2.7 Определение перерезывающих сил и изгибающих моментов, действующих на судно на тихой воде и при статической постановке на волну

Внешние силы, вызывающие общий изгиб корпуса судна в условиях эксплуатации, и соответствующие им изгибающие моменты определяют для двух характерных случаев:

при положении судна на тихой воде;

при положении судна на волнении.

где D - водоизмещение судна;

m = 120 - коэффициент изгибающего момента, определяемого по табл.23; k1 =0,030 - по табл. (k1¢ = - 0,036)

r = 5,8 - полувысота волны (при длине расчетной волны l = L);

B = 23 м - ширина судна.

Суммарный изгибающий момент на вершине волны будет составлять:

= 1040283,76 кНм.

Суммарный изгибающий момент на подошве волны:

= - 660542,9 кНм.

Для приближенного определения расчетных величин перерезывающих сил, как алгебраической суммы сил на тихой воде и на волнении, воспользуемся формулой:

2.8 Оценка напряжений, действующих на судно при общем продольном изгибе

Для расчета общей продольной прочности корпуса проектируемого судна необходимо найти момент инерции, момент сопротивления и статические моменты поперечного сечения корпуса, рассматривая его в целом как балку.

Расчет элементов поперечного сечения корпуса, а также напряжений в продольных связях называется расчетом эквивалентного бруса.

Расчет эквивалентного бруса выполняем в табличной форме. Ввиду симметрии судна относительно диаметральной плоскости расчет произведен для одной половины поперечного сечения.

Ось сравнения, относительно которой вычислены статические и переносные моменты инерции связей, проходит по нижней кромке днищевой обшивки.

Все продольные связи, примерно одинаково отстоящие от нейтральной оси, для упрощения расчета объединим в группы.

Собственными моментами инерции горизонтальных связей пренебрегаем ввиду их малости по сравнению с суммой переносных моментов инерции.

После заполнения таблицы суммируем площади связей, статических моментов, переносных и собственных моментов инерции и вводим обозначения:

А = åFi, B = åFi ×zi, C = åFi×zi + åi0i.

Определяем характеристики эквивалентного бруса:

отстояние нейтральной оси от оси сравнения - z0 = B/A,

величину центрального момента инерции поперечного сечения судна - I = 2× (C - B2/A),

минимальный момент сопротивления поперечного сечения судна - W =1/ (H0 - z0), где Н - высота борта судна.

Во всех случаях момент сопротивления поперечного сечения корпуса в средней части судна (для палубы и днища), см3, должен быть не менее:

Wmin = CW×B×L2× (Cв+0,7) ×h, где

Сw - 9,28 - высота расчетной волны,

В - ширина судна,

L - длина судна,

Св - 0,77 - коэффициент общей полноты,

h - 0,78 - коэффициент использования механических свойств стали.

Wmin = 9,28×23×140,42× (0,77+0,7) ×0,78 =6184824,24см3 = 6,184 м3.

Момент инерции поперечного сечения корпуса, см4, средней части судна должен быть не меньше:

Imin = 3×CW×B×L3× (Cв+0,7) = 3×9,28×23×140,43× (0,77+0,7) = 2605047971см4= 26,05 м4.

z0 =B/A = 85221,74/14226,49 = 5,99м

I = 2 (C-B2/A) = 2 (928188,66-85221,742/14226,49) = 835360,11м2*см2

W = I/ (H-z0) = 835360,11/ (12,500-5,598) = 128319,5м*см2

W = 12,83м3 > Wmin = 6,184 м3

I = 83,53м4 > Imin = 26,05 м4

Требования Морского Регистра РФ о минимальных моментах инерции и сопротивления средней части корпуса судна выполнены.

Момент сопротивления поперечного сечения корпуса (для палубы и днища) W должен быть не менее:

W = ,

МТ - максимальный расчетный изгибающий момент.

Момент сопротивления палубы, Wn, см3, равен 12,83 м4;

Момент сопротивления днища, Wд, см4, равен:

Wд =

Видно, что таким образом, требования Регистра РФ выполнены.

Нормальные напряжения, действующие в любой продольной связи равны:

На вершине волны

На подошве волны

zi - отстояние центра тяжести продольной связи от центральной оси.

Как видно из таблицы, напряжения от общего продольного изгиба много меньше допускаемых напряжений, которые составляют 0,6sТ или 141 Мпа.

Таким образом, для проектируемого судна обеспечивается условие общей прочности при продольном изгибе судна.

судно танкер судовой корпус