ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2019
Просмотров: 12943
Скачиваний: 276
135
????
min
= 3 ∙ ????
????
∙ ???? ∙ ????
3
∙ (????
????
+ 0,7), м
4
. (7.10)
Расчетный изгибающий момент, при прогибе или перегибе, для проверки
общей продольной прочности рассматриваемого сечения судна определяют по
формуле
????
т
= | ????
????????
+ ????
????
+ ????
????
|, кНм, (7.11)
где ????
????????
– наибольшее значение изгибающего момента на тихой воде при
прогибе или перегибе судна, кНм;
????
????
= 190 ∙ ????
????
∙ ???? ∙ ????
2
∙ ????
????
∙ ???? ∙ 10
−3
– волновой изгибающий момент,
вызывающий перегиб судна, кНм;
????
????
= −110 ∙ ????
????
∙ ???? ∙ ????
2
∙ (????
????
+ + 0,7) ∙ ???? ∙ 10
−3
– волновой изгибающий
момент, вызывающий прогиб судна, кНм;
???? – коэффициент, зависящий, где расположено рассматриваемое сечение по
длине судна;
????
????
= −????
????
∙ ????
????
∙ ???? ∙ ????
2
∙ (????
????
+ 0,7) ∙ ????
????
∙ 10
−3
– изгибающий момент от
удара волн в развал бортов, определяемый только для судов длиной ???? от 100 до
200 м., у которых выполняется соотношение ????
????
/(???? ∙ ????
????
) ≥ 0,1, кНм;
????
????
– коэффициент;
????
????
– коэффициент, зависящий, где расположено рассматриваемое сечение по
длине судна;
????
????
– разность между площадями горизонтальной проекции верхней палубы
(включая палубу бака) и летней грузовой ватерлинии на участке до 0,2 ∙ ???? в
корму от носового перпендикуляра, м
2
;
????
????
– расстояние по вертикали между летней грузовой ватерлинией и верхней
палубой (с учетом палубы бака), измеренное на носовом перпендикуляре, м.
Также волновую перерезывающую силу в рассматриваемом сечении судна
определяют по формуле
????
????
= 30 ∙ ????
????
∙ ???? ∙ ???? ∙ (????
????
+ 0,7) ∙ ????
1
∙ 10
−2
– положительная, кН,
(7.12)
????
????
= −30 ∙ ????
????
∙ ???? ∙ ???? ∙ (????
????
+ 0,7) ∙ ????
2
∙ 10
−2
– отрицательная, кН,
где ????
1
, ????
2
– коэффициенты.
Зная расчетный изгибающий момент и определив момент сопротивления
сечения, можно найти напряжения в наиболее нагруженных связях, и,
наоборот, исходя из допустимых напряжений, можно найти наибольший
изгибающий момент, допустимый из условия прочности корпуса.
Если из допустимого момента вычесть изгибающие моменты от всех
дополнительных сил, происходящих от плавания на волнении, а также от сил
136
поддержания и веса судна порожнем, получим допустимый изгибающий
момент от сил дедвейта, который судоводитель может регулировать, меняя
распределение дедвейта по помещениям. На этом основана диаграмма контроля
общей прочности, входящая в судовую документацию.
Кроме рассмотренных изгибающих моментов в вертикальной продольной
плоскости, при плавании косым курсом на волнении появляются изгибающий
момент в горизонтальной плоскости и крутящий момент в вертикальных
поперечных плоскостях. Эти моменты достигают наибольшей величины при
курсовом угле волнения около 60° и длине волны, равной длине судна.
Дополнительный крутящий момент появляется при несимметричной загрузке
относительно диаметральной плоскости на различных участках по длине судна.
Такие моменты особенно опасны для судов с большим раскрытием палубы, в
частности
для
контейнеровозов.
Учет
напряжений,
вызванных
горизонтальным изгибающим и крутящим моментами, заложен в той части
Правил, которые относятся к судам указанных типов и требуемая прочность
корпуса для типовых случаев загрузки обеспечивается при проектировании, а
в процессе эксплуатации контролируется расчетами по специальной
программе на судовом компьютере.
7.4 Контроль общей прочности при отсутствии необходимых данных
При отсутствии необходимых данных изгибающий момент на миделе ????
может быть проконтролирован по приближенным формулам.
Общий изгибающий момент представляется в виде суммы
????
= ????
п
+ ????
????????
+ ????
сп
, кНм.
(7.13)
Составляющая изгибающего момента на миделе от веса судна порожнем
принимается равной
????
п
= ????
п
∙ ∆
0
∙ ???? ∙ g, кНм,
(7.14)
где ????
п
– коэффициент, приведенный в (табл. 7.1);
∆
0
– водоизмещение судна порожнем, т;
???? – длина судна, м;
g – ускорение свободного падения, м/с
2
.
Таблица 7.1 – Значения коэффициента ????
п
Тип судна
????
п
Грузовые суда с машинным отделением в корме (сухогрузы и танкеры)
0,126
Грузовые суда с машинным отделением в средней части
0,100
Грузо-пассажирские суда с машинным отделением в средней части
0,0975
137
Составляющая изгибающего момента на миделе от сил, входящих в
дедвейт, определяется по формуле
????
????????
=
1
2
∙ g ∙ Σ????
????
∙ |????
????
|, кНм, (7.15)
где |????
????
| – абсолютная величина абсциссы центра тяжести груза ????
????
, м.
Если плоскость миделя проходит через грузовое помещение, то отдельными
слагаемыми входят части груза в нос и в корму от миделя, каждая со своим |????
????
|.
Составляющая изгибающего момента на миделе от сил поддержания
определяется по формуле
????
сп
= −????
сп
∙ ∆ ∙ ???? ∙ g, кНм,
(7.16)
где ∆ – водоизмещение загруженного судна, т;
????
сп
– коэффициент, приведенный в (табл. 7.2).
Таблица 7.2 – Значения коэффициента ????
сп
Коэффициент продольной полноты
????
????
0,5
0,6
0,7
0,8
????
сп
0,0772
0,0845
0,0930
0,1016
Для промежуточных значений ????
????
коэффициент
????
сп
находится линейной
интерполяцией.
Если в результате расчета по формуле (7.13) момент ????
окажется
положительным, то судно испытывает деформацию перегиба, а если
отрицательным – деформацию прогиба.
Нормативная величина изгибающего момента на тихой воде определяется
по формуле
????
доп
= ????
0
∙ ???? ∙ ????
2,3
∙ g, кНм, (7.17)
где ???? – ширина судна, м;
????
0
– коэффициент, приведенный в (табл. 7.3).
Таблица 7.3 – Значения коэффициента
0
k
Тип судна
при прогибе (????
при перегибе (????
Сухогрузные суда
0,0182
0,0205
Танкеры
0,0173
0,0199
Прочность на тихой воде считается обеспеченной, если абсолютная
величина изгибающего момента удовлетворяет условию
|
????
| ≤ ????
доп
. (7.18)
138
7.5 Контроль общей прочности в судовых условиях
Для малых судов общая прочность практически всегда обеспечена. Для
судов среднего тоннажа длиной 120 – 180 м, прочность по перерезывающим
силам считается обеспеченной, а наибольший изгибающий момент
расположенным в районе миделя, поэтому для таких судов контроль общей
прочности производится только по изгибающему моменту на миделе. Такой
контроль особенно необходим при большой неравномерности загрузки по
длине или для подтверждения возможности производства грузовых операций в
намеченной последовательности.
Достаточность продольной прочности корпуса проверяется сравнением
рассчитанного изгибающего момента на миделе с допустимым изгибающим
моментом, определенным в соответствии с Правилами Регистра. Проверка
производится по диаграмме контроля продольной прочности (рис. 7.4) в
следующей последовательности.
По грузовому плану рассчитывается дедвейт ????????, дифферент ????
????
и сумма
положительных моментов +????
????
части дедвейта, расположенного в нос от
миделя. Если плоскость миделя проходит через грузовое помещение, то в
сумму включают момент только той массы, которая расположена в нос от
плоскости миделя и имеет плечо ????, равное расстоянию от миделя до центра
тяжести этой части груза.
На диаграмме контроля прочности, на горизонтали соответствующей
дифференту судна, откладывается величина ???????? и проводится вертикаль. На
вертикальной оси откладывается сумма моментов +????
????
части дедвейта,
расположенного в нос от миделя и проводится горизонталь до пересечения с
вертикалью в точке ????. Прочность корпуса считается достаточной, если точка ????
лежит между линиями «Опасно – перегиб в рейсе» и «Опасно – прогиб в
рейсе».
Если точка ???? лежит за этими линиями, но между линиями «Опасно –
перегиб на рейде» и «Опасно – прогиб на рейде», то прочность достаточна
только для случаев, когда судно находится на рейде или в порту.
Допустимые значения суммы +????
????
могут быть определены по точке
пересечения вертикали для заданных дедвейта и дифферента с
соответствующими граничными линиями. На диаграмме имеется кривая,
соответствующая моменту +????
????
, при котором изгибающий момент на миделе
равен нулю, при меньших значениях +????
????
судно имеет деформацию прогиба,
при больших – деформацию перегиба, а пунктирные кривые диаграммы дают
значения деформации корпуса на миделе ???? в сантиметрах. Знак ???? > 0
соответствует перегибу, знак ???? < 0 – прогибу.
На некоторых судах диаграммы контроля прочности построены без учета
дифферента (рис. 7.5).
139
Тогда на вертикальной оси откладывается арифметическая полусумма
моментов масс, расположенных в нос и в корму от миделя, 1
2
m x
, т.е.
полусуммы модулей моментов.
Рис. 7.4 Диаграмма контроля общей прочности
0
50
100
150
200
A'
A
-6
с
м
-4
с
м
2
см
4
см
f =
-2
с
м
f =
6
с
м
Изг
иб
аю
щ
ий
м
ом
ен
т
н
а
т
их
ой
в
од
е
М
sw
=
0
О
па
сн
о
- п
ро
ги
б
в
по
рт
у
О
па
сн
о
- п
ро
ги
б
на
р
ей
де
О
па
сн
о
- п
ро
ги
б
в
ре
йс
е
О
па
сн
о
- п
ер
ег
иб
в
р
ей
се
О
па
сн
о
- п
ер
ег
иб
н
а
ре
йд
е
О
па
сн
о
- п
ер
ег
иб
в
п
ор
т
у
С
ум
м
а
м
ом
ен
т
ов
"
+
М
х
",
т
ы
с.
т
м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
2
1
0
-1
-2
-3
Д
иф
ф
ер
ен
т
н
а
но
с
к
ор
м
у,
м
Дедвейт DW, тыс.т