!Проект Коробка (на основе прототипа С-1) (Бормотов А) / 7 семестр / !Продольная прочность
.docx14 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ
Набор элементов конструкции корпуса, выполненный по «Правилам» [6], полностью обеспечивает местную прочность корпуса судна под действием давления забортной воды и давления груза, а также от набегающих волн испытывает общий продольный изгиб, при этом возникают перерезывающие силы и изгибающий момент. От их действия на судно действуют нормальные и касательные напряжения. Их определение соответствует общей продольной прочности судна, то есть в задание этого раздела входят:
-
определение общего изгибающего момента и перерезывающих сил;
-
определение момента сопротивления в сечениях, где действуют наибольший изгибающий момент и перерезывающие силы;
-
определение момента инерции для обеспечения жесткости судна по отношению изгиба.
14.1 Изгибающие моменты и перерезывающие силы
на тихой воде
Изгибающий момент на тихой воде образуется за счет того, что силы тяжести и силы поддержания распределены по длине судна неодинаково.
Изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде определяются интегрированием нагрузки по длине судна.
Наибольшие изгибающие моменты, как правило, действуют на мидель – шпангоут.
Наибольшие перерезывающие силы, как правило, возникают на четверти длины судна, считая от носа и до кормы.
Изгибающий
момент
(при расположении МО в корме) в проекте
допускается рассчитывать по приближенной
формуле
где k – коэффициент момента, зависящий от формы и размеров судна. Приближенное значение k = 90 (для танкера) [6],
подставляя значения, получим
Максимальное значение перерезывающей силы V, кН, определяем по формуле:
подставляя значения, получим
Судно в полном грузу испытывает прогиб.
14.2 Изгиб судна на волнении
Расчет
ведем уже с учетом редукционного
коэффициента
.
Волновой
изгибающий момент
,
кНм, действующий в вертикальной плоскости
в районе мидель – шпангоута определяется
по формулам:
-
при перегибе судна
подставляя значения, получим
-
при прогибе судна
подставляя значения, получим
Волновая
перерезывающая сила
,
кН, в районе мидель – шпангоута
определяется по формулам:
-
положительная
где
– коэффициент, зависящий от сечения.
;
подставляя значения, получим
-
отрицательная
где
;
подставляя значения, получим
14.3 Ударный изгибающий момент
Ударный изгибающий момент возникает при ударе волн в развал бортов. Они определяются только для судов длиной > 100 м до 200 м.
Изгибающий момент определяется, если выполняется соотношение
где
– разность между площадями горизонтальной
проекции верхней палубы (с учетом палубы
бака) и ГВЛ на участке 0,2L
в
корму от носового перпендикуляра
(рисунок 6),
;
– расстояние по вертикали между ГВЛ и
верхней палубой, включая палубу бака,
на носовом перпендикуляре, м,
подставляя значения, получим
Таким образом, расчет не производим.
14.4 Суммарные изгибающие моменты
и перерезывающие силы
Расчет ведем в табличной форме.
Таблица 1 – Суммарные изгибающие моменты и перерезывающие силы
|
№ п/п |
Наименование |
Изгибающий момент, кНм |
Перерезывабщая сила, кН |
|
1 |
Тихая вода |
|
266 |
|
2 |
Волнение (-) |
|
|
|
3 |
Волнение (+) |
|
|
|
4 |
|
|
|
14.5 Моменты сопротивления требуемые регистром
Расчет
ведем уже с учетом редукционного
коэффициента
.
Момент
сопротивления для палубы и днища W,
,
должен быть не менее
где
;
подставляя значения, получим
Во
всех случаях момент сопротивления
поперечного сечения корпуса для палубы
и днища,
,
должен быть не менее
подставляя значения, получим
Принимаем
наибольшее значение
Момент
инерции поперечного сечения корпуса
J,
,
должен составлять не менее
подставляя значения, получим
Для
судов ограниченного района плавания
минимальный момент инерции следует
умножить на редукционный коэффициент
,
определяемый по формуле
где
определяем в соответствии [6] как
максимальное значение
для заданного района плавания.
подставляя значения, получим
Таким
образом,
14.6 Определение фактических моментов сопротивления и моментов инерции поперечного сечения
Фактические моменты сопротивления и моменты инерции в первом приближении определяются по спроектированному ранее чертежу мидель – шпангоута. Для этого на схеме изображаем половину сечения с указанием всех связей, которые будут учитываться при общем изгибе судна. Такое сечение называется эквивалентным брусом (рисунок 7). В это сечение входят все листовые конструкции и все непрерывные продольные связи.
Расчет ведем в табличной форме. За ось сравнения принимаем днище.
Таблица 2 – Определение геометрических характеристик эквивалентного бруса в первом приближении
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отстояние нейтральной оси от оси сравнения, м, определяем по формуле:
подставляя значения, получим
Момент инерции полного поперечного сечения корпуса относительно нейтральной оси определяем по формуле:
подставляя значения, получим
Фактические моменты сопротивления:
-
днища
подставляя значения, получим
-
палубы
подставляя значения, получим
