Расчетные нагрузки (давления)
Определение параметров нагрузок иллюстрируется на примере рыбопромыслового судна, схема сечения которого представлена на рис.7.1. Здесь выделены четыре характерных уровня, а также показаны некоторые размеры корпуса от ОП (м), номера точек и полученные в них расчетные давления (12- 21, 7 кПа), координаты по высоте для некоторых точек -  ,  и возможные высоты укладки грузов -  . Точки 17-22 относятся к переборкам, а давления - случаю затопления отсека. Расчеты произведены в табл.7.1.
Рис.7.1 Схема к определению давлений и полученные расчетные давления (выделены)
После расчетов (табл.7.1) определяют расчетные давления для конструкций и связей – наибольшие из всех рассмотренных случаев. Так, наибольшие давления получены при испытаниях днищевого отсека, которые могут проходить в доке без давлений моря и грузов. Они определяют прочность обшивки и настила 2 дна, стенок непроницаемых флоров, балок бракетных флоров. Для перекрытия днища расчетным будет давление моря.
Таблица 7.1
Расчеты давлений и параметров нагрузок
|
№
| Пункт, источн.
| Наименования связей,
параметры и формулы
| Разм-ность
| Расчет.,
задано
| Принято, примеч.
| |
| Метод.
указан.
раздел 3
и
рис.7.1
| Основные данные (категория ЛУ2):
 – расчетная длина судна,
 – ширина судна,
 – высота борта,
 – осадка,
 – ширина танка,
 – длина танка,
 – водоизмещение в грузу.
|
м
м
м
м
м
м
т
|
32, 7
7, 4
4, 65
2, 66
3, 7
4, 0
|
| |
| Ф.3.1.1
|  – коэффициент
| -
| 1, 17£ 1
|
| |
| Ф.3.1.1
|  - волн. коэффициент
| -
| 2, 8
|
| |
| Р.3.1.1а
|  – коэффициент (средний район)
| -
|
|
| |
| Ф.3.1.2
| 
| Давления моря ниже ГВЛ
| |
|
|  м  =
| кПа
| 31, 0
| 31, 0
| |
|
|  м  =
| кПа
| 30, 2
|
| |
|
|  м  =
| кПа
| 24, 6
| 24, 6
| |
|
|  м  =
| кПа
| 20, 3
|
| |
|
|  м  =
| кПа
| 16, 1
| 16, 1
| |
| Ф.3.1.3
| 
| Давления моря выше ГВЛ
| |
|
|  м  =
| кПа
| 8, 2
| 8, 2
| |
|
|  м  =
| кПа
| 7, 5
|
| |
|
|  м  =
| кПа
| 6, 8
| 6, 8
| |
|
|  м  =
| кПа
| 5, 4
| 5, 4
| |
|
|  м  =
| кПа
| 3, 6< 5
|
| |
| Ф.3.4.1
| 
| Давления грузов
| |
|
|  - мороженная рыба
| т/м3
| 0, 91
|
| |
| Ф.3.3.1
| 
| м/с2
| 2, 87
| 
| |
|
| 
| -
| 0, 4
| xНП/L=0, 3
| |
|
|  м  =
| кПа
| 23, 3
|
| |
|
|  м  =
| кПа
| 21, 7
| 21, 7
| |
|
|  м  =
| кПа
| 13, 8< 20
| 20, 0
| |
| Ф.3.2.1
|  при 
| Давления при испытаниях
| |
|
|  м;  м  =
| кПа
| 42, 6
| 42, 6
| |
|
|  м; м  =
| кПа
| 39, 8
|
| |
|
|  м; м  =
| кПа
| 36, 9
| 36, 9
|
продолжение таблицы 7.1
|
№
| Пункт, источн.
| Наименования связей,
параметры и формулы
| Разм-ность
| Расчет.,
задано
| Принято, примеч.
| |
| Ф.3.2.2
|  при
| Давления при заполнении
| |
|
| м;  кПа =
| кПа
| 32, 5
|
| |
|
| м; кПа =
| кПа
| 28, 8
|
| |
|
| м; кПа =
| кПа
| 25, 0
|
| |
| Ф.3.2.3
| 
| Давления при затоплении
| |
|
|  м  =
| кПа
| 29, 3
| 29, 3
| |
|
|  м  =
| кПа
| 21, 7
| 21, 7
| |
|
|  м  =
| кПа
| 14, 1
| 14, 1
| |
|
|  м  =
| кПа
| 7, 1< 12
| 12, 0
| |
| Ф.3.3.2
|  при 
| Давления с ускорением
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
| 9, 7
|
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
| 4, 8
|
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
|
|
| |
| Ф.3.3.4
| 
| Давления (крен и диффер.)
| |
|
|  - угол крена
| рад.
| 0, 50
| 
| |
|
|  - угол дифферента
| рад.
| 0, 16
|
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
| 32, 6
|
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
| 28, 8
|
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
| 25, 0
|
| |
| Ф.3.3.6
| 
| Давления – слошинг вдоль
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
| 18, 7
|
| |
|
| |
|
|
| |
| Ф.3.3.7
| 
| Давления – слошинг попер.
| |
|
| м; т/м3 =
| кПа
| 15, 7
|
| |
| Ф.3.5.1
| 
| Ледовые нагрузки
(ЛУ2, район А)
| |
| Ф.3.5.4
| 
| |
| Т.3.5.1
|  ,  
| кПа
|
|
| |
| Т.3.5.1
|  ,  
| м
| 0, 292
| 0, 292
| |
| Ф.3.5.2
| 
| Ледовые нагрузки
(ЛУ2, район B)
| |
| Ф.3.5.5
| 
| |
| Т.3.5.1
|  , 
| кПа
|
|
| |
| Т.3.5.1
|  , 
| м
| 0, 204
| 0, 204
| |
| Ф.3.5.1
| 
| Ледовые нагрузки
(ЛУ2, район C)
| |
| Ф.3.5.4
| 
| |
| Т.3.5.1
|  , 
| кПа
|
|
| |
| Т.3.5.1
| 
| м
| 0, 163
| 0, 163
|
Таблицы для расчетов связей
После определения расчетных давлений (нагрузок) и перед определением размеров связей корпуса рекомендуется основные результаты ранее выполненных расчетов свести в таблицы. Это поможет ускорить процедуру выбора исходных данных при расчетах связей. Такие таблицы представлены ниже на примере рассмотренного в п.7.1 судна.
При составлении таблиц следует исключить те элементы и связи, которых нет в корпусе проектируемого судна. Например, для судна из п.7.1 отсутствуют продольные переборки, вторые борта, продольные днищевые балки и т.д.
Таблица 7.2.1
Принимаемые минимальные толщины связей (  м, район - неограниченный)
| №
| Наименования элементов
|  , мм
| |
| Обшивка бульба, листы форштевня
| 8, 5
| |
| Горизонтальный и вертикальный киль, шпунтовый пояс
| 7, 1
| |
| Наружная обшивка, ширстрек, палубный стрингер, рамный набор
| 5, 8
| |
| Открытые участки верхней палубы, вторая палуба, нижние листы переборок, настил второго дна, стенки цистерн, основной набор
| 4, 8
| |
| Прочие листовые элементы и набор
| 4, 0
|
Таблица 7.2.2
Принимаемые коррозионные надбавки и поправки (срок -  года)
| №
| Элементы конструкции корпуса
|  , мм
|  , -
| |
| Настил палуб и платформ
| | |
| -в помещениях для грузов, жилых и производственных
| 1, 7
| -
| |
| -в других случаях
| 1, 2
| -
| |
| Бортовая обшивка
| | |
| -надводная
| 1, 2
| -
| |
| -в поясе ватерлиний
| 2, 2
| -
| |
| -ниже пояса ватерлиний
| 1, 7
| -
| |
| Днищевая обшивка, включая скулу
| | |
| -горизонтальный киль или шпунтовые поясья
| 2, 2
| -
| |
| -в районе балластных отсеков
| 2, 4
| -
| |
| -в других случаях
| 1, 7
| -
| |
| Настил второго дна, крыша скуловых цистерн
| | |
| -междудонный лист,
| 2, 4
| -
| |
| -в районе машинного отделения
| 2, 4
| -
| |
| -в районе балластных отсеков
| 1, 9
| -
| |
| -в других случаях
| 1, 4
| -
| |
| Обшивка переборок
| | |
| -нижний пояс
| 1, 7
| -
| |
| -в других случаях
| 1, 2
| -
| |
| Набор корпуса
| | |
| -в балластных отсеках
| 2, 4
| 1, 48
| |
| -в других случаях
| 1, 2
| 1, 24
|
В табл.7.2.1 представлены значения минимальных толщин связей корпуса, определенные по формулам раздела 2.5 для судна заданной длины и района плавания.
В табл.7.2.2 приведены значения коррозионных надбавок для листовых связей и коэффициентов поправок на износ для балок набора, которые определены по формулам раздела 2.6 при заданном сроке эксплуатации.
В табл.7.2.3 даны значения коэффициентов допускаемых напряжений и коэффициентов изгибающих моментов, определенных для конкретного судна по графику и по таблице раздела 2.7 с учетом принятой системы набора корпуса. В последнем столбце даны комментарии, уточняющие наименование связей, особенности конструкции и расположения по длине.
Таблица 7.2.3
Принимаемые коэффициенты  и  для набора и для обшивок
( м, система набора – везде поперечная)
| №
| Наименование
|
|
| Примечание
| |
| Днищевой набор
| | 1.1
| Флоры
|
| 0, 60
|
| | 1.2
| Поперечные балки днища
|
| 0, 65
| бракетных флоров
| | 1.3
| Поперечные балки 2 дна
|
| 0, 75
| бракетных флоров
| | 1.4
| Стенки вертикального киля
| -
| 0, 71
| водонепроницаемые
| | 1.5
| Стенки флоров
| -
| 0, 75
| водонепроницаемые
| | 1.6
| Вертикальные ребра жесткости
|
| 0, 75
| если концы срезаны на ус
| |
| Бортовой набор
| | 2.1
| Шпангоуты трюмные
|
| 0, 65
|
| | 2.2
| Шпангоуты межпалубные
|
| 0, 65
|
| | 2.3
| Бортовые стрингеры
|
| 0, 65
|
| |
| Набор палуб
| | 3.1
| Карлингсы
|
| 0, 35
| средняя часть
| | 3.2
| Бимсы
|
| 0, 65
|
| |
| Набор переборок
| | 4.1
| Шельфы переборок
|
| 0, 75
|
| | 4.2
| Стойки переборок
|
| 0, 75
|
| |
| Обшивка и настилы
| | 5.1
| Обшивка днища
| -
| 0, 54
| средняя часть
| | 5.2
| Настил расчетной палубы
| -
| 0, 54
| средняя часть
| | 5.3
| Настил 2 дна и второй палубы
| -
| 0, 81
| средняя часть
| | 5.4
| Обшивка поперечн. переборок
| -
| 0, 90
|
|
В табл.7.2.4 сведены данные по принимаемым расчетным давлениям для последующих расчетов размеров связей корпуса конкретного судна. Данные соответствуют расчетам по формулам раздела 3, выполненным в п.7.1. В столбце примечаний указывают какие условия соответствуют данной расчетной нагрузке.
Таблица 7.2.4
Принимаемые расчетные давления (кПа) для набора и обшивок, рис.7.1
| №
| Наименование
| 
| Примечание
| |
| Днище
| | 1.1
| Обшивка днища
| 42, 6
| -при испытаниях
| | 1.2
| Поперечные балки днища
| 42, 6
| -при испытаниях
| | 1.3
| Стойки бракетных флоров
| 42, 6
| -при испытаниях
| | 1.4
| Стенки флоров и вертик. киля
| 42, 6
| - водонепроницаемые
| | 1.5
| Вертикальные ребра жесткости
| 39, 8
| - по в/у стенкам
| | 1.6
| Настил 2 дна
| 36, 9
| -при испытаниях
| | 1.7
| Поперечные балки 2 дна
| 36, 9
| -при испытаниях
| | 1.8
| Флоры
| 31, 0
| -на волнении (без грузов)
| |
| Борта в трюмах
| | 2.1
| Обшивка борта ниже ГВЛ
| 24, 6
| -на волнении
| | 2.2
| Обшивка в ледовом поясе
|
| -во льдах, район А (  )
| | 2.3
| Обшивка в ледовом поясе
|
| -во льдах, район В (  )
| | 2.4
| Обшивка в ледовом поясе
|
| -во льдах, район С (  )
| | 2.5
| Обыкновенные шпангоуты
| 20, 4
| -без учета льда
| | 2.6
| Рамные шпангоуты, стрингер
| 16, 1
| -без учета льда
| |
| Борта в твиндеке
| | 3.1
| Обшивка борта выше ГВЛ
| 8, 2
| -на волнении
| | 3.2
| Обыкновенные шпангоуты
| 7, 5
| -без учета швартовок в море
| | 3.3
| Рамные шпангоуты, стрингер
| 6, 8
| -без учета швартовок в море
| |
| Палубы
| | 4.1
| Настил и набор верхней палубы
| 20, 0
| -грузы
| | 4.2
| Настил и набор второй палубы
| 21, 7
| -грузы
| |
| Переборки в трюмах
| | 5.1
| Обшивка
| 29, 3
| -затопление
| | 5.2
| Стойки
| 25, 5
| -затопление
| | 5.3
| Рамные стойки, шельфы
| 21, 7
| -затопление
| |
| Переборки в твиндеке
| | 6.1
| Обшивка
| 14, 1
| -затопление
| | 6.2
| Стойки
| 13, 1
| -затопление
| | 6.3
| Рамные стойки, шельфы
| 12, 0
| -затопление
| |
| Фальшборт
| | 7.1
| Обшивка фальшборта
| 5, 4
| -на волнении
| | 7.2
| Стойки фальшборта
| 5, 2
| -на волнении
|
Днищевые перекрытия
На рис.7.3.1 показаны конструкции днищевых флоров, расчеты для которых выполнены в табл.7.3.1.
Таблица 7.3.1
|
№
| Пункт, источн.
| Наименования связей,
параметры и формулы
| Разм-ность
| Расчет.,
дано
| Принято, примеч.
| |
|
| Обшивка днища
| |
| ф.6.1.1
| 
| мм
| 6, 98
|
| |
| т.7.2.1
| - для шпунтового пояса
| мм
| 7, 1
| Ширина?
| |
| т.7.2.1
| - для обшивки днища
| мм
| 5, 8
|
| |
| р.7.3.1
|  - меньшая сторона пластин
| м
| 0, 5
|
| |
|
|  , при 
| -
|
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 42, 6
|
| |
| т.7.2.3
| - коэф. допускаемых напряжений
| -
| 0, 54
|
| |
|
|  - нормативный предел текучести
| МПа
|
|
| |
| т.7.2.2
| - коррозионная надбавка
| мм
| 2, 4
| балласт
| Принимаем: шпунтовые поясья  ; прочие листы днища 
| |
|
| Поперечные днищевые балки
| |
| ф.6.2.2
| 
| см3
|
|
| |
| т.7.2.1
| - минимальная толщина
| мм
| 4, 8
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 42, 6
| | |
| р.7.3.1
|  - расстояние между балками
| м
| 0, 5
| | |
| р.7.3.1
| - пролет балки между бракетами
| м
| 1, 9
| | |
| т.7.2.2
| - коэф. поправки на износ
| -
| 1, 48
| балласт
| |
| т.7.2.3
| - коэф. изгибающего момента
| -
|
| | |
| т.7.2.3
| - коэф. допускаемых напряжений
| -
| 0, 65
|
| При отсутствии стоек можно принять п/б №12:  и стенка  .
Учет стоек -  . Принимаем: п/б №10:  и  .
|
продолжение таблицы 7.3.1
|
№
| Пункт, источн.
| Наименования связей,
параметры и формулы
| Разм-ность
| Расчет.,
дано
| Принято, примеч.
| |
|
| Стойки бракетных флоров
| |
| ф.6.4.2
| 
| см2
| 6, 4
|
| |
| ф.6.4.3
| 
| см4
| 7, 8
|
| |
| т.7.2.1
| - минимальная толщина
| мм
| 4, 8
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 42, 6
| | |
| р.7.3.1
|  - длина поддерживаемой площади
| м
| 0, 5
| | |
| р.7.3.1
|  - ширина поддерживаемой площади
| м
| 0, 95
| | |
| т.7.2.2
| - коэф. поправки на износ
| -
| 1, 48
| балласт
| |
| р.7.3.1
| - расчетная длина стойки
| м
| 0, 7
| | Принимаем: уголок  мм;  см2;  см4
| |
|
| Настил второго дна
| |
| ф.6.1.1
|
| мм
| 5, 4
|
| |
| т.7.2.1
| - для обшивки днища
| мм
| 4, 8
|
| |
| р.7.3.1
| - меньшая сторона пластин
| м
| 0, 5
|
| |
|
| , при
| -
|
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 36, 9
|
| |
| т.7.2.3
| - коэф. допускаемых напряжений
| -
| 0, 81
|
| |
| т.7.2.2
| - коррозионная надбавка
| мм
| 1, 9
| балласт
| Принимаем:  для всех листов настила
| |
|
| Поперечные балки настила второго дна
| |
| ф.6.2.2
|
| см3
| 46, 6
|
| |
| т.7.2.1
| - минимальная толщина
| мм
| 4, 8
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 36, 9
| | |
| р.7.3.1
| - расстояние между балками
| м
| 0, 5
| | |
| р.7.3.1
| - пролет балки между бракетами
| м
| 1, 9
| | |
| т.7.2.2
| - коэф. поправки на износ
| -
| 1, 48
| балласт
| |
| т.7.2.3
| - коэф. изгибающего момента
| -
|
| | |
| т.7.2.3
| - коэф. допускаемых напряжений
| -
| 0, 75
|
| Учет стоек  . Принимаем: п/б №9:  и  .
| |
|
| Непроницаемые стенки вертикального киля/флоров
| |
| ф.6.1.1
|
| мм
| 5, 9/5, 8
|
| |
| т.7.2.1
| - для вертикального киля/флоров
| мм
| 7, 1/5, 8
|
| |
| р.7.3.1
| - меньшая сторона пластин
| м
| 0, 5
|
| |
|
| , при 
| -
| 0, 867
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 42, 6
|
| |
| т.7.2.3
| - коэф. допускаемых напряжений
| -
| 0, 71/0, 75
|
| |
| т.7.2.2
| - коррозионная надбавка
| мм
| 2, 4
| балласт
| Принимаем:  для стенок киля;  для стенок флоров
| продолжение таблицы 7.3.1
|
№
| Пункт, источн.
| Наименования связей,
параметры и формулы
| Разм-ность
| Расчет.,
дано
| Принято, примеч.
| |
|
| Вертикальные ребра по стенкам флоров
| |
| ф.6.2.2
|
| см3
| 11, 8
|
| |
| т.7.2.1
| - минимальная толщина
| мм
| 4, 0
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 39, 8
| | |
| р.7.3.1
| - расстояние между ребрами
| м
| 0, 5
| | |
| р.7.3.1
| - пролет ребер
| м
| 0, 75
| | |
| т.7.2.2
| - коэф. поправки на износ
| -
| 1, 48
| балласт
| |
| т.7.2.3
| - коэф. изгибающего момента
| -
|
| на ус
| |
| т.7.2.3
| - коэф. допускаемых напряжений
| -
| 0, 75
|
| Принимаем: п/б №6  и  или полосу  с 
| |
|
| Сплошные флоры (прочность днищевого перекрытия)
| |
| ф.6.2.2
|
| см3
|
|
| |
| т.7.2.4
| - расчетное давление
| кПа
| 31, 0
| | |
| р.7.3.1
| - расст. между сплошными флорами
| м
| 2, 0
| 4 шпации
| |
| р.7.3.1
| - пролет флора (между бортами)
| м
| 7, 4
| | |
| т.7.2.2
| - коэф. поправки на износ
| -
| 1, 48
| балласт
| |
| т.7.2.3
| - коэф. изгибающего момента
| -
|
| | |
| т.7.2.3
| - коэф. допускаемых напряжений
| -
| 0, 60
|
| |
| ф.6.2.3
| 
| см2
|
|
| |
| т.7.2.1
| - минимальная толщина
| мм
| 5, 8
|
| |
| р.7.3.1
|  - расст. от кромок скуловых бракет
| м
| 5, 6
|
| |
|
|  - коэф перерезывающей силы
| -
| 0, 5
|
| Тавр №50б с размерами  ,  , но не подходит.
Необходим расчет для составного сечения – несимметричного двутавра, см. ниже.
|
Момент сопротивления сечения флора (см3) для принятых размеров и толщин можно оценить по формуле (несимметричный двутавр)
 , (7.3.1)
где  - площадь присоединенного пояска - настила, см2;
 - площадь присоединенного пояска - обшивки, см2;
 - площадь сечения стенки флора (в ДП), см2;
 - высота стенки флора, см.
Сравнение момента сопротивления для принятых размеров по (7.3.1) и требуемого по п.8 табл.7.3.1 показывает, что
 , т.е. изгибная прочность обеспечена.
Площадь стенки сечения флора у концов скуловых бракет меньше, чем в ДП. Полагая  , т.е. сдвиговая прочность обеспечена.
Бортовые перекрытия
 Особенность расчета для бортовых перекрытий в значительном изменении давлений моря по высоте и учете ледовых нагрузок. На рис.7.4.1 представлена схема бортового набора, основные размеры и расчетные давления в некоторых точках. Основные шпангоуты опираются на стрингеры, расположенные на середине высоты трюма и твиндека. Рамные шпангоуты расположены через 4 шпации и опираются на палубы. Необходимость установки промежуточных шпангоутов зависит от уровня ледовых усилений корпуса, а их расчеты выходят за рамки проекта. Расчет дан в табл.7.4.1.
Таблица 7.4.1
|
