17. Загальна й місцева міцність корпуса. Контроль загальної поздовжньої міцності судна.

Прочностью судна называется способность его корпуса не разрушаться и не изменять своей формы под действием постоянных и временных сил. Различают общую и местную прочность судна.

Общей продольной прочностью корпуса судна называется его способность выдерживать действие внешних сил, приложенных по длине. Общая прочность судна обеспечивается водонепроницаемой оболочкой, которой служит обшивка и верхняя палуба, настил других палуб, продольные переборки с подкрепляющими их конструкциями и всеми конструктивными связями, имеющими длину больше высоты борта.

Местной прочностью корпуса называется способность его отдельных конструкций противостоять дополнительному воздействию сил: главным образом давлению забортной воды и сосредоточенным нагрузкам. Для обеспечения местной прочности отдельных конструкций предусматривают их специальное местное подкрепление. Кроме прочности, конструкции судна должны обладать также устойчивостью, т. е. они не должны изменять своей формы под действием сжимающих усилий (например, не должно происходить выпучивания палуб, изгиба переборок и т. п.). Для обеспечения необходимой устойчивости конструкций на них устанавливают дополнительные ребра жесткости или другие какие-либо подкрепления.

Расчет общей прочности судна сводится к определению размеров его прочных связей и вычислению внутренних напряжений, возникающих в них под действием приложенных сил. Если возникающие напряжения не превосходят допускаемых для данного материала, то прочность судна обеспечена; если же —наоборот, то следует увеличить размеры связей и вновь произвести расчет прочности. Для такого расчета необходимо знать момент сопротивления поперечного сечения посредине длины корпуса судна.

В строительной механике корпус принимается как пустотелая составная балка сложной конструкции. Расчет такой балки сводится к вычислению момента сопротивления так называемого эквивалентного бруса , представляющего собой условную составную балку, отдельные части которой имеют площадь и расположение по высоте, аналогичные соответствующим элементам прочных связей корпуса, участвующим в обеспечении продольной прочности судна. Приближенно наименьшее значение момента сопротивления определяется по формуле

где η — коэффициент утилизации площади сечений, равный 0,5— 0,55;

F — площадь сечения продольных связей; Н — высота борта судна. Внутренние напряжения б^вн при изгибе балки, как известно, находят по формуле

где М — наибольший изгибающий момент по длине судна. Изгибающий момент зависит от водоизмещения и длины судна и выражается зависимостью

где k — коэффициент пропорциональности, изменяющийся в пределах от 20 до 40 в зависимости от типа судна.

18. Поняття непотоплюваності судна. Категорії затоплених відсіків. Коефіцієнти проникності.

Под расчетом непотопляемости понимают определение параметров посадки и остойчивости судна после затопления одного или нескольких водонепроницаемых отсеков. Эти расчеты можно выполнять двумя теоретически совершенно равноценными методами.

Первый метод заключается в том, что влившуюся воду рассматривают как принятый груз и расчет непотопляемости производится по формулам для приема груза с учетом влияния свободной поверхности воды, если она имеется. Этот метод носит название метод приема груза.

Второй метод заключается в том, что затопленный отсек вместе с заполняющей его водой рассматривают как не принадлежащий судну. Отсек как бы вырезан из судна, наружные обводы которого в этом районе заменены переборками, платформами и палубами, ограничивающим отсек. Водоизмещение судна при этом остается без изменения, изменяется только форма его погруженной части. Этот метод носит название – метод постоянного водоизмещения или метод исключения.

Оба метода основаны на одних и тех же допущениях, поэтому они дают одинаковые окончательные результаты. Практически для вычисления посадки и остойчивости судна при затоплении отсеков, не сообщающихся с забортной водой, применяют метод приема груза, так как в этом случае на судно в действительности принимается неподвижный или жидкий груз. Для расчета результатов затопления отсеков, сообщающихся с забортной водой, лучше применять метод постоянного водоизмещения, так как вода, влившаяся в отсек, проявляет себя как забортная. Если же в этом случае применить метод приема груза, то для отсеков открытых сверху или не залитых целиком, вес принятого груза будет зависеть от посадки судна, так как уровень воды в отсеке будет совпадать с уровнем забортной воды. Учет этого обстоятельства сильно усложняет расчет.

Объем воды влившейся в отсек определяют по формуле

v = μ v0,

где μ – коэффициент проницаемости;

v0 – теоретический объем затопленного отсека, вычисленный по теоретическому чертежу.

Коэффициенты проницаемости. Объем затопленного отсека, вычисленный по теоретическому чертежу без вычета объема находящихся в отсеке предметов и на­бора корпуса, называется его теоре­тическим объемом υ_т.

Фактическим объемом затопленного отсека υ на­зывается объем отсека нетто, т. е. за вычетом объема предметов и конст­рукций, находящихся в затопленной части отсека. Отношение μ = υ / υ_т называется коэффициентом проницае­мости затопленного отсека.

Площадь s поверхности воды в затопленном отсеке также отлича­ется от теоретической площади s_т, поскольку часть ее будут занимать площади сечений предметов, нахо­дящихся в отсеке. Соответствующее отношение μ_s = s / s_т  называется коэффициентом проницаемости ва­терлинии затопленного отсека.