4.3 Расчет элементов бортового перекрытия

Обшивка бортов вместе с подкрепляющим ее набором образует бортовое перекрытие судна. Наружная обшивка в качестве внешней непроницаемой оболочки обеспечивает водонепроницаемость корпуса. Она воспринимает действие забортного давления воды (статического и волнового), которое является поперечной нагрузкой. С обшивки эта нагрузка передается на подкрепляющий ее набор, а затем на другие перекрытия, являющиеся опорами для бортового перекрытия. Набор должен не только обеспечивать прочность борта при действии на него поперечной нагрузки, но должен также обеспечивать устойчивость листов бортовой обшивки при действии возможных нагрузок в плоскости этих листов. При общем изгибе корпуса судна борта являются стенками корпуса. Они привлекают палубы и днище к восприятию изгибающего момента.

Основным видом нагрузки на бортовое перекрытие является поперечная нагрузка, обусловленная давлением забортной воды. Поэтому выбор системы набора борта должен производиться из условия восприятия именно этой нагрузки, т.е. из условия обеспечения местной прочности.

Значительную роль в проектировании бортовых перекрытий играют ледовые нагрузки. Величина этих сил может быть настолько значительна, что требует специального подкрепления бортового перекрытия.

Поперечными переборками, палубами и платформами борт по всей длине судна разделяется на отдельные перекрытия. Значимость каждого из бортовых перекрытий в общей и местной прочности корпуса судна является разной. Неодинаковы и нагрузки, действующие на отдельные участки борта по его высоте и длине судна.

Назначение судна (в особенности род перевозимого груза) оказывает большое влияние на конструкцию бортового перекрытия. Поэтому бортовые перекрытия различных судов следует рассматривать отдельно – по типам судов.

Расчетные формулы и примеры расчета элементов борта для различных судов приведены в приложениях.

Конструирование бортового перекрытия также включает три этапа:

1. разработка схемы перекрытия;

2. расчет элементов перекрытия;

3. вычерчивание рассчитанных конструкций на чертеже конструктивного мидель-шпангоута.

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СУХОГРУЗЫ, РЕФРИЖЕРАТОРЫ И РОЛКЕРЫ

Универсальные сухогрузы и рефрижераторы являются, как правило, многопалубными судами. Поэтому опорный контур каждого бортового перекрытия представляет собой вытянутый по длине судна прямоугольник. Известно, что с точки зрения местной прочности основной набор перекрытия целесообразно устанавливать параллельно короткой стороне опорного контура – в данном случае в поперечном направлении (шпангоуты). Таким образом, обоснованно применяется поперечная система набора. Днище, а также палубы и платформы являются опорами для шпангоутов, и пролеты шпангоутов получаются небольшими, поэтому установки перекрестного набора (который загромождал бы грузовые помещения, снижая грузовместимость судна) не требуется. Получается ПОПЕРЕЧНАЯ МОНОТОННАЯ СИСТЕМА НАБОРА, характерная для судов данного типа.

Разработка схемы бортового перекрытия

Схема разрабатывается для того же трюма в средней части судна, что и в расчете днища.

Границами перекрытия является его опорный контур; для бортового перекрытия – это днище (настил второго дна), палубы и платформы, а также поперечные переборки.

Затем выполняется расстановка элементов набора (в соответствии с выбранной системой набора) – это шпангоуты (трюмные и твиндечные), установленные на расстоянии шпации. В трюмной части перекрытия может быть установлен бортовой стрингер (разносящий), предназначенный для уменьшения размеров пластин бортовой обшивки (повышения их прочности и устойчивости), профиль которого соответствует профилю основных шпангоутов (чтобы не нарушать монотонности конструкции).

Кроме того, в зависимости от ледовой категории судна на схеме необходимо установить дополнительные ледовые подкрепления набора (п. 3.10.2.1):

- бортовые стрингеры устанавливаются в районе I (район переменных ватерлиний) на судах категорий Ice1, Ice2, Ice3 – на расстоянии не более 3 м; Arc4 – Arc9 – не более 2 м;

- промежуточные шпангоуты на расстоянии 0,5 шпации – установка их не обязательна.

Расчет элементов бортового перекрытия

План расчета

1. Трюмные шпангоуты (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.1; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для трюмных шпангоутов одинарного борта;

k_=0,65 – для шпангоутов наружного борта;

l=h_тр – пролет трюмного шпангоута (высота трюма), м;

a – расстояние между шпангоутами (шпация), м;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне середины пролета трюмного шпангоута, кПа. При этом «p» должно быть принято не менее минимального значения, определяемого по формуле

р_st=10z_i – статическое давление воды, кПа;

- волновое (динамическое) давление воды, кПа;

C_w - волновой коэффициент, определенный ранее (в расчете наружной обшивки);

z_i – расстояние от точки середины пролета трюмного шпангоута до летней ГВЛ, м;

p_w0 - волновое давление воды на уровне летней ГВЛ, определенное ранее (в расчете наружной обшивки);

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

1а. Трюмные шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.3 – выполняется для пролетов, попадающих в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний)

Здесь р=р_В1 – интенсивность ледовой нагрузки (район I), определенная ранее при расчете толщины ледового пояса, кПа;

- высота распределения ледовой нагрузки, для средней части (района ВI) определена ранее при расчете толщины ледового пояса, м;

а – шпация, м;

l - пролет трюмного шпангоута, м;

- (при l_л0,5l);

Е = 1 – (при l_л≥0,5l);

l_л – часть длины пролета шпангоута, перекрытая районом ледовых усилений (ледовым поясом), м;

=1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

2. Твиндечные шпангоуты (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.2; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Этот пункт расчета следует повторить для каждого твиндека по высоте)

Здесь Q=pal;

m=10 – для твиндечных шпангоутов одинарного борта;

k_=0,65 – для шпангоутов наружного борта;

l=h_тв – пролет шпангоута в твиндеке (высота твиндека), м;

a – шпация, м;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне середины пролета твиндечного шпангоута, кПа;

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

2а. Твиндечные шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.3 – выполняется для пролетов, попадающих в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний) аналогично расчету в п.1а.

В каждом пролете (в трюме, нижнем твиндеке и т.д.) после расчета W подобрать профили шпангоутов. Для пролетов, попадающих в район ледовых усилений, профиль подбирается по большему значению W (рассчитанному на давление воды или ледовую нагрузку).

3. Разносящие стрингеры (в районе ледовых усилений) – п. 3.10.4.3 - профиль принимается без расчета – по принятому профилю шпангоутов в соответствующем пролете.

4. Промежуточные шпангоуты (в районе ледовых усилений) – если устанавливаются - п. 3.10.4.3 - профиль принимается без расчета – по принятому профилю шпангоутов в соответствующем пролете.

ЛЕСОВОЗЫ

На однопалубных судах, какими являются лесовозы, высота бортового перекрытия (от настила второго дна до ВП) также значительно меньше длины (расстояние между поперечными переборками – длина трюма). При этом также применяется поперечная система набора. Т.к. отсутствуют внутренние палубы, пролет шпангоутов получался бы большим (что приводит к увеличению профилей и, следовательно, массы конструкции). Поэтому по высоте борта устанавливаются продольные усиленные связи – бортовые стрингеры (через 2 – 3,5 м), которые не только являются опорами для обычных шпангоутов, но и уменьшают размеры пластин бортовой обшивки, обеспечивая их прочность и жесткость. Кроме того, для усиления конструкции борта устанавливаются рамные (усиленные) шпангоуты через 3-5 шпаций (согласованно с расположением сплошных флоров на днище). Из условия технологичности конструкции профили рамных шпангоутов и бортовых стрингеров обычно выбирают одинаковыми.

Таким образом, получается ПОПЕРЕЧНАЯ УСИЛЕННАЯ СИСТЕМА НАБОРА, представленная следующими элементами:

- обычные шпангоуты – на расстоянии шпации;

- рамные шпангоуты – через 3-5 шпаций (как сплошные флоры на днище);

- бортовые стрингеры – через 2 – 3,5 м. При выборе этого расстояния следует учитывать ледовую категорию судна (требования к установке бортовых стрингеров указаны в расчете универсальных сухогрузов – п. . 3.10.2.1 ).

Схема бортового перекрытия разрабатывается для того же трюма в средней части судна, что и в расчете днища.

Такая система набора борта также является традиционной для машинных отделений судов, где усиление связано с дополнительными нагрузками от работы двигателей.

Расчет элементов бортового перекрытия

План расчета

1. Трюмные (обычные) шпангоуты (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.1; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для трюмных шпангоутов одинарного борта;

k_=0,65 – для шпангоутов наружного борта;

l - пролет трюмного шпангоута (нижний), м;

a – расстояние между шпангоутами (шпация), м;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне середины пролета шпангоута, кПа.

р_st=10z_i – статическое давление воды, кПа;

- волновое (динамическое) давление воды, кПа;

C_w - волновой коэффициент, определенный ранее (в расчете наружной обшивки);

z_i – расстояние от точки середины пролета шпангоута до летней ГВЛ, м;

p_w0 - волновое давление воды на уровне летней ГВЛ, определенное ранее (в расчете наружной обшивки);

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

1а. Трюмные (обычные) шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.3 – выполняется для пролета, попадающего в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний)

Здесь р=р_В1 – интенсивность ледовой нагрузки (район I), определенная ранее при расчете толщины ледового пояса, кПа;

- высота распределения ледовой нагрузки, для средней части (района ВI) определена ранее при расчете толщины ледового пояса, м;

а – шпация, м;

l - соответствующий пролет шпангоута (попадающий в район ледовых усилений), м;

- (при l_л0,5l);

Е = 1 – (при l_л≥0,5l);

l_л – часть длины пролета шпангоута, перекрытая районом ледовых усилений (ледовым поясом), м;

=1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

По результатам расчета в п. 1 и 1а (по большему значению) подобрать профиль (как правило, прокатный профиль – симметричный или несимметричный полособульб).

2. Рамные шпангоуты (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.5; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pa_ршl;

m=11 – для рамных шпангоутов при поперечной системе набора;

k_ =0,65 - для рамных шпангоутов при поперечной системе набора в средней части судна;

l – пролет рамного шпангоута (высота трюма), м;

a_рш = 3-5 шп. – расстояние между рамными шпангоутами;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне середины пролета шпангоута, кПа.

р_st=10z_i – статическое давление воды, кПа;

z_i – расстояние от точки середины пролета шпангоута до летней ГВЛ, м;

- волновое (динамическое) давление воды, кПа;

p_w0 - волновое давление воды на уровне летней ГВЛ, определенное ранее (в расчете наружной обшивки);

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

2а. Рамные шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.5

Здесь р=р_В1 – интенсивность ледовой нагрузки (район I), определенная ранее при расчете толщины ледового пояса, кПа;

а=а_рш = 3-5 шп. – расстояние между рамными шпангоутами, м;

l_p - пролет рамного шпангоута (высота трюма), м;

b – см. п. 1а;

n – число обычных шпангоутов между рамными;

k_m – коэффициент, определяемый по табл. 3.10.4.5.1-1 в зависимости от m – числа бортовых стрингеров по высоте борта;

и - коэффициенты, определяемые по табл. 3.10.4.4 в зависимости от i – индекса, зависящего от количества бортовых стрингеров по высоте борта (при числе бортовых стрингеров m =1 i = 1; при числе бортовых стрингеров m ≥2 i = 2) ;

k_p^н = 0,6;

- 1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

По результатам расчета в п. 2 и 2а (по большему значению) подобрать профиль (как правило, для рамного усиленного набора – сварной тавровый профиль).

3. Бортовые стрингеры (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.4; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Расчет выполняется для нижнего (наиболее нагруженного) стрингера.

Здесь Q=pa_бсl;

m=18 – для бортовых стрингеров при поперечной системе набора;

k_ =0,65 - для бортовых стрингеров при поперечной системе набора в средней части судна;

l – пролет бортового стрингера (расстояние между рамными шпангоутами), м;

a_бс – расстояние между бортовыми стрингерами, м;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне нижнего (наиболее нагруженного) стрингера, кПа.

р_st=10z_i – статическое давление воды, кПа;

z_i – расстояние от нижнего (наиболее нагруженного) стрингера до летней ГВЛ, м;

- волновое (динамическое) давление воды, кПа;

p_w0 - волновое давление воды на уровне летней ГВЛ, определенное ранее (в расчете наружной обшивки);

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

3а. Бортовые стрингеры (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.4

Здесь р=р_В1 – интенсивность ледовой нагрузки (район I), определенная ранее при расчете толщины ледового пояса, кПа;

а₁ – расстояние между рамными шпангоутами, м;

b – см. п. 1а;

и - коэффициенты, определяемые по табл. 3.10.4.4 – см. п. 2а;

l – пролет бортового стрингера (расстояние между рамными шпангоутами), м;

k_c^н = 0,6;

- 1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

По результатам расчета в п. 3 и 3а (по большему значению) подобрать профиль (как правило, для рамного усиленного набора – сварной тавровый профиль).

Сравнивая выбранные профили рамных шпангоутов и бортовых стрингеров, рекомендуется их принять одинаковыми (из технологических соображений) – по большему значению.

Можно не делать расчет бортовых стрингеров, а сразу принять их по профилю рамных шпангоутов.

КОНТЕЙНЕРОВОЗЫ

Основной особенностью борта контейнеровозов является то обстоятельство, что борт выполняется двойным. При большом раскрытии палубы второй борт позволяет компенсировать ослабление конструкции корпуса, а также использовать околобортное пространство трюма (в нижней части двойного борта располагаются балластные цистерны, а верхний твиндек используется как коридор) Т.е. объем двойного борта разделяется по высоте платформами, необходимость которых обусловлена не только указанными эксплуатационными соображениями, но и необходимостью обеспечения прочности и жесткости конструкции двойного борта.

Можно считать, что на контейнерных судах применяется ПОПЕРЕЧНАЯ УСИЛЕННАЯ СИСТЕМА НАБОРА, где роль рамных шпангоутов выполняют вертикальные листовые диафрагмы, а несущими бортовыми стрингерами являются горизонтальные листовые диафрагмы (платформы). Таким образом, основными элементами бортового перекрытия контейнеровоза являются:

- обычные шпангоуты – на расстоянии шпации;

- вертикальные листовые диафрагмы – через 3-5 шпаций (как сплошные флоры на днище);

- горизонтальные листовые диафрагмы (платформы)– через 3 – 4 м;

- разносящие стрингеры - в районе ледовых усилений через 2 – 3 м – в зависимости от ледовой категории судна (требования к установке бортовых стрингеров указаны в расчете универсальных сухогрузов – п. . 3.10.2.1 Правил).

Схема бортового перекрытия разрабатывается для того же трюма в средней части судна, что и в расчете днища.

Расчет элементов бортового перекрытия

План расчета

1. Трюмные шпангоуты - между 2-м дном и НП - (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.1; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=12 – для трюмных шпангоутов двойного борта;

k_=0,65 – для шпангоутов наружного борта;

l=h_тр – пролет трюмного шпангоута (высота трюма), м;

a – расстояние между шпангоутами (шпация), м;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне середины пролета трюмного шпангоута, кПа. При этом «p» должно быть принято не менее минимального значения, определяемого по формуле ;

р_st=10z_i – статическое давление воды, кПа;

- волновое (динамическое) давление воды, кПа;

C_w - волновой коэффициент, определенный ранее (в расчете наружной обшивки);

z_i – расстояние от точки середины пролета трюмного шпангоута до летней ГВЛ, м;

p_w0 - волновое давление воды на уровне летней ГВЛ, определенное ранее (в расчете наружной обшивки);

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

1а. Трюмные шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.3 – выполняется для пролетов, попадающих в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний)

Здесь р=р_В1 – интенсивность ледовой нагрузки (район I), определенная ранее при расчете толщины ледового пояса, кПа;

- высота распределения ледовой нагрузки, для средней части (района ВI) определена ранее при расчете толщины ледового пояса, м;

а – шпация, м;

l - пролет трюмного шпангоута, м;

- (при l_л0,5l);

Е = 1 – (при l_л≥0,5l);

l_л – часть длины пролета шпангоута, перекрытая районом ледовых усилений (ледовым поясом), м;

=1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

2. Твиндечные шпангоуты (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.2; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Этот пункт расчета следует повторить для каждого твиндека по высоте.

Здесь Q=pal;

m=12 – для шпангоутов двойного борта;

k_=0,65 – для шпангоутов наружного борта;

l=h_тв – пролет шпангоута в твиндеке (высота твиндека), м;

a – шпация, м;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне середины пролета твиндечного шпангоута, кПа;

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

2а. Твиндечные шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.3 – выполняется для пролетов, попадающих в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний) аналогично расчету в п.1а.

В каждом пролете (в трюме, нижнем твиндеке и т.д.) после расчета W подобрать профили шпангоутов. Для пролетов, попадающих в район ледовых усилений, профиль подбирается по большему значению W (рассчитанному на давление воды или ледовую нагрузку).

3. Разносящие стрингеры (в районе ледовых усилений) – п. 3.10.4.3 - профиль принимается без расчета – по принятому профилю шпангоутов в соответствующем пролете.

4. Промежуточные шпангоуты (в районе ледовых усилений) – если устанавливаются - п. 3.10.4.3 - профиль принимается без расчета – по принятому профилю шпангоутов в соответствующем пролете.

5. Шпангоуты 2-го борта – трюмные - между 2-м дном и НП - (расчет на испытательный напор для балластной цистерны) – пп. 2.5.4.1; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=12 – для шпангоутов двойного борта;

k_=0,75 – для шпангоутов внутреннего борта;

l=h_тр – пролет трюмного шпангоута (высота трюма), м;

a – шпация, м;

- испытательный напор на уровне середины пролета шпангоута, кПа

z_i - расстояние от середины пролета шпангоута до ВП, м;

z = 1,5 м – высота воздушной трубки над ВП, м;

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

5. Шпангоуты 2-го борта – твиндечные (расчет на испытательный напор для балластной цистерны) – пп. 2.5.4.1; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Этот пункт расчета следует повторить для каждого твиндека по высоте.

Здесь Q=pal;

m=12 – для шпангоутов двойного борта;

k_=0,75 – для шпангоутов внутреннего борта;

l=h_тв – пролет шпангоута в твиндеке (высота твиндека), м;

a – шпация, м;

- испытательный напор на уровне середины пролета шпангоута, кПа

z_i - расстояние от середины пролета шпангоута до ВП, м;

z = 1,5 м – высота воздушной трубки над ВП, м;

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

В каждом пролете (в трюме, нижнем твиндеке и т.д.) после расчета W подобрать профили шпангоутов. Для пролетов, попадающих в район ледовых усилений, профиль подбирается по большему значению W (рассчитанному на давление воды или ледовую нагрузку).

6. Толщина диафрагм (вертикальных и горизонтальных) – п. 2.5.4.8

может быть принята как толщина сплошных флоров (но не меньше минимальной)

S=S_спл.фл.S_min

S_min=0,018L+6,2

БАЛКЕРЫ

Борт балкера четко делится на три отдельных перекрытия: районы скуловой и подпалубной цистерны и трюмную (среднюю) часть. Скуловая цистерна может быть спроектирована по продольной или поперечной системе набора. В подпалубной цистерне применяется продольная система набора, что определяется нагрузками от общего продольного изгиба судна. В трюмной части борта – поперечная монотонная система набора (это связано с формой этой части перекрытия – прямоугольник, вытянутый вдоль судна).

Схема бортового перекрытия разрабатывается для того же трюма в средней части судна, что и в расчете днища. Опорный контур этого перекрытия представляет собой прямоугольник с размерами: длина трюма и высота борта, разделенный на три указанных выше района.

Расстановка основных элементов бортового перекрытия должна быть согласована с расположением днищевого набора:

в скуловой цистерне

при продольной системе набора

- продольные бортовые балки – на расстоянии шпации;

- рамы– через 2 шпации (согласованно со сплошными флорами на днище);

при поперечной системе набора

- рамы– на каждом шпангоуте;

в средней части борта

- обычные шпангоуты – на расстоянии шпации;

в подпалубной цистерне

- продольные бортовые балки – на расстоянии шпации;

- рамы – через 2-4 шпации (согласованно со сплошными флорами на днище).

План расчета

1. Трюмные шпангоуты - пп. 2.5.4.1; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для трюмных шпангоутов одинарного борта;

k_=0,65 – для шпангоутов наружного борта;

l – пролет трюмного шпангоута (расстояние по борту между скуловой и подпалубной цистернами), м;

a – расстояние между шпангоутами (шпация), м;

р=р_г или р_{внешнее}, или р_исп (что больше)

- давление сыпучего груза – п. 1.3.4.3;

h_г=h_тр/2 - на уровне середины высоты трюма;

- плотность груза, т/м³;

µ - удельный погрузочный объем груза, м³/т;

a_z – расчетное ускорение в вертикальном направлении при качке (может приниматься равным 0 в средней части судна);

р_{внешнее}= - внешнее давление на уровне середины пролета трюмного шпангоута, кПа. При этом «p» должно быть принято не менее минимального значения, определяемого по формуле ;

р_st=10z_i – статическое давление воды, кПа;

- волновое (динамическое) давление воды, кПа;

C_w - волновой коэффициент, определенный ранее (в расчете наружной обшивки);

z_i – расстояние от точки середины пролета трюмного шпангоута до летней ГВЛ, м;

p_w0 - волновое давление воды на уровне летней ГВЛ, определенное ранее (в расчете наружной обшивки);

- испытательное давление, кПа;

- испытательный напор (от середины высоты трюма до верха воздушной трубки), м;

h_тр – высота трюма, м;

=1,5 м - высота воздушной трубки над ВП, м;

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

1а. Трюмные шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.3 – выполняется для пролетов, попадающих в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний)

Здесь р=р_В1 – интенсивность ледовой нагрузки (район I), определенная ранее при расчете толщины ледового пояса, кПа;

- высота распределения ледовой нагрузки, для средней части (района ВI) определена ранее при расчете толщины ледового пояса, м;

а – шпация, м;

l - пролет трюмного шпангоута, м;

- (при l_л0,5l);

Е = 1 – (при l_л≥0,5l);

l_л – часть длины пролета шпангоута, перекрытая районом ледовых усилений (ледовым поясом), м;

=1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

По результатам расчета пунктов 1 и 1а (по большему результату) подобрать профиль (как правило, сварной тавр).

2. Продольные балки скуловой цистерны - пп. 2.5.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=12 – для продольных бортовых балок;

k_=0,65 – для продольных бортовых балок в средней части судна;

l – пролет продольной балки – расстояние между рамами скуловой цистерны, м;

a – расстояние между продольными бортовыми балками (шпация), м;

р ₌ - испытательное давление, кПа;

- испытательный напор, м;

z_i – расстояние от нижней продольной балки до ВП;

=1,5 м - высота воздушной трубки над ВП, м.

2а. Продольные балки скуловой цистерны - п. 3.10.4.6 - расчет выполняется, если скуловая цистерна попадает в район ледовых усилений I или II

Здесь l – пролет продольных балок, м;

с=1 – при отсутствии дополнительных (промежуточных) шпангоутов;

; ; ;

- при ;

- при ;

a – расстояние между продольными бортовыми балками (шпация), м;

- см. расчет толщины ледового пояса;

=1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

По результатам расчета пунктов 2 и 2а (по большему результату) подобрать профиль (как правило, симметричный или несимметричный полособульб).

3. Рамы скуловой цистерны - пп. 2.5.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=11 – для рам;

k_=0,65 – для рам в средней части судна;

l – пролет рамы (по борту), м;

a – расстояние между рамами, м;

р ₌ - испытательное давление, кПа;

- испытательный напор, м;

z_i – расстояние от середины пролета рамы до ВП;

=1,5 м - высота воздушной трубки над ВП, м.

Подобрать профиль – сварной тавр - и проверить, чтобы h_рамы≥2h_{продольных балок} (при необходимости увеличить профиль рамы).

4. Продольные балки подпалубной цистерны - пп. 2.5.4.3 – рассчитываются аналогично п. 2, но отличается «p», т.к. отличается «z_i».

3. Рамы подпалубной цистерны - пп. 2.5.4.3 рассчитываются аналогично п.3 (могут отличаться «a» «l» «p»).

ТАНКЕРЫ

Современные танкеры проектируются с двойными бортами, что обусловлено требованиями Международной конвенции о защите Мирового океана от загрязнения. Пространство внутри двойного борта используется в качестве балластной цистерны. Поэтому основной нагрузкой, на которую рассчитываются конструкции борта является испытательный напор (при испытаниях непроницаемости двойного борта).

Бортовые перекрытия крупных танкеров (по требованиям «Правил» Морского Регистра судоходства РФ) должны быть выполнены по продольной системе набора.

Таким образом, основными элементами бортового перекрытия танкера являются:

- продольные бортовые балки – на расстоянии шпации, которые делятся по высоте борта на 2-3 группы, рассчитываемые на соответствующее по высоте давление воды;

- вертикальные листовые диафрагмы – через 3-5 шпаций (как сплошные флоры на днище), выполняющие роль рамных шпангоутов;

В районе ледовых усилений могут быть установлены бортовые стрингеры или дополнительные (промежуточные) рамные шпангоуты.

Схема бортового перекрытия разрабатывается для того же танка в средней части судна, что и в расчете днища.

Расчет элементов бортового перекрытия

План расчета

1. Продольные бортовые балки - пп. 2.5.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2 – рассчитываются отдельно для каждой группы

Здесь Q=pal;

m=12 – для продольных бортовых балок;

k_=0,65 – для продольных бортовых балок в средней части судна;

l – пролет продольной балки – расстояние между диафрагмами (рамными шпангоутами), м;

a - расстояние между продольными бортовыми балками (шпация), м;

p=p_исп=7,5h_н - испытательное давление, кПа;

- испытательный напор, м;

z_i – расстояние от нижней продольной балки данной группы до ВП, м;

=2,5 м - высота воздушной трубки над ВП, м.

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

1а. Продольные бортовые балки (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.6 – выполняется для продольных балок, попадающих в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний)

Здесь l – пролет продольных балок, м;

с=1 – при отсутствии дополнительных (промежуточных) шпангоутов;

; ; ;

- при ;

- при ;

a – расстояние между продольными бортовыми балками (шпация), м;

- см. расчет толщины ледового пояса;

=1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

По результатам расчета пунктов 1 и 1а (по большему результату) подобрать профиль – для каждой группы (как правило, симметричный или несимметричный полособульб).

2. Диафрагмы двойного борта (рамные шпангоуты)

2а. Минимальная толщина диафрагм – п. 2.5.4.8

S_min=0,018L+6,2

2б. Рамные шпангоуты (диафрагмы) – п. 2.5.4.5; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pa_рш l;

m=11 – для рамных шпангоутов при продольной системе набора;

k_=0,65 – для рамных шпангоутов в средней части судна;

l – пролет рамного шпангоута (диафрагмы) – высота танка, м;

a_рш - расстояние между рамными шпангоутами (диафрагмами), м;

p=p_исп=7,5h_н - испытательное давление, кПа;

- испытательный напор, м;

z_i – расстояние от середины пролета рамного шпангоута до ВП (половина высоты танка), м;

=2,5 м - высота воздушной трубки над ВП, м.

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

2в. Рамные шпангоуты (диафрагмы) – п. 3.10.4.7 – расчет на ледовую нагрузку - выполняется для судов, имеющих ледовые подкрепления в средней части судна (Arc3, Arc 4 и далее)

Здесь p,b – см. расчет толщины ледового пояса;

a_рш - расстояние между рамными шпангоутами (диафрагмами), м;

l – пролет рамного шпангоута (диафрагмы) – высота танка, м;

; ; ; ; ;

k_g – большая из величин: ; ;

; k – число продольных балок по высоте борта;

, b₁ – см. расчет продольных балок (п. 1а);

=1,15 - коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

В результате расчета пунктов 2а, 2б, 2в выбрать сечение диафрагмы. В данном расчете оно представляет собой двутавровую балку - сечение диафрагмы с двумя присоединенными поясками (обшивки наружного и внутреннего борта). Размеры сечения этой балки можно выбрать следующим образом:

- стенка диафрагмы имеет толщину (S) не менее S_min, определенной в п. 2а, (можно принять как толщину сплошных флоров) и ширину (h), равную ширине двойного борта, т.е. площадь сечения стенки диафрагмы будет

, см²

- присоединенные пояски наружной обшивки и обшивки внутреннего борта имеют толщину, равную толщине указанных конструкций (соответственно, S_б и S_{вн. б}); ширина присоединенных поясков (b) выбирается как меньшая из следующих двух величин: 1/6l или a_рш. Тогда площади сечений присоединенных поясков будут (в см²)

Затем надо рассчитать момент сопротивления поперечного сечения полученного профиля диафрагмы (по формуле Бубнова)

и проверить условие (W_расч – необходимый – расчетный - момент сопротивления поперечного сечения диафрагмы, определенный в пп. 2б и 2в).

3. Ребра жесткости диафрагм - п. 2.5.4.8; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=10 – для ребер жесткости;

k_=0,75 – для ребер жесткости в средней части судна;

l – пролет ребер жесткости (ширина двойного борта), м;

a - расстояние между ребрами жесткости (шпация), м;

p=p_исп=7,5h_н - испытательное давление, кПа;

- испытательный напор, м;

z_i – расстояние от нижнего ребра жесткости до ВП, м;

=2,5 м - высота воздушной трубки над ВП, м.

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

Подобрать профиль ребер жесткости – симметричный или несимметричный полособульб.

В результате расчета элементов бортового перекрытия студенты должны вычертить элементы борта на чертеже конструктивного мидель-шпангоута. На каждый борт вычерчиваются сечения, соответствующие конструкции днища. Обозначить размеры элементов борта – по расчету. При этом рекомендуется воспользоваться «Альбомами типовых конструкций» или учебниками по конструкции корпуса /1/, /2/.