 |
|
А.Д. Москаленко, Ю.Н. Павлюченко Теоретический чертежВладивосток, МГУ им. адм. Г. И. Невельского Учебное пособие В учебном пособии содержатся указания и рекомендации по выполнению и оформлению теоретического чертежа. В пособие включено 30 вариантов заданий, содержащих исходные данные по реальным современным судам различных типов и размерений. Пособие предназначено для курсантов и студентов, обучающихся по специальности «Судостроение и судоремонт». Содержание 1. Основные определения 2. Построение теоретического чертежа 3. Оформление и техника построения теоретического чертежа 4. Контрольные задания Приложение 1. Приложение 2. Настоящее учебное пособие написано в соответствии с имеющимися в программах курсов «Инженерная графика» и «Начертательная геометрия и черчение», связанных между собой отдельных тем в разделах: «Плоскость», «Поверхности, задаваемые каркасом» и «Пересечение кривых поверхностей плоскостью», для закрепления которых в морских учебных заведениях изучают «Теоретический чертеж». Пособие предназначено для курсантов и студентов кораблестроительных факультетов, которые на первом курсе выполняют индивидуальные задания по теоретическому чертежу корпуса судна. При написании данного пособия авторы использовали материалы методического указания по выполнению задания. «Построение теоретического чертежа корпуса судна», составленного А. А. Гундобиным к Ю. Н. Павлюченко, а также результаты собственных методических разработок по данной тематике. Излагаемый в данном пособии учебный материал ориентирован на установление межпредметных связей, существующих в курсах начертательной геометрии, теории корабля и проектировании судов. В пособии приводятся необходимые данные о геометрии судового корпуса, главных размерениях судна, правилах изображения теоретического чертежа и способах парестроения теоретических линий чертежа судна-прототипа при заданных изменениях главных размерений. Отличительной особенностью данного учебного пособия является наличие в нем 30 вариантов теоретических чертежей реальных судов и специально составленных заданий каждому учащемуся. По имеющимся данным по этим судам в каждом задании необходимо: — вычертить три проекции теоретического чертежа судна указанного в задании варианта; — перестроить теоретический чертеж судна-прототипа для заданных изменений главных размерений (длины, ширины или осадки); — установить водоизмещение указанного в задании варианта судна; — нанести на чертеже следы плоскости ватерлинии, заданной аналитически уравнениями, и построить линии пересечения этой плоскости с судовой поверхностью; — произвести проверку по Правилам Регистра формы корпуса судов ледового плавания; — определить масштаб указанного в задании варианта теоретического чертежа судна. 1.1. Геометрия судового корпуса Корпус судна представляет собой удлиненное тело, ограниченное днищем, бортами и палубой. Обычно эти поверхности имеют сложную кривизну и их невозможно совместить с плоскостью. Суда с упрощенной формой корпуса (с прямолинейными ломаными шпангоутами, с плоскостными обводами или с развертывающейся на плоскость судовой поверхностью) в настоящих методических указаниях особо не рассматриваются.
Линия пересечения теоретической поверхности корпуса судна горизонтальной плоскостью называется ватерлинией и обозначается ВЛ. За основу построения теоретического чертежа принимается конструктивная ватерлиния судна — ватерлиния, соответствующая полученному расчетом полному водоизмещению судна. Она обозначается КВЛ. Носовой перпендикуляр судна — линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовою точку конструктивной ватерлинии. Эта точка находится с внутренней стороны форштевня. Кормовой перпендикуляр судна — линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси баллера руля с плоскостью конструктивной ватерлинии. При отсутствии баллера кормовой перпендикуляр судна — линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей на расстоянии 97 % длины по конструктивной ватерлинии от носового перпендикуляра судна. Для судов, имеющих погруженную, транцевую корму, в качестве кормового перпендикуляра допускается принимать вертикаль, пpoxoдящую через нижнюю точку боковой проекции среза транца. Линия пересечения внутренней поверхности наружной обшивки корпуса судна с плоскостью миделъ-шпангоута называется мидель-шпангоутом судна. На чертеже он обозначается знаками: Линии пересечения теоретической поверхности судна (внутренней поверхности наружной обшивки) поперечными плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, называются шпангоутами судна. Линии пересечения теоретической поверхности судна плоскостями, параллельными диаметральной плоскости, называются батоксами. Линии пересечения теоретической поверхности судна плоскостями, перпендикулярными к плоскости мидель-шпангоута и, по возможности, нормальными к обводам шпангоутов, называются рыбинами. 1.2. Связь с начертательной геометрией В соответствии с принятыми в начертательной геометрии способами задания поверхностей, поверхность корпуса судна обычно задается каркасом. Характерным примером изображения на эпюре Монжа судовой поверхности, заданной каркасом, является теоретический чертеж судна. Такой чертеж представляет собой совокупность ортогональных проекций линий сечения теоретической (без учета обшивки) поверхности судна плоскостями уровня на три базисные плоскости: горизонтальную Н, фронтальную V и профильную W (см. таблицу 1.1). Таблица 1.1
Линии, полученные от пересечения поверхности корпуса судна профильными плоскостями уровня, называются теоретическими шпакгоутами; линии, полученные от пересечения поверхности корпуса судна горизонтальными плоскостями уровня, называются теоретическими ватерлиниям; линии, полученные от пересечения поверхности корпуса судна фронтальными плоскостями уровня, называются боксами. При плавании судно может занимать следующие положения относительно плоскости ватерлинии: сидеть прямо; на ровный киль; с креном на левый и правый борт; с дифферентом на нос и корму. Условно эти положения судна можно задавать ориентацией в пространстве плоскости ватерлинии, уравнения которой в теории корабля задают н общем виде следующего аналитического выражения
а в начертательной геометрии в виде уравнения плоскости общего положения в отрезках
Если судно имеет только дифферент, то плоскость его ватерлинии является фронтально проецирующей и ее уравнение запишется в таком виде У судна, сидящего только с креном, плоскость ватерлинии является профильно проецирующей. Уравнение такой плоскости имеет следующий вид 1.3. Главные размерения и характеристики судна
Для металлических судов теоретическая поверхность корпуса судна — это внутренняя поверхность обшивки без учета местных утолщений, а при наличии набора — поверхность судна, проходящая по наружным кромкам днищевого, бортового и палубного набора основного корпуса, надстроек, фальшборта и козырька. Для судов с неметаллической наружной обшивкой теоретической поверхностью корпуса является наружная поверхность обшивки без учета местных утолщений. Согласно ГОСТ 1062-80 к главным размерениям судна относятся: aКВЛ — длина судна по конструктивной ватерлинии — расстояние между точками переселения носовой и кормовой частей конструктивной ватерлинии с ДП; LР — длина судна по расчетной ватерлинии — расстояние между точками пересечения носовой и кормовой частей расчетной ватерлинии с ДП; LПП — длина судна между перпендикулярами — расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами; LНБ — наибольшая длина судна — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками теоретической поверхности корпуса судна в носовой и кормовой оконечностях; LГБ — габаритная длина судна — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей судна с учетом постоянно выступающих частей; ВКВЛ — ширина судна по конструктивной ватерлинии — наибольшая ширина конструктивной ватерлинии судна; ВР — ширина судна по расчетной ватерлинии — наибольшая ширина расчетной ватерлинии судна; В — ширина судна на мидель-шпангоуте — ширина конструктивной ватерлинии на мидель-шпангоуте; ВНБ — наибольшая ширина судна — наибольшее расстояние, измеренное перпендикулярно между крайними точками теоретической поверхности корпуса судна; ВГБ — габаритная ширина судна — наибольшее расстояние, измеренное перпендикулярно ДП между крайними точками корпуса судна с учетом постоянно выступающих частей; Н — высота борта судна — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до бортовой линии верхней палубы судна; ТКВЛ — осадка судна по конструктивную ватерлинию — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости конструктивной ватерлинии судна; ТР — осадка судна по расчетную ватерлинию — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости расчетной ватерлинии судна. К основным характеристикам корпуса судна относятся: водоизмещение судна, координаты центра величины, коэффициенты полнот подводной части корпуса судна и другие параметры. V — водоизмещение объемное (без выступающих частей) — объем подводной части судна; хС — координата центра величины по длине — координата по длине от мидель-шпангоута до центра тяжести подводного объема судна; zС — координата центра величины по высоте — координата по высоте над ОЛ центра тяжести подводного объема судна; d — коэффициент общей полноты водоизмещения:
W — площадь мидель-шпангоута; DL — теоретическая шпация — расстояние между теоретическими шпангоутами; DТ — расстояние между ватерлиниями. В правилах Регистра для некоторых главных размерений приняты другие обозначения. Высоту борта обозначают D, а осадку — d. Дифферент обозначается Df = dH — dK, а объемное водоизмещение — С. Площадь погруженной в воду части мидель-шпангоута обозначают А 2. Построение теоретического чертежа На теоретическом чертеже на трех основных координатах плоскостях геометрическую форму корпуса судна изображают линиями пересечения теоретической поверхности плоскостями, параллельными координатным: диаметральной, основной и плоскостью мидель-шпангоута. На теоретическом чертеже судна проекции имеют следующие наименования: — проекции батоксов, шпангоутов и ватерлиний на вертикальную продольную плоскость называются проекцией «Бок»; — проекции шпангоутов, батоксов и ватерлиний на вертикальную поперечную плоскость называются проекцией «Корпус»; — проекции ватерлиний, батоксов и шпангоутов на горизонтальную плоскость называются проекцией «Полуширота». В качестве главного вида принимают проекцию «Бок» и располагают ее в верхней части теоретического чертежа. Под главным видом в проекционном соответствии изображают горизонтальную проекцию — «Полушироту» (вид сверху). Справа от главного вида на одном уровне с ним располагается проекция «Корпус». На рис. 2.1 и рис. 2.2 показано рекомендуемое расположение проекций теоретического чертежа.
При наличии в корпусе судна цилиндрической вставки (части корпуса, имеющей в поперечном сечении одинаковые очертания) допускается проекцию «Корпус» располагать в разрыве средней части проекции «Бок» (рис. 2.2, а). С целью уменьшения размеров чертежа по высоте иногда допускается совмещать проекции «Бок» (гл. вид) и «Полуширота» (вид сверху), но при этом чертеж становится менее удобным для чтения (рис. 2.2, б).
В зависимости от особенностей обводов для некоторых типов судов допускается вид сверху (проекция «Полуширота») изображать раздельно для отдельных районов, разбитых по высоте судна. На виде сверху ватерлиний изображают только на левом борту, имея в виду, что обводы правого борта симметричны обводам левого. На проекции «Корпус» справа от ДП изображают шпангоуты от носа до миделя, а слева от ДП — от миделя до кормы. ГОСТом 2.419-68 рекомендованы следующие масштабы теоретического чертежа: 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:25, 1:50, 1:100. 1:200. 2.2. Построение сетки теоретического чертежа
При этом базовыми линиями сетки являются основная линия, проекция конструктивной ватерлинии, носовой и кормовой перпендикуляры. На проекции «Полуширота» сетка образуется проекциями батоксов и шпангоутов. При этом базовыми линиями сетки являются проекция ДП, проекции плоскостей носового и кормового перпендикуляров и линия, параллельная проекции ДП и отстоящая от нее на расстоянии, равном полуширине судна. На проекции «Корпус» сетка образуется проекциями ватерлиний и батоксов. При этом базовыми линиями сетки являются основная линия (проекция основной плоскости), конструктивная ватерлиния, проекция ДП и бортовые перпендикуляры, проведенные на расстоянии полуширины судна от проекции ДП. Вычерчивание сетки теоретического чертежа выполняют в следующем порядке: 1. Согласно выбранному масштабу по главным размерениям судна размечают места расположения проекций так, чтобы проекция «Полуширота» находилась точно под проекцией «Бок», а проекция «Корпус» — точно на уровне проекции «Бок». Расстояние между проекциями «Бок», и «Корпус» должно быть достаточным для вычерчивания носовой оконечности судна. С левой стороны от сетки предусматривается место для вычерчивания кормовой оконечности судна. 2. Под линейку, выверенную на прямолинейность, проводят основную линию на проекциях «Бок» и «Корпус» и проекцию ДП — на проекции «Полуширота». 3. На проведенных линиях на проекциях «Рок» и «Полуширота» откладывают длину судка между перпендикулярами LПП, а на проекции «Корпус» — ширину судна В. 4. На проекциях «Бок» и «Полуширота» длину судна с максимальной точностью делят на 20 или 10, в зависимости от условия задания, равных частей. На проекции «Корпус» ширину судна делят на заданное число промежутков между батоксами. В точках деления методом засечек восстанавливают перпендикуляры. 5. На построенных перпендикулярах откладывают: на проекциях «Бок» и «Корпус» — высоту борта Н, осадку судна Т и расстояние между ватерлиниями DТ, а на проекции «Полуширота» — половину ширины судна и расстояния между батоксами. Одноименные точки соединяют прямыми. По мере проведения прямых образуются прямоугольники. Для контроля правильности построений проверяют равенство диагоналей всех равновеликих прямоугольников. Видимого расхождения в диагоналях быть не должно (рис. 2.3). Точность построения сетки предопределяет точность выполнения теоретического чертежа. Если она построена с погрешностью, то невозможно провести согласование проекций теоретического чертежа, поэтому продольные линии сетки вычерчиваются с помощью специальной металлической линейки, твердым карандашом или тушью. 2.3. Вычерчивание проекции «Корпус» По условию задания в качестве исходных данных для построения теоретического чертежа дана проекция «Корпус» с криволинейными обводами шпангоутов, а также задана форма оконечностей судна в диаметральной плоскости на проекции «Бок». Кроме того, заданы главные размеренния и характеристики судна. Исходя из условия издания, теоретический чертеж выполняется в следящем порядке: 1. Вычерчиваются основные обводы проекции «Корпус» — сначала мидель-шпангоут, а затем все прочее теоретические шпангоуты, от мидель-шпангоута в нос и корму, после чего наносятся линии верхней палубы, фальшборта, полубака, козырька и т.п. 2. Вычерчивается контур проекции «Бок» с учетом заданных обводов носа и кормы, строятся линии верхней палубы, фальшборта, полубака, козырька и т.п. 3. Вычерчивается проекция «Полуширота» по ординатам, взятым с проекции «Корпус», и абсциссам, взятым с проекции «Бок». 4. Вычерчиваются батоксы на проекции «Бок» по абсциссам, взятым с проекции «Полуширота», и аппликатам, взятым с проекции «Корпус». 5. Согласовываются все проекции теоретического чертежа. Обратим внимание на то, что на правой половине проекции «Корпус» выверчиваются носовые шпангоуты (одной ветвью), а на левой — кормовые. Это вызвано симметричностью обводов судна относительно ДП. Чтение чертежа в случае наложения кормовых шпангоутов на носовые было бы затруднительно. Построение кривых линий шпангоутов на проекции «Корпус» выполняется следующим образом. Сначала выполняется построение мидель-шпангоута. Для этого с проекции «Корпус» по условию задания определяются значения полуширот (ординат) от ДП на соответствующих ватерлиниях и переносят их на теоретический чертеж по обе стороны от ДП. На каждом батоксе измеряют и откладывают соответствующие высоты шпангоута от основной (аппликаты точек пересечения щпангоутов с батоксами). Для построения точек притыкания шпангоутов к палубам, фальшборту или козырьку через эти точки проводят горизонтальные линии до пересечения со следом ДП, измеряют соответствующие высоты и переносят их на свой теоретический чертеж. Для этого на ДП проекции «Корпус» от основной откладывают высоту линии палубы при данном шпангоуте. Через полученную точку проводят горизонтальную прямую и на ней от ДП откладывают полушироту палубы при данном шпангоуте, ранее определенную по условию задания. Все отмеченные точки соединяют плавной кривой, получая линию мидель-шпангоута. Аналогично выполняется построение всех прочих шпангоутов, причем ординаты носовых шпангоутов отмечают только вправо, а кормовых — влево от ДП. Крайние верхние точки шпангоутов, каждой половины проекции «Корпус» соединяют плавными кривыми, получая линии седловатости палубы по борту на этой проекции. 2.4. Построение контура проекции «Бок» Контур проекции «Бок» включает в себя обводы форштевня и ахтерштевня, килевую линию в диаметральной плоскости, бортовую линию верхней палубы, палубы бака, фальшборта, козырька. На проекции «Бок» нос судна изображают справа. Нумерация теоретических шпангоутов нарастающая: от носового перпендикуляра в корму положительная, а в нос — отрицательная. Очертания оконечностей судна (носа и кормы) на проекции «Бок» предопределены условием задания. При переносе обводов оконечностей на сетку теоретического чертежа учитываются все точки пересечения контура со шпангоутами и ватерлиниями: на шпангоутах отмечают соответствующие аппликаты, а на ватерлиниях — абсциссы точек лини контура. Аппликаты точек контура на шпангоутах должны быть равны аппликатам точек притыкания ветвей этих шпангоутов к ДП на проекции «Корпус». Аппликаты точек притыкания линий верхней палубы, полубака козырька к линии контура носа на проекции «Бок» также должны быть равны аппликатам точек притыкания указанных линий к ДП на проекции «Корпус». Для построения бортовой линии верхней палубы на проекции «Бок» используют имеющиеся в условиях задания точки пересечения верхней палубы с теоретическими шпангоутами на проекции «Корпус». Используя вспомогательные построения, указанные в п. 4.3, измеряют аппликаты точек пересечения палубы со шпангоутами и отмечают их на соответствующих шпангоутах проекции «Бок». Полученные точки соединяют плавной кривой линией. Ординаты точек обрыва линии козырька, полубака или фальшборта, если они не указаны на проекции «Полуширота», определяются по проекции «Корпус» интерполяцией. Аппликаты точек обрыва определяются точно с помощью построений, указанных в п. 4.3. 2.5. Вычерчивание ватерлиний на проекции «Полуширота» На проекции «Полуширота» в виде кривых линий изображаются все ватерлинии, бортовая линия верхней палубы, линии палубы бака, палубы юта, козырька и фальшборта. Построение кривых ватерлиний на проекции «Полуширота» производится по следующему принципу. Возьмем, к примеру, вторую ватерлинию, мысленно произведем сечение корпуса судна на уровне второй ватерлинии. Расстояние от ДП по этой ватерлинии до каждого шпангоута представляет собой половину широты судна в плоскости этого шпангоута. Поэтому с помощью бумажных полосок (см. п. 3.2) на проекции «Корпус» измеряем по второй ватерлинии от ДП полушироты каждого шпангоута и откладываем их на проекции «Полуширота» от ДП по соответствующему шпангоуту (например, по третьему шпангоуту). Полученные точки соединяем плавными кривыми. Точки притыкания ватерлиний к ДП на проекции «Полуширота» получаем следующим образом. Точка пересечения второй (в рассматриваемом случае) ватерлинии с форштевнем на проекции «Бок» находится на том же расстоянии от носового перпендикуляра, что и на проекции «Полуширота», поскольку это две проекции одной и той же точки. Поэтому, спроектировав на след ДП (на проекции «Полуширота») точку пересечения второй ватерлинии с форштевнем, находим точку притыкания ее к ДП. Подобным образом строим все ватерлинии и палубы на проекции «Полуширота», причем полушироты палуб снимаем с проекции «Корпус», измеряя по горизонтали расстояния от точек пересечения шпангоутов с линией седловатости — до ДП. Точки обрыва линий козырька, полубака или фальшборта строят так, чтобы они находились на одной вертикальной линии связи с соответствующими точками на проекции «Бок». Ординаты точек обрыва определяются по проекции «Корпус». Нумерацию ватерлиний начинают с основной линии (нулевой ватерлинии). Номера ватерлиний обозначаются арабскими цифрами. 2.6. Построение батоксов на проекции «Бок» Процесс построения батоксов на проекции «Бок» разберем на примере первого батокса. На проекции «Полуширота» видны точки пересечения этого батокса с ватерлиниями и палубами. Эти точки являются горизонтальными проекциями точек пересечения ватерлиний и палубы с первым батоксом. Фронтальные проекции этих точек лежат на тех же вертикальных линиях связи и в то же время лежат на одноименных ватерлиниях или палубах, поскольку они принадлежат как первому батоксу, так и ватерлиниям или палубам. Поэтому точки пересечения первого батокса со всеми ватерлиниями и палу… Продолжение » |
или 
.
S — площадь грузовой (конструктивной) ватерлинии;
, а коэффициент общей полноты — СВ.
