2.1 Расчетные нагрузки на наружную обшивку корпуса и определение ее элементов. Схема связей наружной обшивки судна

2.1.1 Нагрузки от воздействия моря

Распределение внешних нагрузок на наружную обшивку судна, связанных с воздействием моря приведена на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 — Распределение внешней нагрузки от воздействия моря по контуру поперечного сечения судна.

В соответствии с разбивкой на поясья в качестве расчетных точек выбираем:

1 - точка днищевого пояса, ближайшая к горизонтальному килю.

2 – нижняя кромка надскулового пояса.

3 – точка в районе переменной ватерлинии, принимаем на уровне ГВЛ.

4 – нижняя кромка подширстрекового пояса.

5 – верхняя точка палубы.

Эти точки включены в число расчетных в обязательном порядке. Кроме этого в их число могут быть включены и любые другие точки.

Внешнее давление р, кПа, действующее на корпус судна со стороны моря определяем по формулам:

• для точек приложения нагрузок, расположенных ниже летней грузовой ватерлинии

• для точек приложения нагрузок, расположенных выше летней грузовой ватерлинии

-статическое давление, кПа, определяемое по формуле:

где Zi – отстояние точки приложения нагрузки от летней грузовой ватерлинии, м.

Внешнее давление, обусловленное перемещениями корпуса относительно профиля волны, , кПа, определяется по формулам:

• для точек приложения нагрузок, расположенных ниже летней грузовой ватерлинии -

• для точек приложения нагрузок, расположенных выше летней грузовой ватерлинии -

где кПа,

где - -для миделевого сечения корпуса судна,

- для миделевого сечения корпуса судна

- Р_дн. = Р_st + P_w, кПа Р_{st дн.} = 10 * Z_дн., кПа

Р_{st дн.} = 10 * 11,8 = 118 кПа

Z_i = Z_дн = d = 11,8 м

Р_{w дн.} = P_wo – 1,5 *С_w * Z_i /d, кПа

P_wo = 5 * С_w * а_v *а_х, кПа; а_v * а_х = 0,8

- волновой коэффициент, определяемый в зависимости от длины судна. Для судов с 90 < L ≤ 300 м,

С_w = 10,75 - ((300 – L)/100)^1,5

С_w = 10,75 - ((300 – 221)/100)^1,5 = 10,05

P_wo = 5 * 10,05 * 0,8 = 40,2 кПа

Р_{w дн.} = 40,2 – 1,5 * 10,05 * 11,8/11,8= 25,1 кПа

- Р_дн. = 118 + 25,1 = 143,1 кПа

Внешнее давление на обшивку днища, точка 1:

p1=10zi+5cwavax-1,5cwzi/d=10*11,8+5*10,05*0,8-1,5*10,05*11,8/11,8=143,1 кПа;

Внешнее давление на обшивку борта в районе скулового пояса, точка 2:

p2=10zi+5cwavax-1,5cwzi/d=10*10+5*10,05*0,8-1,5*10,05*10/11,8=127,4 кПа;

Внешнее давление на обшивку борта на уровне летней грузовой ватерлинии, точка 3:

p3=5cwavax =5*10,05*0,8=40,2 кПа;

Внешнее давление на обшивку борта выше летней грузовой ватерлинии, точка 4:

p4=5cwavax-7,5axzi=5*10,05*0,8-7,5*0,4*5,8=25,8 кПа;

Внешнее давление на обшивку борта на уровне верхней палубы, точка 5:

p5=5cwavax-7,5axzi=5*10,05*0,8-7,5*0,4*7,7=18,9 кПа;

При этом давление должно быть не менее , кПа, определяемого по формуле:

кПа.

2.1.3 Ледовая нагрузка.

Ледовая нагрузка - условная расчетная нагрузка на корпус судна от воздействия льда, определяющая уровень требований к размерам конструкций в зависимости от зна­ка категории ледовых усилений, формы корпуса и водоизмещения судна.

Ледовая нагрузка определяется тремя параметрами:

р - интенсивностью ледовой нагрузки, характеризующей величину максимально­го давления в зоне силового контакта корпуса со льдом, кПа;

b - высотой распределения ледовой нагрузки, характеризующей максимальный поперечный размер зоны силового контакта корпуса со льдом, м;

l^H - длиной распределения ледовой нагрузки, характеризующей максимальный продольный размер зоны силового контакта корпуса со льдом, м.

Интенсивность ледовой нагрузки для проектируемого судна определяем по фор­мулам, приведенным ниже. Обозначение районов ледовых усилений - согласно п. 3.10.1.3 Правил Регистра.

Рис. 2.3 – Обозначение районов ледовых усилений

ГВЛ - грузовая ватерлиния,

ОЛ - основная линия,

БВЛ - балластная ватерлиния,

d - осадка, м.

Для судов с категориями ледовых усилений района средней части - район В должен быть: - по высоте ледовые усиления различают:

I - район переменных ватерлиний,

II - от нижней границы 1-го до верхней границы скулового пояса,

III - скуловой пояс,

IV - днищевое перекрытие.

Для судов класса Ice3район плавания BI, который рассчитываем по высоте борта ледового пояса.

По таблице 3.10.1.3.2 правил РС для ice3 находим h1 для b>20

h1-выше КВЛ; h3- ниже ЛБВЛ

h1=(0,5B+8)/36=(0,5*32,2+8)/36=0,67 м (на основании расчетов принимаем 0,7 м)

h3=1,10* h1=1,10*0,67=0,75м (принимаем 0,8);

bл.п.=(dгвл-dлбвл)+h1+h3=(11,8-0,8*11,8)+0,7+0,8=3,86м;

На основании расчетов и технических соображений принимаем bл.п.=4,5 м.

Нагрузка в районе ледового пояса

где а₃ = 0,33- коэффициент в зависимости от ледовых усилений, принимаемый по табл. 3.10.3.2.1 Правил.

, кПа.

Район наружной обшивки	Расчетная нагрузка, кПа
Днище	143,1
Подводная часть борта до 2-го дна	127,4
НО на уровне летней ГВЛ	40,2
НО выше летней ГВЛ	25,8
Надводная часть борта (на уроне палубы)	18,9
Нагрузка в районе ледового пояса В1	792