3. Расчетные нагрузки

3.1. Расчетные нагрузки на корпус судна со стороны моря

Нагрузки, действующие на корпус судна в условиях эксплуатации, включают нагрузки связанные с воздействием моря, инерционных сил, вызываемых ускорениями при качке судна, нагрузки от воздействия сухих и жидких грузов.

Приведенные ниже правила определения значений и точек приложения нагрузки могут быть уточнены в разделах посвященных расчету конкретных нагрузок. Если подобные указания отсутствуют нагрузка принимается на нижней кромке пластины, на середине расчетного пролета балки или в центре площади, воспринимающей распределенное давление.

Расчетные нагрузки на корпус судна со стороны моря определяются статическим р_st и волновым р_w давлением воды, рис. 10. При этом расчетное давление для точек приложения нагрузки, расположенных ниже ватерлинии, находится как сумма этих давлений

p = p_st + p_w, кПа, (1.3.2.1-1)

а для точек приложения нагрузки, расположенных выше ватерлинии, зависит только от волнового давления

p = p_w, кПа. (1.3.2.1-2)

Статическое давление р_st, кПа, определяется по формуле р_st = 10z_i, где z_i – расстояние точек приложения нагрузки от грузовой ватерлинии, м, рис.10.

Волновое давление p_w определяется:

для точек приложения нагрузки, расположенных ниже летней грузовой ватерлинии

p_w = p_w0 – 1,5c_w z_i /d, кПа; (1.3.2.2-1)

для точек приложения нагрузки, расположенных выше ГВЛ

p_w = p_w0 – 7,5а_x z_i, кПа, (1.3.2.2-2)

где p_w0 = 5c_wa_va_x;

c_w –волновой коэффициент, определяемый в зависимости от длины судна:

c_w = 0,0856L, при L90 м;

c_w = 10,75 – ((300-L)/100)^3/2 при 90 < L < 300 м; (1.3.1.4)

Рис.10. Схема распределения гидростатической и волновой нагрузки по периметру поперечного сечения судна

a_v= 0,8v₀(L/10³ + 0,4)/ + l,5;

а_х = k_x(1 – 2x₁/L)  0,267;

v₀ – спецификационная скорость судна, узлы;

k_x – коэффициент, равный 0,8 и 0,5 для поперечных сечений в нос и корму от миделя, соответственно;

х₁ – отстояние рассматриваемого поперечного сечения от ближайшего (носового или кормового) перпендикуляра, м.

В любом случае произведение a_v a_x должно приниматься не менее 0,6.

Распределение нагрузки p_w и p_st по контуру поперечного сечения судна показано на рис. 10.

3.2. Нагрузки от перевозимого груза, топлива, балласта

Расчетное давление на перекрытия грузовых палуб, платформ, двойного дна от перевозимого штучного груза определяется по формуле

p_г = _гgh_г(1+a_z/g), но не менее 20 кПа, (1.3.4.1)

где h_г – расчетная высота укладки груза, м, или высота трюма; _г – плотность груза, т/м³; g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения; a_z – расчетное вертикальное ускорение от перемещения грузов от всех видов качки

a_z = g (1+ k_a), м/сек², (1.3.3.1-6)

где k_a =1,6(1 – 2,5 x₁/L) 0 в носовой части судна,

k_a =0,5(1 – 3,33 x₁/L) 0 в кормовой части судна

х₁ – отстояние рассматриваемого поперечного сечения от ближайшего (носового или кормового) перпендикуляра, м.

При L < 80 м в формуле (1.3.3.1-6) принимается L = 80 м.

Расчетное давление р_г, кПа, на конструкции полностью заполненных балластных, топливных и масляных цистерн определяется по следующим формулам:

p_г = _гg(1+a_z/g)z_i, (1.3.4.2.1-1)

p_г = 0,75_гg(z_i +z), (1.3.4.2.1-4)

p_г = _гgz_i + p_к, (1.3.4.2.1-5)

где _г – плотность балласта или топлива, т/м³;

а_z – расчетное ускорение в вертикальном направлении по формуле (1.3.3.1-6);

z_i – отстояние рассматриваемой связи от уровня палубы (крыши цистерны), измеренное в диаметральной плоскости, м;

z – высота воздушной трубы над палубой (крышей цистерны), м, но не менее 1,5 м для балластных цистерн и цистерн пресной воды, 2,5 м для цистерн топлива и масла;

p_к – давление, кПа, на которое отрегулирован предохранительный клапан, если он установлен, но не менее 15 кПа для балластных цистерн и цистерн пресной воды, 25 кПа для цистерн топлива и масла.

Расчетное давление p_г кПа, на конструкции, ограничивающие трюм для навалочного груза, определяется по формуле

p_г = _гgk_г(1+a_z/g)z_i, но не менее 20 кПа, (1.3.4.3)

где k_г = sin²tg²(45° – _в.т/2) + cos², или k_г = cos , в зависимости от того, что больше;

 – угол наклона стенки к основной плоскости, град.;

_в.т – угол внутреннего трения навалочного груза, град, см. табл.2;

a_z – расчетное ускорение в вертикальном направлении;

z_i – отстояние по вертикали точки приложения нагрузки от уровня свободной поверхности груза, м,

Таблица 2

Углы внутреннего трения _в.т некоторых массовых грузов

Вид груза	Агломерат железной руды	Железная руда	Цемент	Сахар	Уголь	Зерно
Плотность, т/м3
Угол внутреннего трения, в.т, град	45	35–37	24–33	40–50	27–45	27–45

Давление на второе дно определяется по формуле (1.3.4.3) при k_г = 1.