Расчет элементов бортового перекрытия

Обшивка бортов вместе с подкрепляющим ее набором образует бортовое перекрытие судна. Наружная обшивка в качестве внешней непроницаемой оболочки обеспечивает водонепроницаемость корпуса. Она воспринимает действие забортного давления воды (статического и волнового), которое является поперечной нагрузкой. С обшивки эта нагрузка передается на подкрепляющий ее набор, а затем на другие перекрытия, являющиеся опорами для бортового перекрытия. Набор должен не только обеспечивать прочность борта при действии на него поперечной нагрузки, но должен также обеспечивать устойчивость листов бортовой обшивки при действии возможных нагрузок в плоскости этих листов. При общем изгибе корпуса судна борта являются стенками корпуса. Они привлекают палубы и днище к восприятию изгибающего момента.

Основным видом нагрузки на бортовое перекрытие является поперечная нагрузка, обусловленная давлением забортной воды. Поэтому выбор системы набора борта должен производиться из условия восприятия именно этой нагрузки, т.е. из условия обеспечения местной прочности.

Значительную роль в проектировании бортовых перекрытий играют ледовые нагрузки. Величина этих сил может быть настолько значительна, что требует специального подкрепления бортового перекрытия.

Поперечными переборками, палубами и платформами борт по всей длине судна разделяется на отдельные перекрытия. Значимость каждого из бортовых перекрытий в общей и местной прочности корпуса судна является разной. Неодинаковы и нагрузки, действующие на отдельные участки борта по его высоте и длине судна.

Назначение судна (в особенности род перевозимого груза) оказывает большое влияние на конструкцию бортового перекрытия. Поэтому бортовые перекрытия различных судов следует рассматривать отдельно – по типам судов.

Расчетные формулы и примеры расчета элементов борта для различных судов приведены в приложениях.

Конструирование бортового перекрытия также включает три этапа:

1. разработка схемы перекрытия;

2. расчет элементов перекрытия;

3. вычерчивание рассчитанных конструкций на чертеже конструктивного мидель-шпангоута.

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СУХОГРУЗЫ, РЕФРИЖЕРАТОРЫ И РОЛКЕРЫ

Универсальные сухогрузы и рефрижераторы являются, как правило, многопалубными судами. Поэтому опорный контур каждого бортового перекрытия представляет собой вытянутый по длине судна прямоугольник. Известно, что с точки зрения местной прочности основной набор перекрытия целесообразно устанавливать параллельно короткой стороне опорного контура – в данном случае в поперечном направлении (шпангоуты). Таким образом, обоснованно применяется поперечная система набора. Днище, а также палубы и платформы являются опорами для шпангоутов, и пролеты шпангоутов получаются небольшими, поэтому установки перекрестного набора (который загромождал бы грузовые помещения, снижая грузовместимость судна) не требуется. Получается ПОПЕРЕЧНАЯ МОНОТОННАЯ СИСТЕМА НАБОРА, характерная для судов данного типа.

Разработка схемы бортового перекрытия

Схема разрабатывается для того же трюма в средней части судна, что и в расчете днища.

Границами перекрытия является его опорный контур; для бортового перекрытия – это днище (настил второго дна), палубы и платформы, а также поперечные переборки.

Затем выполняется расстановка элементов набора (в соответствии с выбранной системой набора) – это шпангоуты (трюмные и твиндечные), установленные на расстоянии шпации. В трюмной части перекрытия может быть установлен бортовой стрингер (разносящий), предназначенный для уменьшения размеров пластин бортовой обшивки (повышения их прочности и устойчивости), профиль которого соответствует профилю основных шпангоутов (чтобы не нарушать монотонности конструкции).

Кроме того, в зависимости от ледовой категории судна на схеме необходимо установить дополнительные ледовые подкрепления набора (п. 3.10.2.1):

- бортовые стрингеры устанавливаются в районе I (район переменных ватерлиний) на судах категорий Ice1, Ice2, Ice3 – на расстоянии не более 3 м; Arc4 – Arc9 – не более 2 м;

- промежуточные шпангоуты на расстоянии 0,5 шпации – установка их не обязательна.

Расчет элементов бортового перекрытия

План расчета

1. Трюмные шпангоуты (расчет на давление воды) – пп. 2.5.4.1; 1.6.4.1; 1.6.4.2

Здесь Q=pa l;

m=18 – для трюмных шпангоутов одинарного борта;

k_s=0,65 – для шпангоутов наружного борта;

l =h_тр – пролет трюмного шпангоута (высота трюма), м;

a – расстояние между шпангоутами (шпация), м;

p=р_st+p_w – внешнее давление на уровне середины пролета трюмного шпангоута, кПа. При этом «p» должно быть принято не менее минимального значения, определяемого по формуле

р_st=10z_i – статическое давление воды, кПа;

- волновое (динамическое) давление воды, кПа;

C_w - волновой коэффициент, определенный ранее (в расчете наружной обшивки);

z_i – расстояние от точки середины пролета трюмного шпангоута до летней ГВЛ, м;

p_w₀ - волновое давление воды на уровне летней ГВЛ, определенное ранее (в расчете наружной обшивки);

=1,05 – коэффициент, учитывающий добавку на коррозию.

1а. Трюмные шпангоуты (расчет на ледовую нагрузку) – п. 3.10.4.3 – выполняется для пролетов, попадающих в район ледовых усилений I (район переменных ватерлиний)