4.5 Расчет элементов переборок

Поперечные переборки транспортных судов предназначены для обеспечения непотопляемости судов. Поэтому расчетной нагрузкой для них является статическое давление воды при аварийном затоплении отсека (до уровня ВП). На танкерах расчетная нагрузка – испытательный напор до верха воздушной трубки (2,5 м над ВП).

Поперечные переборки в большинстве случаев проектируются по системе вертикальных стоек, которые соединяют продольный набор ВП и днища, наиболее нагруженный при общем продольном изгибе корпуса судна.

Продольные переборки крупных танкеров прямо включаются в эквивалентный брус, поэтому обычно проектируются по продольной системе набора (так же, как бортовые перекрытия).

Разработка конструкции переборок выполняется в два этапа:

1. разработка схемы перекрытия

2. расчет элементов перекрытия

МНОГОПАЛУБНЫЕ СУДА

(УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СУХОГРУЗЫ, РЕФРИЖЕРАТОРЫ, РОЛКЕРЫ)

На судах, имеющих несколько палуб, поперечная переборка разбивается на несколько перекрытий: трюмную и твиндечные части. Каждое из этих перекрытий обычно имеет форму вытянутого поперек судна прямоугольника. При этом, исходя из условия местной прочности переборки, основной набор следует устанавливать вертикально (параллельно короткой стороне опорного контура), т.е. основным набором являются вертикальные стойки. При таком расположении основной набор поперечной переборки связывает между собой продольный набор днища и палуб, что положительно сказывается на их работе в обеспечении общей продольной прочности. Установки перекрестного набора, как правило, не требуется, т.к. вертикальные стойки имеют небольшой пролет (из-за большого количества палуб).

Разработка схемы перекрытия поперечной переборки

Схема разрабатывается для средней части судна.

Границами перекрытия являются борта, настил второго дна и палубы.

Расстановка элементов набора (в соответствии с выбранной системой набора) начинается с установки вертикальных стоек (на расстоянии шпации), расположение которых должно быть согласовано с продольным набором днища и ВП.

Затем устанавливаются рамные стойки (над днищевыми стрингерами).

При большой высоте трюма может быть предусмотрен разносящий шельф – для уменьшения размеров пластин обшивки переборки (для обеспечения их прочности и жесткости), профиль которого, как правило, выбирается соответствующим профилю рамных стоек.

Для поперечной переборки следует разработать две расчетные схемы:

- на одной показать разбивку обшивки переборки на поясья (ширина каждого пояса должна бать не больше ширины стандартных прокатных листов – можно принять по 2 м);

- на второй – расположение набора, где необходимо обозначить элементы и назвать их, а также указать расстояния между набором.

Расчет элементов поперечных переборок

План расчета

1. Расчетные нагрузки на конструкции переборки – пп. 2.7.3.1; 1.3.4.3

а) на листы обшивки

р=7,5z_i 12 кПа

Здесь z_i - расстояние от нижней кромки каждого листа до ВП (ширина листов – 2 м), м;

Этот расчет надо выполнить для каждого пояса переборки (с учетом первой схемы).

б) на обычные и рамные стойки в трюме

р=7,5z_i 12 кПа

Здесь z_i – расстояние от середины пролета стойки до ВП, м.

в) на обычные и рамные стойки в твиндеке

р=7,5z_i 12 кПа

Здесь z_i – расстояние от середины пролета стойки до ВП, м.

Эту нагрузку надо рассчитать для каждого твиндека по высоте судна.

2. Минимальная толщина обшивки переборки – п. 2.7.4.1

S_min=4 + 0,02L (при L>150 м в данной формуле принимать L=150 м)

для нижнего пояса на 1 мм больше (6 мм)

3. Расчетная толщина обшивки переборки – пп. 2.7.4.1; 1.6.4.4

Здесь m=15,8;

а – расстояние между вертикальными стойками (шпация), м;

=0,9 – в средней части судна;

- коэффициент, зависящий от соотношения размеров пластины обшивки: а и b – меньшего и большего, соответственно.

- расчетный нормативный предел текучести по нормальным напряжениям;

р – расчетная нагрузка на соответствующий пояс обшивки переборки, определенная в п. 1, кПа;

- запас на износ настила, определяемый в соответствии с п. 1.1.5.1;

u– среднегодовое уменьшение толщины (мм/год): (принимаемое по табл. 1.1.5.2): 0,1 мм/г - для верхнего пояса обшивки; 0,13 мм/г - для нижнего пояса обшивки; 0,12 мм/г – для остальных (промежуточных) поясьев обшивки;

Т - планируемый срок службы конструкции – принимается 24 года.

Толщину обшивки переборки надо рассчитать для каждого пояса по высоте переборки и принять не менее минимальной (см. п.2).

4. Обычные вертикальные стойки в трюме – пп. 2.7.4.2; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для вертикальных стоек переборок;

k_= 0,75 - для вертикальных стоек переборок в средней части судна;

l – пролет вертикальной стойки в трюме (высота трюма), м;

a - расстояние между вертикальными стойками (шпация), м;

р – расчетная нагрузка на стойки в трюме, определенная в п. 1;

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

Подобрать профиль – симметричный или несимметричный полособульб.

5. Обычные вертикальные стойки в твиндеке – пп. 2.7.4.2; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для вертикальных стоек переборок;

k_= 0,75 - для вертикальных стоек переборок в средней части судна;

l – пролет вертикальной стойки в твиндеке (высота твиндека), м;

a - расстояние между вертикальными стойками (шпация), м;

р – расчетная нагрузка на стойки в твиндеке, определенная в п. 1;

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

Подобрать профиль – симметричный или несимметричный полособульб.

Этот пункт повторяется для каждого твиндека по высоте судна.

6. Рамные стойки в трюме – пп. 2.7.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для вертикальных стоек переборок;

k_= 0,75 - для вертикальных стоек переборок в средней части судна;

l – пролет рамной стойки в трюме (высота трюма), м;

a - расстояние между рамными стойками (по схеме), м;

р – расчетная нагрузка на стойки в трюме, определенная в п. 1;

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

Подобрать профиль – сварной тавр.

7. Рамные стойки в твиндеке – пп. 2.7.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для вертикальных стоек переборок;

k_= 0,75 - для вертикальных стоек переборок в средней части судна;

l – пролет рамной стойки в твиндеке (высота твиндека), м;

a - расстояние между рамными стойками (по схеме), м;

р – расчетная нагрузка на стойки в твиндеке, определенная в п. 1;

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

Подобрать профиль – сварной тавр.

Этот пункт повторяется для каждого твиндека по высоте судна.

8. Разносящий шельф – принимается без расчета – профиль такой же, как у рамных стоек в трюме.

ОДНОПАЛУБНЫЕ СУДА

(КОНТЕЙНЕРОВОЗЫ, ЛЕСОВОЗЫ, БАЛКЕРЫ, ТАНКЕРЫ)

На таких судах перекрытие поперечной переборки имеет форму, близкую к квадрату. Основной набор обычно устанавливают вертикально, т.е. основным набором являются вертикальные стойки. При таком расположении основной набор поперечной переборки связывает между собой продольный набор днища и палубы, что положительно сказывается на их работе в обеспечении общей продольной прочности. Т.к. отсутствуют внутренние палубы, для уменьшения пролета стоек необходима установка горизонтальных рам (шельфов) – ориентировочно через 3,5 – 5 м по высоте.

Разработка схемы перекрытия поперечной переборки

Схема разрабатывается для средней части судна.

Границами перекрытия являются борта, настил второго дна и верхняя палуба.

Расстановка элементов набора (в соответствии с выбранной системой набора) начинается с установки вертикальных стоек (на расстоянии шпации), расположение которых должно быть согласовано с продольным набором днища и ВП.

Затем устанавливаются рамные стойки (над днищевыми стрингерами).

Шельфы устанавливаются через 3,5 – 5 м по высоте (согласованно с бортовыми стрингерами).

Для поперечной переборки следует разработать две расчетные схемы:

- на одной показать разбивку обшивки переборки на поясья (ширина каждого пояса должна бать не больше ширины стандартных прокатных листов – можно принять по 2 м);

- на второй – расположение набора, где необходимо обозначить элементы и назвать их, а также указать расстояния между набором.

Расчет элементов поперечных переборок

План расчета

1. Расчетные нагрузки на конструкции переборки – пп. 2.7.3.1

а) на листы обшивки

р=7,5z_i 12 кПа

р=7,5(z_i+Δz) – для танкеров (Δz =2,5 м – высота воздушной трубки над ВП)

Здесь z_i - расстояние от нижней кромки каждого листа до ВП (ширина листов – 2 м), м;

Этот расчет надо выполнить для каждого пояса переборки (см. первую схему).

б) на обычные стойки (по нижнему пролету)

р=7,5z_i 12 кПа

р=7,5(z_i+Δz) – для танкеров (Δz =2,5 м – высота воздушной трубки над ВП)

Здесь z_i – расстояние от середины нижнего пролета стойки до ВП, м.

в) на рамные стойки

р=7,5z_i 12 кПа

р=7,5(z_i+Δz) – для танкеров (Δz =2,5 м – высота воздушной трубки над ВП)

Здесь z_i – расстояние от середины пролета стойки до ВП (половина высоты трюма), м.

г) на шельфы

р=7,5z_i 12 кПа

р=7,5(z_i+Δz) – для танкеров (Δz =2,5 м – высота воздушной трубки над ВП)

Здесь z_i – расстояние от шельфа до ВП, м.

Этот пункт повторяется для каждого шельфа по высоте переборки.

2. Минимальная толщина обшивки переборки – п. 2.7.4.1

S_min=4 + 0,02L (при L>150 м в данной формуле принимать L=150 м)

S_min=6,7 + 0,02L – для танкеров (при L>290 м в данной формуле принимать L=290 м)

для нижнего пояса на 1 мм больше (6 мм)

3. Расчетная толщина обшивки переборки – пп. 2.7.4.1; 1.6.4.4

Здесь m=15,8;

а – расстояние между вертикальными стойками (шпация), м;

=0,9 – в средней части судна;

- коэффициент, зависящий от соотношения размеров пластины обшивки: а и b – меньшего и большего, соответственно.

- расчетный нормативный предел текучести по нормальным напряжениям;

р – расчетная нагрузка на соответствующий пояс обшивки переборки, определенная в п. 1, кПа;

- запас на износ настила, определяемый в соответствии с п. 1.1.5.1;

u– среднегодовое уменьшение толщины (мм/год): (принимаемое по табл. 1.1.5.2):

0,1 мм/г (0,2 мм/г – танкеры; 0,13 мм/г - балкеры) - для верхнего пояса обшивки;

0,13 мм/г (0,18 мм/г – для танкеров; 0,18 мм/г – для балкеров) - для нижнего пояса обшивки;

0,12 мм/г (0,15 мм/г – для танкеров; 0,18 мм/г – для балкеров) – для остальных (промежуточных) поясьев обшивки;

Т - планируемый срок службы конструкции – принимается 24 года.

Толщину обшивки переборки надо рассчитать для каждого пояса по высоте переборки и принять не менее минимальной (см. п.2).

4. Обычные вертикальные стойки – пп. 2.7.4.2; 1.6.4.1; 1.6.4.2 (рассчитываются по нижнему, наиболее нагруженному пролету)

Здесь Q=pal;

m=18 – для вертикальных стоек переборок;

k_= 0,75 - для вертикальных стоек переборок в средней части судна;

l – пролет вертикальной стойки (нижний – по схеме – расстояние от настила второго дна до нижнего шельфа), м;

a - расстояние между вертикальными стойками (шпация), м;

р – расчетная нагрузка на обычные стойки, определенная в п. 1;

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

Подобрать профиль – симметричный или несимметричный полособульб.

5. Рамные стойки – пп. 2.7.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=11 – для вертикальных стоек переборок однопалубных судов;

k_= 0,75 - для вертикальных стоек переборок в средней части судна;

l – пролет рамной стойки (высота трюма), м;

a - расстояние между рамными стойками (по схеме), м;

р – расчетная нагрузка на рамные стойки, определенная в п. 1;

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

Подобрать профиль – сварной тавр.

6. Шельфы – 2.7.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=18 – для шельфов переборок;

k_= 0,75 - для шельфов переборок в средней части судна;

l – пролет шельфа – расстояние от борта (для судов с двойными бортами – от внутреннего борта) до ДП, м;

a=а_ш - расстояние между шельфами (по схеме), м;

р – расчетная нагрузка на шельфы, определенная в п. 1;

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

Подобрать профиль – сварной тавр.

Этот расчет выполняется для каждого шельфа по высоте переборки (отличается «р»).

Проверить профили шельфов по соотношению h_ш≥ 2h_{обычных стоек} (при необходимости - увеличить).

Далее рекомендуется согласовать профили шельфов и рамных стоек с учетом технологичности конструкций (часто их по профилю делают одинаковыми – по большему из профилей).

ПРОДОЛЬНЫЕ ПЕРЕБОРКИ ТАНКЕРОВ

Учитывая, что продольные переборки танкеров и по конструкции, и по расчетной нагрузке аналогичны ботовому перекрытию, можно их конструировать аналогично указанным перекрытиям (без расчета).

Проектирование продольных переборок также включает:

1. разработку схемы перекрытия, на которой (при продольной системе набора, характерной для переборок танкеров) устанавливаются продольные балки на расстоянии шпации (согласованно с продольными бортовыми балками) и рамные стойки на расстоянии 3-5 шпаций (так же, как рамные шпангоуты на борту). На схеме следует обозначить элементы и назвать их, а также указать расстояния между набором.

2. расчет и выбор элементов конструкции продольной переборки по следующему плану.

План расчета

1. Толщина обшивки переборки – принимается (без расчета) как на поперечной переборке – по поясьям.

2. Продольные балки продольной переборки (3 группы) – принимаются без расчета как продольные бортовые балки.

3. Рамные стойки продольной переборки – пп. 2.7.4.3; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pal;

m=11 – для рамных стоек продольных переборок;

k_= 0,75 - для рамных стоек переборок в средней части судна;

l – пролет рамной стойки – расстояние от второго дна до ВП, м;

a=а_р.с. - расстояние между рамными стойками (по схеме), м;

р – расчетная нагрузка на рамные стойки (такая же, как на рамные стойки поперечной переборки);

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

Подобрать профиль – сварной тавр.