2.2. Учет износа и коррозии связей корпуса

Строительные размеры связей проектируемого судна получают путем увеличения расчетных значений толщины обшивки, площади поперечного сечения, момента сопротивления и момента инерции балок, полученных из условий прочности, на соответствующие добавки, обусловленные коррозией и износом.

Запас на износ к толщинам листовых элементов определяется для конструкций, планируемый срок службы которых превышает 12 лет, по формуле

s = u(Т – 12), (1.1.5.1)

где u – среднегодовое уменьшение толщины связи, мм/год, вследствие коррозионного износа или истирания, принимаемое с учетом условий эксплуатации и расположения элементов конструкций по табл. (1.1.5.2) Правил РС;

Т – планируемый срок службы конструкции в годах; если срок службы специально не установлен, следует принимать T = 24. При Т < 12 лет, s = 0.

Для стенок, разделяющих отсеки разного назначения, и определяется как среднее значение для смежных отсеков.

Таблица (1.1.5.2)

Среднегодовое уменьшение толщины элементов конструкций корпуса (с сокращениями)

Номер пункта Правил	Элементы конструкции корпуса	и, мм/год, группа І
1.1	Настил верхней палубы	0,10
1.2	Настил нижних палуб и платформ	0,11
2.1.2	Внешняя обшивка борта	0,17
3.1.4	Внешняя обшивка днища	0,20
4.1.2	Настил второго дна в грузовом трюме	0,15
4.1.4	Настил второго дна в машинном отделении	0,20
4.2.2	Междудонный лист	0,20
5.1.3	Обшивка поперечных переборок и внутреннего борта	0,13
6.1	Продольные балки палубы, бимсы, рамные бимсы, карлингсы палуб и платформ	0,12
7.1	Продольные балки борта, основные и рамные шпангоуты, стойки, горизонтальные рамы переборок	0,10
8.2	Вертикальный киль, днищевые стрингеры, флоры, продольные балки днища и второго дна в отсеках двойного дна	0,20
9.1	Обшивка и набор надстроек, рубок и фальшборта	0,10

Учет износа балок катаного профиля производится путем умножения момента сопротивления (площади стенки, момента инерции) на поправочный коэффициент _к, определяемый по формуле

_к = 1 + _к s, (1.1.5.3)

где _к = 0,07+6/ W < 0,25 при W <200 см³;

_к = (1/0,15)(0,01 +1/ W) при W  200 см³,

где W – момент сопротивления рассматриваемой балки согласно (1.6.4.2); s – поправка износ для данного вида балок для данного вида балок, см. выше.

Влияние износа и коррозии при определении момента сопротивления и площади поперечного сечения составных сварных балок учитывается увеличением толщины элементов профиля на величину запаса на износ s.

2.3. Определение толщины обшивки (настилов)

Для листовых элементов строительные толщины определяются путем суммирования толщины, полученной из расчета пластин обшивки (настила) на прочность с запасом на износ и коррозию по формуле

s = таk + s, мм, (1.6.4.4)

где m – коэффициент изгибающего момента; k_σ – коэффициент допускаемых нормальных напряжений; k = 1,2 – 0,5a/b, но не более 1; a и b – меньший и больший размеры опорного контура листового элемента, м . Коэффициент k учитывает конечность отношения а/b; p – расчетная нагрузка, кПа; _п – расчётный нормативный предел текучести для принятой марки материала, МПа; s – запас на износ для листовых конструкций (см. выше).

Для пластин днища, верхней палубы, обшивки борта и продольных переборок примыкающих к верхней палубе и скуловому поясу в средней части судов должна быть обеспечена устойчивость при действии сжимающих напряжений от продольного изгиба корпуса.

Действующие сжимающие нормальные напряжения определяются по формуле

_с = z_с10⁵, МПа, (1.6.5.1-1)

где M_T = |M_sw + M_w| – расчетный изгибающий момент, кНм, для рассматриваемого сечения; M_sw – изгибающий момент на тихой воде, кНм; M_w – волновой изгибающий момент, кНм; I - момент инерции поперечного сечения корпуса, см⁴; z_с. – расстояние, м, от нейтральной оси рассматриваемой связи. В качестве расчетного изгибающего момента М_Т для продольных связей, расположенных ниже нейтральной оси, должен быть принят наибольший момент, вызывающий перегиб судна, а для продольных связей, расположенных выше нейтраль­ной оси – наибольший момент, вызывающий прогиб судна.

Для бортовой обшивки и обшивки продольных переборок при наличии двойного борта в рассматриваемом сечении корпуса должна быть обеспечена устойчивость при действии касательных напряжений _с, МПа, определяемых по формулам:

для бортовой обшивки при одинарном борте

_с = ; (1.6.5.1-2)

для бортовой обшивки при наличии двух продольных переборок внутреннего борта

_с = ; (1.6.5.1-3)

для обшивки продольных переборок внутреннего борта

_с = ; (1.6.5.1-4)

где N_sw, N_w - перерезывающая сила на тихой воде и волновая вертикальная перерезывающая сила; s - фактическая толщина бортовой обшивки при отсутствии продольных переборок, мм; s_s, s_i – фактическая толщина бортовой обшивки и продольной переборки при наличии в рассматриваемом сечении двух продольных переборок, мм; I – фактический момент инерции рассмат­риваемого поперечного сечения корпуса относи­тельно горизонтальной оси, см⁴; S - фактический статический момент части рассматриваемого поперечного сечения, лежащей выше или ниже уровня, для которого определяется толщина стенки, относительно нейтральной оси, см³; _s, _i – коэффициенты определяемые согласно (1.4.7.2).

Устойчивость пластин обшивки и настилов считается обеспеченной, если выполняются условия

_с _cr;

_с _cr,

где критические напряжения _cr и _cr, МПа, определяются по формулам

_cr = _e при _e  0,5R_eH;

_cr = R_eH(1 – R_eH/4_e) при _e > 0,5R_eH; (1.6.5.3)

_cr = _e при _e  0,29R_eH;

_cr = R_eH(0,58 – 0,008R_eH/_e) при _e > 0,29R_eH;

Эйлеровы нормальные и касательные напряжения листовых элементов для расчета критических напряжений определяются как для прямоугольных пластин по формулам

_е = 0,1854n , МПа; (1.6.5.5-1)

_е = 0,1854n , МПа, (1.6.5.5-2)

где s' – фактическая толщина пластины, мм, уменьшенная на величину s, согласно табл.(1.6.5.5-2); n коэффициент, который зависит от вида нагрузки пластины и соотношения сторон, табл.(1.6.5.5-1); b – сторона пластины, м, перпендикулярная направлению действия нормальных сжимающих напряжений. При действии касательных напряжений за b берут меньшую сторону пластины, м.

Таблица (1.6.5.5-1)

Зависимости для определения коэффициента п

в формулах (1.6.5.5-1), (1.6.5.5-2)

Вид нагружения	 = a/b	n
	 > 1   1
	 > 1   1	102 – 6,4 + 7,6 [102 –14 +1,9(1+)( +1/)2]
	 > 1	5,34 + 4/2

В табл.(1.6.5.5-1)  – коэффициент, учитывающий степень неравномер­ности сжатия кромок пластин;  = 1,3 – для пластины, подкрепленной флорами или рамным набором;  = 1,21 – для пластины, подкрепленной балками углового, симметричного полособульбового или таврового профиля;  = 1,1 – для пластины, подкрепленной балками полособульбового профиля;  = 1,05 – для пластины, подкрепленной балками полосового профиля.

Согласно формулам (1.6.5.5-1) и (1.6.5.5-2), толщина пластин, удовлетворяющих условиям устойчивости, должна быть не менее определяемой формулами

s  b + s; s  b + s,

где n – коэффициент, определяемый по табл.(1.6.5.5-1), а s – по табл.(1.6.5.5-2).

Таблица (1.6.5.5-2)

Рекомендации Правил РС по назначению запаса на износ

при расчетах устойчивости пластин

Конструкция	s, мм
Помещения для сухого навалочного груза. Вертикальные поверхности и поверхности, имеющие наклон более 25° к горизонтальной линии, одна сторона которых подвержена воздействию жидкого груза или балласта.	0,05s (0,5  s  1,0)
Горизонтальные поверхности и поверхности, имеющие наклон менее 25° к горизонтальной линии, одна сторона которых подвержена воздействию жидкого груза или балласта. Вертикальные поверхности и поверхности, имеющие наклон более 25° к горизонтальной линии, две стороны которых подвержены воздействию жидкого груза и/или балласта	0,10s (2  s  3)
Горизонтальные поверхности и поверхности, имеющие наклон менее 25° к горизонтальной линии, две стороны которых подвержены воздействию жидкого груза и/или балласта	0,15s (2  s  4)
s- фактическая толщина рассматриваемого элемента конструкции, мм. В остальных случаях s = 0

Строительные толщины элементов корпуса, которые определены по условиям прочности и устойчивости, должны быть не менее минимальных, указанных в соответствующих разделах Правил для конкретных конструкций.

Минимальные толщины рассчитывают с точностью до десятых миллиметра и не округляются. Минимальная толщина связей корпуса должна быть не менее 4 мм.

С минимальными толщинами сравнивают толщины конструкций, которые определены расчетом по формулам Правил.

Взятая наибольшая толщина элемента конструкции округляется от 4 до 20 мм через 0,5 мм, от 20 мм через 1 мм и должна отвечать ГОСТ 5521-93.