Общий изгиб и общая прочность.
Лекция 1
Список литературы.
1) Барабанов Н.В. “Конструкция корпуса морских судов”, Судостроение.
2) Протопопов В.Б., Свечников О.В. “Конструкция судов внутреннего и смешаного плавания”, Судостроение, 1984г.
3) Волков В.М. “Прочность коробля”, Н.Новгород, 1994г.
4) Российский Морской Регистр Судоходства, “Правила классификации и постройки морских судов”, т.1.
5) Российский Речной Регистр Судоходства, “Правила классификации судов внутреннего плавания”, ч.1.
6) Зуев В.А. “Проектирование конструктивного мидель-шпангоута морских судов”, Н.Новгород, 2002г.
Корпус судна.
Корпус судна – коробчатая, металлическая конструкция, состоящая из обшивки и настилов, подкрепляемых набором, обеспечивающая создание силы плавучести, прочности и возможности размещения людей, грузов, оборудования.
Проектирование конструкций такого сложного инженерного сооружения, как корпус корабля, обладающего достаточной прочностью и долговечностью, в настоящее время осуществляйся на основе обобщенного прототипа и расчетного метода.
Метод обобщенного прототипа отличается простотой проектирования, обеспечивает прочность и надежность конструкций стандартных судов, на которые распространяются “правила классификации и постройки”. Однако он не гарантирует минимальной материалоемкости корпуса и неприменим для проектирования новых типов (нестандартных) судов.
Расчетный метод позволяет проектировать и нестандартные суда с оптимизацией размеров связей конструкций, но требует достоверного знания внешних сил и реакций конструкций на все возможные виды нагрузок, а также критериев прочности и долговечности корпуса в различных условиях эксплуатации.
1 - ширстрек, 2 -обшивка борта; 3 - скуловой лист; 4 - обшивка днища, 5 -горизонтальный киль; 6 - палубный стрингер; 7 - настил палубы; 8 - настил внутреннего дна, 9 - бимс;10 - рамный бимс; 11 - бортовой стрингер; 12 - ребро жесткости; 13 - шпангоут;14 - промежуточный шпангоут; 15 - скуловая кница; 16 - шпангоутная кница; 17 - скуловой стрингер; 18 - фальшборт; 19 - планширь; 20 - вертикальный киль; 21 - ребро жесткости вертикального киля; 22 - днищевой стрингер (кильсон); 23 - ребро жесткости днищевого стрингера; 24 - ребро жесткости настила внутреннего дна; 25 - флор; 26 - ребро жесткости флора; 27 - стрингерный угольник; 28 - карлингс; 29 - пиллерс; 30 - кница пиллерса; 31 - комингс люка; 32 - ребро жесткости днищевой обшивки; 33 - ребро жесткости палубы.
Рисунок 1 – Элементы конструкций корпуса корабля.
Конструкции должны отвечать своему назначению, в течение длительного времени сохранять свои первоначальные качества и быть надежными в эксплуатации.
Основные требования, предъявляемые к конструкции:
1) Вес конструкций должен быть минимальным при достаточной их прочности.
2) Трудоемкость работ по изготовлению корпусных конструкций, а следовательно, и стоимость их изготовления должны быть минимальными.
3) Технология постройки и ремонта конструкций в целях уменьшена их стоимости должна обеспечивать:
а) возможность применения прогрессивных технологических процессов;
б) возможность широкого использования механизированных способов сварки и резки металла;
в) максимальное увеличение размеров секций и степени насыщения их на площадках предварительной сборки;
г) сокращение объема подгоночных работ по сборке и сварке.
4) Качество работ должно удовлетворять современным требованиям
5) Все конструкции должны быть доступны для осмотра, окраски и ремонта.
6) Должны найти широкое применение нормали и типовые конструкции, разработанные конструкторскими бюро и исследовательскими институтами, а также стандарты и сортаменты (но это не должно исключать возможности создания новых, более совершенных конструкций).
7) Габариты конструкций должны быть возможно меньшими, чтобы не загромождать внутренние помещения корпуса.
8) Отдельные конструкции и весь корпус должны иметь привлекательный внешний вид.
Для выбора прочных размеров элементов конструкции корпуса судна, которые обеспечат эксплуатацию судна при расчетных условиях эксплуатации необходимо решить три основных вопроса теории прочности судна:
1) определение внешних усилий, действующих на судно.
2) определение внутренних усилий, возникающих в конструкции под действием внешних усилий.
3) определение критерия запаса прочности.
Для удобства расчетов связей корпуса судна принято разделять прочность судна по характеру действующих в связях напряжениях на общую и местную.
В общем случае можно выделить следующие типы напряжений :
¾ общие, обусловленные действием изгибающих, скручивающих моментов и перерезывающих сил в сечениях корпуса;
— местные, обусловленные действием на отдельные элементы корпуса локальных нагрузок, вызывающих моменты и перерезывающие силы в конструкциях корпуса (пластинах, балках судового набора, рамах).
Общий изгиб и общая прочность.
Общий изгиб судна возникает из-за неуравновешенности сил веса и сил поддержания по длине судна. Это вызвано неравномерностью распределения веса корпуса, груза, механизмов и т.п. по длине судна и не симметрией корпуса судна в носовой и кормовой оконечности относительно мидель-шпангоута, а также перераспределением сил поддержания на волнении.
Напряжения от общего изгиба действуют во всех продольных связях, включенных в эквивалентный брус. Способность конструкций противостоять действию общих опасных напряжений называется общей прочностью.
Различают общую горизонтальную и вертикальную продольную прочность, поперечную прочность, прочность при скручивании.
Общий изгиб на тихой воде.
Предположим судно плавает на тихой воде. Судно может плавать при разном состоянии нагрузки: в полном грузу, порожнем, в балласте, порожнем с полными запасами. Поэтому расчеты ведутся для разных состояний нагрузки.
Для выполнения расчетов необходимо знать распределение нагрузки масс по длине судна. Для составления этой нагрузки используются подробные расчеты нагрузки масс и чертеж общего расположения. Расчеты распределения нагрузки масс по длине проводятся по 20 теоретическим шпациям.
Далее строится кривая сил поддержания. Используется масштаб Бонжана, на котором проводится заданная ватерлиния.
Перед началом расчетов необходимо выполнить удифферентовку судна, т.е. най ти такое положение ГВЛ, при котором судно находится в положении равновесия. Кривая поддержания заменяется ступенчатой линией сил поддержания.
Для определения нагрузки, действующей на судно необходимо алгебраически сложить эти две эпюры.
В данных расчетах судно не рассматривается как абсолютно твердое тело, а считается деформируемым телом.
С троим эпюру сил поддержания.
В расчетах прочности судно можно считать упругой балкой переменного сечения, лежащей на упругом основании гидравлического типа.
Изгибающий момент судна на тихой воде и перерезывающая сила определяются численным интегрированием эпюры нагрузки.
Дальше строим эпюру изгибающих моментов.
Выводы:
1) Перерезывающие силы и изгибающие моменты не равны нулю в том случае, если нагрузка действующая на судно не совпадает с осью x. Если силы веса и силы поддержания распределены по длине судна не одинаково. Так на бревно, которое плавает на тихой воде изгибающий момент и перерезывающие силы не действуют.
2) Как правило перерезывающие силы достигают максимума на 1/4 длины от кормы и носа, на миделе значение перерезывающей силы близко к нулю.
3) Максимальный изгибающий момент возникает в сечениях в районе мидель-шпангоута.
И РРР и РМРС требуют для определения изгибающих моментов и перерезывающих сил интегрировать нагрузку судна по 21 теоретической ординате. Для экспресс оценки допускается использование приближенных формул, основанных на следующих предпосылках.
K- коэффициент зависящий от видов опорных закреплений и вида нагрузки.
Наиболее достоверное значение K может быть выбрано по прототипу или статистическим данным.
Значения коэффициента 
| Тип судна | Коэффициент | ||||
| 0,60 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | |
| Сухогрузное с МО в средней части | 41,5 | 45,3 | 51,0 | 58,5 | 69,4 |
| Сухогрузное с МО в корме | 33,0 | 35,5 | 39,0 | 44,0 | 47,5 |
| Танкеры: длиной 100м | - | - | - | - | 75 |
| 140м | - | - | - | - | 90 |
| 180м | - | - | - | - | 100 |
| 200м | - | - | - | - | 110 |
при 
С увеличением длины судна изгибающий момент возрастает в квадрат раз.
Полученные при общем продольном изгибе изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде рассчитываются раздельно для судна в полном грузу и балласте.
Если судно с МО в корме идет порожнем, очевидно в средней части судна будет избыток сил плавучести, а в оконечностях избыток сил тяжести. Судно испытывает перегиб.
В полном грузу в середине будет избыток сил тяжести. Судно испытывает прогиб.
В любом случае действие этих моментов считается статическим, не зависящим от времени.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 107; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!