МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА ТЕОРИИ И УСТРОЙСТВА СУДНА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы

КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ

КРУПНОТОННАЖНЫХ СУДОВ

Одесса 2005 г.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА ТЕОРИИ И УСТРОЙСТВА СУДНА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы

КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ

КРУПНОТОННАЖНЫХ СУДОВ

Утверждены

на заседании кафедры ТУС

Протокол № 1 от 6 сентября 2005г.

Одесса 2005 г.

Кучер Ю.П. Методические указания к выполнению контрольной работы «Контроль прочности крупнотоннажных судов» – Одесса: ОНМА, 2005. 13с.

Настоящие методические указания предназначены для курсантов 5-го курса специальностей Судовождение на морских путях, Судовождение на морских и внутренних водных путях, Судовождение морских, гидрографических судов и выполнение гидрографических работ и Судовождение морского технического флота и выполнение багермейстерских работ.

Методические указания разработал старший преподаватель кафедры ТУС Кучер Юрий Павлович.

Ответственный за выпуск заведующий кафедрой ТУС Бондарь В.М., к.т.н., профессор.

На крупнотоннажных судах, имеющих большую длину особенно велика опасность нарушения общей продольной прочности корпуса из-за нерационального размещения грузов. Известны случаи, когда при неправильной загрузке корпус судна разламывался на две части даже при стоянке у причала на тихой воде. Многочисленны случаи появления трещин и остаточных деформаций. При планировании загрузки и особенно проведения грузовых операций контролю и обеспечению общей прочности крупнотоннажных судов должно уделяться самое серьезное внимание.

Условия прочности корпуса на этих судах могут нарушаться не только по изгибающим моментам, но и по перерезывающим силам. Кроме того, эпюра изгибающих моментов может иметь несколько экстремумов, значительно смещенных от миделя. Поэтому на крупнотоннажных судах общая прочность контролируется по перерезывающим силам и изгибающим моментам в нескольких поперечных сечениях по длине корпуса. Обычно контролируемые сечения назначают в плоскостях поперечных переборок.

Условия обеспечения прочности для j-го контролируемого сечения записывают в виде неравенств:

Таким образом, для каждого из выбранных сечений необходимо по принятому грузовому плану рассчитать перерезывающую силу и изгибающий момент и сравнить их с допустимыми значениями.

Содержание и порядок выполнения работы.

1. Используя данные по грузовым помещениям (табл.1), распределить груз по трюмам.

2. Используя данные табл.1, рассчитать аппликаты центра тяжести груза в не полностью заполненных помещениях.

3. Заполнить на бланке таблицу весовой нагрузки судна с учетом данных по нагрузке судна без груза (табл.2).

4. Рассчитать моменты, суммы масс (водоизмещение) и моментов, определить координаты центра тяжести судна.

5. Используя таблицу допустимых метацентрических высот и моментов относительно основной плоскости выполнить проверку остойчивости. Определить исправленную начальную метацентрическую высоту.

6. По диаграмме осадок носом и кормой для известных водоизмещения и его статического момента по длине определить осадки судна носом и кормой на марках углубления. Рассчитать среднюю осадку судна и дифферент.

7. Определить дифферент судна для осадок на перпендикулярах.

8. Используя табл.4 для расчетных сечений выполнить расчет перерезывающих сил. Сравнить расчетные значения с допустимыми.

9. Используя табл.4 для расчетных сечений выполнить расчет изгибающих моментов. Сравнить расчетные значения с допустимыми.

10. Построить график проверки прочности, на котором нанести расчетные и допустимые перерезывающие силы и изгибающие моменты.

11. Определить в процентном отношении к допустимым значениям, максимальную перерезывающую силу и максимальный изгибающий момент.

Пример выполнения работы

Судно с навалочным не смещающимся грузом Р = 25000 т;  = 1,26 м³/т; запасы на 9000 миль.

1. Распределение груза по грузовым помещениям (табл.1).

Трюм №1 3000 т (заполнен на 76%)

Трюм №2 6074 т (заполнен полностью)

Трюм №3 3988 т (заполнен полностью)

Трюм №4 6225 т (заполнен полностью)

Трюм №5 5713 т (заполнен на 92%)

Для полностью заполненных помещений объем груза равен вместимости помещения, а для не полностью заполненных (трюма №1 и № 5) определяется как .

2. Расчет аппликат центра тяжести груза в не полностью заполненных помещениях выполняется, используя данные табл.1 по формуле:

.

Трюм №1 z = (8,29 – 1,4)·3780/4949+1,4 = 6,66 м

Трюм №5 z = (8,06 – 1,4)·7198/7804+1,4 = 7,54 м

3. Из табл.2 выбрать данные (масса, координаты, моменты и поправка на свободные поверхности): судовые запасы, снабжение, команда для 9000 миль и заполнить соответствующие ячейки бланка.

4. Рассчитываются: моменты

;

водоизмещение и суммы моментов

;

координаты центра тяжести судна

.

x_g = 73029/32556 = 2,24 м; z_g = 264594/32556 = 8,13 м.

5. Из таблицы допустимых метацентрических высот и моментов относительно основной плоскости (табл.3) определяются: аппликата поперечного метацентра z_m= 9,49 м; минимально допустимая метацентрическая высота h_д1= 0,18 м; максимально допустимая метацентрическая высота h_д4= 4,17 м; допустимый момент М_д1=303300 тм.

Находится исправленная начальная метацентрическая высота:

h = z_m – z_g = 9,49 – 8,13 = 1,36 м.

6. По диаграмме осадок носом и кормой находятся Т_н = 9,90 м, Т_к = 10,68 м и рассчитываются Т_ср = 10,29 м, d = –0,78 м.

7. Определяется расчетный дифферент судна для осадок на перпендикулярах:

d_p = 1,08 · d = 1,08 · (–0,78) = –0,84 м.

8. Выполняется расчет перерезывающих сил на расчетных сечениях (197, 164, 130, 108, 74 и 40 шп) в следующей последовательности:

• в колонку IV таблицы записываются нагрузки по трюмам и танкам с судовыми запасами;

• в колонку V записываются произведения колонок III и IV, затем они суммируются по отдельным отсекам (границы отсеков в таблице обозначены горизонтальными линиями);

• в колонке VI производится последовательное сложение суммарных нагрузок по отсекам, от форпика до 5-го трюма включительно;

• в зависимости от средней осадки и дифферента по табл.4 находятся табличные перерезывающие силы на расчетных сечениях, величины которых записываются в колонку VII. Если осадка и дифферент не совпадают с приведенными в таблице, то величины перерезывающих сил определяются линейной интерполяцией;

• суммируя в расчетных сечениях величины из колонок VI и VII получают расчетные перерезывающие силы N_p, которые записывают в колонку VIII и сравнивают с допустимыми перерезывающими силами N_д в колонке IХ.

Если абсолютная величина расчетной перерезывающей силы N_p ни в одном из расчетных сечений не превосходит допустимой N_д, т.е. если |N_p| < N_д то можно продолжать расчет.