Прочные и легкие цистерны наружного корпуса.



Общие положения по конструированию цистерн.

Для выполнения маневров погружения и всплытия ГА, для хранения жидких грузов и некоторых других специальных целей, ГА оборудуются цистернами, которые могут размещаться как внутри прочного корпуса, так снаружи в междубортном пространстве.

По конструкции цистерны делятся на прочные и легкие. Прочные цистерны должны быть рассчитаны на давление, соответствующее предельной глубине погружения, т.е. расчетным для них является расчетное давление для прочного корпуса ГА.

Цистерны состоят из обшивки и набора. Обшивка внутренней цистерны выполняется из стальных листов, составляющих продольные и поперечные стенки и крышу. Стенки и крыша легких цистерн обычно делается плоскими, а крыша прочных цистерн выполняется, как правило, в виде цилиндрической или сферический поверхности выпуклостью наружу. Для придания большей жесткости и прочности обшивка цистерны подкрепляется ребрами жесткости. Днищем цистерн служит обшивка прочного корпуса. Для подкрепления плоской крыши цистерн служат горизонтальные поперечные и продольные балки, называемые в корабельной архитектуре соответственно бимсами и карлингсами. Требуемая прочность и жесткость обшивки цистерн обеспечивается шпангоутами и продольными ребрами жесткости. С помощью бракет и книц бимсы, карлингсы, шпангоуты крепятся в обшивке цистерн, прочному корпусу и между собой.

Конструкция цистерн может быть набрана по поперечной или продольной системе набора. Для начала проектирования цистерны необходимо знать назначение и расположение цистерны, её очертание и габаритные размеры.

Междубортные цистерны с поперечной системой набора (ЦГБ).

Цистерна состоит из обшивки, шпангоутов, устанавливаемых на обшивке цистерны, и бракет. Расстояние между шпангоутами цистерны принимается таким же как для прочного корпуса. При проектировании цистерны бракеты и кницы следует располагать так, чтобы все узлы каждой рамки фермы, образованной шпангоутами цистерны и ПК и соединяющими их бракетами, лежали на одной окружности (см. рис. 2.6). В этом случае нагрузка, действующая на рамку, не будет вызывать её перекоса. Пролеты шпангоута между бракетами должны быть одинаковы. Толщина обшивки цистерны определяется по формуле

     ,                                (2.54)

где     r1 - наибольший радиус кривизны цистерны.

Pp - расчетное давление для ЦГБ, равное 0,3¸0,5 МПа

 – параметр, учитывающий влияние шпангоутов на деформацию обшивки цистерны.

В рассматриваемом случае значение следует принять таким, каким оно получилось при расчете прочности обшивки ПК (см. п.1.7.1). Толщина бракеты принимается равной t=(0,8¸1,0)h1высотой бракеты, т. е. ширина междубортного пространства принимается равной 0,1D (60¸100 см)

Размеры шпангоута определяются из условий прочности его как балки изгибающейся между соседними бракетами, на которую действуют силы T, N и момент М (рис.2.6). При этом указанные усилия находятся по формулам:

- момент в опорных сечениях шпангоута

    ;                                (2.55)

- усилие, сжимающее шпангоут в направлении хорды

;                                (2.56)

- перерезывающая сила в опорных сечениях

,                                (2.57)

где  - расстояние между шпангоутами

 - пролет шпангоута,

r1, d1 - определяется в соответствии с рис. 2,6.

Профиль шпангоута подбирается по моменту сопротивления

                                       (2.58)

с учетом того, что

,                                (2.59)

где  – площадь стенки шпангоута цистерны.

Допускаемые напряжения при определении размеров шпангоута принимают следующими: [sт]=1,2sт ; [t]=0,7sт.

При оценке прочности цистерны проверяются

- напряжения в обшивке цистерны посредине шпации

                    (2.60)

Параметр  следует вычислить заново с учетом полученных размеров шпангоутов по схеме п. 1.7.1;

- нормальные напряжения в опорных сечениях шпангоута (внутренние волокна)

,                                (2.61)

где   Fшп - площадь поперечного сечения,

Wшп- момент сопротивления для крайних внутренних волокон шпангоута цистерны.;

- напряжения в обивке прочной цистерны в месте установки бракеты

  ;                          (2.62)

- напряжения в обшивке прочного корпуса в месте установки бракеты

    .                                (2.63)

В зависимостях (2.62) и (2.63) введены обозначения:

- F - площадь поперечного сечения, составленного из бракеты, обшивки цистерны и обшивки прочного корпуса

;                          (2.64)

- W1, W2 - моменты сопротивления этого сечения относительно обшивки цистерны и ПК соответственно

,                                (2.65)

    ,                                (2.66)

где  Zo - отстояние нейтральной оси сечения от пояска обшивки корпуса

.                          (2.68)

Коэффициент k определяется по формуле

   ;                      (2.69)

- Т - сжимающая сила, действующая на бракету

;                                    (2.70)

- М - изгибающий момент в сечении, проходящей через бракету

   .                      (2.71)


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 287; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ