О расчете конических частей прочного корпуса.



1.8.1 Конические части суровых оболочек обычно выполняются в виде кругового усеченного конуса и, как правило подкрепляются кольцевыми шпангоутами (рис. 1.4). При постоянных по длине конуса толщине обшивки и размерах шпангоутов наибольшие значения напряжений получаются в сечениях, расположенных у большего основания конуса и определяются по формулам, подобным соответствующим формулам для цилиндрической оболочки. Так, например, для определения максимальных напряжений в безмоментное круговой конической оболочке при действии внешнего всестороннего равномерного гидростатического давления имеют место зависимости

.                     (1.57)

Критерием прочности обшивки и кольцевых ребер жесткости конической оболочки является выполнение условия, чтобы расчетные напряжения не превышали допускаемых норм, представленных в виде (1.4) - (1.6).

Поэтому для приближенного определения элементов и расчета прочности конической оболочки можно воспользоваться соответствующими зависимостями для подкрепленной кольцевыми ребрами круговой цилиндрической оболочки, вводя в расчетные формулы наибольшие значения радиуса конической оболочки и множитель .

Если большее основание конуса примыкает к цилиндрической части ПК, то в качестве первого приближения при определении размеров конструктивных элементов коническом обшивки могут быть взяты размеры соответствующих элементов цилиндрической оболочки.

Заметим, что при малых углах конусности  значение множителя  близко к единице и его можно опускать в расчетных формулах.

При значительных углах конусности  ее влияние на напряженно-деформированное состояние оболочки становится весьма существенным. В связи с этим при выполнении проверочных расчетов прочности устойчивости таких оболочек рекомендуется использовать уточненные решения. В частности для усеченной конической оболочки загруженной боковым равномерным гидростатическим давлением (рис.4) в случае, когда оболочка защемлена по меньшему основанию и шарнирно оперта по большему, можно воспользоваться следующими зависимостями:

- безреберная оболочка

           (1.58)

- оболочка подкрепленная ребрами жесткости

, (1.59)

где J - главный момент инерции ребра вместе с присоединенным пояском обшивки, С1 - коэффициент определяемый всоответствии с графиком рис. 1.5

1.8.2 При большей длине конической части ПК и постоянных по длине, толщине обшивки и жесткости шпангоутов в области, примыкающей к меньшему основанию оболочки, могут получиться чрезмерно большими по сравнению с требуемыми запаса прочности и устойчивости. В целях оптимизации конструкции может возникнуть потребность в использовании в  этой области более тонких листов для обшивки и шпангоутов с меньшей жесткостью.

Будем считать, что по большему своему основанию конус примыкает к цилиндрической части ПК и имеет одинаковые с ним обшивки толщину и размеры шпангоутов.

Если конусность оболочки невелика ( ), то наибольший радиус конуса в шпации , начиная с которого можно перейти на ближайшую по ГОСТ меньшую толщину обшивки h1 можно определить на условия прочности по формуле

                                   (1.60)

Из условия устойчивости этот радиус в первом приближении может быть определен по выражению

.   (1.61)

В первом приближении коэффициент  принимается из расчета цилиндрической части ОК. Вычислив в первом приближении  находят верхнее критическое давление соответствующее шпация с этим радиусом.

            (1.62)

Затем определяются

,                         (1.63)

где  вычисляют также как в п.7 раздела 1.7.1

Используя это значение кр, находится новый уточненный , а затем и значение , во втором приближении.

Из двух значений радиуса обшивки , определенных по формулам (1.60) и (1.61), за расчетный принимается наибольший. Также можно определить и радиус , начиная с которого можно перейти на новую меньшую спецификационную толщину. Очевидно, что действительные радиусы, при которых целесообразен переход к меньшим толщинам, будет практически определяться шириной листов, регламентированной ГОСТ.

При определении радиуса шпангоута конусной части ПК , начиная с которого возможен переход на меньший по высоте профиль шпангоута с новым собственным моментом инерции i1 и площадью сечения F1 будем считать . Тогда момент инерции нового профиля с присоединенным пояском обшивки h, можно определить по приближенной формуле

,       (1.64)

где e- отстояние центра тяжести площади сечения f1 от оси сравнения.

Пренебрегая разгружающим влиянием поперечных переборок на устойчивость, т.е. рассматривая изолированный шпангоут, из условия устойчивости можно получить

                           (1.65)

 


Расчеты местной прочности.

Наряду с обеспечением общей прочности корпуса ГА должна быть обеспечена достаточная прочность отдельных его конструкций.

Будем считать, что конструкция принадлежит ГА, для которого производился выбор элементов прочного корпуса. Этим определяются габаритные размеры конструкции, расчетные нагрузки. Механические свойства материала определяются назначением конструкции. (Дать рекомендации по выбору материала). В пояснительной записке помещается эскиз конструкции с указанием исходных размеров и размеров, полученных расчетом.

Ниже приводятся рекомендации по расчету прочности и выбору размеров некоторых конструкций.

 

 

Плоская переборка.

Проектировочный расчет.

2.1.1.1 Плоская переборка состоит из обшивки, вертикальных стоек, которые опираются на шельфы или платформы, а также иногда из горизонтальных ребер (рис.2.1).

Толщина листов обшивки, расположения и профиль стоек переборки определяются по условиям весовой оптимизации переборки с учетом конструктивных и технологических требований. Также должна обеспечиваться устойчивость пластин переборки от усилий действующих со стороны оболочки ПК. Заметим, что для напряжений на опорном контуре пластин обшивки допускается превышение предела текучести материала переборки.

При проектировании переборки должно быть известно расположение платформ или шельфов, которое зависит от диаметра отсека и его назначения. При использовании легкой платформы в качестве опорной конструкции для вертикальных балок набора переборки должна быть обеспечена надлежащая местная жесткость такой платформ, чтобы избежать выпучивания настила платформы в районе примыкания её к переборке. При проектировании переборки определяется также конструктивное оформление узла соединения переборки с прочным корпусом (рис. 2.2).

Расчетное давление для межотсечных переборок обычно принимается равным 0,5 1,5 МПа, для концевых - расчетное давление для прочного корпуса.

 2.1.1.2 Оптимальное расстояние между стойками переборки определяется из условия минимума веса по формуле

.                      (2.1)

При установке на переборке также и горизонтальных ребер жесткости (обычно с целью повышения устойчивости пластин обшивки) для определения расстояния между стойками можно использовать выражение

   (2.2)

В формулах (2.1), (2.2) приняты следующие обозначения:

- коэффициент удельной площади профиля по моменту сопротивления  Для наиболее часто встречающихся в судостроении сварного двутаврового профиля и полособульба с пояском обшивки коэффициент  равен соответственно 0.55 и 0.65;

- расчетный пролет стойки (рис 2.1);

P - расчетное давление на переборку;

Ki - коэффициент расчетного момента равный частному от деления расчетного изгибающего момента для рассматриваемой стойки на  (для неразрезных балок, свободно-опертых на равноотстоящие жесткие опоры см. Справочник по строительной механике корабля под ред. Ю.А. Шиманского, т. 1, стр. 391, 393, 396).

a - расстояние между горизонтальными ребрами.

- предел текучести переборки.

- допускаемые напряжения в середине пролета пластины обшивки переборки в её сечении, параллельном длинным сторонам опорного контура. Обычно принимается .

a, b- коэффициенты, зависящие от соотношения сторон пластины обшивки переборки (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1.

Коэффициенты для расчета

гибких пластин плоской переборки.

a b
1 2010 0,381
1,1 2430 0,422
1,2 2860 0,468
1,3 3240 0,506
1,4 3600 0,539
1,5 3970 0,527
2 5225 0,617
3 6430 0,81
4 6710 0,898
5 6795 0,905
6825 0,910

Заметим, что в большинстве случаев практика придерживается установки стоек на больших расстояниях друг от друга, чем расстояние, даваемое формулами (2.1) и (2.2). Это объясняется отчасти тем, что наиболее легкий набор не всегда бывает самым дешевым; чем меньше расстояние между ребрами, тем больше затраты на их установку и крепление. С учетом сказанного конструктивную шпацию рекомендуется назначать в пределах от 40 см. до 100 см. Расстояние между горизонтальными ребрами жесткости выбирается так, чтобы а было больше или равно .

2.1.1.3 Минимальная толщина полотнища переборки t выбирается из условия прочности по приведенным напряжениям

.                                (2.3)

Полученное по формуле (2.3) значение t округляется в большую сторону до ближайшей спецификационной толщины для выбранного материала.

2.1.1.4 Размеры профиля стойки переборки определяются по минимальному моменту сопротивления, с учетом присоединенного пояска обшивки. Исходя из условия достижения в свободном пояске стойки предела текучести

;                              (2.4)

В зависимости от величины момента сопротивления выбирается полособульбовый или сварной тавровый профиль.

2.1.1.5 Поскольку горизонтальные ребра жесткости выполняются разрезными, то для определения необходимого момента сопротивления этих ребер используется формула

                                      (2.5)

По найденному значению подбирается полособульбовый профиль.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 292; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ