Κεφάλαιο 2-Επιλογή βασικών διαστάσεων και υπολογισμός βασικών μεγεθών Flashcards Preview

Μελέτη Πλοίου Ι > Κεφάλαιο 2-Επιλογή βασικών διαστάσεων και υπολογισμός βασικών μεγεθών > Flashcards

Flashcards in Κεφάλαιο 2-Επιλογή βασικών διαστάσεων και υπολογισμός βασικών μεγεθών Deck (52):
1

Προεκτίμηση εκτοπίσματος

-αρχή της μελέτης
-Μέθοδοι προεκτίμησης:
1)Συντελεστές DWT/Δ
2) Μαθηματικοί τύποι (παλινδρομική ανάλυση
στοιχείων ομοίων πλοίων)
3)Χρήση διαγραμμάτων

2

Παράγοντες επιλογής διαστάσεων και συντελεστών

1)Υδροδυναμική συμπεριφορά σκάφους
2)Ευστάθεια
3)Αντοχή
4)Κόστος ναυπήγησης
5)Επαρκής όγκος κυτών

3

Παράγοντες επιλογής L

-Εκτόπισμα
-Ταχύτητα
-ενδεχομένως το μήκος της ναυπηγικής κλίνης

Επηρεάζει:
-Βάρος μεταλλικής κατασκευής
-αντίσταση
-seakeeping

4

Παράγοντες επιλογής Cb

-Fn
-επηρεάζεται από ίδιους παράγοντες με L

5

Παράγοντες επιλογής B,D,T

-όγκος κυτών (D)
-ευστάθεια (Β)
-YE (D,T)
-ασφάλεια έναντι κατάκλυσης/ανατροπής (όλα)
-προωστήρια και ελικτικά μέσα
-περατότητα διαδρομής

6

Επίδραση μήκους επί της αντίστασης

-Με αύξηση L μειώνεται η υπόλοιπη αντίσταση (περισσότερο από όσο την αυξάνει η αντίστοιχη αύξηση της βρεχόμενης επιφάνειας) οπότε μειώνεται και η αντίσταση τριβής άρα και της ολικής
-Τα 2 συστήματα κυματισμών Kelvin (πρωραίο, πρυμναίο) υπερτίθενται. Όταν ενισχύονται έχουμε αύξηση της αντίστασης κυματισμού οπότε για αντίστοιχη ταχύτητα επιλέγω σωστό μήκος (περιττό πολλαπλάσιο ημιμήκους κύματος) ώστε να έχουμε εξουδετέρωση.
-Αν επιλεγεί μήκος σε κακούς Froude αλλάζουμε, V,L(με συνέπειες στην κατανομή βαρών),ταχύτητα γάστρας
-βραδέα σκάφη (Fn<=0.20) έχουν μεγάλη αντίσταση τριβής και απαιτούν ελάχιστη S που απαιτεί γάστρες με ψηλό CB και μικρό L
-ταχέα σκάφη (Fn>0.25) έχουν ψηλή αντίσταση κυματισμού και απαιτούν μικρά Cb και ψηλό συντελεστή λυγηρότητας και L και LCB πρύμνηθεν μέσης τομής.

7

Επίδραση μήκους στην αντοχή και το βάρος της μεταλλικής κατασκευής

-Με αύξηση μήκους επί λ έχουμε μέγιστη ροπή επι λ.
-Για σταθερό Δ,Β,Τ,μέση τομή: αν απαιτηθούν ιδιες τάσεις τότε η ροπή αδράνειας αυξάνεται επι λ άρα και το πάχος επι λ άρα και το βάρος επί λ.
-Για σταθερό Δ και Β*Τ μειούμενο επι λ τα πάχη ελασμάτων αυξάνονται επι λ^2 και το βάρος επί λ^2.5.
-σε πλοία ανοιχτού καταστρώματος πρέπει να μελετηθει και η στρεπτική καταπόνηση που εξαρτάται από το μήκος αρα πρεπει να διατηρειται μικρο

8

Επίδραση μήκους επί βάρους εξοπλισμού

Αύξηση μήκους αύξηση Wot επειδή
-αυξάνεται το μήκος σωληνώσεων,
-αυξάνεται η επιφάνεια διαμήκους προβολής του σκάφους άνωθεν της ισάλου άρα αύξηση βάρους αλυσίδων, εργατών αγκυρών κλπ
-αύξηση επιφάνειας διαμήκους προβολής υφάλων άρα αύξηση επιφάνειας πηδαλίου

Με αύξηση Wot αυξάνεται το κόστος ναυπήγησης λόγω περισσότερων εργατοωρών.

9

Επίδραση μήκους επί βάρους μηχανολογικής εγκατάστασης

-αύξηση L -> μείωση αντίστασης (για δεδ. Δ,V) άρα μείωση απαιτούμενης ισχύος πρόωσης άρα μείωση Wmm και Wfo (για ίδια ακτίνας δράσης)

10

Επίδραση μήκους επί της εκμετάλλευσης των χώρων και της γενικής διάταξης

-το μήκος επηρεάζει το μέγεθος και τη θεση του μηχανοστασιου
-η απαιτηση συγκεκριμενου αριθμου και μεγεθους κυτων και των στομιων τους θετει min L
-σε bulk carriers απαιτείται περιττός αριθμός κυτών για εναλλασσόμενη φόρτιση (αντοχή και ευστάθεια)
-σε μεταφορά τυποποιημένων φορτίων (πχ TEU, οχήματα ) το μήκος πολλαπλασιάζεται επι το τυποποιημενο μηκος και ειναι παντα εντος οριων.
-σε LNG το μήκος προκύπτει από το πλάτος

11

Άλλοι παράγοντες επιλογής μήκους

-Συμπεριφορά σε κυματισμούς (αποφυγή συντονισμών στο heave, pitch, roll).
-Ύψος εξάλων
-Περατότητα διαδρομής (διαστάσεις διωρύγων)

12

Επίδραση συντελεστή λυγηρότητας επί της αντίστασης

-σε βραδεα σκαφη-πληρεις γαστρες-μικρο L, μεγάλα B,T- αρα χαμηλος ΣΛ
-σε ταχεα-πιο λεπτογραμμα

13

Επίδραση συντελεστή λυγηρότητας επί κατασκευής

Χαμηλος ΣΛ με υψηλό CB δινουν πιο απλες και οικονομικες κατασκευες

14

Επιλογή B,T

-περατότητα διαδρομής (άνοιγμα διωρύγων, βάθη λιμανιών κλπ)
-ανάγκη για έλικα μεγάλης διαμέτρου-υψηλότερης απόδοσης άρα μεγαλύτερο Τ
-B/T=2.5 ελάχιστη αντίστασης τριβής
-αλλαγή πλάτους κλιμακωτά σε πλοία τυποποιημένου φορτίου
-μεγάλο βύθισμα απαιτεί ενίσχυση κατασκευαστικών στοιχείων πυθμένα και περιβλήματος
-προσεγγιστικά 10%αύξηση πλάτους αύξηση GM κατά 30%

15

Επίδραση πλάτους επί της ευστάθειας

-προσεγγιστικά 5 % αύξηση πλάτους αύξηση GM κατά 15 %
-για ευστάθεια μεγάλων κλίσεων: για Δ=σταθ. με αύξηση πλάτους μειώνεται το βύθισμα άρα το κατάστρωμα βυθίζεται για μικρότερες γωνίες κλίσης. Αλλά με σταθερή επιφάνεια μέσης τομής και αύξηση B/D αυξάνεται το εύρος ευστάθειας και ο μέγιστος μοχλοβραχίονας επαναφοράς

16

Επίδραση πλάτους επί της αντίστασης

-αύξηση πλάτους και Β/Τ οδηγεί σε υψηλότερη αντίσταση άρα και ισχύ πρόωσης.
-σε ταχέα σκάφη αύξηση πλάτους αύξηση αντίστασης κυματισμών
-σε βραδέα και ταχέα ελάχιστη βρεχόμενη επιφάνεια για B/T=2.5 και Cb=0,8

17

Επίδραση πλάτους στο Wm

-με αύξηση B/D αυξάνει η επιφάνεια περιβλήματος
-με αύξηση πλάτους μειώνεται το μέσο πάχος ελασμάτων
λόγω των παραπάνω αυξάνεται ΕΛΑΦΡΑ το βάρος
-για μείωση κοίλου με αύξηση πλάτους αυξάνει το πάχος ελασμάτων (αύξηση L/D) άρα το Wm
-αύξηση πλάτους στη μέση τομή απαιτεί αύξηση πάχους ελασμάτων για επίτευξη ροπής αντίστασης

18

Λοιποί παράγοντες επιλογής πλάτους

-Συμπεριφορά σε κυματισμούς: Μεγάλο πλάτος και ψηλό GM δίνουν μικρές ιδιοπεριόδους roll και συντονισμό σε συχνότητες αντίστοιχες μικρών λ.
-Περιορισμοί πλάτους σε ορισμένους τύπους: πχ τυποποιημένο εμπόρευμα, περατότητα διαδρομής, περιορισμοί βυθίσματος για επιθυμητό Β/Τ
-ελικτικές ικανότητες βελτιώνονται με μείωση L/B

19

Επίδραση κανονισμών ασφαλείας επί του κοίλου

-ILLC-ΥΕ
-κανονισμοί στεγανής υποδιαίρεσης (SOLAS): Σε RoPax, tankers >150m, bulk carriers
-κανονισμοί καταμέτρησης
-κανονισμοί νηογνωμόνων (L/D=14-16)

20

Επίδραση κοίλου επί όγκου και διαρρύθμισης χώρων κυτών

-αύξηση του κοίλου αυξάνει τον διαθέσιμο όγκο καθ' ύψος χωρίς σημαντική αλλαγή στο εκτόπισμα
-σε πολλά πλοία υπάρχουν ενδιάμεσα καταστρώματα που επηρρεάζουν τη στοιβασία και τη φορτοεκφόρτωση
-σε φορτία τυποποιημένων διαστάσεων υπάρχουν συγκεκριμένες απαιτήσεις κοίλου (πχ ύψος containers και κατώφλια στομίων κυτών, διπύθμενα)

21

Επίδραση κοίλου επί της ευστάθειας

-αύξηση κοίλου->αύξηση Wm πάνω από το κατάστρωμα-> ανύψωση KG άρα μείωση GM με αύξηση κοίλου
-Σε RoPax το κοίλο είναι πολύ σημαντικό γιατί το ύψος του καθορίζει το κύριο κατάστρωμα οχημάτων μέχρι το οποίο το πλοίο θεωρείται στεγανό
-Αύξηση του κοίλου επιδρά αρνητικά σε ευστάθεια μικρών κλίσεων αλλά θετικά σε μεγάλες ΕΑΝ συνοδεύεται από καλό ΥΕ.

22

Επίδραση κοίλου επί του βάρους της μεταλλικής κατασκευής

-με αύξηση του κοίλου, μείωση L/D άρα μείωση καμπτικών τάσεων λόγω ψηλότερης ροπής αντίστασης
-για σταθερό ύψος τάσεων η μειωση πάχους αντισταθμίζει την αύξηση του κοίλου οπότε μειώνεται το Wm

23

Επίδραση βυθίσματος επί της αντίστασης

-επιδρά σημαντικά σε αντίσταση κυματισμού και τριβής
-ελάχιστη βρεχόμενη επιφάνεια για B/T=2.0-2.5 (αναλόγα μορφή νομέων)
-μεταφορά εκτοπίσματος από ίσαλο προς τα κάτω (στενόμακρη γάστρα) μείωση αντίστασης

24

Επίδραση βυθίσματος επί της πρόωσης

-Μεγάλο βύθισμα για εγκατάσταση μεγάλης διαμέτρου άρα καλύτερη απόδοση λόγω μέτριας φόρτισης των πτερυγίων και του χαμηλού αριθμού στροφών
-Σε μη πλήρη φόρτωση η μεγάλη έλικα αναδύεται πιο γρήγορα από τις μικρότερες
-σε μικρά ή/και πολυέλικα σκάφη δεν μπαίνει μεγάλη έλικα

25

Επίδραση βυθίσματος στην ευστάθεια

-Αύξηση βυθίσματος -> αύξηση ΚΒ. Αν αυτό συνδυαστεί με νομείς V αυξάνει και το ΒΜ ενώ το GM μένει σταθερό
-Για αυξανόμενο βύθισμα αυξάνει το It λιγότερο από το εκτόπισμα άρα μειώνεται το ΒΜ άρα και το GM

26

Επίδραση βυθίσματος επί ελικτικών ικανοτήτων και συμπεριφοράς σε κυματισμούς

-ελάχιστο πρωραίο βύθισμα για αποφυγή slamming Τf>0.02L
-ελάχιστο πρυμναίο βύθισμα για αποφυγή ανάδυσης της έλικας Ta>Dp+e+0.4m
-για ικανοποιητικές ελικτικές ικανότητες το LT/Ar=30-80

27

Επίδραση βυθίσματος επί αντοχής

-Μεγάλο Τ, μεγάλη υδροστατική πίεση άρα αύξηση Wm
-αν οι άλλες διαστάσεις δεν αλλάξουν η αύξηση δεν είναι σημαντική
-αν αυξηθεί το πλάτος έχουμε προβλήματα εγκάρσιας αντοχής που απαιτεί ενισχύσεις άρα και αύξηση Wm

28

Επίδραση περατότητας διαδρομής

-επικρατούντα βάθη σε λιμένες, κανάλια, διώρυγες, εκβολές, κλπ που δυσχεραίνουν τη ναυσιπλοία

29

Επίδραση Cb και Cp επί της αντίστασης

-Βραδέα σκάφη (Fn<0.24) Cp ψηλότερο του βέλτιστου για περιορισμό αντίστασης τριβής με περιορισμό βρεχόμενης επιφάνειας (η αντίσταση κυματισμού δεν αυξάνει σημαντικά)
-Ταχέα σκάφη (0.240.46) Η ολική αντίσταση μειώνεται βραδέως με αύξηση Cp

Για κάθε μήκος και εκτόπισμα υπάρχει βέλτιστο Cp=f(Fn). Σε πλοία με βολβό οι παραπάνω τιμές αυξάνονται.

30

Επίδραση Cb και Cp επί της συμπεριφοράς σε κυματισμούς

-Ασαφής επιδραση σε heave/pitch, εξαρτάται από μορφή πρώρας και ταχύτητα και χαρακτηριστικα κύματος
-Με μικρό Cp αυξάνει η πιθανότητα διαβροχής καταστρώματος οπότε απαιτείται αύξηση ΥΕ και πρώρας και διαμόρφωση ακμών στη μάσκα.

31

Επίδραση Cb και Cp επί του κόστους

-Λεπτόγραμμα σκάφη (μικρες τιμές Cb και Cp) -> μεγαλύτερες επιφάνειες ανά μονάδα περικλειόμενου όγκου άρα προτιμώνται μεγάλες τιμές.

32

Επίδραση Cb και Cp επί της εκμετάλλευσης των χώρων

-Ιδεώδη κύτη: επιπεδος πυθμένας και ορθογωνικά τοιχώματα στα πλάγια
-Μικρά Cb και Cp ιδιαίτερα σε νομείς V περιορίζουν τον εκμεταλλεύσιμο χώρο
-Ειδικά σε containerships οι κυψέλες των TEU πρέπει να προσαρμόζονται σε μη κάθετα πλάγια τοιχώματα
-Σε RoRo οι μικροί συντελεστές οδηγούν σε μειωμένη εκμετάλλευση των κάτω decks στα άκρα

33

Επίδραση Cb και Cp επί της Ευστάθειας

σε μικρά Cp αυξάνει η ΚΒ και η Ιτ (αρα και το ΒΜ για ίδιο εκτόπισμα) άρα αυξάνει η αντίσταση

34

Επίδραση Cm επί της αντίστασης

-βραδέα σκάφη: ελαχιστοποίηση βρ.επ. οπότε για Β/Τ=2.25 το βέλτιστο Cm=0.8. Αλλά αν το Τ είναι περιορισμένο τότε Β/Τ>2.25 άρα Cm>>0.8
-για δεδομένο εκτόπισμα και Cb αύξηση του Cm αυξάνει τη βρ.επ., ανωμαλία του ροικού πεδίου γύρω από τη γάστρα άρα αύξηση της αντίστασης τριβής
-ταχέα σκάφη: επιδιώκεται μετάθεση εκτοπισματος προς τα κάτω ακόμα και αν Cm>1
-για δεδομένο Cm επιδιώκεται επαρκής ακτίνα καμπυλότητας και ανύψωση πυθμένα για να μην αποκολλάται η ροή

35

Επίδραση Cm επί του κόστους

-επιδιώκεται μεγάλο Cm μικρή ακτίνα καμπυλότητας και μικρή η μηδενική ανύψωση πυθμένα

36

Επίδραση Cm επί εκμετάλλευσης χώρων

-Απαιτούνται μεγάλες επίπεδες ορθογωνικές επιφάνειες άρα αύξηση Cm μικρή ακτίνα καμπυλότητας, κάθετα τοιχώματα και παράλληλο τμήμα στο κέντρο

37

Επίδραση Cm επί ευστάθειας

-Για δεδομένη Αm, για σταθερό Τ, αύξηση του B οδηγεί σε μείωση Cm και σημαντική αύξηση ευστάθειας λόγω αύξησης Iτ
-Για δεδομένη Αm, για σταθερό B αύξηση του T οδηγεί σε μείωση του Cm και μικρή αύξηση της αρχικής ευστάθειας λόγω ανύψωσης ΚΒ

38

Επίδραση Cm επί συμπεριφοράς σε κυματισμούς

-Μικρά Cm ευαίσθητα σε roll λόγω μικρής απόσβεσης περί το διαμήκη άξονα.
-ενίσχυση απόσβεσης με παρατροπίδια, ή κάθετα τροπίδια (μικρά πλοία), ή σταθεροποιητικά πτερύγια και δεξαμενές αντιδιατοιχισμού (σε μεγάλα πλοία)

39

Επίδραση Cwp επί της ευστάθειας

-με αύξηση Cwp αυξάνει το Ιτ άρα και το ΒΜ. Για σταθερή επιφάνεια νομέων, αύξηση Cwp οδηγεί σε νομείς V άρα μετατόπιση του κέντρου άντωσης προς τα πάνω άρα αύξση ΚΒ. Βελτιωση ευστάθειας γιατί αντισταθμίζεται η αύξηση του KG.

40

Επίδραση Cwp επί αντίστασης και πρόωσης

-Βραδέα σκάφη:
πλήρεις γραμμές ισάλου, ο τοπικός συντελεστής ισάλου πρώραθεν ΜΤ φτάνει το 0.90-0.95 άρα ελαχιστοποιείται η βρ.επ. άρα μειώνεται η αντίσταση.
πρύμνηθεν ΜΤ ο τοπικός συντελεστής φτάνει το 0.80 για την επίτευξη ευνοικής ροής προς την έλικα

-Ταχέα σκάφη:
υψηλό Cwp οδηγεί σε υψηλά τοπικά κύματα για αυτό προτιμάαται οξεία ίσαλος στα άκρα

41

Επίδραση Cwp επί συμπεριφοράς σε κυματισμούς

υψηλά Cwp εχουν αρνητικές επιδράσεις σε πλευση σε πρωραιους κυματισμους

42

Επίδραση της χρήσης χάλυβα HS στο Wst

-Χρήση σε tanker/bulk μπορεί να μειώσει το Wst κατά 5-7%
-μειονεκτήματα:
1)Επειδή Ε ίδιο δεν γινεται να μειωσω το t αναλογα με το φορτιο θραυσης επειδη η καταπονιση σε θλιψη θα ειναι ιδια, αρα υπαρχει κινδυνος λυγισμου
2)Η μονιμη αντοχη του HTS δεν διαφερει απο αυτη του κανονικου
3)Η διαχρονική διάβρωση είναι ιδια και πιο επιπονη σε ηδη μειωμενα παχη ελασματων
4)δυσκολία συγκόλλησης κατά τη ναυπήγηση

43

Επίδραση χρήσης ελαφρών μετάλλων στο Wst

-Al σε ΥΣ και μεμονωμένα στοιχεία, και κύριο υλικό σεμ μικρά σκάφη
-30%Est, 30%γst, μειωμενο φορτιο θραυσης, χαμηλο ΣΤ
-Υψηλό κόστος αγοράς και δυσκολία επεξεργασίας
-χαμηλό ΣΤ: προσθετες προδιαγραφες για πυρασφαλεια και ενισχυση αλουμινοκατασκευης εναντι φωτιας
-η εδραση Al πάνω σε St απαιτεί ιδιαίτερη φροντιδα
-Με χρήση Al μειώνεται το βάρος 45-50% αλλά αυξάνεται το κόστος ανα μονάδα βάρους 5-7x

44

Ολικός όγκος κυτών (ορ.)

Όγκος κυτών που οριοθετείται από την εξωτερική ακμή νομέων κύτους και ζυγών καταστρώματος ή την εσωτερική ακμή του ελάσματος εξωτερικού περιβλήματος, πυθμένα, φρακτών και καταστρώματος. Δε συνυπολογίζεται και δεν αφαιρειται ο όγκος εξαρτημάτων της κατασκευής.

45

Όγκος κυτών χύδην

Όγκος που καταλαμβάνει ρευστό φορτίο με το οποίο πληρώνεται ο χώρος. Μεικτός όγκος κυτών μείον όγκο ενισχύσεων και εξαρτημάτων

46

Όγκος κυτών για τεμάχια

Όγκο κυτών μεταξύ Ανω Ακμής ελάσματος πυθμένα και κάτω ακμής ζυγού καταστρώματος, της Εσωτερικής ακμής της πλευρικής επένδυσης του κύτους ή του νομέα και της επένδυσης των φραχτών

47

Καθαρός όγκος κυτών (σε πλοία ψυγεία)

Όγκος κυτών ψυγμένου φορτίου, οριοθετείται από ΕΑ επένδυσης μόνωσης χώρου

48

Καθαρός-Καθαρός όγκος κυτών (Σε πλοία ψυγεία)

Καθαρός όγκος μείον τον όγκο ψυκτικών εγκαταστάσεων

49

Συντελεστής χωρητικότητας/στοιβασίας

Λόγος όγκου κυτών προς DWT
-Συντελεστής χωρητικότητας: ιδιότητα πλοίου
-Συντελεστής στοιβασίας: ιδιότητα φορτίου

50

Ολική χωρητικότητα

Αποτέλεσμα κανονισμών καταμέτρησης και περιλαμβάνει τον όγκο όλων των κλειστών χώρων και πέρα των κυτών με εξαίρεσεις. Είναι βάση αναφοράς για τον καθορισμό πληρώματος, κανονων ασφαλειας, τελων ταξινόμησης κ.α.

51

Καθαρή χωρητικότητα

Όλική χωρητικότητα μειωμένη κατά τον όγκο εκπιπτόμενων χώρων που δεν είναι για τη μεταφορά φορτίου (πχ μερος ημχανοστασιου, ενδιαιτηση πληρωματος). Η καθαρή δε μπορεί να είναι μικρότερη από 30% της ολικής.

52

Παράγοντες επιδρασης επί ΥΕ

-μεγάλο ΥΕ εξασφαλίζει εφεδρική άντωση σε βλάβη και ευστάθεια μεγάλων κλισεων
-βελτιωση συμπεριφορας σε κυματισμους (ασφαλεια εναντι διαβροχης καταστρωματος)
-απαιτηση αυξημενου ΥΕ στην FP
-Αυξημένο ΥΕ και σε κρίσιμη περιοχή στο 15%L
-Ταχεα σκαφη εχουν μεγαλυτερο ΥΕ απο βραδεα