Давления при испытаниях отсеков и приеме жидких грузов

Отсеки, цистерны и танки судов, в первую очередь, рассчитывают на давления при испытаниях на непроницаемость и при заполнении – загрузке. В этих случаях судно может находиться в доке или на плаву в порту, соответственно. Ускорения и качка не учитываются. Важное значение здесь имеют высоты воздушных труб и характеристики грузовых систем – насосов.

Давления (кПа) в любой (i-ой) точке отсека определяют по формулам:

, (3.2.1)

, (3.2.2)

где - плотность груза, топлива или балласта, т/м³;

- координата точки (по ДП) вниз от крыши цистерны или отсека, м;

- высота воздушной трубы над крышей цистерны, м;

- давление, допускаемое предохранительным клапаном, кПа.

Для цистерн вместимостью не менее 3 м³ оговариваются ограничения:

м, кПа - цистерны балласта и пресной воды сухогрузов;

м, кПа - цистерны топлива и масла, танки наливных судов.

При аварийном затоплении отсеков давления (кПа) на переборки

. (3.2.3)

Примеры определения давлений в разных точках корпуса даны на рис.3.2.1. В промежуточных точках используют линейную интерполяцию.

 

а) заполнен центральный днищевой отсек б) заполнен центральный танк

 

при испытаниях

при загрузке

Рис. 3.2.2 Давления при испытаниях и заполнении отсеков и танков

 

Давления жидких грузов с учетом ускорений и качки

В условиях качки величины ускорений (м/с²) оценивают по формуле

, (3.3.1)

где – расчетная длина судна, но не менее 80, м;

- в сечениях носовой части судна;

- в сечениях кормовой части;

- удаления сечений от НП и КП, соответственно.

Для судов ограниченного района плавания ускорения можно уменьшить.

Давления (кПа) в любой i-ой точке полностью заполненного отсека

. (3.3.2)

Примеры определения давлений даны на рис.3.3.1.

 

а) заполнен центральный днищевой отсек б) заполнен центральный танк

 

Рис. 3.3.1 Давления в полностью заполненных цистернах и танках с учетом ускорений

 

Давления в полностью заполненных отсеках могут существенно вырасти в результате крена и дифферента судна на волнении. Расчетные углы крена - и дифферента - (в радианах) определяют по формулам:

, , (3.3.3)

где – расчетная длина судна, но не менее 40, м,

- коэффициент района плавания в формуле (3.1.1).

Давления (кПа) в любой i-ой точке полностью заполненного отсека

. (3.3.4)

где - ширина отсека, м;

- длина отсека, м.

Пример определения давлений дан на рис.3.3.2а.

Для частично заполненных отсеков в верхних углах могут возникать гидродинамические удары от слошинга, рис.3.3.2б.

 

а) отсек заполнен полностью б) отсек заполнен частично - слошинг

 

 

 

для

для

Рис. 3.3.2 Давления в отсеках с учетом крена, дифферента и слошинга

 

Сила ударов и давления зависят от размеров отсека. Если его ширина и длина , то давления (кПа) определяют по формулам:

- в верхних углах продольных стенок, (3.3.6)

- в верхних углах поперечных стенок. (3.3.7)

Давления принимают локальными и действующими на крышу и стенки с удалением от углов до 25% ширины или длины отсека, соответственно. Эти давления не влияют на давления в нижней части отсека. Пример дан на рис.3.3.2б.

 

Давления твердых (штучных) и сыпучих грузов

Давления (кПа) твердых грузов считают только на горизонтальные поверхности – палубы, платформы и настил второго дна по формуле

, (3.4.1)

где - плотность груза, т/м³;

- расчетная высота укладки груза, м;

- ускорение по формуле (3.3.1).

Давления сыпучих грузов на настилы определяется также по (3.4.1). Для наклонных и вертикальных стенок учитывают внутреннее трение груза. Можно с завышением оценивать эти давления как от «жидкого» груза с плотностью , что близко к случаю его возможного намокания.

Точки для определения расчетного давления на связи принимают:

-на нижней кромке для пластин;

-в середине пролета для балок;

-в месте установки пиллерса, стойки или распорки.

Ледовые нагрузки

Ледовые давления значительно (на один-два порядка) превосходят давления моря и грузов, но имеют существенно меньшие размеры зоны (эпюры) давлений. На рис.3.5.1 показана принципиальная схема ледового пояса судна. По длине он включает 3 основных района усилений, а по высоте – перекрывает пояс переменных ватерлиний с запасом (до 0, 5-1 м) вверх от ГВЛ и вниз от БВЛ.

 

Рис.3.5.1 Ледовый пояс судна и районы усилений

 

Давления (кПа) на ледовый пояс судна определяют по формулам:

- в носовом районе , (3.5.1)

- в среднем районе , (3.5.2)

- в кормовом , (3.5.3)

где - коэффициенты давлений по табл.3.5.1;

- коэффициент формы корпуса, при отсутствии ТЧ принять 0, 72;

- водоизмещение судна, т.

Высоту зоны ледовых давлений (м) определяют по формулам:

- в носовом районе , (3.5.4)

- в среднем районе , (3.5.5)

- в кормовом , (3.5.6)

где - коэффициенты зоны давлений по табл.3.5.1;

- коэффициент формы корпуса, при отсутствии ТЧ принять 0, 92.

Длину зоны ледовых давлений (м) можно оценить по формуле

. (3.5.7)

Таблица 3.5.1

Параметры и коэффициенты для ледовых усилений

№	Наименование	Дополн.	Ледовые категории
	Категории	Новая	ЛУ1	ЛУ2	ЛУ3	ЛУ4	ЛУ5
Старая	Л4	Л3	Л2	Л1	УЛ
	Толщины льда	м	0, 40	0, 55	0, 70	0, 6-0, 8	0, 8-1, 0
	Коэффициенты давлений	a1	0, 36	0, 49	0, 61	0, 79	1, 15
a3	-	0, 22	0, 33	0, 50	0, 78
a4	-	0, 50	0, 63	0, 75	0, 87
	Коэффициенты зоны давлений	с1	0, 38	0, 42	0, 44	0, 49	0, 60
с3	-	0, 27	0, 30	0, 34	0, 40

КОНЦЕПЦИЯ МИДЕЛЬ-ШПАНГОУТА

Разработка концепции – идеи характерного поперечного сечения судна (мидель-шпангоута) крайне важна для построения чертежа «строй-корпус» и последующих расчетов. Как правило, за характерное сечение принимают разрез корпуса по трюму или танкам в грузовой зоне судна. Многообразие конструктивных решений столь обширно, что нельзя дать однозначных указаний проектанту. Мидель-шпангоут включает в себя не только собственно разрез (сечение) продольных связей корпуса, но и характерные виды на основной и рамный поперечный набор корпуса, что дает почти полное представление о конструкции отсека.

На рис.4.1 представлены концепции мидель-шпангоутов 3 судов группы I, к которой относятся универсальные сухогрузы (а), контейнеровозы (б), рыболовные (в), а также рефрижераторные, пассажирские, паромы, буксиры, ледоколы и т.п.

На рис.4.2 представлены концепции мидель-шпангоутов 3 судов группы II, к которой относятся танкеры (а), навалочники (б), газовозы (в), ориентированные на перевозку жидких или сыпучих грузов. Для экологической безопасности этих судов в грузовой зоне следует применять двойной корпус по днищу и бортам.

Чисто поперечная система набора показана на примере рыболовного судна, рис.4.1в. Смешанная система набора показана на рис.4.1а, рис.4.2а. Локально, в средней части борта, поперечная система присутствует на рис.4.2б. Чисто продольные системы набора показаны для контейнеровоза, рис.4.1б, и газовоза, рис.4.2.в. Обычно их применяют у очень крупных судов или судов смешанного плавания (с небольшой высотой борта) для повышения общей продольной прочности.

Двойные борта на судах группы I, рис.4.1б, применяют для балластировки и повышения сопротивления скручиванию корпуса. У танкеров целесообразно применять надпалубный набор, рис.4.2.а, для долговечности и удобства технического обслуживания. Особенностью навалочных судов являются скуловые и подпалубные цистерны, газовозов – специальные вкладные цистерны.

Процедура разработки концепции мидель-шпангоута иллюстрирована на рис.4.3 для универсального сухогруза и сводится к следующему:

· определить (задать) системы набора днища, борта и палуб;

· вычертить в масштабе эскиз сечения продольных связей корпуса;

· проставить на нём все основные размеры шпации;

· дополнить эскиз видами основного набора (более темный на рис.4.3);

· дополнить эскиз видами рамного набора;

· определиться с числом, формой и размерами вырезов в рамном наборе;

· наметить возможные места пазовых сварных швов;

· определиться к конструкцией фальшборта, комингса и крышки.

 

 

 

Рис.4.1 Примеры концепций мидель-шпангоутов судов группы I (сухогрузные и эквивалентные им):

а) судно для генеральных грузов со смешанной системой набора корпуса (неограниченного района плавания);

б) судно для контейнеров с продольной системой набора корпуса (смешанного река-море плавания);

в) небольшое рыболовное судно с поперечной системой набора корпуса (неограниченного района плавания)

 

 

 

Рис.4.2 Примеры концепций мидель-шпангоутов судов группы II (наливные и эквивалентные им):

а) судно для жидких грузов (танкер) со смешанной системой набора корпуса (смешанного река-море плавания);

б) судно для сыпучих грузов (навалочное) со смешанной системой набора (неограниченного района плавания);

в) судно для сжиженного газа (газовоз) с продольной системой набора корпуса (смешанного река-море плавания)

 

Рис.4.3 Пример разработки концепции миделевого сечения для средней части

корпуса однопалубного универсального сухогрузного судна

 

ЧЕРТЕЖ СТРОЙ-КОРПУС

Чертеж рекомендуется выполнять на листе формата А1 в изометрии, когда оси x, y, z располагают под углом 60⁰ друг к другу, а масштабы по всем осям равны. Масштаб зависит от соотношения размеров судна и размеров рабочего поля чертежа. Обычно оно равно 75% общей площади чертежа, а 25% площади чертежа резервируется под надписи. Масштаб должен быть кратным 10, если он меньше 1: 50, и кратным 5, если он больше.

Для судов длиной более 80 м можно не отображать среднюю часть корпуса длиной до 40%. Для судов длиной более 120 м дополнительно можно не отображать надстройки 1 яруса (бак, ют). Для судов длиной менее 50 м следует отображать весь корпус и все ярусы надстроек и рубок.

Перед началом черчения следует провести осевые линии и разметить габаритные плоскости (корпуса или его частей) с целью убедиться, что изображение не выйдет за рамку чертежа. В последнем случае масштаб следует уменьшить.

Последовательность начальной стадии черчения, рис.5.1-5.2а:

· разметить на уровне ОП в ДП шпангоуты с учетом принятых шпаций;

· задать положение и начертить сечения в ДП поперечных переборок;

· начертить в ДП сечения: днища, второго дна, палуб и платформ;

· разметить и провести тонко линии мест соединений с наружной обшивкой поперечных переборок, затем палуб и платформ, согласовать их;

· обвести видимые линии соединений и контуров конструкций, начиная от верхних и ближних конструкций к более нижним и удаленным;

· получить чертеж «чистого» корпуса и проверить его правильность.

На следующей - промежуточной стадии черчения важны требования к условным линиям. Для чертежа используют линии, регламентируемые ГОСТ 2.303, см. табл.5.1. За основную принимают сплошную линию толщиной s₀=0, 5¸ 1, 4 мм (№1). Её толщина зависит от размеров изображения и масштаба чертежа, в среднем s₀=1 мм. Толщины остальных линий принимают по отношению к толщине основной линии. Толщины линий одного типа должны быть одинаковыми для всех изображений чертежа с равным масштабом.

Для простого изображения сечений связей применяют сплошную линию, заметно утолщенную по отношению к основной линии (№2). Для мест присоединения невидимых водонепроницаемых конструкций рекомендуется линия №6. Линии №7-№10 используют для условного изображения основного и рамного набора в зависимости от того, с какой стороны поверхности он находится. Линии рамного набора должны быть в 2 раза толще, чем основного. Если в принятом масштабе толщина сечения превышает 2 мм, то его изображают со штриховкой сечения (№11).

Перед насыщением «чистого» корпуса линиями набора следует определиться с его положением – виден он или невидим.

Таблица 5.1

Типы линий судостроительных чертежей

№	Наименование	Начертание	Толщина	Назначение
1	Сплошная основная		s0	Линии видимого контура, контура штрихуемого сечения
	Сплошная утолщенная		1, 5s0	Линии видимого сечения листовых и балочных элементов
	Сплошная тонкая		0, 5s0	Размерные, выносные, штриховки
	Сплошная волнистая		0, 5s0	Линии обрыва
	Штрихпунктир тонкий		0, 3s0	Линии осевые, симметрии
	«Железная дорога»		1, 5s0	Невидимые – для водонепроницаемых конструкций и связей
	Штрихпунктир с двумя точками		s0	Видимые – прониц. конструкции и рамный набор
	Штрихпунктир с одной точкой		s0	Невидимые –прониц. конструкции и рамный набор
	Штрихпунктир с одной точкой		0, 5s0	Видимые – балки основного набора
	Штриховая		0, 5s0	Невидимые – балки основного набора
	Штрихованное сечение		масштаб	Сечение толщиной в масштабе более 2 мм

 

Последовательность промежуточной стадии черчения, рис.5.1-5.2б:

· разметить места поперечных рам в отсеках на линиях соединений;

· начертить каркас - линии рамных связей (от нижних к верхним);

· рекомендуется наносить линии от дальнего угла отсека;

· начертить линии основного набора;

· начертить линии бракет;

· начертить линии промежуточного набора и местных усилений;

· обеспечить «перевязку» в местах перехода систем набора;

· завершить черчение оконечностям, включая пики.

Нанести на чертеж необходимые сведения о судне и главных размерениях. По корпусу дать информацию: положение поперечных переборок (шп); высоты двойного дна (м); возвышения палуб над ОП (м); длина и ширина грузовых вырезов (м× м); число ярусов надстроек; размеры поперечных и продольных шпаций (м); материалы. Заполнить штамп.
а)

 

б)

Рис.5.1 Начальная (а) и промежуточная (б) стадии построения строй-корпуса

(носовая оконечность)

а)

б)

Рис.5.2 Начальная (а) и промежуточная (б) стадии построения строй-корпуса

(кормовая оконечность)

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: