3.9 Допускаемые касательные напряжения в стенках балок рамного набора

Допускаемые касательные напряжения, Мпа, в стенках балок рамного набора принимаются равными

4.Проектирование основных связей корпуса

4.1 Определение профиля продольных рёбер жёсткости днища и второго дна

4.1.1 Профиль продольных рёбер жёсткости днища определяется, исходя из условия устойчивости при общем изгибе судна и условия местной прочности от давления забортной воды. Для установки на судне принимается профиль, удовлетворяющий обоим условиям.

Условие устойчивости при общем изгибе судна.

В соответствии с Правилами Российского Речного Регистра, критические напряжения при сжатии продольных рёбер жёсткости днищевых перекрытий должны быть не менее предела текучести материала , т. е должно выполняться условие

(4.1.1)

Это условие выполняется, если Эйлеровы напряжения связаны с пределом текучести материала зависимостью

(4.1.2)

Эйлеровы напряжения ребра определяются по формуле

(4.1.3)

или

(4.1.4)

где -модуль упругости стали первого рода;

пролёт ребра, равный расстоянию между рамными шпангоутами, м;

- момент инерции поперечного сечения ребра с присоединённым пояском обшивки, см⁴;

- площадь поперечного сечения ребра с присоединённым пояском обшивки, см²;

-гибкость ребра с присоединённым пояском обшивки;

- радиус инерции ребра с присоединённым пояском обшивки, см.

Из формул (4.1.2) и (4.1.4) получаем:

(4.1.5)

Радиус инерции продольного ребра жёсткости должен удовлетворять условию

(4.1.6)

Проектировочный расчёт выполняется по формулам (4.1.5) и (4.1.6)

По радиусу инерции из таблиц П.1 , П.2 или П.3 определяется профиль, удовлетворяющий условию устойчивости при общем изгибе судна (4.1.6).

Условие местной прочности от давления забортной воды.

Расчёт выполняется в предположении, что продольные рёбра жёсткости днища нагружены поперечной нагрузкой от внешнего давления забортной воды и продольными силами, вызванными общим изгибом судна. Предполагается , что у бункерного судна и у танкера междудонные отсеки пустые, а у судна-площадки рассчитываемое ребро располагается в пределах сухого отсека. Поэтому, для всех трёх типов судов противодавление, изнутри корпуса, отсутствует. Расчётная схема продольного ребра жёсткости днища для них приведена на рис.4.1.1

Наиболее напряжённой точкой ребра является точка 1 на полке ребра в опорном сечении. Исключим влияние на напряжённое состояние в этой точке усилий от общего изгиба. Тогда допускаемые напряжения в этой точке только от местного изгиба будут равны

Погонная интенсивность поперечной нагрузки на ребро от давления забортной воды принимается равной

Рис. 4.1.1
,кН/м,		(4.1.7)

где - удельный вес воды;

T- осадка судна в полном грузу, м;

h- высота расчётной волны, м, зависящая от класса судна;

b- расстояние между продольными рёбрами жёсткости (поперечная шпация), м.

Максимальный изгибающий момент

,

(4.1.8)

Требуемый минимальный момент сопротивления продольного ребра жёсткости днища с присоединённым пояском обшивки

.

(4.1.9)

По значению минимального момента сопротивления из таблиц П.1 , П.2 или П.3 определяется профиль продольного ребра жёсткости днища, удовлетворяющий условию местной прочности от давления забортной воды.

Выбор профиля продольных рёбер жёсткости днища по усло- виям устойчивости при общем изгибе судна и местной прочности от давления забортной волы производится в таблице 4.1.1.

Таблица 4.1.1

Выбор профиля продольного ребра жёсткости днища
Обозначение и номер требуемого профиля		Принятый профиль
по условию устой- чивости	по условию местной прочности	обозначение и номер	площадь поперечного сечения

4.1.2. Размер продольных рёбер жёсткости второго дна судна бункерного типа определяется , исходя из следующих условий.

-условия устойчивости при общем изгибе судна;

- условия местной прочности при действии поперечной нагрузки от давления груза;

-условия местной прочности при эксплуатационной перегрузке, вызванной падением грейфера на грузовой настил.

Профиль продольных рёбер жёсткости второго дна нефтеналивного танкера определяется, исходя из двух условий:

-условия устойчивости при общем изгибе судна ;

-условия местной прочности при действии поперечной нагрузки от давления груза

Условие устойчивости при общем изгибе судна бункерного типа и нефтеналивного танкера. Продольные рёбра жёсткости второго дна входят в состав верхних поясков кильсонов, являющихся частью днищевого перекрытия. В соответствии с Правилами Российского Речного Регистра критические напряжения при сжатии продольных рёбер днищевого перекрытия должны быть не менее предела текучести материала .

Поэтому, по условию устойчивости, продольные рёбра жёсткости второго дна бункерного судна и танкера должны быть того же профиля, что и продольные рёбра жёсткости днища.

Условие местной прочности при действии поперечной нагрузки от давления груза .Расчёт выполняется в предположении, что продольные рёбра жёсткости второго дна нагружены поперечной нагрузкой от давления груза (рис.4.1.2 а) и продольными силами, вызванными общим изгибом судна.

Интенсивность расчётной поперечной нагрузки на продольные рёбра жёсткости второго дна бункерного судна равна

.

(4.1.10)

где Q – грузоподъёмность судна, кН;

- длина грузового трюма (бункера), м;

- относительная длина грузового трюма, определяемая по табл. 2.2.2;

- ширина грузового трюма (бункера), м;

- коэффициент местной неравномерности укладки груза для холостого набора ( табл.4.1.2)

Интенсивность расчётной поперечной нагрузки на продольное ребро жёсткости второго дна танкера

(4.1.11)

где - удельный вес нефтепродукта;

- плотность нефтепродукта, т/м³ (табл.4.1.3);

g=9,81 м/с²-земное ускорение;

- высота расширительной шахты над верхней кромкой борта, м;

-высота двойного дна в Д.П, м;

Таблица 4.1.2

Связь корпуса	Коэффициент для судна категории
	«И»	«У»	«С»
Грузовой настил	1,00	0,50	0,40
Холостой набор	1,00	0,50	0,25
Рамный набор на ширине грузовой площадки	0,40	0,25	0,15
Рамный набор на части ширины грузовой площадки	0,50	0,35	0,20

кПа – давление, на которое рассчитывается дыхательный клапан.

Таблица 4.1.3

Наименование нефтепродукта	Плотность , т/м3
Авиационный бензин	0,73-0,75
Автомобильный бензин	0,71-0,76
Дизельное топливо	0,80-0,85
Моторное масло	0,88-0,94
Мазут	0,92-0,99
Нефть	0,74-0,97

Погонная интенсивность поперечной нагрузки на продольное ребро жёсткости второго дна бункерного судна и танкера (рис.4.1.2 а) определяется по формуле

(4.1.12)

Максимальный изгибающий момент в опорном сечении ребра бункерного судна и танкера

,

(4.1.13)

где - расстояние между флорами (рамная шпация), м

Допускаемые напряжения в пролётном сечении ребра жёсткости второго дна только от местного изгиба (рис.4.1.2 б) будут равны

(4.1.14)

Требуемый момент сопротивления продольного ребра жёсткости второго дна

,

(4.1.15)

Коэффициент равен

,

(4.1.16)

где - высота эквивалентного бруса бункерного судна, м;

-высота эквивалентного бруса нефтеналивного танкера, м;

-отношение расстояния нейтральной оси от днища к высоте эквивалентного бруса.

- отношение допускаемых нормальных напряжений для верхней кромки эквивалентного бруса к допускаемым нормальным напряжениям для нижней кромки эквивалентного бруса

В таблице 4.1.4 приведены значения коэффициента для судов бункерного типа в зависимости от предела текучести материала верхних связей эквивалентного бруса (комингса, палубы, ширстрека и верхнего пояса внутреннего борта). В качестве материала остальных связей корпуса бункерных судов используется сталь с пределом текучести

Корпуса нефтеналивных танкеров полностью изготавливаются из одной марки стали. Независимо от предела текучести материала для танкеров класса «М», и для танкеров классов «О», «Р» и «Л».

Условие местной прочности при эксплуатационной перегрузке, вызванной падением грейфера на грузовой настил бункерного судна.Расчёт выполняется в предположении, что продольные рёбра жёсткости второго дна нагружены поперечной нагрузкой, вызванной падением грейфера на грузовой настил, и продольными силами, вызванными общим изгибом судна.

Таблица 4.1.4

Предел текучести материала верхних связей эквивалентного бруса судна бункерного типа			235	315	355	390
Коэффициент	Класс судна	«М»	0,46	0,40	0,38	0,36
		«О», Р»,»Л»	0,44	0,38	0,36	0,35

Грузовые операции на судах выполняются с помощью кранов грузоподъёмностью 100 кН, 160 кН и 200 кН. Для примера на рис. 4.1.3 приведена конструктивная схема двухчелюстного грейфера для крана грузоподъёмностью 100 кН. Его длина в закрытом состоянии равна 2500 мм, а ширина 1775 мм. При расчёте считается, что грейфер ориентирован длинной стороной вдоль ребра жёсткости. В этом случае нагрузка интенсивностью , прикладывается к настилу по линии, перпендикулярной к ребрам жёсткости (см. рис. 4.1.4). Значения интенсивности , зависящие от грузоподъёмности крана, приведены в табл. 4.1.5.

Рис. 4.1.2

На одно ребро жёсткости (рис. 4.1.4) приходится сосредоточенная сила

,

(4.1.17)

где b – расстояние между продольными рёбрами жёсткости (поперечная шпация), м.

Таблица 4.1.5

Категория судна	«И»		«У»
Грузоподъёмность крана, кН	200	160	100
Интенсивность нагрузки при падении грейфера, ,кН/м	120	80	40

Считается, что эта сила приложена в середине одного из пролётов неразрезного ребра жёсткости. При этом, наибольший изгибающий момент (рис. 4.1.4) будет равен

,

(4.1.18)

Допускаемые суммарные напряжения от общего и местного изгиба, МПа, при действии эксплуатационной перегрузки принимаются равными опасному напряжению . Тогда допускаемые напряжения, МПа, только от местного изгиба равны

,

(4.1.19)

Коэффициент определяется по формуле (4.1.16).

Рис.4.1.3

Минимальный момент сопротивления продольного ребра жёсткости второго дна определится из формулы

,

(4.1.20)

Выбор профиля продольных рёбер жёсткости второго дна бункерного судна по условиям устойчивости при общем изгибе судна, местной прочности от давления груза и местной прочности от падения грейфера на грузовой настил производится в табл.4.1.6

Рис. 4.1.4

Выбор профиля продольных рёбер жёсткости второго дна танкера по условиям устойчивости при общем изгибе судна и местной прочности от давления груза производится в табл.4.1.7

Таблица 4.1.6

Выбор профиля продольных рёбер жёсткости второго дна бункерного судна
Обозначение и номер требуемого профиля				Принятый профиль
по условию устойчивости	по условию местной прочности от давления груза	по условию местной прочности от падения грейфера	обозначение и номер профиля		площадь поперечного сечения

Таблица 4.1.7

Выбор профиля продольных рёбер жёсткости второго дна танкера
Обозначение и номер требуемого профиля		Принятый профиль
по условию устой- чивости	по условию местной прочности	обозначение и номер профиля	площадь поперечного сечения