Конструкция корпуса судна

Основные  условные обозначения

 

БВЛ – балластная ватерлиния;

ВК – вертикальный киль;

ВП – верхняя  палуба;

ГД – главный  двигатель;

ГК – горизонтальный киль;

ДП – диаметральная  плоскость;

К.П. – кормовой перпендикуляр;

ЛБ – левый  борт;

ЛГВЛ – летняя грузовая ватерлиния;

МО – машинное отделение;

НО – наружная обшивка;

НП – нижняя палуба;

Н.П. – носовой  перпендикуляр;

ОП – основная плоскость;

ПБ – палуба бака;

Пр.Б – правый борт;

ПЮ – палуба юта;

Р.ж. – ребро  жесткости;

РМО –рефрижераторное машинное отделение;

ТР – транспортный рефрижератор;

шп – практический шпангоут;

а – практическая шпация (расстояние между балками основного набора);

В – ширина судна;

С_b – коэффициент общей полноты;

C_m – коэффициент полноты мидельшпангоута;

D – высота борта по ВП, м;

d – осадка по ЛГВЛ, м;

d_b – осадка по БВЛ, м;

f – площадь сечения, см²;

h_s – высота надстроек, м;

h_tw- высота твиндека, м;

I – момент инерции, см⁴;

L – расчетная длина судна, м;

l – расчетная длина пролета балки набора, м;

M_sw – изгибающий момент на тихой воде, кНм;

M_w – волновой изгибающий момент, кНм;

N – суммарная мощность ГД, кВт;

N_sw – перерезывающая сила на тихой воде, кН;

N_w – волновая перерезывающая сила, кН;

p – давление, кПа;

p_г – давление груза, кПа;

p_st – статическое давление, кПа;

p_w – давление, обусловленное перемещением корпуса судна относительно профиля волны, кПа;

R_eH – верхний предел текучести, МПа;

s – толщина, мм;

t – седловатость на носовом перпендикуляре, м;

t_b – бимсовая погибь, м;

v₀ – специальная скорость судна, уз;

W – момент сопротивления сечения, см³;

Δ – водоизмещение, т;

Δs – поправка на износ, мм;

ρ – плотность, кг/м³.

 

Задание на курсовое проектирование

 

Вариант: 27

Тип судна: траулер

Длина: L = 87,7 м

Ширина: B = 15.3 м

Осадка по ЛГВЛ: d = 5.65 м

Высота борта  по ВП: D = 8.7 м

Коэффициент общей полноты: C_b = 0.58

Категория ледовых  усилений: Ice3

Скорость хода, уз: 13.4

Район плавания – неограниченный

Осадка в балласте: d_b = 0.75d = 4.23 м

Высота надстроек: h_s = 2.5 м

Высота твиндека: h_tw = 2.7 м

Размер грузового  люка: 5.5x4.5 м

Величина седловатости ВП на носовом перпендикуляре: t = 0.016L = 1.4 м

Бимсовая погибь ВП: t_b = 0.012L = 1.05 м

Бимсовая погибь НП: t_b = 0.006L = 0.53 м

Бимсовая погибь платформ: отсутствует.

 

1. Определение  шпации, уточнение мест установки  переборок и схемы общего расположения судна.

 

Величина практической шпации a выбирается на основе нормальной шпации a₀, определяемой по п. 1.1.3 Правил, из ряда стандартных значений, мм.

 

п. 1.1.3

a₀ = 0.002L + 0.48

a₀ = 0.655 (мм).

Принимаю a = 700 мм.

Принимаю шпацию в форпике  и ахтерпике a = 600 мм.

 

Определение фактических  длин отсеков и уточнение мест установки переборок.

 

Расстояние кормовой переборки  отсека от НП:

L_i = N_тшiΔL

где ΔL = L/10 – теоретическая шпация, м;

N_тшi – номер теоретического шпангоута на котором установлена переборка.

ΔL = 87.7/10 = 8.77 (м)

L₁ = 0.6*8.77 = 5.262 (м)

L₂ = 2.25*8.77 = 19.73 (м)

L₃ = 4*8.77 = 35.08 (м)

L₄ = 5.75*8.77 = 50,43 (м)

L₅ = 7.75*8.77 = 68.02 (м)

L₆ = 9*8.77 = 78.93 (м)

 

Длина отсека:

Lo_i = L_i–L_i-1

для форпика L_i-1 = 0

Lo₁ = L₁ = 5.262 (м)

Lo₂ = L₂–L₁ = 19.73–5.262 = 14.468 (м)

Lo₃ = L₃–L₂ = 35.08 –19.73= 15.35 (м)

Lo₄ = L₄–L₃ = 50,43 –35.08 = 15.35 (м)

Lo₅ = L₅–L₄ = 68.02 –50,43 = 17.59 (м)

Lo₆ = L₆–L₅ = 78.93 –68.02 = 10.91 (м)

 

Количество практических шпаций по длине отсека:

n_i = Lo_i/a_i

где [n_i]- округленное до ближайшего целого числа значение n_i

n₁ = Lo₁ /0.6 = 5.262 /0.6 = 8.77  [n₁] = 9

n₂ = Lo₂/0.7 = 19.73 /0.7 = 20.67  [n₂] = 21

n₃ = Lo₃/0.7 = 35.08 /0.7 = 21.93  [n₃] = 22

n₄ = Lo₄/0.7 = 50,43 /0.7 = 21.93  [n₄] = 22

n₅ = Lo₅/0.7 = 68.02 /0.7 = 25.13  [n₅] = 26

n₆ = Lo₆/0.7 = 78.93 /0.7 = 15.6  [n₆] = 16

 

Номер практического шпангоута  кормовой переборки отсека:

Nпш_i = Nпш_i-1+[n_i]

для форпика Nпш_i-1 = 0

Nпш₁= 0+[n₁] = 9

Nпш₂ = Nпш₁+[n₂]  = 9+21 = 30

Nпш₃ = Nпш₂+[n₃]  = 30+22 = 52

Nпш₄ = Nпш₃+[n₄] = 52+22 = 74

Nпш₅ = Nпш₄+[n₅]  = 74+26 = 100

Nпш₆ = Nпш₅+[n₆]  = 100+16 = 116

 

Уточненная длина отсека:

Lyo_i = [n_i]a_i

Lyo₁ = [n₁] *0.6 = 9*0.6 = 5.4 (м)

Lyo₂ = [n₂]*0.7 = 21*0.7 = 14.7 (м)

Lyo₃ = [n₃]*0.7 = 22*0.7 = 15.4 (м)

Lyo₄ = [n₄]*0.7 = 22*0.7 = 15.4 (м)

Lyo₅ = [n₅]*0.7 = 26*0.7 = 18.2 (м)

Lyo₆ = [n₆]*0.7 = 16*0.7 = 11.2 (м)

 

Проверка возможности  установки платформы в МО.

Платформа может  быть установлена, если расстояние между  двойным дном и НП будет не менее 5.8 м:

D_x–h_{ΙΙ дна}–h_tw ≥ 5.8 (м),

где D_x – высота борта до ВП в рассматриваемом сечении, с учетом седловатости палубы.

D = D_x = 8.7 (м) – МО расположено в средней части судна;

h_{ΙΙ дна} – высота двойного дна, определяется по п. 2.4.4.1. части II Правил.

 

п. 2.4.4.1

h _{ΙΙ дна} = (L-40)/570+0.04B+3.5d/L ≥ 0.65 м

h _{ΙΙ дна} = (87.7-40)/570+0.04*15.3+3.5*5.65/87.7 = 0.921 (м).

Принимаю h_{ΙΙ дна} = 1 (м).

8.7-2.7-1 = 5.08 <5.8 (м).

На основании  выполненных проработок составляется откорректированная схема общего расположения судна (см. рис. 1).

 

2. Определение  минимальных толщин и выбор  стали для корпуса судна.

 

Минимальные толщины  обшивок и настилов определяются по п.п. 2.2.4.8, 2.4.4.4.2., 2.6.4.1.5, 2.7.4.1-1 Правил.

 

п. 2.2.4.8

Во всех случаях  толщина наружной обшивки s, мм, должна быть не менее:

s_min = (5.5+0.04L)√η

где η – коэффициент использования механических свойств стали, согласно п. 1.1.4.3.

Принимаю предел текучести стали равным R_eH = 235 МПа.

Тогда η = 1.

s_min = (5.5+0.04*87.7)√1 = 9.008 (мм)

Принимаю s_min = 9 мм.

 

п. 2.4.4.4.2

Толщина настила двойного дна s_min, мм должна быть не менее

s_min = (5+0.035L)√η

s_min = (5+0.035*87,7)√1 = 8.0695 (мм)

Принимаю s_min = 8 (мм).

 

п. 2.6.4.1.5

Толщина настила палуб  и платформ s_min, мм, должна быть не менее:

- для ВП между бортом  и линией больших вырезов в средней части судна:

s_min = (4+0.05L)√η

s_min = (4+0.05*87.7)√1 = 8.385 (мм)

Принимаю s_min = 8,5 (мм).

- для ВП в оконечностях  судна и внутри больших вырезов,  а также для второй палубы:

s_min = (4+0.04L)√η

s_min = (4+0.04*87.7)√1 = 7.5 (мм)

Принимаю s_min = 7,5 (мм).

- для третьей  и других ниже лежащих палуб  и платформ:

s_min = (5+0.01L)√η

s_min = (5+0.01*87.7)√1 = 5.877 (мм)

Принимаю s_min = 6 (мм).

 

п. 2.7.4.1-1

Толщина обшивки  водонепроницаемых переборок и  переборок масляных цистерн s_min, мм, должна быть не менее:

s_min = 4+0.02L

s_min = 4+0.02*87,7 = 5.754 (мм)

Принимаю s_min = 6 (мм).

Для переборок  цистерн (за исключением масляных), толщина обшивки поясков и  стенок балок набора s_min, мм, должна быть не менее:

s_min = 5+0.015L

s_min = 5+0.015*87,7 = 6.315 (мм)

Принимаю s_min = 6,5 (мм).

 

Выбор стали  для корпуса судна осуществляется в соответствии с указаниями п. 1.2 Правил.

 

п. 1.2.3.4

Определение расчетной  температуры конструкции.

Открытая часть  палубы, бортовая обшивка выше ЛГВЛ:

Т_р = Т_а = -10 ⁰С

Бак и конструкции над ним:

Т_р = -10 ⁰С

Наружные конструкции  надстроек:

Т_р = 0.5Т_а = -5 ⁰С

Часть бортовой обшивки в районах переменных ВЛ:

Т_р = 0,40Т_а = -4 ⁰С

Наружная конструкции  подводной части:

Т_р = 0 ⁰С.

 

Таблица 1. Выбор  стали для корпуса судна.

№ п/п	Связи корпуса	Группа связей		Расчетная температура, 0С		Толщина связей, мм		Принятая категория  стали
		в средней части  судна	вне средней  части судна	в средней части  судна	вне средней  части судна	в средней части  судна	вне средней  части судна	в средней части  судна	вне средней части судна
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Ширстрек, палубный стрингер расчетной палубы	III	II	-10	-10	11	11	B	А
2	Скуловой пояс	III	II	0	0	13.5	13.5	А	А
3	Переходные  участки окончания продольных стенок надстроек	III	II	-7	-7	13	13	B	А
4	Прочие поясья расчетной палубы, за исключением поясьев между поперечными кромками вырезов люков	II	I	-10	-10	13	13	А	А
5	Продольные  балки расчетной палубы верхних  поясьев продольных переборок, ширстрека, продольных стенок бортовых палубных цистерн	II	I	-10	-10	9	9	А	А
6	Поясья обшивки  днища, в т.ч. горизонтальный киль, настил двойного дна	II	I	0	0	13	13	А	А
7	Продольные  комингсы грузовых люков длиной  менее 0,15L	II	I	-10	-10	13	13	A	A
8	Наружные продольные связи, обшивка и набор днищевых надстроек и обшивка продольных стенок коротких надстроек и рубок (первый ярус)	II	I	-7	-7	13	13	А	А
9	Обшивка и набор (сварные балки) в районе I ледовых усилений 4 сварные листовые  штевни	I	I	-5.5	-5.5	13.5	13.5	А	А
10	Набор из катонного  профиля	I	I	0	0	13.5	13.5	А	А

 

3. Определение изгибающих моментов перерезывающих сил, требуемых моментов сопротивления и инерции поперечного сечения корпуса судна.

 

Изгибающие  моменты при общем продольном изгибе, кНм:

M = M_sw+M_w

M_sw – изгибающий момент на тихой воде, кНм:

M_sw = g∆L/K

g = 9.82 м/с²

∆ - водоизмещение, т

∆ = ρLBdC_b

К – коэффициент, принимаемый К = 70

ρ – плотность морской воды, т/м³

M_sw = (9.82*1.025*4397*87.7)/70 = 55449 (кНм).

 

п. 1.4.4.1

Волновой изгибающий момент, M_w, кНм:

-перегиб судна:

M_w = 190C_wBL²C_bα10^-3

 

п. 1.3.1.4

Волновой коэффициент, C_w:

C_w = 0.0856*L = 0.0856 * 87.7 = 7.507

α = 1

M_w = 190*7.507*15.3*87.7²*0.58*1*10^-3 = 97350 (кНм).

 

-прогиб судна:

M_w = -110C_wBL²(C_b+0.7)α10^-3

M_w = -110*7.507*15.3*87.7²*(0.58+0.7)*1*10^-3 = -124382.61 (кНм).

 

Изгибающий момент М, кНм:

-прогиб:

M = 55449+(-124382.61) = -68933.61 (кНм).

-перегиб:

M = 55449+97350 = 152764 (кНм).

 

Перерезывающая  сила, кН:

N = N_sw+N_w

N_sw – перерезывающая сила на тихой воде, кН:

-для сечений  в корму от миделя:

N_sw = M_sw/0.4L

N_sw = 55449/0.35*87.7 = 1580.64 (кН)

-для сечений  в нос от миделя:

N_sw = -M_sw/0.35L

N_sw = -55449/0.35*87.7 = -1806.45 (кН).

 

п. 1.4.4.2.

Волновая перерезывающая сила, N_w, кН:

-положительная:

N_w = 30C_wBL(C_b+0.7)f₁10^-2

f₁ = 0.7

N_w = 30*7.507*15.3*87.7*(0.58+0.7)*0.7*10^-2 = 2883.5 (кН).

-отрицательная:

N_w = -30C_wBL(C_b+0.7)f₂10^-2

f₂ = 0.8

N_w = =-30*7.507*15.3*87.7*(0.58+0.7)*0.8*10^-2 = -3134.9 (кН).

Перегиб:

-для сечений  в корму от миделя

N_w = 2883.5 (кН)

-для  сечений в нос от миделя

N_w = -3134.9 (кН).

Прогиб:

-для сечений  в корму от миделя

N_w = -2883.5  (кН)

-для сечений  в нос от миделя

N_w = 3134.9  (кН).