Расчетыобщей продольной прочности проектируемого контейнеровоза
Контейнеровоз:
Длина – 123,6 м
Ширина – 15,8 м
Длина отсека – 21,6 м
Ширина отсека – 12,8 м
Расчеты общей продольнойпрочности проектируемого контейнеровоза
1. Расчет прочности впервом приближении предполагает полное участие всех включённых в его составпродольных связей, без учёта возможностей потери их устойчивости. Судаэксплуатируются в различных условиях и подвергаются воздействию значительныхгидродинамических сил. Эти силы вызывают появление волновых изгибающих моментови перерезывающих сил, значения которых могут существенно быть больше, чем при плаваниисудна на тихой воде. Гидродинамические силы, действующие на судно, зависят отразмерения судна, формы обводов корпуса, скорости хода, направления движениясудна, от формы и размеров волны, характера и интенсивности волнения. Волновыенагрузки, действующие в Правилах Регистра и нормах прочности морских стальныхсудов, представлены для двух режимов волнения: эксплуатационные иэкстремальные, которые функционально определяют нормативные критерии:
Критерии установленнойпрочности при необходимом запасе установленной долговечности конструкциикорпуса судна.
Критерий предельнойпрочности исключающий опасное разрушительное состояние корпусных конструкцийпри экстремальных нагрузках.
2. Проверки общейпродольной прочности корпуса судна по нормальным напряжениям являютсясопоставительным расчетом с допускаемыми напряжениями, которые регламентируютсяПравилами Регистра и нормами прочности.
3. Изгибающие моменты иперерезывающие силы на тихой воде
Абсолютное значениеизгибающего момента, на тихой воде для средней части судна принимаем согласноПР по формуле:
/>, где
/> - при перегибе
/> - при прогибе
/> — расчетная высота волны(из Н.О.)=9,3
/> — коэффициент полноты водоизмещения. />=0,78
Определяем изгибающиймомент на тихой воде:
— при перегибе –
/>
— при прогибе –
/>
Абсолютное значениеперерезывающей силы принимают:
/>
По ПР расчетныеперерезывающие силы у поперечных переборок вычисляется по формуле:
/>
/>
/>
/>
4. Волновые изгибающие моментыперерезывающей силы
Согласно ПР волновыеизгибающие моменты действуют в вертикальной плоскости рассматриваемомпоперечном сечении по формуле:
— вызывающие перегибсудна –
/>
/>
— прогиб судна –
/>
/>
/> — коэффициент определяемый по таблицеПР
/> при />
/> при />
Волновая перерезывающаясила определяется согласно ПР:
— положительная –
/>
/>
— отрицательные –
/>
/>
5. Изгибающий момент приударе волн в борта, вызывающие прогиб судна, определяем согласно ПР по формуле
/>
/>
/> при
/>
/>
/> - коэффициент определяемый потаблице ПР.
/> - скорость судна.
/>
6. Суммарные расчетныеизгибающие моменты определяем по формуле суммы абсолютной величины составляющаямоментов в рассматриваемом сечении согласно ПР
— для перегиба –
/>;
/>
— для прогиба –
/>;
/>
7. Расчет эквивалентногобруса в первом приближении.
Расчет эквивалентногобруса в первом приближении предполагает полное участие всех включенных в егосостав продольных связей, без учета возможной потери их устойчивости. Судаэксплуатирующие в различных условиях штормовой погоды, подвергаются воздействиюзначительных гидродинамических волн. Эти силы вызывают появление волновыхизгибающих моментов и перерезывающих сил, значение которых возможно больше чемпри плавании судна на тихой воде. Гидродинамические силы действующие на суднозависят от размерений судна, форма обвода корпуса, скорости хода, направлениедвижения судна, а так же и размеров волн, характера и интенсивности волнения.Волновая нагрузка в действующих ПР и “норма в прочности морских стальных судов”представлены для двух режимов волнения: эксплуатационного и экстремального,которые формально определяют нормативные критерии: — критерий усталостнойпрочности при необходимом запасе усталостной долговечности судового корпуса иего конструкций; — критерий предельной прочности исключающий опасноеразрушительное состояние корпуса и их конструкций при совокупностиэкстремальных нагрузок. Проверки общей продольной прочности корпуса судна понормальным напряжениям, является сопротивление расчетных направлений сдопускаемым, которые регламентируются правилами морского регистра судоходства инормами прочности морских стальных судов. Расчет величин и характеристикэквивалентного бруса проектируемого судна.
— центральный моментинерции полного поперечного сечения судна
/>
— момент сопротивления относительно ВП
/>
/>
/>
— относительно днища
/>
где /> во всех случаях согласноПР момент сопротивления поперечного сечения корпуса на миделе должен быть неменее:
/> где />
/>
— погибь судна на миделе,приближенно:
/>
/>
/>см. выше.
— прогиб –
/>
— перегиб –
/>
— коэффициенты приизгибающем расчетном моменте
/>
/>
— нормальные напряжения втаблице эквивалентного бруса в графах 10 и11 определяем в связях корпуса по формулам:
/>
/>
— проверка по критериюэксплуатационной (усталостной) прочности:
/>
/>
/>
— минимальный моментинерции поперечного сечения корпуса в средней части должен быть:
/>
8. Проверка устойчивостипродольных связей.
Таблица 2.№ связи Наименование связи, мм Пролет связи, м № проката Элементы связей Момент инерции i см Элеровые напряжения σэ Мпа Пред.значения напр. Rен Мпа b см S см F=S*b см2 6 Продольные ребра жесткости 240 ┌ 20а*2 4,4 1 8,8 0,22 295,60 315 9 Продольная балка борта 240 ┌ 22а 4,8 1,1 5,28 0,16 220,30 315 18 Продольные балки второго дна 240 ┌ 16б*6 3,8 1 22,8 0,32 143,60 315 19 Продольные балки днища 240 ┌ 18а*6 4 0,9 21,6 0,43 159,30 315 23 Вертикальные РЖ флора 240 ┌ 14а*3 3,3 0,7 6,93 0,08 112,00 315 24 Вертикальные РЖ флора 240 ┌ 14а*3 3,3 0,7 6,93 0,08 112,00 315 27 Ребро по ДП на 2-м дне 240
┴ 16б 10 0,5 5 0,05 242,30 315 28 Ребро по ДП на НО днищя 240
┴ 16б 10 0,5 5 0,05 242,30 315
9. Определение эйлеровыхнапряжений пластин судового корпуса.
Таблица 3№ связи Наименование связи, мм Размеры пластин а/в
100*S/а0 σэ Мпа a см в см
а0см S см 1 Полка комингса 240 22 80 1,6 10,91 2,00 102,40 2 Стенка комингса 240 50 80 1,2 4,80 1,50 144,18 3 Стенка карлингса 240 45 80 1,4 5,33 1,75 229,35 4 Полка карлингса 240 25 80 1,8 9,60 2,25 102,43 5 Лист настила ВП 240 160 80 0,9 1,50 1,13 284,40 7 Палубный стрингер 240 160 80 0,9 1,50 1,13 284,40 8 Ширстрек 240 200 80 1,2 1,20 1,50 146,20 10 Лист обшивки второго борта 240 200 80 0,7 1,20 0,88 159,90 11 Район ледовых усилении 240 220 80 1,7 1,09 2,13 192,30 12 Лист обшивки второго борта 240 240 80 1,2 1,00 1,50 145,60 13 Рамный бимс платформы 240 150 80 0,8 1,60 1,00 230,30 14 Лист НО борта 240 240 80 1,2 1,00 1,50 145,20 15 Лист обшивки второго борта 240 200 80 1 1,20 1,25 132,60 16 Горизонтальный междудонный лист 240 160 80 1,1 1,50 1,38 142,20 17 Лист скулового пояса 240 235 80 1,5 1,02 1,88 301,20 20 Сплошной флор 2шт. 240 120 80 0,9 2,00 1,13 132,90 21 Т.К 2шт. 240 120 80 1,1 2,00 1,38 149,80 22 Листы настила второго дна 240 680 80 1,1 0,35 1,38 188,00 25 Листы НО днища 240 720 80 1,1 0,33 1,38 188,00 26 Горизонтальный киль 240 200 80 1,5 1,20 1,88 173,50
Определение эйлеровыхнапряжений расчетных пластин производим по формулам в зависимости отсоотношения сторон пластин:
-при />, кПа
— при />, кПа
Пояски и стенки сварныхтавров рассматриваем как пластины с 3-я свободно опертыми кромками:
— />/>,
где b- полуширина сварного пояска илистенки.
/>
Для скулового поясаэйлеровы напряжения определяем как для цилиндрической панели равномерно сжатой:
— скуловой пояс
/>, МПа
/>
/>
Проверка общей продольнойпрочности по предельному состоянию согласно требований “Норм прочности морскихстальных судов” Регистр России должен показать, что как при прогибе, так иперегибе корпуса судна на волнении, отношение предельного изгибающего моментакорпуса к наибольшему расчетному суммарному моменту должно показать чтовыполнено условие:
/>,
где /> — предельный изгибающиймомент для корпуса.
— при прогибе
/>
/>
- минимальный моментсопротивления относительно ВП.
— при перегибе
/>
/>
zно=2,5
/>
— суммарный изгибающиймомент при прогибе.
/>
— суммарный изгибающиймомент при перегибе.
/> — минимальный коэффициент запасапрочности:
— при прогибе — />
— при перегибе — />
/> — добавочный коэффициент.
— при прогибе — />
— при перегибе — />
Рассчитываем /> при прогибе и перегибе.
— при прогибе — />1,4>1.15
— при перегибе — />1,7>1.3
Заключение
Произведённое в табличнойформе (таблица 1) проверочные расчеты эквивалентного бруса в первом приближениисухогруза показали, что возникающие нормальные напряжения в связях судовогокорпуса при действии суммарных изгибающих моментов, при перегибе и прогибекорпуса судна, не превышают допускаемых значений, также обеспечены для суднаусловия критерия эксплуатационной прочности.