Расчетные нагрузки на днищевое перекрытие судна и определение его элементов

Конструкция днищевого перекрытия проектируемого судна должна удовлетворять требованиям согласно правилам Регистра морского судоходства:

Число днищевых стрингеров каждого борта в средней части длины для проектируемого судна принимается 3 стрингера. Для проектируемого судна принимается конструкция двойного дна с продольной системой набора.

Устанавливаем в ДП вертикальный киль, который в средней части корпуса судна остается непроницаемым и непрерывным.

Расстояние между сплошными флорами для разрабатываемого судна принимается а = 3,4м. Между сплошными флорами по междудонному листу на каждом шпангоуте должны быть установлены бракеты, доведённые до ближайших поперечных балок днища и двойного дна и приваренных к ним. На днищевых стрингерах устанавливаем в плоскости двойного дна бракеты с одной стороны.

Расположение рёбер жёсткости по стенкам вертикального киля, стрингеров и флоров должно отвечать требованиям Правил Регистра. При продольной системе набора днищевого перекрытия по сплошным флорам должны быть установлены вертикальные рёбра жесткости в плоскости поперечных балок днища и двойного дна, доведённые до них и приваренные к ним. По непроницаемым флорам устанавливаем вертикальные рёбра жесткости на расстоянии шпации, а по стрингерам и вертикальному килю устанавливаем горизонтальные рёбра жесткости между сплошными флорами, при этом расстояние между ними не должно быть больше шпации. На проектируемом судне устанавливается следующая конструкция: одно горизонтальное ребро жёсткости по стенкам вертикального киля, а по днищевым стрингерам - два ребра.

Нагрузки на конструкцию двойного дна:

Внешнее давление на конструкцию двойного дна принимаем из нагрузок наружной обшивки днища: Р_дн. = 111,9 кПа;

Нагрузки на конструкцию двойного дна со стороны перевозимого груза:

Р_гр. = h_гр.*ρ_гр.*g*(1+а_z/g), кПа,

где h_гр.= 6,88;

ρ_гр.= 1,337 м³/т;

g = 9,81 м/с;

, м,

где принимается К_а = 0,5;

м;

Р_гр. = 6,8*1,337*9,81*(1+2,45/9,81) = 220 кПа.

Расчетное давление на двойное дно от балласта:

Р_б = 10*(Z_i + 2.5), кПа,

где Z_i = h_тр. = 9,43 м;

Р_б = 10*(9,43 + 2,5) = 119,3 кПа.

Испытательный напор:

Р_и.н. = 7,5*h_и.н., кПа,

где h_и.н. = h_тр. + Δh, м,

где Δh – высота водонапорной трубки, принимается равной 1м.

h_и.н. = 9,43 + 1 = 10,43 м;

Р_и.н. = 7,5*10,43 = 78,2 кПа.

Принимается нагрузка на конструкцию одинарного дна максимальную из расчетных:

P_гр = 220 кПа;

Определение размеров связей двойного дна:

Толщина стенки вертикального киля должна быть не менее по формуле:

h_ф.=1,2м; η=0,78; Т = 24 года; U = 0,17 мм/г;

S_в.к.=α_к.*h*h/h_ф.* + ∆ S=21,048мм;

α_к = 0,03*L+8,3=13,2;

ΔS = U*(T – 12) =0,17*(24 – 12) = 2,04 мм;

Принимается S_в.к = 18 мм.

Минимальная толщина стенки вертикального киля должна быть не менее по формуле:

S_min = 0,035*L + 6,5= 0,035*163,2 + 6,5 = 12,2 мм;

Принимается S_min =13 мм.

Толщина стенки днищевых стрингеров должна быть не менее по формуле:

= 13,2; h = 1,9 м.; η = 0,78;

мм;

ΔS = 0,17*(24 – 12) = 2,04 мм;

Принимается S_стр. =14 мм.

Минимальная толщина стенки днищевых стрингеров должна быть не менее по формуле:

S_min = 0,025 *L + 5,5 = 0,025*163.2 + 5,5 = 9,58 мм;

Принимается S_min = 14 мм.

Толщина стенок сплошных флоров должна быть не менее по формуле:

К = 1,45; а = 3,4; η = 0,78; ΔS = 2,04 мм;

S_фл. = α_фл.*К*а* + ΔS = 9,5*1,45*3,4* + 2,04 = 12 мм;

α_фл.= 0,023*L + 5,8 = 9,5 мм;

Принимается S_фл. = 12 мм.

Минимальная толщина стенок сплошных флоров должна быть не менее по формуле:

S_min = 0,035*L + 5, мм =0,035*163,2 + 5 = 10,7 мм;

Принимается S_min =16 мм.

Непроницаемые участки вертикального киля и стрингера должны иметь толщину не менее:

m = 15,8; k = 1,0; a = 0,85; K_σ = 0,75; σ_n =301,3 МПа; ΔS = 2,04 мм;

= 8,6 мм;

Принимается S = 16 мм

Настил второго дна и междудонный лист должен быть не менее:

m = 15,8; k = 1,0; a = 0,85; K_σ = 0,8; σ_n = 301,3 МПа;

мм;

ΔS = 0,22*12 = 2,64 мм;

Принимается S_п. = 9 мм.

Толщина настила 2-го дна должна быть не менее:

S_min = (0,035*L + 5)* = (0,05*163,2 + 5)* = 9,4 мм;

Принимается S_min = 12мм.

Балки основного набора по днищу должны быть определены по моменту сопротивления по формуле:

a = a₀ = 0,85 м; l = a_р.н. = 3,4 м; K_σ = 0,8; σ_n = 301,3 МПа; m = 12; ΔS =2,64 мм;

, см³,

где Q = P*a*l, кН;

P = P_дн. = 111,9 кПа;

= 1 + α_к ΔS = 1 + 0,083*2,64 = 1,219;

, при W' < 200 см³;

, при W' ≥ 200 см³;

α_к=0,083;

Q = 111,9*0,85*3,4 = 323,4 кН;

W`=380 см³; W = W’ * = 380*1,219 = 463 см³;

Принимаем по таблицам судостроительного проката балки тавр 25а, с W=489 см³.

Балки настила 2го дна:

a = a₀ = 0,85 м; l = a_р.н. = 3,4 м; = 0,65; σ_n = 301,3 МПа; m = 12; ΔS =2,64 мм;

, см³,

где Q = P*a*l, кН;

W’ = 467,8 см³; W = 467,8 * 1,214 = 568 см³;

Принимаем по таблицам судостроительного проката балки тавр 28а, с W=589 см³.

Момент сопротивления вертикальных ребер жесткости по участкам вертикального киля, стрингеров, флоров должен быть не менее по формуле:

, см³,

где Q = P*a*l, кН;

P = P_дн. = 111,9 кПа;

a = a₀ = 0,85 м;

l = 1,8 м;

K_σ = 0,75;

σ_n = 301,3 МПа;

m = 10;

= 1,15;

Q = 111,9*0,85*1,8 = 171,2 кН;

см³;

Принимаем по таблицам судостроительного проката балок полособульб 16б.

Момент сопротивления горизонтальных ребер жесткости по флорам и стрингерам должен быть не менее по формуле:

, см³,

где Q = P*a*l, кН;

P = P_дн. = 111,9 кПа;

a = a₀ = 0,85 м;

l = a_р.н. = 3,4 м;

K_σ = 0,75;

σ_n = 301,3 МПа;

m = 12;

= 1,15;

Q = 111,9*3,4*0,85 = 323,4 кН;

см³;

Принимаем по таблицам судостроительного проката балок полособульб 24б.

Толщина бракет вертикального киля, стрингеров, флоров бракетно – скулового пояса должна быть не менее толщины сплошных флоров:

S_фл. = 12мм.

Элементы конструкции одинарного дна включая балки основного набора, ребра жесткости и кницы должны иметь толщину не менее:

S_min = 0,025*L + 5,5= 0,025*163,2 + 5,5 = 9,58 мм.;

Принимаем S_min = 12 мм.

При этом толщина вертикального киля должна быть увеличена на 1,5 мм;

S_в.к. = S_min + 1,5 = 6 + 1,5 = 12,7 мм,

Принимаем S_в.к. = 18 мм.

Длина бракет у вертикального киля и стрингеров должна быть не менее размера шпации: L_бр. = 3,4 м.

Результаты расчетов представлены на (рис. 2.3)

Рисунок 2.3. Результаты расчетов на днищевое перекрытие