Мидель-шпангоут сухогрузного судна

Исходные данные:

L = 96.5м – длина расчетная;

B = 15,8м – ширина;

Н = 10,2м – высота борта;

Т = 7,1м – осадка;

R = 1,20м – радиус скругления скулы;

S_фл = 9,0мм – толщина флора;

‪ № 22^б – шпангоут полособульб;

‪ № 18^а – бимс-полособульб;

S_дд = 9,0мм – толщина настила двойного дна;

S^xh = 12^x450мм – стенка карлингса;

S^xb = 14^x220мм – поясок карлингса;

S_п = 11мм – толщина настила палубы;

S_б = 12мм – толщина наружной обшивки борта;

S_дн = 14мм – толщина днища.

1.Введение

 

На корпус движущегося судна могут действовать постоянные и случайные нагрузки.

Постоянные нагрузки, действующие в течение всего периода эксплуатации, - это вес корпуса, надстроек, судовых механизмов и принятого груза, силы поддержания и силы сопротивления воды движению судна. Силы веса судна и силы гидростатического поддержания направлены в противоположные стороны и уравновешивают друг друга. По длине судна эти силы распределены неравномерно. Так в трюмах, расположенных в средней части судна, груза больше, чем в концевых трюмах, особенно в первом. При полной загрузке судна генеральным грузом форпик и ахтерпик часто бывают пустыми. Главный двигатель занимает небольшую площадь в машинном отделении, но масса его значительна. Однако общая масса механизмов в машинном отделении обычно меньше, чем масса груза в полностью загруженном трюме. Силы поддержания также неравномерно распределены по судну. Их интенсивность зависит от величины вытесняемых объемов, которые постепенно уменьшаются от середины судна к оконечностям при плавании судна на тихой воде и непрерывно изменяются в условиях волнения.

Случайные нагрузки воздействуют на корпус в течение какого-либо промежутка времени и возникают при ударах волн, посадке судна на мель, столкновении судов.

Для упрощения расчетов действующие нагрузки условно делят на две категории: вызывающие общий изгиб корпуса или местный изгиб отдельных его элементов.

На тихой воде характер общей деформации корпуса обычно сохраняется в течение всего рейса, если распределение основных грузов или балласта постоянное. Изменяется только степень кривизны корпуса в ДП по мере расхода топлива и запасов. На волнении общая деформация корпуса изменяется циклически множество раз: прогиб корпуса чередуется с перегибом. Прочность корпуса обеспечивается с учетом повторяемости нагрузок. Наибольший изгибающий момент действует в районе середины судна.

Способность корпуса выдерживать нагрузки, действующие на отдельные его перекрытия и связи, определяет местную прочность. Среди местных нагрузок выделяют гидростатическое давление при аварийных затоплениях отсеков, сосредоточенные и распределенные силы при приеме и снятии грузов в районе грузоподъемных устройств, реакции кильблоков при постановке в док, сосредоточенные силы при швартовке и буксировке, силы обжатия корпуса льдом при ледовой проводке судна.

Фактически напряжения в конструкциях корпуса вычисляют как алгебраическую сумму напряжений от общего изгиба и местных нагрузок.

2. Выбор системы набора и материала корпуса.

На сравнительно небольших судах (длиной до 100 метров) величина изгибающего момента от общего продольного изгиба корпуса сравнительно невелика. Определяющими для таких судов являются местные нагрузки: давление груза, воды, удары волн, удары льдин и другие.

Размеры основных связей корпуса таких судов определяются, в основном, из условий обеспечения местной прочности, но они достаточны для обеспечения общей прочности судна. Общая продольная прочность судов длиной до 100 метров обеспечивается при сравнительно небольших толщинах наружной обшивки и настила верхней палубы.

Местная прочность корпуса легко обеспечивается при поперечной системе набора перекрытий. При поперечной системе набора главные связи расположены поперек судна. Связи днищевого перекрытия, за исключением далеко отстоящих друг от друга продольных связей состоят из сплошных или бракетных флоров на каждом практическом шпангоуте; связи бортового перекрытия состоят из шпангоутов с нормальным расстоянием друг от друга; связи палубного перекрытия состоят из бимсов.

Поперечная система набора сравнительно проста и экономична.

Исходя из приведенных данных, в данной работе считаем, что корпус набран по поперечной системе набора.

Для судов небольшой длины (до 120м) применяется обычно сталь углеродистая судостроительная марки ВСт3спII с пределом текучести R_eH = 235 МПа. Так как L = 96.5м, то в данной работе принимаем, что для постройки судна будет применяться сталь именно этой мерки.

3. Расчет основных связей корпуса

3.1 Вертикальный киль

Высота вертикального киля определяется по эмпирической формуле:

h_вк = 0,0078L + 0,3 = 0,0078*96,5 + 0,3 = 1,053м,

где L – расчетная длина судна, м.

Принимаем h_вк = 1м = 1000мм.

Толщина вертикального киля определяется по формуле:

h_вк 235 1000 235

S_вк = ¾¾*¾¾ = ¾¾*¾¾ = 12,5мм,

80 R_eH 80 235

где R_eH – предел текучести стали, которая принимается для постройки данного судна, м.

Согласно выпускаемым в промышленности листам принимаем толщину вертикального киля S_вк = 13,0мм.

3.2 Шпация

Шпация определяется по формуле:

а = 0,002L + 0,48 = 0,002*96,5 + 0,48 = 0,67м.

Принимаем шпацию а = 700мм.

3.3 Днищевые стрингеры

Число днищевых стрингеров определяется в зависимости от ширины судна.

Исходя из того, что судно набрано по поперечной системе и В = 15,8м (т.е. 8<В£16), располагаем по одному днищевому стрингеру с каждого борта.

Толщина днищевого стрингера S_ст равна толщине флора S_ст =S_фл = 9,0мм.