§ 57. Прочность днищевых перекрытий

Расчетная нагрузка. При назначении размеров конструкций днищевых перекрытий с учетом обеспечения их местной прочности необходимо учитывать следующие поперечные нагрузки:

результирующие от гидростатического давления воды и противодавления груза на вершине и на подошве волны;

от реакций кильблоков при постановке судна в док и стапельного устройства при спуске на воду;

от гидродинамического давления воды в случае удара носом о воду (для перекрытий в носовой оконечности);

от периодических усилий, передаваемых гребным винтом на корпус судна (в кормовой оконечности) и главным двигателем на корпус судна (для днищевых перекрытий в МО);

от давления воды при испытании отсека и др. (см. гл. 8).

Расчет пластин и набора днищевых перекрытий. Расчет пластин днища и настила второго дна производится в предположении их жесткой заделки на опорном контуре. В качестве расчетных принимают нормальные напряжения от изгиба пластин посередине длинной стороны опорного контура. Напряжения определяют по формулам (2.6) или (2.8) и сравнивают с допускаемыми напряжениями. Коэффициенты допускаемых напряжений в средней части судна соответственно при продольной и поперечной системах набора принимают равными k_ = 1,1 и k_ = 0,8 (для днища).

Расчет прочности набора. Расчет местной прочности вертикального киля, днищевых стрингеров и флоров осуществляется из условия изгиба в составе перекрытия. Балки главного направления (флоры) и перекрестные связи (днищевые стрингеры и вертикальный киль) работают совместно, т. е. изгиб балок одного направления оказывает влияние на изгиб балок другого направления.

Днищевые перекрытия можно считать жестко заделанными на поперечных и продольных переборках, упруго заделанными или свободно опертыми на бортах. Расчетная нагрузка на днищевое перекрытие считается равномерно распределенной по его площади в пределах рассматриваемого отсека и вычисляется для условных положений судна на вершине и подошве волны с учетом противодавления груза со стороны отсека. В качестве расчетной нагрузки принимают по Нормам прочности большую из двух нагрузок:

для положения судна на вершине волны

(15.1)

для положения судна на подошве волны

(15.2)

где p_{г max} — наибольшее из возможных значений противодавления груза со стороны отсека, кПа; р_ст = gd — статическое давление, кПа [см. формулу (4.2)]; p_w — давление, обусловленное перемещениями корпуса судна относительно профиля волны, для связей, расположенных ниже расчетной валерлинии, кПа;

(15.3)

где р — расчетное давление на уровне расчетной ватерлинии, кПа [см. формулу (7.1)]; z_i — отстояние рассматриваемой связи от расчетной ватерлинии, м; для днища z_i = d.

На наливных судах противодавление груза без учета качки можно определить по формуле

(15.4)

Рис. 15.1. Расчетная схема балок рамного набора днищевого перекрытия сухогрузного судна. / — вертикальный киль; 2— флор; 3 — борт; 4 — стрингер; Ц. и Ric~реакции вертикального киля и стрингеров.

где ₁ — плотность груза, т/м³; z_i — отстояние рассматриваемой связи от верхней палубы, м; на уровне днища z_i = D.

Полную нагрузку на балку главного направления (флор) (рис. 15.1) находят (в кН) по формуле

(15.5)

где р — расчетное давление на перекрытие, вычисляемое на вершине волны по формуле р_в = р_ст + р_w — p_гр, а на подошве волны—по формуле (15.2), кПа; l — длина флора, м; а — расстояние между флорами, м. Вертикальный киль и стрингеры загружают реакциями от флоров.

При определении моментов инерции и моментов сопротивления поперечных сечений вертикального киля и стрингеров в состав сечения засчитывают также и площади сечений продольных балок основного набора по наружной обшивке днища и настилу второго дна, расположенные на ширине присоединенного пояска при продольной системе набора днища. Моменты сопротивления поперечного сечения балок перекрытия относительно днища и настила второго дна вычисляют по табл. 1.1.

На наливных судах, имеющих одинарное дно, флоры и вертикальный киль в среднем танке рассчитывают в составе перекрытия с учетом их взаимного влияния. При этом полную нагрузку на флор определяют по формуле (15.5), где l — ширина среднего танка, м. Расчет в бортовом танке осуществляют в составе шпангоутной рамы.

После определения реакций взаимодействия в узлах пересечения балок для каждой балки находят изгибающие моменты в опорных сечениях и в пролете, перерезывающие силы в опорных сечениях, затем вычисляют нормальные напряжения по формуле (1.3) и касательные — по формуле (1.5) и сравнивают их с допускаемыми. Коэффициенты допускаемых напряжений принимают равными: k_  0,4 и k_  0,6 — для вертикального киля в середине пролета у поясков днища и у настила второго дна; k_ = k_  0,9 — в опорных сечениях вертикального киля; k_ = k_ = 0,8 — в опорных сечениях флоров.

Продольные балки основного набора днища и настила второго дна представляют собой неразрезные балки, опирающиеся на равноотстоящие

Рис. 15.2. Расчетная схема бало! основного набора днища. 1 — флоры; 2 — стрингеры; а — полу сумма расстояний между смежными бал ками, м; / — длина, м.

флоры, имеющие значительно большую жесткость. В силу симметрии пролетов и нагрузки балки основного набора рассчитывают как однопролетные балки, жестко заделанные на флорах и загруженные равномерно распределенной нагрузкой (рис. 15.2). Полную нагрузку на балку определяют по формуле (15.5), где расчетное давление р (в кПа) вычисляют: для балок днища — по формуле (15.1) или (15.2); длябалок двойного дна — по формуле (8.2). Находят максимальный изгибающий момент M_оп = Ql/12 и перерезывающую силу N = Q/2 в опорных сечениях. В качестве расчетных напряжений принимают наибольшие нормальные напряжения в опорных сечениях, определенные по формуле (1.3). Проверку прочности на срез выполняют для относительно высоких балок с отношением длины балки к высоте менее 12. Допускаемые напряжения определяются коэффициентами, равными
k_ = k_  0,6 и k_ = k_  0,7 соответственно для балок днища и настила второго дна.