2. Требования к размерам связей корпуса судна

2.1. Общие положения

Размеры связей судового корпуса определяются требованиями общей и местной прочности. Первые гарантируют с заданной степенью надежности целостность и сохранность формы корпуса судна в целом при действии экстремальных и эксплуатационных нагрузок; вторые обеспечивают работоспособность отдельных конструкций корпуса судна при действии на них локальных нагрузок. В связи с тем, что оценка общей прочности может быть выполнена лишь при известных размерах связей, формирующих поперечное сечение корпуса судна, проектирование конструкций корпуса судна выполняется на основе условий местной прочности и устойчивости путем установления требуемых (минимальных) значений геометрических характеристик поперечных сечений связей и их толщин. По условиям общей прочности выполняется только проверочный расчет.

Перед тем как приступить к проектировочному расчету, исходя из принятой шпации и схемы деления на отсеки, разрабатывается конструктивно-компоновочная схема поперечного сечения корпуса судна, которая определяет положение и линейные размеры образующих его связей, см. п. 1.4. При составлении конструктивно-компоновочных схем за основную структурную единицу корпуса судна принимаются перекрытия: днищевые, бортовые, палубные, перекрытия переборок. Связи, входящие в перекрытие, делятся на две группы: листовые элементы и элементы балочного набора. Такая группировка связей обусловлена особенностями работы конструктивных элементов перекрытий и применяемыми для их расчета методами.

К листовым элементам относятся участки настилов палуб, платформ, второго дна и участки обшивки днища, борта, переборок, а также стенок балок рамного набора.

Под набором корпуса понимаются балки основного и рамного набора, которые подкрепляют листовые конструкции. Балки рамного набора являются также опорами для балок основного набора. К балкам основного набора относятся продольные балки по палубам, бортам, продольным переборкам, настилу второго дна и днищу, стойки и горизонтальные балки переборок, шпангоуты, бимсы, балки бракетных флоров и т.п. К балкам рамного набора относятся рамные бимсы, карлингсы, рамные шпангоуты, бортовые стрингеры, флоры, днищевые стрингеры, вертикальный киль, рамные стойки и шельфы переборок и т.п.

Определение размеров связей производится по расчетным схемам, представляющим конструкции в виде стержневых систем, работающих на изгиб, сдвиг, продольное нагружение и кручение с учетом влияния смежных конструкций. Листовые элементы рассматриваются при этом как пластины, испытывающие действие поперечной нагрузки и цепных усилий.

Для нахождения прочных размеров конструктивных элементов предварительно должны быть определены расчетные нагрузки, пролеты балок, длина и ширина пластин, установлен через нормирование значений допускаемых напряжений необходимый запас прочности. Допускаемые нормальные _д и касательные напряжения _д устанавливаются в долях от нормативного предела текучести _д = k__n и _д = k__n, где k_ и k_ – коэффициенты допускаемых нормальных и касательных напряжений соответственно. На величину коэффициентов допускаемых напряжений оказывают влияние не только характеристики материала, но и неопределенность в значениях нагрузок, условность расчетных схем, степень ответственности связей, качество сборочно-сварочных работ при постройке судна, условия эксплуатации и др.

Правила РС содержат рекомендации по учету действия указанных факторов. Так степень ответственности связей учитывается путем отнесения связей к той или иной группе ответственности, дифференциации значений коэффициента допускаемых напряжений в зависимости от расположения связей по высоте корпуса пропорционально соотношению W^Ф/ηW, где W- требуемый Правилами момент сопротивления корпуса в средней части, W^Ф – фактический момент сопротивления корпуса, вычисляемый отдельно для днища и палубы, η – коэффициент использования механических свойств стали для рассчитываемой связи корпуса (для которой определяется k_). Влияние качества материала, проектирования и изготовления конструкций на их работоспособность учитывается косвенно путем сертификации технологических процессов, признания классификационным обществом расчетных методик. Учет условий эксплуатации конструкций производится включением в расчетные формулы запасов на износ коррозию и варьированием уровня допускаемых напряжений.

Значения k_ и k_ для конкретных связей корпуса приводятся в главах Правил РС, в которых рассматривается их расчет на прочность.

Для связей, подверженных действию значительных сжимающих или касательных напряжений, размеры, полученные по расчетам прочности, проверяются по условиям устойчивости. При проектировании корпусных конструкций по условиям устойчивости критические напряжения должны превышать допускаемые и быть близки пределу текучести.

При выборе строительных размеров связей следует учитывать устанавливаемые Правилами минимальные требования к толщине листовых элементов, определяемых исходя из опыта эксплуатации, s_min, и к жесткости связей, определяемых по условиям устойчивости, i_min.

Округление требуемых размеров связей должно производиться в сторону увеличения. Толщина листов должна округляться до ближайших 0,5 или целого числа миллиметров в соответствии с сортаментом ГОСТ на листовой прокат.