3.7 Расчет напряженного состояния трубопровода при изоляционно-укладочных работах

Исходные данные: Dн=0,530 м; I=2,29х10^-3 м⁴; =78.5 кН;q_тр=q_м=1,14 кН/м; R₂=230,21 МПа; Е=2,1х10 ⁵ МПА ; h₁=1,0 м. Число трубоукладчиков - 2;

вес очистной машины G_оч=41 кН; вес изоляционной машины G_из=31кН.

Расстояние от точки касания трубопроводом грунта до первого крана-трубоукладчика определяется по формуле:

Расстояние между трубоукладчиками определяется по формуле:

Усилия на крюках кранов-трубоукладчиков от собственного веса трубопровода определяется по формуле:

Изгибающие напряжения в трубопроводе в точках подъёма крайними трубоукладчиками определяются по формуле:

Максимальные изгибающие напряжения в пролете определяются по формуле:

Проверка прочности трубопровода производится по условию:

138,7<230,21; 89,4<230,21

оба значений напряжений удовлетворяют условию прочности.

Суммарные усилия на крюках второго и третьего по ходу движения трубоукладчиков определяются по формуле:

(9.7.1),

(9.7.2);

кН,

кН;

Минимальный вылет стрелы определяется:

а=0,3+Dн/2 (9.7.3)

а=0,3+0,530/2=0,565 м,

в изоляционной колонне вылет а=1,5м.

Используем для работы в изоляционной колонне краны-трубоукладчики ТГ-321 - 2 шт, используемые и при протаскивание, с моментом устойчивости 550 кНм.

КкН.

Сопоставив эту величину со значениями можно сделать вывод о допустимости использования выбранных трубоукладчиков в рассматриваемом случае.

3.8 Расчет устойчивости и непотопляемости понтона

Устойчивость по основному критерию считается достаточной, если при плавании на спокойной воде понтон выдерживает динамическое приложение давления ветра, тоесть соблюдается условие:

где М_кр -кренящий момент от динамического действия ветра:

М_доп -предельно допустимый момент при динамических наклонениях.

Рассмотрим случай при полной нагрузке табл. № 9.8.1;

Проверка по основному критерию устойчивости;

Наименование	Велечина	Обозначение Формула расчета	Значение
1	2	3	4
Водоизмещение	т		78,00
Осадка средняя	м		0,88
Поперечная метацентрическая высота	м		0,75
I. Момент, кренящий от динамического действия ветра	т.м		1,689
1. Площадь парусности	м2		30,00
2. Возвышение ЦП над основной линией	м		2,78
3. Приведенное плечо крепящей пары		ZT -возвышение Ц.П. над действующей ватерлинией	2,67 1,80 1,30 0,76
4. Условное динамическое давление ветра	кг/м2		21,00
II. Предельно допустимый момент при динамических наклонениях Мдоп	т.м.	Q -угол входа кромки палубы в воду	18,30 4°
III. Запас устойчивости			10,9

3.9 Непотопляемость и аварийная устойчивость

Непотопляемость и аварийная устойчивость должны быть при затоплении любого одного отсека.

Поскольку отсеки средней секции наиболее объемны и наиболее уязвимы при работе экскаватора, то расчет производим для случая нагрузки «Судно с полной нагрузкой», так как при этом состоянии судно имеет наибольшую осадку, а устойчивость наименьшей.

Расчет посадки понтона при затоплении отсека средней секции и элементов начальной устойчивости приведен в табл. № 9.9.1:

Расчет посадки понтона при затоплении отсека средней секции и элементов начальной устойчивости.

Наименование	Велечина	Обозначение Формула расчета	Значение
1	2	3	4
1. Объем затопления до начальной ватерлинии	м3		12,00
2. Коэффициент непотопляемости		R	0,95
3. Площадь сечения отсека на уровне ватерлинии	м2	S	14
4. Координаты ЦТ площади		L b	2,20 0
5. Площадь ВЛ до затопления	м2	S0	99,0
6. Площадь не поврежденной части	м2	S0-S	85,0
7. Координаты ЦТ объема	м	X Y Z	2,20 0,0 0,45
8. Собственный момент инерции относительно продольной оси			13,5
9. Собственный момент инерции относительно поперечной оси			20,6
10. Вес влившейся воды по начальную ватерлинию	т		11,0
11. Изменение средней осадки			13,0
12. Абсцисса ЦТ площади начальной ВЛ	м		0
13. Апликата площади начальной ВЛ	м		0
14. Начальное объемное водоизмещение	м3		78,0
15. Изменение координат ЦТ площади ВЛ	м3		-0,36
16. Изменение координат ЦТ ватерлинии	м		0
17. Изменение абсциссы центра величины	м		-30,0
18. Изменение ординаты центра величины	м		0,058
19. Координаты ЦВ до затопления			0,45 0
20. Координаты ЦВ после затопления	м		0,51 -0,30
21. Момент инерции площади ВЛ до затопления относительно продольной оси	м 4		760,0
22. Момент инерции площади ВЛ до затопления относительно поперечной оси	м 4		1091,0
23. Новый момент инерции относительно продольной оси	м 4		585,0
24. Новый момент инерции относительно поперечной оси	м 4		820,0
25. Малый метацентрический радиус после затопления			7,5
26. Большой метацентрический радиус после затопления			10,5
27. Начальное весовое водоизмещение	т		78,0
28. Изменение малой метацентрической высоты	м		1,05
29. Малая метацентрическая высота до затопления	м		6,75
30. Малая метацентрическая высота после затопления	м		5,70
31. Изменение большой метацентрической высоты	м		-0,60
32. Большая метацентрическая высота до затопления	м		10,5
33. Большая метацентрическая высота после затопления	м		9,9
34. Угол дефферента после затопления отсека			0,024
35. Расчетная длина судна	м		11,5
36. Расстояние центра тяжести площади ВЛ от носового перпендикуляра	м		5,86
37. Расстояние ЦТ площади ВЛ от кормового перпендикуляра	м		5,14
38. Изменение осадки носом после затопления	м		0,26
39. Изменение осадки кормой после затопления	м		0,0
40. Осадка носом	м		1,14
41. Осадка кормой	м		0,88

Как показал расчет, при затоплении носового отсека средней секции, когда понтон находится с экскаватором весом 50 тонн на борту, осадка носом составляет 1,14 м и аварийная ватерлиния состоит от палубы надводного борта 80 мм.

Предельная линия погружения отстоит от палубы надводног борта для грузовых судов класса «Р» на 0,075м.

Следовательно, непотопляемость понтона обеспечена, так как при затоплении наиболее подверженного повреждениям отсека аварийная ватерлиния не пересекает предельную линию погружения.

• Значение поперечной метацентрической высоты /а в нашем случае и продольной/ в конечной стадии затопления должно быть не менее +0,05 м.

• Значение максимального плеча статической устойчивости должно быть не менее +0,10 м.

При затоплении понтона наибольшая средняя осадка - 1,01 м.

При наклонениях понтона на угол более 5 º и при дифференте на угол 5 º площадь ватерлинии уменьшается, что приводит к ухудшению устойчивости.

Наибольшее плечо статической устойчивости имеет крен и дифферент равный 5 º.

Согласно полученным данным, значение поперечной высоты равно 5,7 м, а продольной - 9,9 м.

эти полученные значения соответствуют требуемому значению правил - 1,01 м.

Значит, что аварийная устойчивость достаточна, так как судно предназначено для эксплуатации на малых реках при ограниченных глубинах.