Конструкция корпуса судна

 

Перерезывающая  сила N, кН:

Прогиб:

-для сечений  в корму от миделя

N = 1580.64 -2883.5 = -1302.86 (кН)

-для сечений  в нос от миделя

N = -1806.45 +3134.9   = 1328.45 (кН).

Перегиб:

-для сечений  в корму от миделя

N = 1580.64 +2883.5  = 4464.1 (кН)

-для сечений  в нос от миделя

N = -1806.45 -3134.9 = -4941.36 (кН).

 

Расчет требуемых  моментов сопротивления W и инерции I поперечного сечения корпуса судна.

 

п. 1.4.6.7

Во всех случаях  момент сопротивления поперечного корпуса судна в средней части судна (для палубы и днища), см³, должен быть не менее:

W_min = C_wBL²(C_b+0.7)η

W_min = 7.507*15.3*87.7²*(0.58+0.7)*1 = 1130751 (см³).

 

п. 1.4.6.9

Момент инерции  поперечного сечения корпуса, I, см³, в средней части судна должен быть не менее:

I_min = 3C_wBL³(C_b+0.7)

I_min = 3*7.507*15.3*87.7³*(0.58+0.7) = 29750060.2 (см⁴).

 

4. Обоснование  и выбор системы набора перекрытий

 

Таблица 2. Выбор  системы перекрытий.

Расчетная длина  судна	Система набора корпуса в зависимости от предела текучести стали, МПа
	235
87,7 м	Поперечная

 

Принимаю:

- палуба и  днище – поперечная  система  набора;

- борт – монотонная  система набора.

 

5. Конструирование  наружной обшивки

5.1. Конструирование  днищевого и бортового перекрытия

 

1. Днищевое перекрытие

Продольная  система набора.

п. 2.4.2.4.

Расстояние  между днищевыми стрингерами, днищевым стрингером и ВК или междудонным  листом, измеренное на уровне настила  двойного дна, не должно превышать 5.0 м. Принимаю 3,83 м.

Расстояние  между продольными днищевыми балками принимаю равным a = 0.7 м.

 

2. Бортовое перекрытие

Монотонная  система набора с промежуточными шпангоутами.

 

 

п. 3.10.2.1.3.

В районе окончания  промежуточных шпангоутов устанавливается  интеркостельный стрингер.

 

С учетом принятых конструктивных решений выполняю эскиз поперечного сечения НО судна, на котором также показывается ВП и НП, II дно, несущие и разносящие стрингеры (см. рис. 2). При построении обвода шпангоута использую таблицу 3.

 

Таблица 3. Ординаты ВЛ, ВП и НП ТР второго типа ( МО в средней части судна), м.

Шпангоуты	Ватерлинии						НП	ВП
	0.5	1	2	3	4	5
0						0,000	0,94	2,83
1		1.22	1.72	2.1	2.49	2.94	3.99	5.77
2	2.49	3.55	4.32	4.82	5.21	5.6	6.26	7.32
3	4.15	5.65	6.43	6.76	6.98	7.15	7.32	7.65
4	5.54	6.98	7.43	7.57	7.6	7.65	7.65	7.65
5	6.65	7.43	7.65	7.65	7.65	7.65	7.65	7.65
6	4.66	6.93	7.43	7.54	7.62	7.65	7.65	7.65
7	2.05	4.38	5.88	6.71	7.32	7.54	7.65	7.65
8	1.11	1.94	3.38	4.88	6.37	7.21	7.54	7.65
9	0.66	0.77	1.16	2.05	3.99	6.43	7.15	7.32
10						4.05	6.27	6.59

 

5.2. Толщины наружной обшивки, определяемые исходя из общих требований Правил РМРС

 

Результаты расчета представлены в таблице 4. Координаты z измеряются от ЛГВЛ до нижней границы расчетного пояса.

 

Таблица 4. Расчет толщин НО.

Номер расчетного пояса	Расположение пояса	z, м	pst, кПа	pw, кПа	p, кПа	kσ	k	Δs, мм	s, мм	Принятое значение толщины
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
I	От ВП до первого  разносящего стрингера	2	0	18.52	18.52	0.3	1	1.2	7.2	7
II	От первого  разносящего стрингера до НП	0,35	0	21.82	21.82	0.6	1	1.2	5.8	6
III	От НП до второго  разносящего стрингера	1,41	14.1	19.15	33.25	0.6	1	2.04	7.4	7
IV	От второго  разносящего стрингера до третьего разносящего  стрингера	3,05	30,5	16,4	46,9	0.6	1	1,68	7.1	7
V	От третьего разносящего стрингера до скулового  пояса	3,39	33,9	15,76	49,66	0.6	1	1,68	8.24	8
VI	От скулового  пояса до ГК	5,65	56,5	11,26	67,76	0.6	1	1,68	9.34	9
VII	Скуловой пояс									9
VIII	ГК									11

 

п. 3.7.1.5.1.

По высоте корпуса  судна:

-район А от линии, расположенной ниже БВЛ на 2.0 м, до линии выше ЛГВЛ на 2.0 м.

-район ВI от линии, расположенной ниже БВЛ на 0.5 м, до линии выше ЛГВЛ на 0.5 м.

Принятая интенсивность  волнения – 6 баллов.

 

Расчеты к таблице 4.

 

п. 1.3.2.1

Расчетное давление p, кПа, действующее на корпус судна со стороны моря:

-для точек  приложения нагрузки, расположенных ниже ЛГВЛ (расчетные поясья № III-VI):

p = p_st+p_w

p_st = 10z_i

p_w = p_w0-1.5C_wz_i/d

p_w0 = 5C_wa_va_x

a_va_x = 0.6

III: p_st = 10*1.41 = 14.1 (кПа)

p_w0 = 5*7.507*0.6 = 22.5 (кПа)

p_w = 22.5 -1.5*7.507*1.41 /5.65 = 19.5 (кПа)

p = 14.1 +19.5 = 33.25 (кПа)

IV: p_st = 10*3.05 = 33.7 (кПа)

p_w0 = 22.5 (кПа)

p_w = 22.5 -1.5*7.507*3.05/5.65 = 16,4 (кПа)

p = 33.7+16,4 = 46.9 (кПа)

V: p_st = 10*3.39 = 33.9 (кПа)

p_w0 = 22.5 (кПа)

p_w = 22.5 -1.5*7.507*3.39 /5.65 = 15,76 (кПа)

p = 33.9 +15,76= 49.66 (кПа)

VI:   p_st = 10* 5.65= 56.5 (кПа)

p_w0 = 22.5 (кПа)

p_w = 22.5 -1.5*7.507*5.65/5.65 = 11,26 (кПа)

p = 56.5 +11,26 = 67.76 (кПа)

 

-для точек  приложения нагрузки, расположенных  выше ЛГВЛ (расчетные поясья № I, II):

p = p_w

p_w = p_w0-7.5a_xz_i

p_w0 = 5C_wa_va_x = 24.6 (кПа)

a_x = 0.267

I: p = p_w = 22.5 -7.5*0.267*2 = 20.6 (кПа)

II: p = p_w = 22.5 -7.5*0.627*0.35 = 24.6 (кПа).

 

п. 1.1.4.3.

 Принятые  значения коэффициента k_σ см. в таблице 4.

 

п. 1.6.4.4.

Коэффициент k во всех случаях принимаю равный 1.

 

п. 1.1.5.1.

Запас на износ Δs, мм, определяется по формуле:

Δs = u(T-12)

T = 24 года, тогда Δs = 12u

где u – среднегодовое уменьшение толщины связи, мм/год, вследствие коррозионного износа или истирания.

 

Таблица 5. Среднегодовое  уменьшение толщины элементов конструкций  корпуса

Элемент конструкции  корпуса	u, мм/год
Надводный борт	0.1
Борт в районе переменных ВЛ	0.17
Борт ниже района переменных ВЛ	0.14

 

I,II: Δs = 0.1*12 = 1.2 (мм)

III: Δs = 0.17*12 = 2.04 (мм)

IV: Δs = 0.14*12 = 1.68 (мм)

 

п. 2.2.4.1

Толщина НО днища  и борта должна быть не менее определяемой по формуле 1.6.4.4. При этом m = 15.8.

 

п. 1.6.4.4.

Толщина настила  или обшивки, s, мм, загруженных поперечной нагрузкой, должна быть не менее:

s = mak√(p/k_σσ_n)+Δs

где m, k_σ – коэффициенты изгибающего момента и допускаемых напряжений;

σ_n – расчетный нормальный предел текучести, МПа, по нормальным напряжениям.

 

п. 1.1.4.3.

σ_n = 235/η = 235/0.78 = 301 (МПа)

 

I: s = 15.8*0.7*1*√(20.6/(0.3*235))+1.2 = 7.2 (мм). Принимаю s = 7 мм.

II: s = 15.8*0.7*1*√(24.6/(0.6*235))+1.2 = 5.8 (мм). Принимаю s = 6 мм.

III: s = 15.8*0.7*1*√(33.25 /(0.6*235))+2.04 = 7.4 (мм). Принимаю s = 7 мм.

IV: s = 15.8*0.7*1*√(33.9 /(0.6*235))+1.68 = 7.1 (мм). Принимаю s = 7 мм.

V: s = 15.8*0.7*1*√(49.66 /(0.6*235))+1.68 = 8.24 (мм). Принимаю s = 8 мм.

VI: s = 15.8*0.7*1*√(67.76 /(0.6*235))+1.68 = 9.34 (мм). Принимаю s = 9 мм.

 

 

п. 2.2.4.4

Ширина ГК b_k, мм, должна быть не менее:

b_k = 800+5L ≤ 2000 мм

b_k = 800+5*87.7 = 1238,5 (мм).

Принимаю толщину  ГК равной s = 11 мм.

 

 

5.3. Ледовые усиления  НО

 

Расчет выполняется для района ледовых усилений ВI с учетом требований раздела 3.10 Правил.

 

п. 3.10.1.3.3.

Протяженность района ЛУ ВI:

h_BI = 0.40L = 0.40*87,7 = 35,08 (м).

 

п.3.10.3.2.3

Интенсивность ледовой нагрузки в районе ВI, кПа:

p°_BI = 1200a₃ ⁶√(Δ/1000)

a₃ = 0.33

p°_BI = 1200*0.33* ⁶√(4397/1000) = 506.86 (кПа).

 

п.3.7.3.4.3

Интенсивность ледовой нагрузки , кПа, в среднем  районе ледовых усилений (B) :

p_BI = p°_BI *k_B

k_B = 2k₁ ; Принимаю k₁=1

p_BI = 506.86*2= 1013.72 (кПа)

 

п. 3.10.3.3.3.

Высота распределения  ледовой нагрузки в районе ВI:

b_BI = C₃C₄K_Δ

C₃ = 0.3

C₄ = 1.0

K_Δ = ³√(Δ/1000) ≤ 3.5

K_Δ = ³√(4947/1000) = 1.64

b_BI = 0.3*1.0*1.64 = 0.492 (м).

 

п. 3.10.3.4.3.

Длина распределения  ледовой нагрузки в районе ВI, м,

l_b^H = 6b_BI ≥ 3√K_Δ

l_b^H = 4.5