5.4. Определение толщин поясьев обшивки

В соответствии с выполненным разбиением периметра поперечного сечения корпуса на поясья производим определение положения расчетных точек по высоте корпуса для вычисления нагрузок на обшивку со стороны моря. Определяем положение обязательных точек с учетом рекомендаций п. 5.2, вычисляя их отстояние z_i от ГВЛ

- точка 1: z₁ = d; z₁ =7,8 м;

- точка 1: z₁ = d; z₁ =7,8м;

- точка 2: z₂ = d – R – b₁; z₂ = 7,8 – 2,76 – 0,2 = 4,84 м;

- точка 3^): z₃ = 0 при p_w = 0м

- точка 4: z₄ = (D – d) – b_ш – b_{подш. п}; z₄ = (13,2 – 7,8) – 1,6 – 2,2 = 1,6 м;

- точка 5: z₅ =D – d; z₅ = 13,2 – 7,8 = 5,4 м.

Для вычисления расчетного давления найдем следующие вспомогательные величины:

= 10,75 – [(300 – 156,6)/100]^3/2 = 9,033;

а_v = 0,8v₀(L/10³ +0,4)/ + l,5 = 0,814(156,6/10³+ 0,4)/156,6^0,5 + 1,5 = 2,00;

а_х = k_x(1 – 2x₁/L)  0,267

Так как на миделе x₁ = L/2, то k_x(1 – 2x₁/L) = 0 и принимаем

а_х = 0,267.

Из условия а_v а_х  0,6 следует

а_v а_х = 0,6;

p_w0 = 5c_wa_va_x = 59,030,6 = 27,1 кПа.

Для точки 1, расположенной на днище, имеем

р_st1 = 10 z_i = 107,8 = 78 кПа;

p_w1 = p_w0 – 1,5c_w z_i /d = 27,1 – 1,527,17,8/7,8 = 13,55 кПа;

p₁ = p_st + p_w = 78 + 13,55 = 91,55 кПа.

Вычисление расчетного давления для остальных точек представлено в табл. 9.

Таблица 9

Определение нагрузки в расчетных точках НО и ВП

Расчетные величины и обозначения	Обшивка днища	Обшивка борта Надскуловой пояс	Обшивка борта в районе ГВЛ (ледовый пояс)	Обшивка борта Подширстречный пояс	Настил палубы
	Расчетные точки
	1 и 1	2	3	4	5
Расстояние zi	7,80	4,84	0,00	1,60	5,40
Гидростатическое давление рst1 = 10 zi, кПа	78,00	48,37	0,00	16,00	54,00
Волновой коэффициент cw	9,03	9,03	9,03	9,03	9,03
Коэффициент влияния скорости av	2,00		2,00	2,00	2,00
Коэффициент положения сечения ax	0,27	0,27	0,27	0,27	0,27
Произведение avax	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
Волновой давление для ГВЛ pw0 = 5cwavax, кПа	27,10	27,10	27,10	27,10	27,10
Волновой давление ниже ГВЛ pw = pw0 – 1,5cw zi /d , кПа	13,55	18,70	–	–	–
Волновой давление выше ГВЛ pw = pw0 – 7,5аx zi, кПа	–	–	–	23,89	17,72
Расчетное давление ниже ГВЛ p1 = pst + pw, кПа	91,55	67,06	27,10	–	–
Расчетное давление выше ГВЛ p1 = pw, кПа	–	–	–	23,89	17,72
Расчетное давление на палубу, кПа р5 = 0,7pw  pmin, где рmin = 0,015L + 7	–	–	–	–	12,40/9,35
Итоговые значения расчетного давления р, кПа	91,55	67,06	27,10	23,89	12,40

Найденные значения давления на наружную обшивку и ВП позволяют перейти к вычислению толщин соответствующих поясьев, которые определяются на основе рассмотрения работы элементарных панелей (пластин) судовой обшивки. На рис. 25 представлены фрагменты обшивки (настила) с выделением отдельных пластин.

Рис. 25. Фрагменты обшивки и элементарные пластины. а) днищевая обшивка (настил ВП); б) бортовая обшивка

В соответствии с п. (2.2.4.1) толщина листовых элементов судового корпуса должна быть не менее определяемой по формуле (1.6.4.4):

, мм,

где для днищевой обшивки

a = 0,8 м – шпация основного набора;

k = 1,2 – 0,5a/b  1

a = 0,8 м и b = 2,4 м – меньший и больший размеры опорного контура листового элемента, см. рис. 25;

k = 1 – принимаем;

k_ = 0,6 – для днищевой обшивки при продольной системе набора;

_п = 235/ = 235/0,78 = 301 МПа – для стали А32;

и = 0,2 мм/год – интенсивность коррозионного износа для обшивки днища;

Т = 24 года – срок службы судна;

s = u(Т – 12) = 0,2(24–12) = 2,4 мм – коррозионный износ.

Толщина поясьев днищевой обшивки по условиям прочности

= 15,80,81 + 2,4 = 11,0 мм.

Минимальная строительная толщина наружной обшивки днища и борта в любом случае должна быть не менее

s_min1 = (5,5 + 0,04L) = (5,5 + 0,04156,6)0,78^0,5 = 10,4 мм.

Принимаем толщину днищевой обшивки по расчетной точке 1

s_дн1  max(s₁ s_min1) = 11 мм.

Результаты вычислений для остальных точек приведены в табл. 10.

Таблица 10

Определение толщины наружной обшивки и ВП в расчетных точках

Расчетные величины и обозначения	Обшивка днища	Обшивка борта Надскуловой пояс	Обшивка борта в районе ГВЛ (ледовый пояс)	Обшивка борта Подширстречный пояс	Настил палубы
	Расчетные точки
	1 и 1	2	3	4	5
Меньший размер пластины а, м	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Больший размер пластины b, м	2,4	7	7	4,4	2,4
Отношение а/b	0,33	0,11	0,11	0,18	0,33
Коэффициент k = 1,2 – 0,5а/b  1	1	1	1	1	1
Расчетное давление p, кПа	91,55	67,06	27,10	23,89	12,40
Коэффициент k	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
Предел текучести n, МПа	301	301	301	301	301
s = 15,8ak , мм	9,0	7,7	4,9	4,6	3,3
Интенсивность износа u, мм/год	0,17	0,14	0,17	0,1	0,1
Срок службы T, год	24	24	24	24	24
Запас на износ s, мм	2,04	1,68	2,04	1,2	1,2
Толщина пластины sпр = s+ s, мм	11,0	9,4	6,9	5,8	4,5
smin = (5,5 + 0,04L) , мм	10,4	10,4	10,4	10,4	–
smіn = (7 + 0,02L) , мм	–	–	–	–	8,9
Принятая толщина s = max(sпр, smin) мм	11	11	11	11	9

Используем полученные значения толщин для вычисления толщины основных поясьев.

Толщина горизонтального киля должна быть увеличена по отношению к толщине обшивки днища на 2 мм.

s_г.к. = s_дн + 2 = 11 + 2 = 13 мм,

Принимаем s_г.к = 13 мм.

Толщина ширстрека выбирается не менее чем большая из величин s_б4 =11 мм или s_п.стp = 12 мм.

Принимаем s_ш = 12 мм.

Толщина скулового пояса должна быть не менее большей из толщин обшивки днища и надскулового пояса обшивки борта, т.е s_ск.п  max(s_дн1, s_б2) = max(11, 11), мм.

Принимаем s_ск.п = 11 мм.

Толщина палубного стрингера должна быть не менее большей из толщин ширстрека и соседнего пояса настила ВП, т.е s_п.стр  max(s_ш, s_п5) = max(12, 10), мм.

Принимаем s_п.стр = 12 мм.

Толщина пояса в районе переменных ватерлиний (ледового пояса) в данном расчете принимается без учета ледовых нагрузок на основе гидростатического и волнового давления

s_л.п = 11 мм.

По результатам расчетов составляем итоговую таблицу

Таблица 11

Итоговые значения строительной толщины поясьев наружной обшивки, верхней палубы и габаритные размеры листов, образующих поясья

Название листовой конструкции и условное обозначение ее толщины	Значение толщины s, мм	Габаритные размеры листов*) в поясьях bлxlл, мм
Обшивка днища	11	2000х8000
Горизонтальный киль	13	1800х80000
Скуловой пояс	11	3х1713х8000
Надскуловой пояс	11	2040х8000
Обшивка борта в районе ГВЛ (ледовый пояс)	11	2200х8000
Подширстрековый пояс	11	2200х8000
Ширстрек	12	1600х8000
Палубный стрингер	12	1700х8000
Настил верхней палубы	10	2000х8000

*) Размеры листов находятся по ГОСТ 5521-86, выдержка из ГОСТ приведена в Приложении 2.