2 Расчетная часть проекта — набор элементов судового корпуса по правилам морского регистра судоходства

Расчет элементов судового корпуса выполнен по Правилам Морского Регистра судоходства 2007 г. издания.

2.1. Расчетные нагрузки на наружную обшивку корпуса и определение ее элементов. Схема связей наружной обшивки судна

Для расчета нагрузок необходимо определить точки приложения сил (рис.2.1) Точка 1 находиться в районе днища, точка 2 находиться на высоте, равной половине осадки, точка 3 находиться на КВЛ, и точка 4 находиться на половине высоты надводного борта.

Рисунок 2.1 Распределение нагрузок на наружный корпус

Согласно Правилам Регистра расчетная нагрузка определяется по формуле:

1) Днище (точка 1):

Р_дн. = Р_st1 + Р_w1, кПа,

где Р_st1 - расчетное статическое давление, кПа.

Р_st1 = 10*z₁ ,кПа,

где Z₁ - отстояние приложения нагрузки от поверхности воды до

рассматриваемого элемента.

Z₁ = d = 8,91 м;

Р_w - расчетное давление, обусловленное перемещением корпуса судна относительно профиля волны (волновая нагрузка). Она рассчитывается для подводной и надводной части корпуса судна.

Р_w1 = P_w0 -1,5*С_w*(Z₁/d), кПа,

где P_w0 = 5*C_w*a_v*a_x, кПа,

где С_w = 10,75-(300-L)/100;

Согласно Правилам Регистра принимается a_v*a_x = 0,8;

С_w = 10,75-(300-163,2)/100= 9,15;

P_w0 = 5*9,15*0,8 = 36,6 кПа;

Р_w1 = 36,6 – 1,5*9,15*1 = 22,875 кПа;

Р_st1 = 10*8,91 = 89,1 кПа;

Р_дн. = 89,1 + 22,875 = 111,9 кПа;

2) Борт ниже КВЛ (точка 2):

Р_б. = Р_st2 + Р_w2, кПа,

где Р_st2 = 10*Z₂, кПа,

где Z₂ = d/2 = 4,45 м;

Р_w2 = P_w0 -1,5*С_w*(Z₁/d), кПа, где P_w0 = 11,12 кПа;

Р_w2 = 39,6 – 1,5*9,15*(4,45/9,15) = 39,96 – 6,59 = 30,01 кПа;

Р_б. = 30,01 + 44,5 = 74,51 кПа;

3) КВЛ (точка 3):

P_квл = P_w0 = 36,6 кПа;

4) Борт выше КВЛ (точка 4):

P_б. = P_w4, кПа,

где P_w4 = P_w0 – 7,5*a_x*Z₄, кПа,

где a_x = 0,267;

P_w4 = 36,6 – 7,5*0,267*1,16 = 34,27 кПа;

P_б. = 34,28 кПа;

Принимается согласно Правилам Регистра РФ нагрузку не менее 25 кПа.

2.2.Определение элементов набора наружной обшивки проектируемого судна.

Толщина наружной обшивки днища должна быть не менее определяемой по формуле:

S = m*a*k+ΔS = 15.8*0.85*1*+ 2,04 = 12,52 мм

m = 15,8 – коэффициент изгибающего момента

а = а₀ = 0,85 м

k - коэффициент, учитывающий соотношение сторон рассматриваемой пластины наружной обшивки;

k = 1,0 при a/b > 2,0;

P_дн. = 112 кПа;

К_σ = 0,6 – коэффициент допускаемых напряжений , принимается в соответствии длины судна и системы набора по рассматриваемому перекрытию, здесь:

продольная система набора, при L< 65 м K_σ = 0,6,

при L>65 м K_σ = 0,6;

σ_n = 301,3 МПа;

ΔS – запас на износ и коррозию при эксплуатации судна России 24 года, мм определяется по формуле:

ΔS = U · (T –­­ 12), мм,

где T – планируемый срок службы конструкции корпуса судна, годы (T = 24 года);

U – среднегодовое уменьшение толщины связи, мм/год, здесь днищевая обшивка – 0.17 мм/год.

ΔS = 0.17*(24 - 12) = 2,04мм;

Принимается S =13 мм.

Толщина наружной обшивки борта должна быть не менее определяемой по формуле :

1) Выше КВЛ:

m = 15,8 ; а = а₀ = 0,85 м ; k = 1,0 ; К_σ = 0,6 ; σ_n = 301,3 ; P_б.в.квл = 34,28 кПа;

S = m*a*k+ΔS = 15.8*0.85*1*+ 2,52 = 4,04мм ;

ΔS = 0.13*12= 1,56 мм;

Принимается S =11 мм.

2) Ниже КВЛ:

m = 15,8 ; а = а₀ = 0,85 м ; k = 1,0 ; Р_б.н.квл = 74,51 кПа ; К_σ = 0,3 ; σ_n = 301,3;

S = m*a*k+ΔS = 15.8*0.85*1*+ 1,92 = 11,4мм;

ΔS = 0.16*12 = 1,92мм;

Принимается S = 12 мм.

Толщина скулового пояса должна быть равна либо толщине обшивки днища, либо толщине обшивки борта, зависимости что больше.

Принимается S_ск.п = 15 мм.

Толщина горизонтального киля должна быть увеличена по отношению к толщине обшивки днища.

S_г.k. = S_дн+ Δ_Sг.k. мм,

где ΔS_г.k. = 0,03L+ 0,6 = 0.03*163,2 +0.6 = 5,496 мм;

S_г.к = 13 + 5,496 = 18,496 мм;

Принимается S_г.к = 18 мм.

Толщина наружной обшивки во всех случаях должна быть не менее:

для А32 η = 0,78;

S_min =(0.04L + 5.5)= (0.04*163,2+ 5.5)= 12 мм.

Принимается S_min = 15 мм.

Размеры горизонтального киля:

Толщина S_г.к = 18мм.

Ширина В_г.к =800+5*L=800+5*163,2=1616 мм. Принимается 1600 мм.

Ширина ширстрека принимается 2000 мм.

На (рис. 2.2) представлены результаты определения элементов набора наружной обшивки проектируемого судна.

Рисунок 2.2 Схема наружной обшивки проектируемого судна