Основы КСУ (Бормотов А) / Основы конструирования

где Q – сила веса шлюпки со снабжением в походном состоянии; pв – давление ветра, принимаемое 2 кПа для судов неограниченного плавания и 1 кПа для судов ограниченного и внутреннего плавания; Sш – площадь боковой проекции шлюпки, м2; g – ускорение силы тяжести, м/с2; – период бортовой качки судна, с; r – половина высоты расчетной волны, м; – угол крена судна, рад.; z – возвышение центра тяжести шлюпки над центром тяжести судна, м.

Для оценки наибольших значений усилия Y в расчетах принято рассматривать качку в условиях резонанса, когда периоды собственных колебаний судна и бега волны совпадают ( в ), а угол крена достигает своего максимума – амплитуда качки max . Обычно в расчетах принимают высоту волны h, соответствующей району плавания судна, а амплитуду бортовой качки max , когда палуба у борта начинает входить в воду.

Аналогично выполняется расчет усилий, воспринимаемых стопором шлюпбалки, причем дополнительно учитывают инерционные нагрузки, обусловленные килевой качкой [26].

5.5.5. Выбор прочных размеров деталей шлюпбалок

Стрела шлюпбалки. Расчеты прочности стрелы шлюпбалки ведут с учетом всех видов деформации сечений стрелы под действием найденных, как рассмотрено выше, внешних нагрузок.

Рис. 5.49. Схема нагружения стрел шлюпбалок при крене и дифференте судна

200

Получилось, что сечение испытывает сложное напряженное состояние, и оценку прочности ведут по приведенным (эквивалентным) напряжениям

[13, 17]:

где – суммарные нормальные напряжения от изгиба и сжатия сечения; – суммарные касательные напряжения от среза и кручения.

Поскольку сразу назначить прочные размеры сечения нельзя, ведут проверочный расчет прочности: задаются размерами сечения и оценивают запас прочности. При необходимости корректируют размеры. Для первого приближения можно принять размеры близких уже изготовленных шлюпбалок.

Сечение обычно выполняют коробчатым, сварным из отдельных полос b× и h×t (рис. 5.51).

Геометрические характеристики сечения:площадь сечения F 2 b ht ;

момент сопротивления изгибу в плоскости склонения Wx th2 bh ; 3

момент сопротивления изгибу в поперечной плоскости Wy b2 bht ; 3

момент сопротивления кручению W0 2bht .

Напряжения, соответствующие нагрузкам и размерам сечения, будут:

202

корпуса. Чаще всего – это малоуглеродистые, хорошо свариваемые стали с пределом текучести ReH =235 МПа. Допускаемые напряжения, указанные в Правилах [13, 17], принимают

=0,4 ReH, но не более 0,4 0,7 вр , где вр – предел прочности материала.

Морской Регистр Судоходства назначает вр / 4,5 .

Такие расчеты ведут для нескольких сечений по длине шлюпбалки (6 …8), плавно меняя размеры полос, из которых сварена стрела. Обычно варьируют высоту сечения h (рис. 5.51), не меняя его ширину b и толщины t и . Иногда для наиболее напряженных участков стрелы вваривают более толстые полосы – пояски .

Нижний конец стрелы оформляется в виде проушины или раздвоенной вилки для крепления шлюпбалки к палубе. Для надежной работы шлюпбалки при дифференте судна ось проушины или вилки удлиняют для устройства сдвоенных опор оси с каждой стороны стрелы (рис. 5.52).

203

При расчете усилий, нагружающих детали шлюпбалки, была определена реакция опоры шлюпбалки R (рис. 5.42). Эта сила распределяется на обе проушины R1 R2 R / 2 .

Кроме того, проушины воспринимают момент, обусловленный дифферентом судна M Q2h , в котором плечо h (рис. 5.43) при расчете валика и проушин опоры принимается равным высоте шлюпбалки hш (рис. 5.42). Этот момент уравновешивается реактивными усилиями проушин

R M , a

где а – расстояние середин проушин друг от друга (рис. 5.52).

Поскольку плечо а намного меньше высоты шлюпбалки hш, величина усилий R получится значительной. Суммарные усилия в каждой из проушин получим

R R2 R ,

где R для одной проушины увеличивает нагрузку R 1 R2 R , а для дру-

гой – уменьшает R 2 R2 R .

Расчет проушин ведут оценкой напряжений смятия по формуле Ляме

см R R2 r 2 , dt R2 r 2

где d = 2r – диаметр отверстия под валик; t – толщина проушины; R – наружный радиус проушины.

Нередко для уменьшения толщины металла проушин применяют приваренные шайбы (рис. 5.53).

204

где: fб – площадь сечения болта; ri – радиус от центра соединения до оси каждого болта; r1 и r2 – радиусы до оси болтов для соединения по рис. 5.56, причем r1 > r2.

дартные размеры болтов, рассчитывают ожидаемые напряжения:

1 2 ,

где допускаемые напряжения на срез принимают 0,6 , как это указано

в Правилах [17].

Ноковая подвеска гравитационных шлюпбалок. Как уже отмечалось,

вываливание и заваливание гравитационных шлюпбалок осуществляется под действием собственного веса шлюпбалки со шлюпкой. При этом удерживается или поднимается шлюпбалка с помощью лопаря, проведенного от шлюпбалки на барабан лебедки. Рассчитывая действующие на шлюпбалку усилия (рис. 5.46 и рис. 5.47) при вываливании и спуске шлюпки, определяют и силу лопаря Т, действующую между станиной и шлюпбалкой. Примерный вид графика изменения силы Т при склонении шлюпбалки показан на рис. 5.57.

Во время склонения шлюпбалок ск натяжение лопарей Т сильно меня-

ется от минимального (в начале склонения) до максимального (в конце склонения), а при спуске шлюпки сп оно постоянно и равно силе веса спускае-

мой шлюпки Q.

208