Федеральное агентство по образованиюUserDamir2222010-06-13T05:10:00Z2010-06-13T05:10:00Z3601234272Home285804020414.00falsefalsefalsefalsefalseRUX-NONEX-NONE--PAGE_BREAK--Такая сталь более прочная, чем обычная углеродистая сталь. Наиболее существенное снижение металлоемкости конструкции достигается при использовании сталей повышенной прочности. Уменьшение размеров связей из СПП ограничиваются минимально допустимыми толщинами, требованиями к их устойчивости, а также к жесткости перекрытий и корпуса судна. Эффективность использования СПП несколько уменьшается из-за большей относительной коррозии, ухудшения прочностных и пластических свойств со временем и других факторов. Однако, несмотря на отмеченные недостатки и большую стоимость, СПП в судостроении нашли широкое применение при постройке судов не только новых типов и назначений, но и традиционных. С увеличением длины судна и повышения предела текучести СПП относительная экономия металла возрастает.
При проектировании и постройке конструкций корпуса, кроме уменьшения массы металла, необходимо обеспечить всемерное снижение трудоемкости и стоимости их изготовления, последующего ремонта, высокую эффективность в процессе эксплуатации. Стоимость же СПП за тонну по сравнению с обычной углеродистой выше примерно на 20% для стали марки 09Г2. Применение СПП экономически оправдано, если достигнутое уменьшение массы корпуса можно использовать для увеличения грузоподъемности или скорости судна, то есть повышения провозоспособности, или для улучшения других эксплуатационно-экономических показателей.
Согласно Правилам Регистра категория материала имеет предел текучести Rен=315 мПа.
Химический состав стали:
Сталь марки 09Г2 противостоит воздействию однократных и знакопеременных нагрузок. Качество данной стали определяется её прочностными характеристиками; температурными условиями. Сталь обладает хорошей свариваемостью, возможна сварка в минусовую погоду (до минус 20ºС) Сталь и сварные соединения отвечают требованиям Регистра и иностранных классификационных обществ. Сталь марки 09Г2 обладает хладостойкостью, а также свойствами, необходимыми для работы в условиях коррозионно – механического и эрозионного износа. Сталь марки 09Г2 обладает высокой сопротивляемостью крупными разрушениями.
Для второстепенных корпусных конструкций проектируемого буксирного судна: выгородки, лёгкие переборки и др. могут быть применены обычные углеродистые стали категории А с пределом текучести Rен = 235 – 245 мПа, например ВСт3сп2.
Механические свойства:
Временное сопротивление: Rм=440-590 мПа
Относительное удлинение 22%
2. Набор корпуса в средней части судна по «Правилам» Морского Регистра судоходства 2003 года
2.1 Расчет элементов наружной обшивки
Корпус судна представляет собой коробчатую металлическую конструкцию, состоящую из наружной обшивки, переборок, настилов палуб и платформ судна, обеспечивающую создание силы плавучести, прочность и возможность размещения людей, грузов, оборудования и вооружения, обусловленных назначением судна.
Наружная обшивка – непроницаемая оболочка корпуса, которая вместе с поддерживающим ее набором образует борта, днище и оконечности судна.
Наружная обшивка, палубный настил и настил второго дна являются основными прочными связями, обеспечивающими общую продольную прочность судна.
Наружная обшивка состоит из поясьев, расположенных длинной стороной вдоль судна. Ширина поясьев от 1,5 до 3,2 метров, а длина до 16 метров. Разбивка наружной обшивки на поясья производиться на чертеже, называемом растяжкой наружной обшивки и представляющим собой развертку наружной обшивки одного борта на плоскость.
Согласно Правилам Регистра расчетная нагрузка определяется по формуле:
Р = Р+ Р, кПа, где
Р — расчетное статическое давление кПа.
Р= 10 z, кПа, где
z — отстояние приложения нагрузки от поверхности воды до рассматриваемого элемента. z= d
Р — расчетное давление, обусловленное перемещением корпуса судна относительно профиля волны (волновая нагрузка). Она рассчитывается для подводной и надводной части корпуса судна.
Р= Р — 1,5 С, кПа (ниже КВЛ)
Р=Р - 7,5 , кПа (выше КВЛ), где
Р - волновая нагрузка на уровне поверхности воды.
Р = 5 С, кПа, где
С — волновой коэффициент, определяемый профилем волны, который согласно Правилам Регистра принимается.
С= 10,75 –
С= 10,75 – =8,76 м.
kw=1;
Согласно Правилам Регистра можно принять в упрощенном виде, исходя из смещения мидель-шпангоута: в нос – 0,8
в корму – 0,5
по центру – 0,6
Для проектируемого судна определяем нагрузки на наружную обшивку в пяти точках
· Р= Р+ Р, где
z= d = 4,8м
Р= 10 * 4,8 = 48 кПа
Р = 5*8,76 *0,6 = 26,28 кПА
Р= 26,28 – 1,5 * 8,76= 13,14 кПа
Рдн = 48 + 13,14 = 61,14 кПа
· Р= Р+ Р, где
z= = 2,4 м
Р= 10 * 2,4 = 24 кПа
Р= 26,28 – 8,76 * 1,5 = 19,71 кПа
Р= 24 + 19,71 = 43,71 кПа
· Р= Р, где
z= = =1,2 м
Рw = 26,28 – 7,5 * 1*1,2 = 17,28 кПа
Р= 17,28 кПа
· Р= Р, где
Р=
a3 (Для ЛУ4)= 0,33
Сb = 0,78
м3
Р=кПа
· Р= Р, где
z= = 2,4 м
Рw= 26,28 – 1,5 * 8,76 = 19,71 кПа
· Определение элементов набора наружной обшивки проектируемого судна.
Толщина наружной обшивки днища должна быть не менее определяемой по формуле согласно Правилам Регистра.
S = m a k мм, где
m = 22,4
a = a= 0,7 м
k= 0,6
Р= 61,14 кПа
= = =301,3 мПа
- приращение к толщине элемента набора, учитывающий коррозионный износ на планируемый срок службы конструкции.
= U(T -12) = 2,4 мм, где
U – среднегодовое уменьшение толщины элемента набора, принимаемое по Правилам Регистра.
U = 0,2 мм/год
Т – планируемый срок службы конструкции.
Т = 24 года
k – коэффициент используемый для определения центра тяжести конструкции.
k =
Вид сверху.
b – расстояние между флорами
а – расстояние между стрингером и вертикальным килем. b = 2,8, a = 4
k =
S = 22,4* 0,7* 1* = 9,5 мм.
Принимаем S = 10 мм.
Толщина наружной обшивки борта должна быть не менее определяемой по формуле согласно Правилам Регистра.
S = m a k мм, где
m = 22,4
a = a= 0,7 м
k= 0,6
Р= 61,14 кПа
= = =301,3 мПа
= U (T-12), где U = 0,1 выше КВЛ
U = 0,18 ниже КВЛ
` T = 24 года
· Pвыше квл = 17,28 кПа
мм
мм, Принимаем S = 13 мм.
· Pниже КВЛ = 43,71 кПа
мм
S = 22,4* 0,7* 1* = 9,9 мм. Принимаем S = 10 мм
Толщина скулового пояса должна быть равна либо толщине обшивки днища, либо толщине обшивки борта, зависимости что больше.
Принимаем Sск.п=13 мм
Толщина горизонтального киля должна быть увеличена по отношению к толщине обшивки днища.
Sг.к = S+ мм, где
= 0,03L+ 0,6 = 0.03*72 +0.6 = 3 мм
Sг.к = 13 мм
Принимаем Sг.к = 15 мм.
Толщина наружной обшивки во всех случаях согласно Правилам Регистра должна быть не менее:
S= (0,04L + 5,5) мм, где
для 09Г2 = 0,78
S= (0,04 *72 + 5,5) = 8 мм
Размеры горизонтального киля
Толщина = 15 мм
Ширина = 800 + 5L = 800 + 5 *72,0 = 1360 мм. Принимаем 1800мм
Размеры ширстрека
· Толщина выбирается из Sили Sстр, смотря что больше. S= 11 мм
· Ширина ширстрека принимается не более 2000 мм
Для судов с ледовым усилением корпуса необходимо выполнить расчеты по ледовым нагрузкам.
Расчеты ведутся в районе В (по длине корпуса) и в районе I (по высоте корпуса). Район переменных ватерлиний для класса ледового плавания Л3.
Принимаем расчеты:
ü в районе В (по длине корпуса)
ü в районах I (по высоте корпуса) – район переменных ВЛ.
Для класса ледового плавания ЛУ4 расчетные нагрузки
, где
- расчетное водоизмещение
- коэффициент принимаемый по таблице Правил Регистра: =0,33
= 602 кПа
Согласно Правилам Регистра интенсивность ледовой нагрузки в районе Вдолжна быть не менее 350 кПа. Высота распределения ледовой нагрузки на наружную обшивку в районе В принимается
м, где
С — коэффициент зависящий от угла наклона борта к вертикали по таблицам Правил Регистра.
С= 1
С — коэффициент принимаемый в зависимости от класса ледового усиления. С= 0,30
= 3,5 по Правилам Регистра
= 1,05 м – район высоты наружной обшивки борта между КВЛ и БВЛ.
Для того, чтобы определить всю величину ледового пояса необходимо выяснить параметры и .
Согласно Правилам Регистра принимается м, h3 принимаем по Правилам Регистра равной h1=0.66м.
Определяем ширину ледового пояса проектируемого балкера:
Принимаем исходя из стандарта проката 2400мм.
Определяем толщину обшивки корпуса в районе ледовых усилений.
P = 602 кПа,
Rен = 315
а = a0= 0.5 м
S = U (T-12) = 3,12 мм
U = 0,26 мм/год
Принимаем при Л3 равной 16 мм.
2.2 Расчетные нагрузки на днищевое перекрытие судна и определение его элементов
Конструкция днищевого перекрытия проектируемого судна должна удовлетворять требованиям согласно правилам Регистра морского судоходства:
· Число днищевых стрингеров каждого борта в средней части длины судна должно быть не менее 2; принимаем для проектируемого судна 2 стрингера. Конструкция днищевого перекрытия должна быть прочной и надёжной, следовательно принимаем конструкцию двойного дна как целесообразную настоящему времени. Для проектируемого судна принимаем конструкцию двойного дна с продольной системой набора.
· Устанавливаем в Д.П. вертикальный киль, который в средней части корпуса судна остается непроницаемым и непрерывным. При продольной системе набора двойного дна по обеим сторонам вертикального киля устанавливаем бракеты, которые доводятся до ближайшей профильной балки. Расстояние между бракетами не должно превышать 1,2 м.
· Междудонный лист выполняем наклонным и он должен иметь ширину равную:
· Расположение флоров должно отвечать требованиям: при поперечной системе набора двойного дна расстояние между сплошными флорами не должно превышать 3-5 шпации; принимаем a= 2.8 м. Между сплошными флорами по междудонному листу на каждом шпангоуте должны быть установлены бракеты, доведённые до ближайших продольных балок днища и 2ого дна и приваренных к ним. На днищевых стрингерах устанавливаем в плоскости двойного дна бракеты с одной стороны.
· Расположение рёбер жёсткости по стенкам вертикального киля, стрингеров и флоров должно отвечать требованиям Правил Регистра. При продольной системе набора днищевого перекрытия по сплошным флорам должны быть установлены вертикальные рёбра жесткости в плоскости продольных балок днища и второго дна, доведённые до них и приваренные к ним. По непроницаемым флорам устанавливаем вертикальные рёбра жесткости на расстоянии шпации, а по стрингерам и вертикальному килю устанавливаем горизонтальные рёбра жесткости между сплошными флорами, при этом расстояние между ними не должно быть больше шпации. На проектируемом судне устанавливаем следующую конструкцию: одно горизонтальное ребро жёсткости по стенкам вертикального киля, а по днищевым стрингерам – два ребра.
· Вырезы и лазы в конструкции днищевого перекрытия должны удовлетворять следующему требованию: для доступа ко всем частям двойного дна должно быть достаточное число вырезов и лазов в стрингерах флорах и в настиле двойного дна. Размеры всех вырезов должны быть стандартными: иметь плавную закруглённую форму диаметром не более высоты второго дна, либо овальную размерами: длиной равной высоты второго дна, шириной равной 0,7 расстояние между флорами. Расстояние между кромками вырезов в облегченных стрингерах и флорах должно быть не меньше половины высоты вертикального киля в данном районе.
2.3 Нагрузки на конструкцию двойного дна
· Внешнее давление на конструкцию двойного дна принимаем из нагрузок наружной обшивки днища: Р= 61.14 кПА,
· Нагрузки на конструкцию двойного дна изнутри определяются:
Расчетное давление от штучного груза
кПа, где
6,2 м
0,65 т/м3
g = 9,81 м3/с
= 2,97 м, где
, где x1 определяется из рис.1
рис.1
= 0,7*6=4,2м
Испытательный набор согласно Правилам Регистра
, где
,
где — высота водонапорной трубки при испытаниях 54 кПа
Испытательный набор на водонепроницаемые флоры, рёбра жёсткости киля, стрингеров, флоров согласно Правилам Регистра
, где
59,63 кПа
Расчётные нагрузки на балки днища
73 кПа
Определение высоты двойного дна
0,92 м
Принимаем 1,0 м.
Определение связей двойного дна
1. Толщина стенки вертикального киля определяется по формуле:
, где
=0,92 м
=1,0- высота фактическая
10,46 м
η = 0,78
= U (T-12) = 2,4
, принимаем S=10 мм.
Принимаем 10 мм и 9 мм соответственно.
2. Толщина стенки сплошных флоров
мм, где
=0,023*L+5,8=7,5 м
k=1.45
Принимаем S = 9 мм.
Непроницаемые участки вертикального киля, стрингера и флора должны иметь толщину не менее:
S = m a k , где
m = 22,4
a = a= 0,5
k= 0,75
Р=61,14 кПа
= 301,3
k = 0,77
S = 22,4*0.5*0.75*
Принимаем S=9мм
Толщина настила второго дна включая крайний междудонный лист:
S = m a k , где
m = 22,4
a = a= 0,7
k= 0,75
Р= 72,4 кПа
= 301,3
k = 1
S = 22,4*0,7*0,75
S = 10 мм
=6,61
Принимаем S=8 мм
Момент сопротивления балок по днищу и настилу второго дна:
см², где
= 1,05 см²
см²
кН
Момент сопротивления продольных балок обшивки днища:
, где
=см3
= 61.14*0.7*2.1 = 89.9 кН
W=1.05*124 =130 см3
Принимаем по таблицам судостроительного проката балки – полособульбы W = 140 см3, тогда 16а
Момент сопротивления продольных балок настила второго дна:
, где
=см3
W = 1.05*109 = 115 см3
Принимаем по таблицам судостроительного проката балки – полособульбы W = 118 см3, тогда 14б
Момент сопротивления вертикальных балок по флорам:
, где
=
W=1.05*38=40 см3
Принимаем по таблицам судостроительного проката балки – полособульбы W = 45 см3, тогда 10
Толщина бракет вертикального киля, днищевого стрингера, скулового пояса должна быть приравнена к толщине сплошных флоров. Размеры бракет должны обеспечивать прочность данной конструкции и должны быть длиной у стрингера и вертикального киля равной aв сечении флоров, и длиною у флоров в сечении стрингеров .
продолжение
--PAGE_BREAK--2.4 Расчетные нагрузки на бортовое перекрытие судна и определение его элементов
1. Определение элементов набора бортового перекрытия судна.
· Момент сопротивления трюмных шпангоутов основного набора.
см3, где
= 1,05
см3
кН
P = Р+ Р=62, 2 кПа
l = 6,2 м
m = 14,5
k= 1
= 301 мПа
a = a= 0,7
W=408*1.05=428 см3
Принимаем по таблицам судостроительного проката балки – тавр W = 450 см3, тогда 20б
· Момент сопротивления трюмных шпангоутов основного набора (из расчёта на ледовые нагрузки).
P = 600 кПа
b = C3*C4*
C3 = 0,34
C4 = 1,09
=
b = 1, 9
а = 0,7 м.
l = 6,2 м.
;1,0
;
Е = 1 при
Wк = 1,15
Rен = 315
см3
Принимаем по таблицам судостроительного проката балки – тавр W = 1500 см3, тогда 32б
2.5 Расчетные нагрузки на верхнюю палубу
Конструкция палубного перекрытия.
Палубное перекрытие состоит из листов настила и подкрепляющих ее элементов. Основным набором являются продольные балки и рамные связи, в качестве продольных балок устанавливаем полособульбовый прокат; рамные связи карлингсов ВП и карлингсов люка, перекрестными связями являются рамные бимсы, устанавливаемые в плоскости рамных шпангоутов, подкрепляемые кницами. На палубе устанавливается карлингс люка и концевой люковый бимс. В районе рамного набора (т.е. в плоскости рамных шпангоутов) устанавливаем кницы для комингсов и карлингсов. Размеры люков определяются исходя из размеров судна и отсеков.
2) Нагрузки на палубные конструкции.
· Р= Р*0,7> Р, где
z= D-d = 7,2-4,8 = 2,4 м
Р =38,56 кПА
Р= Р — 7,5*ax*Zi =26,85 – 7,5 *1*3,25 = 20,5 кПа
Р= 20,5*0,5 = 10,25 кПа
3) Размеры палубных связей.
-Толщина настила расчетной палубы в средней части судов должна быть.
Sв.п. = m a k , где
m=22,4
a=ao=0,7м
k=1,07
kσ=0.6
P=Pв.п.=30 кПа
σn=301,3 МПа
S=U*(T-12)=1,2 м
T=24т
U=0,1 мм/т
Sв.п.= 6,8 мм
В любом случае Smin согласно П.Р. должна быть не менее чем:
0,04*L +5мм = 7,88 мм
Принимаем Sв.п. = 8мм.
— Толщина палубного стрингера должна быть равна либо толщине верхней палубы, либо толщине обшивки борта, зависимости что больше. Sск.п=13мм
-ширина палубного стрингера:
b = 5*L+800
b = 5*72+800 = 1158 мм.
Принимаем b = 1200 мм.
-Момент сопротивления продольных подпалубных балок должен быть не менее.
см3, где
= 1,05
см3
кН
P = 55,3 кПа
m = 12
l = ар.н.=2,1 м
а = 0,7м
k= 0,65 = 301 мПа
W=125,7*1,05=132 см3
Принимаем по таблицам судостроительного проката балки – полособульб W = 140 см3, тогда 16а.
-Момент сопротивления рамных бимсов должен быть не менее.
см3, где
= 1,05
см3
кН
P = 55,3 кПа
m = 10
l = 2,1 м
а = 6,3 м
k/>