2.4 Расчёт требуемых моментов сопротивления

По Правилам Регистра[9] требуется определить минимальное сопротивление и минимальный момент сопротивления I_i поперечного сечения корпуса судна относительно нейтральной оси. I_i определяется из двух позиций:

1. Исходя из нормальных напряжений от общего изгиба, соответствующего опасным напряжениям:

,

где - максимальная алгебраическая сумма моментов, кНм, согласно таблице 2.1.

МПа;

Подставляя получим:

см³;

2. С другой стороны, минимальный момент сопротивления определяется как стандарт общей прочности исходя из многолетних наблюдений:

;

см³;

Размеры всех непрерывных, продольных связей корпуса, обеспечивающих момент сопротивления должны быть неизменными в пределах средней части судна.

Момент инерции поперечного сечения корпуса должен быть не менее:

;

см⁴;

Для судов ограниченного района плавания минимальный момент инерции следует умножать на редукционный коэффициент ₀ , определяемый по формуле:

,

где φ = 1.25-0.25L⸱10^-2 ≤ 1

φ = 1

η = 0.72 – коэффициент использования материала для стали R_eH = 355МПа;

L/H = 21 – максимальное отношение длины к высоте борта для судов R2-RSN;

Подставляя получим:

;

Тогда минимальный момент инерции будет равен:

см⁴;

2.4 Определение фактических моментов сопротивления и моментов инерции поперечного сечения

Фактические моменты сопротивления и моменты инерции в первом приближении определяются по спроектированному ранее чертежу мидель – шпангоута. Для этого на схеме изображаем половину сечения с указанием всех связей, которые будут учитываться при общем изгибе судна. Такое сечение называется эквивалентным брусом. В это сечение входят все листовые конструкции и все непрерывные продольные связи.

Расчет ведем в табличной форме. За ось сравнения принимаем ОП.

В таблице 2.3 приняты следующие сокращения:

F – площадь элемента, см;

z – отстояние от оси сравнения(ОП), м;

Fz – статический момент площади, см²◦м;

Fz² – переносный момент инерции, см²◦м²;

I – собственный момент инерции связи, см²◦м²;

Отстояние нейтральной оси от оси сравнения, м, определяем по формуле:

;

м;

Момент инерции полного поперечного сечения корпуса относительно нейтральной оси определяем по формуле:

;

см²×м²;

см⁴;

Таблица 2.5 - Определение геометрических характеристик эквивалентного бруса в первом приближении

Рисунок 2.1 – Схема эквивалентного бруса

Фактические моменты сопротивления:

Днища:

;

см³;

Палубы:

Для судов с надпалубными непрерывными продольными связями (например, непрерывными продольными комингсами) фактический момент сопротивления палубы определяется делением момента инерции сечения корпуса относительно нейтральной оси на величину z_m - вычисляемую по формуле:

где z – расстояние от нейтральной оси до верхней кромки непрерывной надпалубной связи, учитываемой при определении W_п, 4 м;

у – горизонтальное отстояние от ДП корпуса до верхней кромки непрерывной надпалубной связи, 5 м;

м;

;

см³;

Сравним полученные значения с требуемыми:

W_дн ≥ W_min;

1422995 См3 ˃ 700703 см3 – условие выполняется;

W_плб ≥ W_min;

846112 См3 ˃ 700703 см3 – условие выполняется;

Общая прочность судна обеспечена.