Приближенное определение массы корпуса малого судна.


Зачем это нужно Около 30 лет опыта автора в проектировании яхт и малотоннажных судов, а также в надзоре за строительством и оказании консультативных услуг, показывают, что нормальная, планируемая посадка проектируемых судов – скорее редкость, чем правило. Этому есть вполне объяснимые причины:

 

• полная процедура проектирования судна имеет итерационный характер («гоняем» параметры по кругу, пока не выйдем на желаемые величины), достаточно дорогостояща и трудоемка – еще до начала строительства на нее необходимо потратить 6–8 месяцев. При самострое, когда душа «рвется в бой», возможно и меньше, но при коммерческом заказе есть риск выйти на нереальные для заказчика сроки исполнения (10–24 месяца на строительствоплюс 6–8 на «прогонку» проекта – это многовато);

 

• как правило, закладка судна и постройка корпуса начинаются после принятия решений по архитектуре и общему расположению, а дальнейшее проектирование ведется параллельно со строительством. В этих условиях, особенно при сокращенной процедуре проектирования, проектант становится заложником судьбы и внутреннего «чутья», рискуя нарваться после реализации проекта на такие сложности, как нежелательный дифферент на нос или корму и посадка глубже планируемой ватерлинии, возможно в комбинации с неприятностями по дифферентам.

 

При этом если дифферент можно частично исправить укладкой твердого балласта (не всегда!), то превышение проектного водоизмещения ведет к уже серьезным трудностям в виде нежелательного изменения ходовых качеств судна.

 

Причиной этих неприятностей, даже скорее трагедий, является некорректное определение водоизмещения судна на ранней стадии проектирования. Кажется, чего уж проще, лезем в интернет, ищем подходящий прототип и принимаем водоизмещение за основу. Не тут-то было. Какое водоизмещение указано (порожнем, полное, с частичной нагрузкой) – неизвестно. Еще и форму корпуса нужно учитывать со всеми вытекающими последствиями. В принципе, данные по нагрузке масс являются наиболее закрытыми, они даже часто искажаются в официально-рекламной информации.

 

Основная проблема при определении водоизмещения судна в начале проектирования заключается в прогнозировании массы корпусных конструкций, величина которой может составлять 30–60% водоизмещения.Все остальное прикинуть достаточно просто. Элементы силовых установок, вспомогательных механизмов, устройств и т.д. обладают конкретной массой, указанной в каталогах или поддающейся выяснению.

 

 

Сложности могут возникнуть с обстройкой, но и здесь (в зависимости от принятой схемы, материалов, общего расположения) можно прикинуть массу, например 1 м2    обстроенных интерьеров, и экстраполировать эти значения на все судно.

 

Следовательно, залог уверенности проектанта в достойном результате – корректность «нагрузки масс» и, особенно, корректное определение массы корпуса еще в самом начале проектирования, когда чертежей на конструкции еще нет.

 

Почему невозможно применить традиционные методы

 

Открыв классические труды по проектированию судна (В. В. Ашик, Л. М. Ногид), мы упремся в уравнения масс с соответствующими весовыми измерителями по статьям нагрузки. При этом рекомендованные показатели относительной массы корпусных конструкций нам ничем не помогут. Они пригодны для транспортных судов второй половины прошлого века, никак не применимы для современных яхт и малотоннажных судов и, в принципе, работают только при наличии близкого прототипа и подробной информации по нему

 

. Метод успешно применим, если вариации основных параметров невелики, если в наличии подробная документация по прототипу и проектируемое судно почти абсолютно функционально идентично с ним. Проектирование современной яхты или малотоннажного судна отличается от «классики» принципиально. Вопервых, оно происходит, как правило, при полном отсутствии информации по близкому прототипу (рекламные буклеты не в счет). Изредка, для устоявшихся проектных структур с большим опытом проектирования может иметь место «туз в рукаве», с большой степенью достоверности превращающийся в близкий прототип.

Это исключение, а не обычная практика. Вовторых, проектирование малого судна обычно ведется «от общего расположения». Грубо говоря, нужно собрать в объеме все, что необходимо разместить на судне, обтянуть это «все» оболочкой (корпусом) с учетом наилучших соотношений главных размерений и прогнозируемых мореходных качеств и при этом посадить судно на нужную ватерлинию. Нет необходимости говорить, что эта задача будет из разряда неразрешимых, если мы не сможем определиться с общей массой в первом приближении.

 

На какую информацию можно ориентироваться

 

Достаточно простой способ определения массы корпусных конструкций на ранней стадии проектирования яхт и малых судов с корпусами из различных материалов предлагается в статье автора «Определение весовых показателей корпусных конструкций парусно-моторных, моторных яхт и малотоннажных служебных судов на ранних стадиях проектирования» (Международная научно-практическая конференция в честь 80-летнего юбилея проф. В. В. Козлякова.

 

Одесса, 2010. С. 300–311). Ее рекомендации основаны на анализе параметров судов, спроектированных специалистами дизайн-группы «АЛА» за последние 20 лет и построенных на украинских и российских верфях. Для анализа использовались 29 судов различных назначений, архитектурно-конструктивных типов и исполнений с различным материалом корпусных конструкций. Все суда разбиты на 2 группы в соответствии с особенностями эксплуатации, архитектурно-конструктивным типом (АКТ) и принципами движения:

 

1 группа – парусно-моторные и моторно-парусные яхты различных АКТ с корпусами из стали, легкого сплава, древесины и стеклопластика в диапазоне длин от 8 до 20 м (разделение по подгруппам в соответствии с материалом конструкций, табл. 1);

2 группа – моторные яхты и служебные суда с режимами движения от водоизмещающего до глиссирования. Разделение по подгруппам – в соответствии с материалом конструкций и некоторыми особенностями (табл. 2). Для каждого судна определялась относительная масса корпусных кон струкций Pk как отношение массы корпуса к объему корпуса судна по верхнюю палубу, кг/м3  (проектанты обычно пользуются т.н. кубическим модулем – отношением массы конструкций к трем главным размерениям; но очевидно, предлагаемый измеритель более стабилен по величине – прим. ред.). Влияние длины судна на относительную массу оказалось несущественным. Результаты показаны на графиках (рис. 1–4).

Как сделать корректную оценку

 

Для успешного применения предложенной информации необходимо принимать во внимание несколько существенных моментов:

 

• данные рекомендации применимы только к однокорпусным судам с традиционным соотношением размерений (попадающим в зону ограничений Правил классификационных обществ);

 

• форма корпусов проектируемых судов является типичной для рассматриваемого режима движения (водоизмещающие, глиссирующие, переходного типа) без каких-либо оригинальных новаций;

• конструкции проектируемого судна будут соответствовать требованиям Правил какого-либо классификационного общества.

Начинать оценку массы проектируемого корпуса нужно с определения группы и подгруппы проектируемого судна с учетом материала корпуса. Далее требуется определиться с архитектурными особенностями вашего судна. Считаем, что средние значения величины относительной массы корпусных конструкций относятся к абстрактному осредненному по архитектуре проектируемому судну (5 баллов на условной десятибалльной шкале).

Представьте себе вариант судна с наименее развитыми палубными сооружениями (0 баллов) и соответственно с максимально развитыми (10 баллов). После этого поместите идею проектируемого судна на подобающее ей место на этой шкале и пропорционально скорректируйте величину среднего значения относительной массы конструкций. Для этого можно использовать графики или таблицу 3. По графикам можно определиться точнее с учетом размеров и архитектуры судна.

А. И. Кузнецов, к.т.н., доцент.

 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №240.

Оставить комментарий

Комментарии: 0