Определение толщин поясьев обшивки

В соответствии с выполненным разбиением периметра поперечного сечения корпуса на поясья производим определение положения расчетных точек по высоте корпуса для вычисления нагрузок на обшивку со стороны моря. Определяем положение обязательных точек с учетом рекомендаций п. 5.2, вычисляя их отстояние z_i от ГВЛ

- точка 1: z ₁ = d; z ₁ =7,8 м;

- точка 1¢: z ₁ = d; z ₁ =7,8м;

- точка 2: z ₂ = d – R – D b ₁; z ₂ = 7,8 – 2,76 – 0,2 = 4,84 м;

- точка 3*): z ₃ = 0 при p_w = 0м

- точка 4: z ₄ = (D – d) – b _ш – b _{подш. п}; z ₄ = (13,2 – 7,8) – 1,6 – 2,2 = 1,6 м;

- точка 5: z ₅ = D – d; z ₅ = 13,2 – 7,8 = 5,4 м.

Для вычисления расчетного давления найдем следующие вспомогательные величины:

= 10,75 – [(300 – 156,6)/100]^3/2 = 9,033;

а_v = 0,8 v ₀(L /10³ +0,4)/ + l,5 = 0,8×14×(156,6/10³+ 0,4)/156,6^0,5 + 1,5 = 2,00;

а_х = k_x (1 – 2 x ₁ /L) ³ 0,267

Так как на миделе x ₁ = L /2, то k_x (1 – 2 x ₁ /L) = 0 и принимаем

а_х = 0,267.

Из условия а_v а_х ³ 0,6 следует

а_v а_х = 0,6;

p_{w 0} = 5 c_wa_va_x = 5×9,03×0,6 = 27,1 кПа.

Для точки 1, расположенной на днище, имеем

р_{st 1} = 10 z_i = 10×7,8 = 78 кПа;

p_{w 1} = p_{w 0} – 1,5 c_w z_i /d = 27,1 – 1,5×27,1×7,8/7,8 = 13,55 кПа;

p ₁ = p_st + p_w = 78 + 13,55 = 91,55 кПа.

Вычисление расчетного давления для остальных точек представлено в табл. 9.

Таблица 9

Определение нагрузки в расчетных точках НО и ВП

Найденные значения давления на наружную обшивку и ВП позволяют перейти к вычислению толщин соответствующих поясьев, которые определяются на основе рассмотрения работы элементарных панелей (пластин) судовой обшивки. На рис. 25 представлены фрагменты обшивки (настила) с выделением отдельных пластин.

Рис. 25. Фрагменты обшивки и элементарные пластины. а) днищевая обшивка (настил ВП); б) бортовая обшивка

В соответствии с п. (2.2.4.1) толщина листовых элементов судового корпуса должна быть не менее определяемой по формуле (1.6.4.4):

, мм,

где для днищевой обшивки

a = 0,8 м – шпация основного набора;

k = 1,2 – 0,5 a / b £ 1

a = 0,8 м и b = 2,4 м – меньший и больший размеры опорного контура листового элемента, см. рис. 25;

k = 1 – принимаем;

k _s = 0,6 – для днищевой обшивки при продольной системе набора;

s _п = 235/h = 235/0,78 = 301 МПа – для стали А32;

и = 0,2 мм/год – интенсивность коррозионного износа для обшивки днища;

Т = 24 года – срок службы судна;

D s = u (Т – 12) = 0,2(24–12) = 2,4 мм – коррозионный износ.

Толщина поясьев днищевой обшивки по условиям прочности

= 15,8×0,8×1× + 2,4 = 11,0 мм.

Минимальная строительная толщина наружной обшивки днища и борта в любом случае должна быть не менее

s _min1 = (5,5 + 0,04 L) = (5,5 + 0,04×156,6)×0,78^0,5 = 10,4 мм.

Принимаем толщину днищевой обшивки по расчетной точке 1

s _дн1 ³ max(s ₁ s _min1) = 11 мм.

Результаты вычислений для остальных точек приведены в табл. 10.

Таблица 10

Определение толщины наружной обшивки и ВП в расчетных точках

Расчетные величины и обозначения	Обшивка днища	Обшивка борта Надскуловой пояс	Обшивка борта в районе ГВЛ (ледовый пояс)	Обшивка борта Подширстречный пояс	Настил палубы
Расчетные точки
1 и 1¢
Меньший размер пластины а, м	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Больший размер пластины b, м	2,4			4,4	2,4
Отношение а / b	0,33	0,11	0,11	0,18	0,33
Коэффициент k = 1,2 – 0,5 а / b £ 1
Расчетное давление p, кПа	91,55	67,06	27,10	23,89	12,40
Коэффициент k s	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
Предел текучести s n, МПа
s ¢ = 15,8 ak ,мм	9,0	7,7	4,9	4,6	3,3
Интенсивность износа u, мм/год	0,17	0,14	0,17	0,1	0,1
Срок службы T, год
Запас на износ D s, мм	2,04	1,68	2,04	1,2	1,2
Толщина пластины s пр = s ¢ + D s, мм	11,0	9,4	6,9	5,8	4,5
s min = (5,5 + 0,04 L) , мм	10,4	10,4	10,4	10,4	–
s mіn = (7 + 0,02 L) , мм	–	–	–	–	8,9
Принятая толщина s = max(s пр, s min) мм

Используем полученные значения толщин для вычисления толщины основных поясьев.

Толщина горизонтального киля должна быть увеличена по отношению к толщине обшивки днища на 2 мм.

s _г.к. = s _дн + 2 = 11 + 2 = 13 мм,

Принимаем s _г.к = 13 мм.

Толщина ширстрека выбирается не менее чем большая из величин
s _б4 =11 мм или s _{п.ст p} = 12 мм.

Принимаем s _ш = 12 мм.

Толщина скулового пояса должна быть не менее большей из толщин обшивки днища и надскулового пояса обшивки борта, т.е s _ск.п³max(s _дн1¢, s _б2) = max(11, 11), мм.

Принимаем s _ск.п = 11 мм.

Толщина палубного стрингера должна быть не менее большей из толщин ширстрека и соседнего пояса настила ВП, т.е s _п.стр³max(s _ш¢, s _п5) = max(12, 10), мм.

Принимаем s _п.стр= 12 мм.

Толщина пояса в районе переменных ватерлиний (ледового пояса) в данном расчете принимается без учета ледовых нагрузок на основе гидростатического и волнового давления

s _л.п = 11 мм.

По результатам расчетов составляем итоговую таблицу

Таблица 11

Итоговые значения строительной толщины поясьев наружной обшивки, верхней палубы и габаритные размеры листов, образующих поясья

*) Размеры листов находятся по ГОСТ 5521-86, выдержка из ГОСТ приведена в Приложении 2.