Матвеев Шарун Проектирование мидел-шпангоута навалочника

Товщинапояскакницi неповиннабутименшоювідтовщиникницi

Стінкирамнихбалокпідкріплюютьсяребрамижорсткості, кницями

локпідкріплюютьсяребрамижорсткості, паралельнимивільномупояску рамноїбалки(див. рис. 7,а) івстановлениминавідстаніа, мм, одневід

одного, прицьому a ≤ 90Sc η.

Перпендикулярнідовільногопояскарамноїбалкиребражорсткості, щопідтримуютьбалкиосновногонабору, повиннібутивстановленіне далi ніжуплощинікожноїдругоїбалкиосновногонабору(див. рис. 7,б).

Моментиінерціїi, см4, ребержорсткостівизначаютьсявідповідно дорозд. 3.3, аїхтовщинаповиннабутинеменше0,8Sс. Сумарнависота вирізівводномуперерізінеповиннаперевищувати0,5 висотибалки. Для рамнихбімсів, карлiнгсiвi рамнихбалокводонепроникнихперегородок величинавирізівможебутизбільшенадо0,6 висотибалки.

4.РОЗРАХУНКОВI НАВАНТАЖЕННЯ

4.1.Розрахункові навантаження на корпус судна з боку моря

Розрахунковi навантаження на корпус судна з боку моря визнача-

ютьсястатичним(Рst) i хвильовим(Рw) тискомводи. РозрахунковийстатичнийтискРst, кПа, дляточок, якірозташованінижчеватерлінії, визначаєтьсязаформулою

Рst = 10zi,

де zi – відстань точок прикладання навантаження від ватерлінії, м (рис. 9,а).

21

деТк, Тб – періодикільовоїтабортовоїкачок, с, відповідно; ψ, θ – розрахунковікутидиферентуікрену, град, відповідно; x0 – відстаньрозглядуваноїточкивідпоперечноїплощини, щопроходитьчерезцентрвагисудна, м(рис. 11); y0 – відстаньрозглядуваноїточкивіддіаметральноїплощини, м; V0 – специфікаційна швидкість судна, вуз; с= 0,8 – числовий коефіцієнт; h = 0,07В– метацентричнависотавнайбільшнесприятливих умовахексплуатаціїсудна, м.

24

Розрахунковийтиск, кПа, навнутрішнєдновизначаєтьсязафор-

мулою(1.3.4.3) приkв = 1,0.

Випробувальнийтиск, кПа, навнутрішнєдновизначаєтьсязаформулою

Pвип = 7,5 hп.т,

деhп.т – відстань, м, віднастилувнутрішньогоднадоверхуповітряної трубки(див. рис. 10).

Висотаповітряноїтрубкивіднастилуверхньоїпалуби∆z = 1,5 мдля баластнихцистернкорпусусудна.

Розрахунковийтискнаконструкціюпідпалубноїцистерни, якщовона заповненабаластом, визначаєтьсязаформулою

деzi – відстань, м, вимірянавдіаметральнійплощині, відрозглядуваної в'язідоверхньоїпалуби.

5. ЗАГАЛЬНА ПОЗДОВЖНЯ МІЦНІСТЬ СУДНА

ДлярозрахункузагальноїпоздовжньоїміцностікорпусусуднанеобхідновизначитизастандартнимипрограмамизгинальнімоментиMsw іперерізуючісилиNsw натихійводідляосновнихвипадківнавантаженнясудна, причомурозрахунковийзгинальниймоментнатихійводі, одержанийінтегруваннямкривоїнавантаженнясудна, повиненбутинемен-

ахвильовийзгинальниймомент, якийвикликаєпрогинкорпусусудна, –

деCw – хвильовийкоефіцієнтзгіднозвиразом(1.3.1.4); Cb – коефіцієнт загальноїповнотисудна(Cb ≥ 0,6).

Момент опору поперечного перерізу корпусу судна (для палуби і днища) всереднійчастиніповиненбутинеменшийза

25

деMТ = |Msw + Mw| – розрахунковийзгинальниймомент, кН·м, урозглядуваномуперерізісудна, якийдорівнюємаксимумуабсолютноївеличи-

ниалгебраїчноїсумискладовихмоментівMsw іMw; σ = 175η – допустимі

напруження, МПа; η – коефіцієнт(див. розд. 2.4).

Моментопорупоперечногоперерізукорпусувсереднійчастинісудна(дляпалубитаднища) повиненбутинеменшийза

Моментінерціїпоперечногоперерізукорпусувсереднійчастинісудна повиненбутинеменшийза

ОдержанівеличиниW таI використовуютьсядляпорівняннязгеометричнимихарактеристикамиеквівалентногобруса, якірозрахованідля міделевогоперерізукорпусусудна.

Післярозрахункугеометричниххарактеристикеквівалентногобру- саспроектованогоконструктивногомідель-шпангоутасуднаперевіряєть- сятовщинаS бортовоїобшивки, якаповиннабутинеменшоювизначеної заформулою

деNsw – перерізуючасила, кН, натихійводі, найбільшеабсолютнезначення якої для розглядуваного перерізу визначається за стандартними програмами(вкурсовомупроектівзятиNsw = ±30CwBL(Cb + 0,7) f3·10–2);

SФ* – фактичнийстатичниймоментчастинирозглядуваногопоперечного перерізу корпусу, що розташована вище або нижче рівня, для якого визначається товщина стінки, см3; τ = 110/η, МПа(η – визначається за табл. 2.1); I – фактичниймоментінерціїрозглядуваногопоперечногоперерізукорпусувідноснонейтральноїосі, см4; Nsw – хвильоваперерізуюча сила, кН, якавизначаєтьсязаформулами:

де f1 = 1,0; f2 = 0,92; f3 = 0,74.

26

6. ПРОЕКТУВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЙ КОРПУСУ СУДНА ЗА ПРАВИЛАМИ РЕГІСТРУ

6.1. Проектування листових конструкцій корпусу

Корпус судна – це складна система, що може бути поділена на дві структури: листову(обшивки, настили) ібалкову(судновийнабір). Кожне полотнищеобшивкиабонастилускладаєтьсязпростихконструкцій– поясів. Пояс– конструкціязлистів, послідовноз'єднанихкороткимибоками.

Розрахунковоюмоделлюлистовихконструкційєпластина– частина полотнища, яка з чотирьох боків обмежена опорним контуром, що утворюєтьсябалкамисудновогонабору.

Більшістьпластинмаєчітковираженупрямокутнуформутарозподілене нормальне навантаження, яке викликає прогинання пластин за циліндричноюповерхнею. Розрахуноклистовихконструкційполягаєу визначеннітовщинилистів, аширинатадовжинаїхзалежатьвідумов прокатутатехнічнихможливостейсуднобудівногозаводу.

6.1.1. Проектування зовнішньої обшивки корпусу

Зовнішняобшивкаскладаєтьсязобшивкибортуідна. Проектуваннялистовихконструкційпочинаєтьсязрозподілунапоясизовнішньої обшивкикорпусу, настилувнутрішньогодна, настилуверхньоїпалуби, обшивокпідпалубнихтаскуловихбортовихцистерн(рис. 12).

27

Ширинагоризонтальногокілязнаходитьсязаформулою(2.2.4.4) і не може бути більше 2000 мм. Товщина його повинна бути на 2 мм більшоювідтовщинизовнішньоїобшивкидна. Ширинаскуловогопоясу визначаєтьсяположеннямверхньоїтанижньоїкромокскули, там, депоєднуютьсяплоскічастиниобшивкизкриволінійними. Товщинускуловогопоясуберутьрівноютовщиніобшивкиднааботовщинінадскулового поясу, взалежностівідтого, щобільше.

Ширинуширстрекаберутьрівноюширинігоризонтальногокіля, а йоготовщинурівноютовщиніпалубногострингераабопідширстрековогопоясуборту, взалежностівідтого, щобільше. Якщозастосовується закругленез'єднанняпалубизбортом, торадіусзакругленняширстрека повиненбутинеменше15Sш, деSш – товщинаширстрека, мм.

Ширинуіншихпоясівберутьякомогабільшою, щобзменшитиобсягзварювальнихробіт, алевонамаєвідповідатитехнічнимможливостямсуднобудівногозаводу.

Пазизовнішньоїобшивкинеповиннізбігатисязлініямидотикудо неїбудь-якихпоздовжніхв'язей.

Товщиназовнішньоїобшивкивідповіднодоумовміцностівизначається заформулою(1.6.4.4), де m = 15,8; kσ – коефіцієнт, наведений втабл. 6.1. Іншіпозначеннянаведеніврозд. 3.1.

Таблиця 6.1

Для обшивки борту нижче рівня 0,4D kσ = 0,6; для обшивки борту вищерівня0,5D kσ визначаєтьсялінійноюінтерполяцієюміжkσ нарівні верхньоїпалубиіkσ вмежах(0,4...0,5)D.

КоефіцієнтkD розраховуєтьсязаформулою

D W

деW – необхіднийзаПравиламимоментопорукорпусу, см3, всередній частинісудназгіднозрозд. 5; WDФ – фактичниймоментопорупалубив середнійчастинісудна, см3. Привиконаннікурсовогопроектуслідвзяти

WDФ = W.

28

Розрахуноктовщинилистівзовнішньоїобшивкизаумовамиміцності наведено в табл. 6.2 (див. рис. 12).

Стійкістьзовнішньоїобшивкиднаташирстрекарозраховуєтьсявідповіднодорозд. 3.3.

Розрахунковістискальнінапруженнязнаходятьсязаформулою

де I = Wd(D – е) ·102 – момент інерції поперечного перерізу корпусу судна, см4; zi – відстаньрозрахунковоїточкивіднейтральноїосі, м; Wd – момент опору палуби в середній частині судна, см3 (див. формулу (1.4.6.2)); D – висотаборту, м; е– відстаньнейтральноїосівідосновної площини, м(вкурсовомупроектіслідбратиe = (0,34 + 0,02L ·10–2)D).

Зарозрахунковийзгинальниймоментдлязовнішньоїобшивкидна

29

беруть момент, що викликає перегин корпусу, а для ширстрека – момент, якийвикликаєпрогинкорпусу.

Критичнінапруженняσcr = kσc визначаютьсязаумовистійкостіпластинзовнішньоїобшивки, прицьомуk = 1,0 – коефіцієнтзапасустійкості дляпластин.

Відношенняσcr/RеН визначаєформулудлярозрахункуейлеровихнапружень:

Товщина пластини зовнішньої обшивки, яка відповідає умовам стійкості, знаходитьсязаформулою

деb – бікпластини, щосприймаєнормальністискальнінапруження, м; n – коефіцієнт, щовраховуєспіввідношеннябоківпластиниірозподілнормаль- нихстискальнихнапруженьуздовжкромкипластини(див.табл.(1.6.5.5-1)); ∆S – додатоктовщининазносікорозію, мм(див. табл. (1.6.5.5-2)).

РозрахуноктовщиниS, мм, листовихконструкційзовнішньоїобшивкинастійкістьнаведеновтабл. 6.3.

Таблиця 6.3

30