Розрахунок бортового перекриття

1.5 Розрахунок бортового перекриття

Бортова обшивка містить у собі ширстрек шириною 1600 мм, чотири стандартних листа шириною 1800 мм і один лист шириною 2440 мм.

Вибір листів обшивки судна зроблено по розрахованій товщині.

Мінімальна товщина листів бортової обшивки визначена за формулою Регістра РС [1]

S_min =(5,5 + 0,04×L)×Ö h =(5,5 + 0,04×152,2)×Ö 1 =11,6 мм;

L = 152,2 м;

η = 1

Приймаємо S_min=12 мм

Товщина листів бортової обшивки в районі (0,4–0,5) D визначена по формулі Регістра РС [1]

прийнято S =12 мм,

де a = 0,75 м – шпація

m =15,8;

K =1;

K_s= 0,6;

s_n = 235 Мпа;

DS = U×(T –12) = 0,17×(24 –12) =2,04 мм;

Р =54,91 КПа – тиск, який діє на корпус судна з боку моря

Товщина листів бортової обшивки в районі нижче 0.4 D визначена по формулі Регістра РС [1]

прийнято S =12 мм,

де DS = U×(T –12) = 0,14×(24 –12) =1,68 мм;

U =0,14 мм /рік;

T = 24 р.;

Р = 80 КПа – тиск діюче на корпус судна з боку моря

Товщина листів бортової обшивки в районі вище 0,5 D визначена по формулі Регістра РС [1]

прийнято S =12 мм.

Товщина листів бортової обшивки по машинному відділенню прийнята

S =14 мм.

Товщина листів фальшборту визначена по формулі Регістра РС [1]

S = 0,025 (L + 4,0) = 0,025×(152,2 + 4,0) =7,5 мм;

прийнято S =8,0 мм

Ширина ширстрека визначена по формулі Регістра РС [1]

 

b_k = 5×L + 800 £ 2000; b =5×152,2 + 800 =1561 мм;

прийнято b = 1600 мм.

Товщиною ширстрека приймається S =18 мм для забезпечення корпусу судна подовжньої міцності.

Ширина ширстрека по машинному відділенню визначена по формулі Регістра РС [1]

b_k = 5×L + 800 £ 2000; b =5×152,2 + 800 =1561 мм;

прийнято b = 1600 мм, товщиною S =18 мм

Бортовий набір у трюмах

Вибір балок набору зроблен по необхідному моменту опору, який розраховується.

Момент опору трюмного шпангоута визначен по формулі Регістра РС [1]

W = W ×w_k = 1027×1,09 =1119,4 см³;

прийнято звареного тавра 36^а з моментом опору W =1180 см³;

W' – момент опору розглянутої балки;

w_k = 1 + a_до ×DS = 1 + 0,073 ×1,2 = 1,09;

Бортовий набір у твіндеках

Момент опору шпангоута твіндека визначений по формулі Регістра РС [1]

W = W ×w_k = 170×1,13 =192 см³;

Прийнято звареного тавра 16^б з моментом опору W =169 см³, тому що кінець шпангоута закріплюється кницей, те це дозволяє знизити момент опору балки на 30%

де

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,107 ×1,2 = 1,13;

m =10;

K_s= 0,65;

DS = U×(T –12) = 0,1×(24 –12) =1,2 мм;

U =0,1 мм /рік;

T = 24 р.

Фальшборт

Розрахунковим тиском на фальшборт р, кПа, є зовнішній тиск, визначуваний на чолі «Розрахункові навантаження» (1.3.1) р = 20,8 кПа

При цьому воно повинне прийматися не менше:

P_min=0,02L+14= 0,02•152,2+14= 17 кПа;

З двох навантажень за розрахункове вибираємо найбільше р = 17 кПа;

Толщина обшивки фальшборта повинна бути не менше:

S= 0,025L+4,0= 0,025×152,2+4,0=7,8 мм ≈ 8 мм.

Приймаємо Smin = 8 мм.

1.6 Розрахунок палубного перекриття твіндека

Настил палуби твіндека

Вибір листів настилу твіндека зроблен по розрахованної товщині.

Мінімальна товщина листів настилу твіндека визначена по формулі Регістра РС [1], тому що виконано умову L ³ 100

S_min = (7 + 0,01×L) × Ö h = (7 + 0,01×152,2)× Ö 1 =8,5 мм;

Приймаємо Smin= 9 мм.

Товщина листів настилу твіндека визначена по формулі Регістра РС [1]

Прийнято S =11 мм, для забезпечення корпусу судна подовжньої міцності

де a = 0,7 – шпація;

m =15,8;

K =1;

K_s= 0,8;

s_n = 235 МПа;

DS = U×(T –12) = 0,11×(24 –12) =1,32 мм;

U =0,11 мм /рік;

T = 24 р.;

Р = g× 0,7× h = 9,81× 0,7×5,0 =34кПа – тиск;

h =5,0 м – висота твіндека;

g = 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння

Палубний набір твіндека

Вибір балок набору зроблен по необхідному моменту опору, що розраховується. Момент опору бімсів твіндека визначен по формулі Регістра РС [1]

W = W ×w_k = 170,95 ×1,15 =196,6 см³;

прийнято несиметричний полособульб 18^а з моментом опору W =200 см³

де,

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,106×1,44 = 1,15;

Момент опору бімсів у межлюковой перемичці твиндека визначен по формулі Регістра РС [1]

W = W×w_k = 818 ×1,11 =908 см³;

прийнято тавра сталевий зварений 36^а (РД5.9373–80) з моментом опору W =1180 см³

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,073 ×1,44 = 1,11;

де – m =10;

K_s= 0,65;

s_n = 235 Мпа;

a =0,75 м;

l =7 м.

Необхідний момент опору карлінгса твіндека визначений по формулі Регістра РС [1]

W = W×w_k =15439,6×1,1 =16983,6 см³;

 

w_k = 1 + a_до ×DS = 1 + 0,067 ×1,44 = 1,1;

де – m =18;

K_s= 0,65;

s_n = 235 МПа;

Р = g× 0,7× h = 9,81× 0,7× 5,0 =34 КПа – тиск

h = 5,0 м – висота твіндека;

g = 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння;

a = 8,6 м – відстань між розглянутими балками

l = 13,5 м – проліт балки

DS = U×(T –12) = 0,12×(24 –12) =1,44 мм;

T = 24 р.

Таблиця1.4.1 – Розміри карлінгса твіндека

Найменування балки	Розмiри	Площа	z	F*z	F*z2	i
Пояс карлiингса		210	0,0	0,0	0,0	0
Стiнка карлiнгса		176	41,4	7286,4	301657,0	37158,4
Приєднаний поясок		170,5	82,0	13972,5	1145044,3	0
		732,5		28545,3	1748358,2	74316,8
						1776903,5

z = B/A=39,0 см; I = (C – Z2*A)*10^-4 = 664503,9 см⁴; W1 = I/Z=17051,8 см³; W' = 15439,6 см³; W = 16983,6 см³.

Фактичний момент опору W₁ перевищує необхідний момент опору W, тому спроектований карлингс є міцним.

Товщину книці, що з’єднує трюмний шпангоут і бімс твіндеку приймаємо рівній товщині бімса твіндеку S = 9 мм.

Розміри книці:

мм;

Приймаємо с = 300 мм.

Розмір h = 0,7^.с = 0,7^.300 = 210 мм.

Товщину книці, що з’єднує трюмний карлінгс і бімс твіндеку приймаємо рівній товщині бімса твіндеку S =9 мм.

Розміри книці:

мм;

Приймаємо с = 300 мм.

Розмір h = 0,7^.с = 0,7^.300 = 210 мм.

1.7 Розрахунок палубного перекриття верхньої палуби

Настил верхньої палуби

Вибір листів настилу верхньої палуби зроблен по розрахованой товщині. Мінімальна товщина листів верхньої палуби визначена по формулі Регістра РС [1], тому що виконано умову L ³ 100

S_min = (7 + 0,02×L) × Ö h = (7 + 0,02×152,2)× Ö 1 =10 м;

η = 1 – коефіцієнт використання механічних властивостей стали, визначений по таблиці 1.1.4.3 Регістра РС [1]

Товщина листів верхньої палуби визначена по формулі Регістра РС [1]

Прийнято S =10 мм.

де a = 0,7 м – шпація;

m =15,8;

K =1;

K_s= 0,6;

s_n = 235 МПа – розрахункова нормативна границя текучості по нормальних напругах, визначений по таблиці 1.1. 4.3 Регістра РС [1]

DS = U×(T –12) = 0,1×(24 –12) =1,2 мм – запас на зношування

U =0,1 мм /рік – середньорічне зменшення товщини зв'язку, визначено по таблиці 1.1. 5.2 Регістра РС [1]

T = 24 р. – планований термін служби;

Р = 30 КПа – тиск на корпус судна з боку моря.

Ширина палубного стрингера визначена по формулі Регістра РС [1]

b = 5L + 800 = 5^.152,2 + 800= 1561 мм;

прийнято b = 1600 мм, товщиною S =18 мм.

Вибір балок набору зроблен по необхідному моменту опору, що розраховується.

Момент опору подовжніх балок верхньої палуби визначений по формулі Регістра РС [1]

W = W×w_k =117,3 ×1,18 =121,55 см³;

прийнято несиметричний полособульб 16^а, з моментом опору W =147см³

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,07 ×1,44 = 1,18;

 

.

s_n = 235 Мпа;

Р =30КПа – тиск;

a =0,7 м – шпація;

l =3 м – проліт балки;

DS = U×(T –12) = 0,12×(24 –12) =1,44 мм;

U =0,12 мм /рік;

T = 24 р.;

За рамний бімс верхньої палуби прийнятий зварений тавр32^а з моментом опору W =870 см³. Він обран конструктивно з висотою стінки, яка вдвічі більше стінки подовжньої балки верхньої палуби.

Момент опору бімса межлюковой перемички верхньої палуби визначений по формулі Регістра РС [1]

W = W×w_k = 721,8×1,11 =995 см³;

прийнято тавра зварений 32^а з моментом опору W =870 см³

де,

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,076 ×1,44 = 1,11;

 

m =10;

K_s= 0,65;

s_n = 235 МПа;

Р =30КПа – тиск;

a =0,7 м – шпація;

l =7,8 м – проліт балки;

DS = U×(T –12) = 0,12×(24 –12) =1,44 мм;

U =0,12 мм /рік;

T = 24 р.

Комінгс-карлінгс верхньої палуби

Необхідний момент опору комінгса люка визначений по формулі Регістра РС [1]

 

W = W×w_k =13623,2 ×1,1 =14985,5 см³;

 

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,067 ×1,44 = 1,1;

m =18;

K_s= 0,65;

s_n = 235 МПа –;

Р = 30Кпа;

a = 8,6 м;

l = 13,5 м;

Таблиця 1.5.2 – Розміри комінгс – карлінгса люка

Найменування балки	Розмiри	Площа	z	F*z	F*z2	i
Пояс карлiингса		70	0,0	0,0	0,0	0
Стiнка карлiнгса		98	36,0	3523,1	126655,4	37158,4
Приєднаний поясок		140	71,5	10003,0	714714,4	0
Комiнгс		99	117,0	11578,1	1354052,9	66825
Ребро жорсткостi		22,2	137,0	3040,3	416367,7	0
Пояс комiнгса		60	163,0	9777,0	1593162,2	0
		А=489,2		В=37921,4	4204952,6	103983,4
					С = 4242874,0

z = B/A = 77,5 см ; W1 = I/Z = 16813,1 3; см

I = (C – Z2*A)*10^-4 = 1303308,2 см⁴; W' = 13623,2 см³;

W =14985,5 см³.

Фактичний момент опору W₁ перевищує необхідний момент опору W, тому спроектований комингс-карлінгс є міцним.

Товщину книці, що з’єднує твіндечний шпангоут і бімс ВП приймаємо рівній товщині шпангоута твіндеку ВП S =8 мм.

Розміри книці:

мм;

Приймаємо с = 300 мм.

Розмір h = 0,7^.с = 0,7^.300 = 210 мм.

1.8 Розрахунок перебірки

Розрахунок навантажень на перебірку

Розрахунковий тиск на конструкції водонепроникних перебірок приймається рівним:

 (Р.С. 2.7.3.1)

для конструкції форпікової перегородки.

у решті випадків.

Для всіх перебірок (окрім форпікової):

Р1=7,5×11,4=85,5 кПа;

Р2=7,5×9,8=73,5 кПа;

Р3=7,5×8,2 = 61,5 кПа;

Р4=7,5×6,6=49,5 кПа;

Р5=7,5×4,3=32,3 кПа;

Р6=7,5×2,7=20,25 кПа;

Р7=7,5×1,1=8,25 кПа, приймаємо Р7=12 кПа.

Товщина поясів обшивки перебірки

Товщина листів перебірок різна. Ближча до подвійного дна товщина листів перебірок більше, ніж у палуби, тому розраховуємо товщину кожного листу окремо.

Товщина обшивки перебірок повинна бути не менш визначуваною по формулі:

Smin = 4+ 0,02L= 4+0,02×152,2= 7 мм;

Розрахунок товщини листів ведеться для кожного з поясів перебірки:

DS = U×(T –12) = 0,1×(24 –12) =1,2 мм (Р.С. 1.1.5.1);

, мм (Р.С. 1.6.4.4);

Пояс 1

;

Пояс 2

;

Пояс 3

;

Пояс 4

;

Пояс 5

;

Пояс 6

;

Пояс 7

;

Розміри стояків перебірок

Момент опору стояків перебірок в твіндеке визначається по формулі:

 

W = W ×w_k = 91,15×1,17 =107,1 см³;

 

прийнято полособульб несиметричний 14^б з моментом опору W =112 см³

;

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,14 ×1,2 = 1,17;

;

m =18;

K_s= 0,75;

s_n = 235 МПа;

Р=7,5×2,4 =18КПа – тиск;

a =0,7 м – шпація;

l =4,8 м – проліт балки;

DS = U×(T –12) = 0,1×(24 –12) =1,2 мм;

U =0,1 мм /рік;

T = 24 р.

Момент опору стояків перебірок в трюмі визначається по формулі:

 

W = W ×w_k = 584×1,09 =642,4 см³;

прийнято полособульб симетричний 30812–260 з моментом опору W =700 см³

;

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,074 ×1,2 = 1,09;

m =18;

K_s= 0,75;

s_n = 235 МПа;

Р =60,75 КПа – тиск;

a =0,65 м – шпація;

l =6,6 м – проліт балки;

DS = U×(T –12) = 0,1×(24 –12) =1,2 мм;

Рамний набір перебірок

Момент опору бімсов в твіндеке визначається по формулі:

 

W = W ×w_k =721,8×1,11 =801,2 см³;

прийнято тавр зварний 32^a з моментом опору W =870 см³

 

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,076 ×1,44 = 1,11;

;

m =10;

K_s= 0,65;

s_n = 235 МПа;

Р =30 КПа – тиск;

a =0,75 м – шпація;

l =7 м – проліт балки;

DS = U×(T –12) = 0,12×(24 –12) =1,44 мм;

U =0,12 мм /рік;

T = 24 р.

Карлінгс в твіндеке призначаємо конструктивно. Висота карлінгса потрібна бути в двідчі більше ніж висота бімсов, алечерез те що бімси розрізаються на карлінгсі й приварюються до нього прийнято тавр зварний 50^а з моментом опору W =2600 см³.

Призначаємо висоту стінки балки рамного набору рівної 0,1 прольота. З цієї умови прийнято тавр зварний 45^а з моментом опору W =1770 см³

Момент опору бімсов в трюмі визначається по формулі:

 

W = W×w_k =808×1,11 =908 см³;

прийнято тавр зварний 32^в з моментом опору W =1000 см³

;

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,075 ×1,44 = 1,11;

 

;

Карлінгс в твіндеке призначаємо конструктивно. Висота карлінгса потрібна бути в двідчі більше ніж висота бімсов. Тому прийнято тавр зварний 50^а з моментом опору W =2600 см³

Призначаємо висоту стінки балки рамного набору рівної 0,1 прольота. З цієї умови прийнято тавр зварний 63^а з моментом опору W =5100 см³

Товщину книці, що з’єднує рамну стійку переборки у твіндеку і рамний бімс ВП приймаємо рівній товщині стінки рамної стійки S =10 мм.

Розміри книці:

Приймаємо с = 500 мм відповідно до висоти рамного бімсу ВП.

Розмір h = 0,7^.с = 0,7^.500 =350 мм.

Товщину книці, що з’єднує рамну стійку переборки у трюмі і рамний бімс палуби твіндека приймаємо рівній товщині стінки рамного бімсу ВП S =12 мм.

Розміри книці:

Приймаємо с = 500 мм відповідно до висоти рамного бімсу палуби твіндека.

Розмір h = 0,7^.с = 0,7^.500 =350 мм.

Товщину книці, що з’єднує рамну стійку переборки у трюмі і подовжні балки днища приймаємо рівній товщині стінки рамної стійки S =14 мм.

Розміри книці:

Приймаємо с = 630 мм, с =1/10.h_ст.

Розмір h = 0,7^.с = 0,7^.630 = 441 мм.

1.9 Проектування машинного відділення

Бортовий набір у МВ

Конструкція днища.

Товщину стінки флора і настилу другого дна збільшуємо на 2 мм в порівнянні з перетином в середній частині корпусу судна.

Приймаємо товщину стінки флора S=14 мм, і товщину настилу другого дна Sвд=13 мм.

Особливостями конструкціі машинного відділення проєктуємого судна є:

установлення рамних шпангоутов через кожні чотири шпації для подкріплення борту з урухуванням вібрації, установлення суцільних флорів на відстані двох шпацій, установлення платформи на відстанні 2,5 м від палуби твіндека, установлення одного бортового стрингера на відстанні 1,8 м від платформи.

Профіль рамних шпангоутов приймається конструктивно з урухуванням вимог Правил Регістру, що висота шпангоута потрібна бути не менш ніж 1/10 прольоту.

Момент опору рамного шпангоута в трюмі визначається по формулі:

W = W ×w_k =1437,8×1,086 =1561 см³;

прийнято тавр зварний 45^а з моментом опору W =1770 см³

;

w_k = 1 + aк ×DS = 1 + 0,0713 ×1,2 = 1,086;

;

m =11;

K_s= 0,65;

s_n = 295 МПа;

Р =78 КПа – тиск;

a =3 м – шпація;

l =3,6 м – проліт балки;

DS = U×(T –12) = 0,1×(24 –12) =1,2 мм;

U =0,1 мм /рік;

T = 24 р.

У площині рамного шпангоута встановлюємо рамні бімси, висота стінок яких приймається рівній половині висоти стінки рамного шпангоута, тобто за рамний бімс приймаємо тавровий прфіль №32^а з моментом опору W= 870 см³.

За бімс ВП приймаємо бімс таврового профілю №32^а W= 870 см³.

Для бімса НП і платформи, встановлених в р-ні рамного шпангоута приймаємо тавровий профіль №25^а W= 470 см³.

Бортовий стрінгер.

Висоту стінки бортового стрінгера приймаємо рівній висоті стінки рамного шпангоута. h стор. = 450 мм.

Товщина стінки стрінгера на 1 мм менше товщини стінки рамного шпангоута.

S стор. = 9 мм.

Товщина вільного поясочка стрінгера приймається рівній товщині вільного поясочка рамного шпангоута. S сп.= 14 мм.

Момент опору трюмного шпангоута визначен по формулі Регістра РС [1]

W = W ×w_k = 188,2×1,12 =211,24 см³;

прийнято звареного тавра 20^б з моментом опору W =280 см³

W' – момент опору розглянутої балки;

w_k = 1 + a_до ×DS = 1 + 0,102 ×1,2 = 1,12;

m =18;

K_s= 0,65;

s_n = 293,75 Мпа;

DS = U×(T –12) = 0,1×(24 –12) =1,2 мм;

U =0,1 мм /рік;

T = 24 р.

Фундамент головного двигуна

Оскільки проект учбовий і не дани дані про механізми і двигун, то масу механізмів і двигуна я приймаємо конструктивно:

Товщина деталей фундаменту головного двигуна внутрішнього згорання, повинна бути не менш визначуваною по формулі:

, мм (Р.С. 2.11.3.2)

Для спрощення, розрахунок товщини стінок фундаменту я виконую в програмі Excel.

Таблиця 1.7.1.1 – Розрахунок товщини листів, стінок, бракет по головний ДВС

Найменування вузла	Потужність	k2	k3	Товщина
	двигуна
Опоний лист	7800	1	13	33
Стінка	7800	1	5	25
Бракети, кніци	7800	0,7	5	19

Суцільні флори встановлюємо через кожні дві шпації.

Товщину книці, що з’єднує рамний шпангоут і бімс твіндеку, а також рамний шпангоут і бімс платформи приймаємо рівній товщині бімса S =6 мм.

Розміри книці:

мм;

Приймаємо с = 450 мм.

Розмір h = 0,7^.с = 0,7^.450 = 315 мм.

1.10 Розрахунок еквівалентного брусу

Перевірка загальної подовжньої міцності судна здійснюється шляхом порівняння потрібного значення мінімального момента опору корпуса судна з фактичними моментами опору, які розрахованні у табличній формі. При розрахунку еквівалентного брусу у таблицю заносимо ті подовжні зв’язки, які повністю або частково беруть участь в загальному поздовжньому згині судна. Ступень участі того чи іньшого зв’язку в загальному поздовжньому згині судна регламентується Правилами Регістру.

У процесі розрахунку еквівалентного бруса для отримання достатнього моменту опору корпусу судна збільшуємо:

• товщину настилу ВП з 10 мм до 18 мм;

• товщину бортової обшивки з 11 мм до 12 мм;

• товщину настилу твіндека з 10 мм до 11 мм;

• товщину стінок корлінгсів ВП і палуби твіндека до 16 мм і 22 мм відповідно;

• товщину полок корлінгсів ВП і палуби твіндека до 22 мм і 28 мм відповідно;

• товщину палубного стрингера ВП і палуби твіндеку приймаємо 20 мм і 13 мм відповідно;

• товщину ширстрека 20 мм.

Відстань нейтральної лінії від днища Zдн = В/А =4,68 м;

Відстань нейтральної лінії від палуби Zпб = 7,92 м;

Момент інерціі переріза Iно = 2× (С-Zдн×А) ×10^-4 = 32,58 м⁴;

Момент опору днища Wдн = Iно/Zдн = 6,97 м³;

Момент опору палуби Wпб = Iно/Zпб = 4,11 м³.

Фактичні моменти опору:

Момент опору днища Wдн= Iно/Zдн = 6,97 м³ > 3,75 м³;

Момент опору палуби Wпб= Iно/Zпб = 4,11 м³> 3,75 м³.

Розрахунок еквівалентного брусу показав, що зпроектований корпус задовольняє вимогам РС що до міцності корпусів морських суден.