная длина ℓ =cv1|3 , где: c = 2, 13. Коэффициенты полноты теоретического чертежа δ, α. Коэффициент общей полноты для танкера определяется по формуле δ = a – b Fr Для проектируемой платформы по схожей формуле δ = a – b Fr, (коэффициенты a и b принимаются как для нефтеналивного танкера а =1,05, b=1,40) Где: Fr = 0,514v/(g L1)1|2. Коэффициент полноты площади ватерлинии α = 0,96 δ1/2 Уравнение плавучести. D1 = kρδL1B1T1, (3) где: k = 1,005 - коэффициент выступающих частей; ρ = 1,025 т/м3 - плотность морской воды. Уравнение остойчивости. h/B1 = [к(α/δ)1/2Т1 + 0,0862α2В12/δТ1 – ζН1] / B1, (4) где: h/B1 - относительная поперечная начальная метацентрическая высота, значения которой рекомендуется принять следующими h/B1 = 0,06; к = 0,50; ζ = Zg/Н1 - относительная аппликата центра масс в полном грузу. В первом приближении можно принять ζ = ζ0 = Zg0 /Н0. Уравнение вместимости. δппL1B1H1 = ксо (Wгр + Wсэу + Wсэз + Wпр. вода + Wтур +Wпр +Wбл), (5) где: δпп = δ + Δδ – коэффициент полноты подпалубного объема, надбавка Δδ = 0,035; ксо= ксо0 – «коэффициент сухих отсеков» учитывает объемы в основном корпусе судна, не занятые грузом, судовой энергетической установкой, судовыми энергетическими запасами, пресной водой и балластом (помещения судовых устройств и систем, коффердамы, общесудовые кладовые и т.п.); Wгр – теоретическая грузовместимость, при заданной плотности жидкого груза ρгр теоретическая вместимость грузовых танков определяется с учетом потери объемов на набор, недолив и запаса на температурное расширение: Wгр= 1,04Ргр/ρгр м3. (6) Wсэу – теоретический объем помещений судовой энергетической установки в основном корпусе: Wсэу = µсэуN1 м3, (7) где µсэу – удельный объем судовой энергетической установки, определяемый с помощью данных прототипа µсэу=µсэу0= Wсэу0./N0, м3/кВт, N1 = D12/3v3/С; Wсэз – теоретическая вместимость цистерн судовых энергетических запасов (топлива, котельной воды, смазочного масла): Wсэз = Рсэз1 /ксэз м3, (8) где ксэз – переходный коэффициент, учитывающий потери объемов на набор, недолив, запас на температурное расширение, неудаляемые («мертвые») остатки и среднюю плотность энергетических запасов. Для целей курсового проектирования переходный коэффициент между массой судовых энергетических запасов и теоретической вместимостью цистерн принимается равным: ксэз = 0,85 т/м3; Wпр. вода – теоретическая вместимость цистерн пресной воды Wпр. вода = Рпр. вода,/кпр. вода м3. (9) Так как цистерны пресной воды конструктивно выполняются вкладными и их набор обращен наружу, переходный коэффициент кпр. вода с учетом плотности пресной воды ρ = 1,00 т/м3, можно принять равным кпр. вода = 1,00 т/м3; Wтур – объем под размещение турели и сопутствующего оборудования принимается как у платформы-прототипа; Wпр – объем для размещения запасного оборудования, складов и механических мастерских (принимается как у платформы - прототипа); Wбл – теоретическая вместимость балластных танков определяется наибольшим количеством балласта, которое может принимать платформа в процессе эксплуатации для обеспечения требуемой посадки и остойчивости: Wбл = Рбл /кбл м3 (10) Переходный коэффициент кбл = 0,98 т/м3 учитывает плотность морской воды ρ = 1,025 т/м3 и потери объемов на набор, недолив и неудаляемые остатки. Теоретическую вместимость балластных отсеков Wбл в первом приближении можно принять в долях от теоретической грузовместимости Wгр на основе следующих статистических зависимостей: для танкера обычно Wбл =0,38Wгр, однако учитывая, что платформа должна иметь расчетную осадку (в грузу или близкую к ней) больший период эксплуатации для целей курсового проектирования рекомендуется принять Wбл =0,8 Wгр. В результате решения системы уравнений плавучести, остойчивости и вместимости определяются недостающие главные размерения – ширина В1, осадка Т1 и высота борта Н1.
(После определения главных размерений следует проанализировать полученные результаты. Анализ заключается в сопоставлении характерных соотношений главных размерений (L1/B1, B1/Т1, Н1/Т1) прототипа и проектируемой платформы, а также в проверке отношения высоты борта к осадке Н1/Т1, при котором надводный борт должен быть не менее минимально допустимого Правилами классификации и постройки РС. В первом приближении можно считать приемлемым, если Н1/Т1 ≥ 1,25). В конце первого приближения в пояснительной записке приводятся главные размерения и коэффициент общей полноты. Второе приближение Уточнение основных элементов платформы и его нагрузки во втором приближении основано на более точном расчете массы корпуса, которая составляет значительную часть водоизмещения. Возможность уточнения массы корпуса обусловлена наличием главных размерений, определенных в первом приближении. Массу корпуса и оборудования разбивают на три составляющие Рст , Роб и Ртех: Рк об2 = Рст2 + Роб2 + Ртех2 т. (11) Масса стального корпуса Рст2=gстδ1/3L13/2В1Н11/2 т, (12) Где: gст = gст0 = Рст0 /δ01/3L03/2В0Н01/2. Масса судового оборудования Роб2 =gоб( L1B1H1)2/3 т, (13) где gоб = gоб0 = Роб0 /(L0B0H0)2/3. Масса технологического комплекса берется из задания на курсовой проект. Далее проверяется соответствие суммы масс, составляющих нагрузку , водоизмещению D1. Сумма масс ∑ Рк об2, Pсэу1 , Рсэз1, Рзв1, Рсн, Ргр = А1 Если расхождение невелико по абсолютной величине | А1 - D1| ≤ 0,5 Рзв1, (14) оно может быть устранено корректировкой запаса водоизмещения Рзв1 Рзв2 = Рзв1 - (А1 - D1), (15) В этом случае водоизмещение во втором приближении D2 = D1, главные размерения сохраняют свои значения, полученные в первом приближении: L2 = L1, В2 = В1, Т2 = Т1, Н2 =Н1. Остальные переменные составляющие нагрузки в составе водоизмещения D2 не изменяются (Pсэу2 = Pсэу1 , Рсэз2 = Рсэз1). Нагрузка во втором приближении приводится в Таблице 2.
Таблица 2 - Нагрузка во втором приближении
Если условие (14) не выполняется, необходима корректировка водоизмещения и нагрузки, для чего можно применить прием, основанный на использовании дифференциального уравнения масс в форме Нормана [2]. Разность суммы масс А1 и водоизмещения D1 рассматривается как объективно необходимое приращение масс dP, входящих в нагрузку судна. А1 - D1 = dP (16) Измененное в результате этого водоизмещение судна D2 находится как сумма водоизмещения D1 и приращения водоизмещения dD = ηнdP D2 = D1 + ηнdP, (17) где ηн – коэффициент Нормана, рассчитываемый по формуле: ηн = 1/[1- Рк об 2 / D1 – 2(Рсэу 1 + Рсэз 1) /3D1] (18) Водоизмещению D2 будут соответствовать откорректированные главные размерения: L2 = L1λ B2 =B1λ T2 = T1λ H2 = H1/λ2, где: λ = (D2 /D1)1/3 Изменения главных размерений и водоизмещения повлекут изменения зависящих от них составляющих нагрузки. (При изменениях главных размерений необходимо следить за тем, чтобы отношение высоты борта к осадке не менее H2/T2 =1,25. В противном случае следует принять H2 =1,25T2).
Для расчета новой массы корпуса с оборудованием следует использовать формулы (11)-(13), подставляя в них главные размерения с индексом 2. Массы судовой энергетической установки Рсэу2 и судовых энергетических запасов Рсэз2 изменятся по сравнению с первым приближением пропорционально λ2:
Рсэу2 = Рсэу1 λ2, (19) Рсэз2 = Рсэз1 λ2 (20) Далее производится повторное сопоставление новой суммы масс с водоизмещением D2. В случае необходимости процесс корректировки нагрузки и главных размерений повторяется до тех пор, пока не будет выполнено условие, аналогичное (14), и уточнено значение массы запаса водоизмещения во втором приближении Рзв2.
(Сопоставляются новые суммы масс и предыдущее значение водоизмещения).
В конце второго приближения выписываются основные элементы платформы и его нагрузка в форме Таблицы 2 с дополнительно измененными индексами Рсэу2 и Рсэз2.
(После окончательного уточнения главных размерений во втором приближении следует проверить результаты, убедившись, что kρδL2B2T2 = D2. Расхождение не должно превосходить 100 т, которое следует устранить изменением массы запаса водоизмещения).
Третье приближение
Третье приближение посвящается окончательному выбору элементов платформы и уточнению его нагрузки. Для проектируемой платформы, на которой установлена судовая энергетическая установка, обеспечивающая работу энергоемкого технологического оборудования, мощности двигателя (-ей) заведомо достаточно для обеспечения самостоятельного движения платформы, так как технологический комплекс во время движения не функционирует. Во время эксплуатации платформы на месторождении наибольший интерес представляет работа системы динамического позиционирования (кормовые движители и носовые подруливающие устройства) при одновременной работе с технологическим комплексом. Для этих целей составляется таблица электрической нагрузки основных режимов эксплуатации платформы и определяется потребная мощность СЭУ на основных режимах. В случае удовлетворения запросов на наиболее энергоемких режимах, мощность и характеристики СЭУ остаются прежними, а главные размерения платформы в третьем приближении не изменяются. Примерная таблица основных режимов представлена в Таблице 3.
Таблица 3 – Режимы электрической нагрузки технологической платформы
В Таблице 3 на режиме 4 задействованы и технологический и пропульсивный комплексы. Этот режим является наиболее продолжительный по времени. Далее ведется расчет потребной мощности пропульсивного комплекса, который суммируется с потребной мощностью остальных потребителей, а полученный значения сравниваются с полученной во 2 приближении мощностью СЭУ. Расчет потребной мощности подруливающих устройств осуществлялся для платформы, позиционирующей в условиях ветра, волнения и течения. Этот режим характерен в момент постановки судна на якорное устройство удержания. Расчет выполнялся в соответствии с методикой, изложенной в работе [Ачкинадзе А.Ш, 1978]. При выполнении расчетов принимается, что платформа имеет подруливающее устройство типа «винт в трубе», расположенного в носовой оконечности судна и полноповоротные винторулевые колонки в корме. На рис. 1 представлена схема воздействия внешней среды на платформу.
Рисунок 1 - Схема воздействия внешней среды на платформу, где индекс “т” – относится к ветровому течению, “д” –волновому дрейфу, “в”- ветру. Усилия, обусловленные действием ветра, находятся по следующим по формулам:
где: Сax, Сay, Сam – аэродинамические коэффициенты, зависящие от угла ветра
Здесь При выполнении расчетов принимается средняя скорость ветра 12,5 м/с, что соответствует 7 баллам по шкале Бофорта (крепкий ветер). Суммарные площади парусности - для площади корпуса выше ватерлинии: AvL1=L2*(H2-T2), AvB1=B2*( H2-T2) - для площади парусности от оборудования: . AvL2=L2*Ноб.ср, AvB2=B2* Ноб.ср Величина гидродинамических сил и момента от действия ветрового течения и волнового дрейфа определяются по формулами
Формулы, определяющие коэффициенты Сx, Сy, Сm в диапазоне углов дрейфа от нуля до 180º, имеют вид:
Коэффициенты Площадь погруженной части корпуса Fd определяется по формуле Семеки. Для волн со средней высотой hm и периодом Тm скорость поверхностного волнового дрейфа определяется формулой:
Известно, что на поверхности воды ветровое течение отклонено от направления ветра вправо на угол 45º в Северном полушарии, тогда скорость ветрового течения на поверхности us определяется следующим образом:
Где: W-скорость ветра, φ- географическая широта. Тогда уравнения равновесия сил записываются в следующем виде
Первое уравнение описывает равновесие сил вдоль ДП и в данном случае, когда ПУ создает перпендикулярную ДП тягу, оказывается независимым от других уравнений и служит для определения сопротивления прямолинейному движению платформы Рx. Два других уравнения в этой системе позволяют определить тяги носового устройства P1 и тягу движительно-рулевого комплекса P2. По данным формулам максимальные силы, обусловленные ветром, соответствуют углу направления ветра к ДП 110º. Он принимается за расчетный. После определения требуемой мощности главного двигателя производится выбор собственно главного двигателя по каталогам машиностроительных фирм. Для целей курсового проектирования выбор главного двигателя производится по условному каталогу главных двигателей с мощностями, изменяющимися с шагом 500 кВт (например, 4000 кВт, 4500 кВт, 5000 кВт и т.д.). Выбирается двигатель с запасом по мощности не менее 15%: Nгл ≥ 1,15 Nтр (21) (например, при Nтр = 4230 кВт, Nгл ≥ 1,15 х 4230 = 4865 кВт, выбираем Nгл = 5000 кВт) После выбора главного двигателя с мощностью Nгл уточняются массы судовой энергетической установки Рсэу3 и судовых энергетических запасов Рсэз3: Рсэу3 = рсэу Nгл , Рсэp3 = рсэз NглR/v Далее сумма масс ∑ (Ркоб2, Pсэу3 , Рсэз3, Рзв2, Рсн, Ргр) = А2 сравнивается с водоизмещением D2. При невыполнении условия |А2 – D2| ≤ 0,5 Рзв2 производится уточнение водоизмещения, нагрузки и главных размерений в порядке, примененном во втором приближении со следующими изменениями: - т.к. массы Рсэу3 и Рсэу3 после выбора главного двигателя перешли в разряд постоянных масс, коэффициент Нормана следует рассчитывать по формуле: ηн = 1/(1- Рк об2 / D2); (22) - при изменении главных размерений (L3, В3, Т3, Н3) уточняется только масса корпуса Рк об3 c использованием формул (11)-(13); - производится проверка соответствия мощности выбранного главного двигателя требуемой с уточненным водоизмещением: N'гл = (1,15Nтр) λ2. Если N'гл > Nгл или N'гл < Nгл – 500 кВт, необходимо выбрать другой главный двигатель, пересчитать с учетом этого Рсэу3 и Рсэз3 и в очередной раз выполнить уточнение водоизмещения с помощью коэффициента Нормана. Заканчивается третье приближение сводкой полученных элементов (главные размерения, коэффициенты полноты, мощность судовой энергетической установки) и таблицей нагрузки.
|
комплекс
:
- отстояние центра парусности от мидель-шпангоута.
приближенно можно вычислить по формулам:
,с2, с3, m1, m2, m3, m4 – находятся по номограммам [3].
.
,
