2015-10-13
2093
Выбранные ранее размеры связей корпуса получены из условия обеспечения местной прочности, поэтому необходимо проверить, будут ли продольные связи, входящие в состав эквивалентного бруса удовлетворять условию общей прочности при общем изгибе судна.
В соответствии с требованиями Правил [1] изгибающий момент судна на тихой воде должен вычисляться интегрированием нагрузки для 21 равноотстоящей ординаты.
При этом расчеты выполняются для нескольких состояний нагрузки.
Изгибающие моменты на тихой воде вычисляем по приближенной формуле для одного состояния нагрузки- в полном грузу с полными запасами.
14.1 Изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде.
Изгибающие моменты на тихой воде вычисляются по формуле:
Мтв= 
= 
=-132069 кНм; (14.1)
где k-коэффициент, который можно определить по статистическим данным в зависимости от расположения машинного отделения и коэффициента полноты, к=39.
Перерезывающие силы на тихой воде.
Nтв= 
= 
=-6215 кНм.
Судно в полном грузу испытывает прогибь.
14.2 Изгибающие моменты и перерезывающие силы на волнении.
Изгибающие моменты при движении судна на волнении определяются по приближенной формуле. Основным параметром расчетных нагрузок является высота расчетной волны, пропорциональная величине Сw, равной 7,276.
Волновой изгибающий момент, вызывающий перегиб судна определяется по формуле[1]:
Mw=190СwBL2δ10-3=190·7,276·16·852·0,739·10-3=118100 кНм; (14.2)
Волновой изгибающий момент, вызывающий прогибь судна определяется по формуле[1]:
Mw=-110СwBL2 (δ+0,7)10-3=-110·7,276·16·852·(0,7+0,739)·10-3=-133139 кНм (14.3)
Волновые перерезывающие силы в районе мидельшпангоута:
-на вершине волны (перегиб)
Nw=21СwBL(δ+0,7)10-2=21·7,276·16·85·(0,7+0,739)·10-2=2990 кН;
-на подошве волны (прогибь)
Nw=-21СwBL(δ+0,7)10-2=-21·7,276·16·85·(0,7+0,739)·10-2=-2990 кН.
Для судов ограниченного района плавания волновые изгибающие моменты необходимо умножать на редукционный коэффициент.
φ=1,1-0,23L10-2≤1,
φ =1,1-0,23·85·10-2=0,9. (14.4)
Тогда изгибающие моменты:
на вершине волны
Mw=0,90·118100=106821 кНм;
на подошве волны
Mw=0,90·(-133139)=-120424 кНм.
14.3 Изгибающий момент при ударе волн в развал борта
Изгибающие моменты, связанные с ударами волн в развал борта характерны для судов с большими скоростями хода и возникают при плавании в полном грузу. При ударе волн в нос изгибающий момент всегда отрицательный, и судно испытывает прогибь. Этот расчет проводится для судов от 100м до 200м.
Так как судно длиной менее 100м, то изгибающий момент при ударе волн в развал борта будет равен нулю.
Мf=0
14.4 Суммарные изгибающие моменты
Определение суммарных изгибающих моментов ведем в таблице 14.1.
Таблица 14.1 Расчет суммарных изгибающих моментов
| Моменты кНм | Подошва волны | Вершина волны |
| Тихая вода | -132069 | -132069 |
| Волнение | -120424 | |
| Удар в развал борта | ||
| Суммарный | -252493 | -25248 |
Дальнейший расчет ведем для наибольшего по абсолютной величине суммарного изгибающего момента.
Mm=252493 кНм
14.5 Нормируемый момент сопротивления и момент инерции поперечного сечения корпуса
Для обеспечения общей продольной прочности момент сопротивления для палубы и днища не должен быть менее:
W= 
103= 
103=1,44·106 см3, (14.5)
σ= 
=175 МПа (η=1).
Во всех случаях моменты сопротивления поперечного сечения корпуса для палубы и днища должны быть не менее:
Wmin=СwBL2(δ+0,7) η=7,276·16·852·(0,7+0,739)1=1,21·106 см3
Для судов ограниченного района плавания минимальный момент сопротивления нужно умножить на редукционный коэффициент φ.
W’min= 0,9·1,21·106 =1,0·106 см3. (14.6)
Из формул(14.5) и (14.6) выбираем наибольший момент сопротивления.
В результате принимаем W=1,44·106 см3
Момент инерции поперечного сечения корпуса должен быть не менее
Imin=3СwBL2(δ+0,7) =3·7,276·16·852·(0,7+0,739)=3,08·108 см4
Для судов ограниченного района плавания минимальный момент сопротивления нужно умножить на редукционный коэффициент φ, определяемый по формуле:
φ0= φη 
,
где φ-коэффициент по (14.4) = 0,9; η=1;(
) max –максимально допустимое Регистром отношение длины к высоте борта.=
φ0= 0,90·1 
=0,86
Imin=3,08·108 ·0,86=2,65·108см4, (14.7)
14.6 Определение фактических моментов сопротивления и моментов инерции поперечного сечения корпуса
Расчет геометрических характеристик эквивалентного бруса ведем в таблице 14.2, с использованием рисунка 14.1.
Ввиду симметрии корпуса относительно диаметральной плоскости в таблице 14.2 приведены продольные связи, расположенные на полуширине судна. Условная ось совмещена с основной плоскостью, проходит по верхней поверхности горизонтального киля.
Отстояние от нейтральной оси поперечного сечения корпуса от условной оси:
Zно= 
=369 см.
Момент инерции полного поперечного сечения корпуса относительно нейтральной оси:
Iф=2(
) см4=1098288467=11·108 см4.
Фактический момент сопротивления днища.
Wдф= 
= 
=2978041 см3=2,96·106 см3.
Фактический момент сопротивления палубы.
Wпф= 
= 
=3040629 см3=3·106 см3.
Фактический момент комингса
Wкф= 
= 
=2,19·106 см3≥1,44·106 см3,
zm=z(0,9+0,2 
)= 5,12(0,9+0,2 
)=502 см,
z=Н- Zно+hк=7,3-3,69+1,5=5,12м.
14.7 Анализ полученных результатов
Сравнение фактических и минимальных величин приведены в таблице 14.3.
Оно показывает, что общая продольная прочность считается обеспеченной.
Таблица 14.3 Сравнение фактических и минимальных моментов сопротивления и инерции
| Параметр | Фактическое значение | Минимальное значение |
| 1.Момент инерции, см4 | 11·108 см4 | 3,08·108 см4 |
| 2.Момент сопротивления палубы, см3 | 3,0·106 см3 | 1,44·106 см3 |
| 3.Момент сопротивления днища, см3 | 2,98·106 см3 | 1,44·106 см3 |
| 4.Момент сопротивления в районе комингса, см3 | 1,44·106 см3 | 1,44·106 см3 |
