книги из ГПНТБ / Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна

С С С Р установлен р я д соотношений, которым д о л ж н ы удовлетво­ рять элементы профиля:

— из условий удобства выполнения сварочных работ регла­ ментируется максимально допустимое отношение ширины пояска

квысоте стенки;

—из условий устойчивости пояска регламентируется макси­ мально допустимое отношение его ширины к толщине.

С учетом этих ограничений и находят профиль минимальной высоты, который состоит из деталей большой толщины. Это реше­

бежно противоречит требованиям снижения массы (характер влияния высоты профиля на его массу при заданном моменте со­ противления показан на рис. 5), поэтому необходимо найти ком­ промиссное решение с введением нового критерия оценки.

В разобранном примере при выборе профиля балки ее пролет, расположение в перекрытии (т. е. величина шпации набора) и тол­ щина обшивки, к которой приваривается балка, предполагались неизменными. Однако в реальных конструкциях при выборе опти­ мальных решений можно варьировать большим числом различных переменных, из которых наиболее важной является шпация набора. Установим влияние шпации набора на некоторые технико-эконо­ мические показатели конструкции.

Рассмотрим какое-либо плоское перекрытие (палубу, борт, пере­ борку), которое может быть выполнено по двум различным кон­

2) обшивка подкреплена однородным набором, состоящим из одинаковых балок одного направления (рис. 6, б).

21

Вкачестве первого критерия оценки используем массу кон­

струкции. Если приближенно не учитывать возможность измене­ ния расстояния между перекрестными рамными связями, масса перекрытия будет определяться только шпацией балок главного направления. Качественная зависимость массы перекрытия от шпации набора при одинаковых требованиях к прочности и жест­

Рис. 6. Принципиальные схемы набора перекрытии: а — обшивка подкреп­ лена системой пересекающихся балок; б — обшивка подкреплена одно­ родным набором.

рис. 7, а. Снижение массы перекрытия при уменьшении шпации объясняется главным образом уменьшением толщины листов об­ шивки. После достижения минимально допустимых толщин (рег­ ламентируемых, например, П р а в и л а м и классификационных об­ ществ) дальнейшее уменьшение шпации не приводит к снижению массы обшивки. Массу каждой балки в перекрытии можно пред­ ставить в виде

а общую массу балок основного набора как

In

исортамента материала набора.

Суменьшением шпации масса набора возрастает.

критерия и добиваясь минимальных потерь объема, получим в ка честве оптимального решения перекрытие с однородной схемой на бора при минимально возможной шпации.

23

нии, поскольку к а ж д ы й из частных критериев позволяет оценивать конструкцию лишь с какой-либо одной стороны, не учитывая мно­ гообразия предъявляемых требований. Поэтому правомерно по­ ставить вопрос о едином комплексном критерии, оценка по кото­ рому обеспечивала бы наиболее полную оптимизацию проектного решения. Очевидно, его следует искать путем анализа общих при­ знаков каждого индивидуального критерия оценки. Кроме того, он должен отвечать определенным требованиям: объективность оценки; возможность ее выполнения на любой стадии проектирования для оптимизации конструкции до начала подготовки производства и

о т р а ж а ю т отдельные экономические показатели конструкции. Так,

бот определяет стоимость изготовления. Оба эти показателя через нормы амортизационных и прочих отчислений, назначаемых в за­ висимости от строительной стоимости судна, влияют на эксплуата­ ционные расходы. Показатель потерь объема трюмов на набор позволяет оценить удельную стоимость перевозок, т. е. в конечном итоге экономическую эффективность эксплуатации судна.

Обобщенный комплексный критерий т а к ж е должен о т р а ж а т ь экономические категории суммарного характера . Таким крите­ рием являются полные затраты общественного труда на изготов­

тационных расходов в течение установленного срока службы кон­ струкции. Они включают различные статьи [61], [65]: возмещение произведенных капитальных затрат на изготовление конструкции; расходы на страхование, на осмотры и освидетельствование; сто­ имость содержания и ремонта конструкции. Что касается эффек­ тивности произведенных затрат, то она определяется экономиче­ ским результатом эксплуатации.

Рассмотрим общий характер зависимостей перечисленных эко­

24

числения, страховые сборы, расходы на осмотры, освидетельство­ вание и т. д., которые, по имеющимся данным [65], могут состав­ лять до 50% общей суммы эксплуатационных затрат . Это служит предпосылкой для оценки проекта по строительной стоимости и за­ тратам на эксплуатацию . Более подробно составляющие строитель­

честве измерителя расходов на содержание соответствующих пере­ крытий корпуса.

вестны работы по усовершенствованию конструктивного оформле­ ния углов люков на судах типа «Либерти» и «Маринер» [79], узлов днища и переборок танкеров типа «Т-2» [123] и др. Такие меро­ приятия позволяют сократить стоимость ремонтных работ. Это

установку смежных конструкций и изделий, изоляции, оборудо­ вания, механизмов, трубопроводов, электротрасс, не нуждающихся в ремонте), объем которых в отдельных случаях может в несколько раз превышать трудоемкость собственно ремонта. Это ставит чрезвычайно в а ж н у ю при проектировании задачу обеспечить ре­ монтопригодность судовых конструкций. Наконец, вывод судна из эксплуатации на период ремонта вызывает определенные эконо­ мические потери, часть из которых, пропорциональную отношению

25

трудоемкости ремонта рассматриваемой конструкции (с учетом сопутствующих работ) к общей трудоемкости ремонта, следует включать в стоимость ремонта конструкции.

Поэтому необходимо тщательное статистическое исследование поведения конструкций в эксплуатации, включающее обзор по­

при возможном увеличении грузоподъемности судна за счет сни­ жения массы конструкции соответствующее изменение проектного решения приводит к определенному сокращению эксплуатационных расходов, отнесенных к массе перевозимого груза.

В ряде случаев более важное значение имеет объемная грузо­ вместимость судна, которая может быть увеличена за счет умень­ шения потерь полезного объема трюмов на выступающие части конструкции (набор, кницы, бракеты, пиллерсы) . При этих усло­ виях сократить эксплуатационные расходы можно при некотором увеличении массы корпусной конструкции.

Следовательно, в общем случае необходимо экономически про­ анализировать такие удельные показатели эксплуатационной эф ­ фективности судна, как масса корпуса, отнесенная к полезной гру­ зоподъемности (для грузовых судов, доков), отношение полезного объема рассматриваемых помещений к полному (трюмы на гру­

надо выразить все составляющие эксплуатационных расходов и экономический результат в сопоставимых единицах. Наиболее це­ лесообразно принять величины составляющих, отнесенные к оди­ наковому периоду времени (календарному году, длительности рейса с учетом межрейсового периода для судов, эксплуатирую­ щихся на определенной линии, межремонтному периоду и т. п.). Это позволит учесть не только назначение конструкции, но и сроковые показатели ее эксплуатации.

Н а практике широко распространен метод нормативов или из­ мерителей. Так, применяются укрупненные нормативы трудоем­ кости работ по изготовлению, сборке и сварке конструкций на еди­

26

лей) предусматривает линейную зависимость между соответствую­ щей статьей расхода и измерителем. Однако это не обязательно, и возможны любые другие фиксированные или вероятностные за­ висимости. Метод измерителей наиболее часто применяется для оптимального проектирования.

меняемых показателей равны нулю, и в расчете участвуют лишь те составляющие экономического критерия, которые изменяются в за­ висимости от конструктивно-технологических решений.

В качестве эталона удобно выбрать вариант конструкции, имеющий наиболее полные технико-экономические показатели по­ стройки и эксплуатации, разработанную технологическую докумен­ тацию, обоснованные нормы затрат времени на изготовление, дан­ ные по повреждениям и ремонтам.

На основе изложенных предпосылок можно записать

27

причем в первом случае проектными переменными являются тол­

эффективность остальных вариантов, а абсолютный минимум ве­ личины бСэкопл указывает на оптимальное проектное решение как

вительных расчетов, учитывая конкретные особенности проектируе­

Иногда сокращение объема ремонтных работ и увеличение

что в узлах пересечения балок главного направления с рамными связями при обварке головки профиля (рис. 9, а) появляются тре-

28

щины усталостного характера, особенно в конструкциях, подвер­ женных интенсивному переменному нагружению (днище в районе носовой оконечности, борта в танках и д р . ) . Трещины обнаружива ­

проведенное в начале 60-х годов и отраженное в нормативной до­ кументации, включая П р а в и л а Регистра С С С Р , позволило исклю-

а)

Рис. 9. Вырезы в стенках перекрестных связей для прохода ба­ лок главного направления с обваркой (а) и без обварки (б) го­ ловки профиля.

чить отмеченные недостатки и значительно сократить повреждения конструкций в узлах пересечения без дополнительных затрат на постройку судна.

Однако в большинстве случаев повышение надежности кон­ струкции и соответствующее снижение расходов на ремонтные ра­ боты требуют определенных затрат при строительстве судна, свя­ занных с изменением конструкции, улучшением физико-механиче­ ских характеристик материала, увеличением объема и точности

имости.

Величина капитальных затрат на изготовление конструкции ха­ рактеризуется уровнем себестоимости производства. Подробный ана­ лиз калькуляционных статей приводит к следующему выражению

29