Матвеев Шарун Проектирование мидел-шпангоута навалочника

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національнийуніверситеткораблебудування іменіадміралаМакарова

В.Г. Матвєєв, Г.В. Шарун

ПРОЕКТУВАННЯ КОНСТРУКТИВНОГО МІДЕЛЬ-ШПАНГОУТА НАВАЛОЧНИХСУДЕН

РекомендованоМетодичноюрадоюНУК якметодичнівказівки

Миколаїв2004

УДК620.123.011

Матвєєв В.Г., Шарун Г.В. Проектування конструктивного мідельшпангоута навалочних суден: Методичні вказівки. – Миколаїв: НУК, 2004. – 68 с.

Кафедраконструкції корпусу корабля

Наведено методичні рекомендації щодо виконання курсового проекту, які виходять з основних вимог Правил класифікації та побудови морських суден Російського морського Регістру судноплавства (том 1) 1999 р. і ПравилкласифікаціїтапобудовиморськихсуденРегіструсудноплавстваУкраїни (том 1) 2002 р. до проектування конструктивних мідель-шпангоутів суховантажних суден. Подано довідкові відомості, які необхідні для проектуванняконструкційсуденцьоготипу.

Вказівкиможутьвикористовуватисьстудентами, якінавчаютьсязаспеціальністю 8.100201 "Кораблі та океанотехніка", для дипломного проектування навалочних суден.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Л.І. Коростильов

© ВидавництвоНУК, 2004

ВСТУП

Виконаннякурсовогопроектуздисципліни"Конструкціякорпусукорабля" дозволяє студентам систематизувати знання, набути навички практичного їх застосування для розв'язання різноманітних задач, які пов'язанізпроектуваннямконструкційкорпусусудна.

ПроектуванняконструкційкорпусувиконуєтьсявідповіднодоПравил Російськогоморського Регістру судноплавства (том1) 1999 р. [7] і Правил класифікації та побудови морських суден Регістру судноплавстваУкраїни(том1) 2002 р. [6], якіпоширюютьсянастальнісуднадовжиноювід12 до350 м. Длясуденнеобмеженогорайонуплаваннявідношенняголовнихрозмірівневиходятьзатакімежі:

відношеннядовжинисуднадовисотибортуL/D ≤ 18;

відношенняширинисуднадовисотибортуB/D ≤ 2,5. Проектуванняконструкцій, якінеохопленіданимиметодичнимивка-

зівками(шахти, тунелі, фундаменти, надбудови, рубкитощо), виконуєтьсявідповіднодо[8].

1. ОБ'ЄМ І ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Завданням на курсовий проект передбачається проектування конструкційкорпусунавалочногосудна(перерізівповантажномутрюму, по суцільномуфлорутаміжсуцільнимифлорами) звизначенимиголовними розмірами: L – довжинасуднаміжперпендикулярами, м; В– ширина, м; D – висота борту, м; d – осадка на міделі, м; Cb – коефіцієнт загальної повнотисудна; Cm – коефіцієнтповнотимідель-шпангоута; Xg – абсциса центравагисудна, м; V – швидкістьсудна, вуз.

Курсовийпроектрекомендуєтьсявиконувативтакійпослідовності: необхідновпевнитися, щорозмірипроектованогосудназнаходяться

вдіапазоні, якийнаведеновПравилах[6, 7];

3

обратиархітектурно-конструктивнийтипсудна, схемупоздовжньоготапоперечногоперерізівісистеминаборуокремихперекриттівсудна;

вибратиматеріалкорпусусудна; викреслитиобводимідель-шпангоута, визначитишпацію;

розрахуватимоментиопорутамоментінерціїпоперечногоперерізу корпусу, використовуючистандартніпрограмидлярозрахункузгинальнихмоментівтаперерізуючихсилнатихійводі;

розрахуватизаПравиламирозмірив'язейкорпусусудна; перевіритизагальнупоздовжнюміцністькорпусусудна, попередньо

виконавширозрахунокеквівалентногобруса; накреслитиконструктивниймідель-шпангоутзпоказомнакресленні

розмірівв'язейкорпусу; оформити пояснювальну записку до курсового проекту обсягом

25–30 сторінок.

КурсовийпроектповиненбутиоформленийзгіднозвимогамиЄСКД. Розрахунково-пояснювальназапискавиконуєтьсянааркушахформату А4 (297×210 мм) відповідно до ГОСТ 2.104–68 і повинна містити всі розрахунковіформулитапозначеннявхіднихвеличин, атакожпідставленнявформулипочатковихданих. Проміжнірозрахункиненаводяться. Розрахунки необхідно ілюструвати схемами перекриттів з указуваннямпрогонівбалокішпацій.

Конструктивний мідель-шпангоут креслять на аркуші формату А1 (594×841 мм) вмасштабі 1:25. Лінії, щопозначають в'язі, які розрізаються площиною мідель-шпангоута, повинні мати товщину не менше1 мм. Длявидимого контурузастосовуєтьсясуцільнаосновна лініятовщиноюблизько0,6 мм. Конструктивнівузлитарозрізивиконуються на вільному полі креслення з указуванням масштабу.

Закінчуєтьсяпояснювальназапискаперелікомвикористаноїлітератури.

2.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПРОЕКТОВАНЕ СУДНО

2.1.Опис архітектурно-конструктивного типу судна

Проектованесудноєсуховантажнимнавалочнимзкормовимрозташуванняммашинноговідділеннятажитловоїнадбудови, зкороткимбаком, нахиленимфорштевнемабозбульбовоюносовоюкінцевістюітранцевоюкормою(рис. 1). Судноможематимінімальнийабонадлишковий

4

надводнийборт, подвійнедно, однупалубу, одинарнийабоподвійнийборт збортовимипідпалубнимитаскуловимицистернами, поперечніводонепроникніплоскіабогофрованіперегородкичиперегородкикофердамноготипу.

Рис. 1

Укурсовомупроектізображуютьсхемипоздовжньогорозрізукорпусузподіломсуднанавідсіки(рис. 2) тапоперечногоперерізукорпусу повантажномутрюмузпоказомбортовихпідпалубноїтаскуловоїцистерн, подвійногодна, бортуабоподвійногоборту, ширинилюка(рис. 3).

5

Якщофорштевеньсуднавиконанонахиленим, тодовжинафорпіка дорівнює(0,05...0,08)L відносовогоперпендикуляраізакінчуєтьсяфорпіковоюперегородкою. Прибульбовійносовійкінцевостідовжинуфорпікавизначаютьвідумовноїлінії, якарозташовананавідстаніx попереду носовогоперпендикуляра(рис. 4).

Ахтерпіковаперегородкарозташовананавідстані(0,05...0,06)L вніс відкормовогоперпендикуляра.

Довжинумашинноговідділеннярекомендовановзяти(0,14...0,16)L, довжинувантажнихтрюмів– 0,1L. МінімальнакількістьпоперечнихводонепроникнихперегородокнасудніповиннавідповідативимогамПра-

вил (табл. 2.7.1.3) [7], (табл. 2.7.1.4) [6]*).

2.2. Вибір шпації

Нормальнашпаціявсереднійчастинісуднавизначаєтьсязаформу-

лою

a0 = 0,002L + 0,48 м,

деL – довжинасуднаміжперпендикулярами, м.

Правиладозволяютьвідхиленнявзятоїшпаціївіднормальноївмежах ±25 %. Розраховану величину шпації необхідно округлити: взяти рівноювеличиністандартноїшпаціїзгіднозОСТ5.1099-78.

Рядстандартнихшпацій: 600, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000 мм.

*) Тут і далі номери формул і таблиць, взяті в круглі дужки, відповідають Правилам[6, 7].

6

Правила рекомендують не застосовувати шпацію більше 1000 мм, а в форпікуйахтерпікувзятишпацію600 мм.

Крімтого, впершомузафорпіковоюперегородкоювідсікунапротязі 0,2L у корму від носового перпендикуляра шпація повинна бути

700мм (див. рис. 2).

На навалочних суднах, з урахуванням характеристик вантажів,

суцільніфлориповиннібутирозташованічерездвішпаціївідфорпікової до ахтерпікової перегородки, тому довжина відсіків береться кратною шпаціїтадвомшпаціям(див. рис. 2).

2.3. Вибір системи набору перекриттів корпусу судна

Навалочнийвантаж, порівнянозіштучним, єбільшважкиміщільним. Нанавалочномусуднівантажопідйомністьвикористовуєтьсяповністюі навітьневеликезбільшенняїїзарахунокполегшеннявагикорпусуспричиняєвідчутнезбільшенняпровозоспроможностісудна.

Розміщеннянавалочнихвантажівнасудніможебутинерівномірним. Довжинанавалочногосуднавідносновелика. Томувеличинизагальних згинальнихмоментівіперерізуючихсилнанавалочномусуднідостат- ньовеликі[1–4, 9].

При обраному матеріалі вага корпусу судна суттєво залежить від величинизгинальнихмоментівіперерізуючихсил, атакожвідрозподілу матеріалупопоперечномуперерізукорпусутаефективноговикористанняміцностіцьогоматеріалу.

Тому верхня палуба, частина борту в районі бортової підпалубної цистерниіпохиластінкапідпалубноїцистернивиконуютьсязапоздовжньоюсистемоюнабору.

Частинанастилупалуби, розташованаміжпоперечнимикомінгсами суміжнихвантажнихлюків, підкріплюєтьсяпоперечнимиребрамижорсткості, які встановлюються на кожному шпангоуті додатково між поздовжнімипалубнимибалками.

Подвійнеднонавалочногосуднаврайонівантажнихвідсіківвиконуєтьсязапоздовжньоюсистемоюнабору.

Одинарнийбортміжпідпалубноюіскуловоюцистернамивиконується запоперечноюсистемоюнабору.

Подвійнийбортібортовіскуловіцистернивиконуютьсяякзапоперечною, так і за поздовжньою системою набору. Остання частіше застосовуєтьсянанавалочнихсуднахдовжиноюбільше180 м[2–4].

7

2.4. Вибір марки та категорії сталі

ДлявиготовленнякорпусунавалочногосуднавикористовуютьсясуднобудівністалінормальноїміцностікатегорійА, B, D, E зграницеюплинності ReH = 235 МПа і сталі підвищеної міцності категорій А, D, E, F з границеюплинностіReH > 235 МПа.

Вибірсталізалежитьвідступенявідповідальності, умовроботиконструкціїтаекономічності.

Деякіхарактеристикисуднобудівнихсталейнаведенівтабл. 2.1.

Таблиця 2.1

Длякорпуснихконструкційнавалочногосудна, якправило, застосовуєтьсястальпідвищеноїміцності.

ЯкрозрахунковіхарактеристикиміцностіматеріалувПравилахвзяті нормативніграниціплинностізанормальнимиσn ідотичнимиτn напруженнями: σn = 235/η, τn = 0,57σn МПа, деη – коефіцієнт, щовизначається за табл. 2.1.

2.5.Креслення обводів мідель-шпангоута

Вкурсовомупроектівиконуютьсяперерізиповантажномутрюму: справа– перерізпошпангоутнійрамі, зліва– перерізміжшпангоутними рамами (див. рис. 3).

Підйомt лініїднищатарадіусзакругленняскулиR визначаютьсяза формулами:

деd – осадка, м; Сm – коефіцієнтповнотимідель-шпангоута; В– ширина судна, м.

8

Подвійнедноувантажнихвідсікахрозташовуєтьсяміжбортовими скуловими цистернами (див. рис. 3). Ширина його B1 ≤ 0,75B, висота

Крайнійднищевийстрингеррозташовуєтьсявідбортунавідстані неменшеніж0,125B. Кутнахилустінкискуловоїцистернидогоризонту

β = 45...55° (див. рис. 3).

Висоту стінки карлінгса можна взяти h1 = 0,8 м, висоту стінки поздовжньогокомінгсалюка– h2 = 1,2...1,8 м. Кутнахилустінкипідпалубноїбортовоїцистернидогоризонту– α ≤ 30°.

Ширина вантажного люка B3 повинна бути не менше 0,5B. Якщо бортвиконуєтьсяякподвійний, тойогоширинаB2 ≤ 1,0 м(див. рис. 3).

Ширинагоризонтальногокілянеможебутибільше2000 ммівизначаєтьсязаформулою

Верхнюпалубувиконуютьзвигином, якийдорівнюєB/50. Місцярозміщенняпоздовжніхбалокосновногонаборупозначаються, починаючи від діаметральної площини, і не повинні збігатися з пазами листів. Мінімальнавідстаньміжпазамилистівілініямиприварюванняпоздовжніх балок – 75 мм.

Листиобшивкиабонастилурозміщуютьдовгимбокомуздовжсудна. Кількістьтипорозмірівлистовоготапрофільногопрокатуповиннабути мінімальною. Розміщенняпазівлистівзовнішньоїобшивкитребапочинативіддіаметральноїплощини(ДП), листівнастилупалуби– відбортів до ДП.

3.ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ЩОДО ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ В'ЯЗЕЙ

3.1. Вимоги до розмірів елементів конструкцій корпусу

Розміриелементівконструкційабохарактеристики, яківизначають їхрозміри(моментиопорутаінерції, площіпоперечнихперерізівстінок балок тощо), розраховуються за формулами, наведеними в Правилах [6, 7]. Профільбалкиобираєтьсязатабл. 1Д–5Д, якінаведенівдодатку.

Моментопорупоперечногоперерізубалокнаборукатаногопрофілювизначаєтьсязаформулою

9

де W' – момент опору балки без урахування запасу на знос і корозію, см3; ωk – поправканазносікорозію; Q = Pal – поперечненавантаження на балку, кН; l – прогін балки, м; Р – розрахунковий тиск на обшивку (настил), кПа; а– відстань(шпація) міжбалками, якірозглядаються, м; m, kσ– коефіцієнтизгинальногомоментуідопустимихнапружень, яківизначаютьсяувідповіднихрозділахПравил.

МоментопорупоперечногоперерізускладенихзварнихбалокW = = W' + ∆W, де∆W – додатокчастинимоментуопору, см3, розрахований збільшеннямтовщинелементівпрофілюбалкинавеличину∆S.

Для призначення розмірів складеної балки за моментом опору W, якийвстановлюєтьсяПравилами, необхіднознайтимоментопорупоперечногоперерізуW' всерединіперіодуслужбисудна. Потімзавеличиною W' балку підбирають відповідно до сортаменту або призначають складенузварнубалку.

Далізгіднозрозд. 3.2 данихвказівоквизначаютьвеличину∆W для висоти стінки h, ширини вільного пояска b і приєднаного пояска bп.п підібраноїзаW' складеноїбалки(рис. 5).

Розраховуютьбудівельниймоментопорубалки(W = W' + ∆W) іпідбираютьновускладенузварнубалку. ЯкщозначеннямоментуопорупоперечногоперерізуW, см3, якевимагаєтьсяПравилами, більшезанаведеневсортаментідлязварнихтаврів, тонеобхідноспроектуватискладенийпрофільбалки.

h = 1,16 0,1WS см,

де S – товщина стінки, мм.

10