Обеспечение общей прочности корпуса судна при его проектировании

1. Рассмотренные вопросы

1. Основные понятия и определения
2. Внешние силы, вызывающие общий
изгиб корпуса
3. Обеспечение общей прочности
корпуса судна при его проектировании
4. Контроль и поддержание общей
продольной прочности судна в
эксплуатации
1

2. Определение

• Прочностью корпуса судна
называется его способность не
разрушаться и не деформироваться
под действием внешних сил.
• Прочность корпуса делится на
общую продольную прочность и
местную.
2

3. Определение

• Общая продольная прочность – это
прочность корпуса судна с учетом
нагрузок, распределенных по длине
судна и вызывающих изгиб или прогиб
корпуса судна.
• Местная прочность - в первую очередь
характеризует прочность палуб судна и
крышек трюмов, на которые оказывает
давление установленный груз.
3

4.

• Местная прочность выражается
допустимым давлением груза,
выраженного количеством тонн на метр
площади ,занимаемой грузом (т/м2) .
4

5.

2. Внешние силы,
вызывающие общий изгиб
корпуса
5

6.

Строевая по
шпангоутам
Распределение сил тяжести
Распределение сил плавучести
20
10
q(x)
0
NSW(x)
Распределение нагрузки
Перерезывающая сила
MSW(x)
Изгибающий момент
6

7. Силы, действующие на корпус суднра в плавании:

– Силы тяжести
– Гидростатические силы
– Гидродинамические силы
(воздействие волнения на судно)
7

8. Перерезывающая сила и изгибающий момент включают в себя:

1. Силы и моменты, действующие на
судно на тихой воде
2. Дополнительные силы и моменты,
действующие на судно на волнении
3. Для судов с большим развалом бортов
- дополнительные динамические
моменты, обусловленные ударом волн
в развал бортов
8

9. Общий изгиб корпуса создается суммой внешних сил и моментов:

• Действующая в каждом поперечном
сечении корпуса вертикальная
перерезывающая сила
• Изгибающий момент – это главный
момент внешних сил относительно
поперечной оси
• Перерезывающая сила и изгибающий
момент распределены по длине
корпуса
9

10. Напряжения

• Напряжения – это внутренние силы
сопротивления материала,
возникающие в деформируемом
корпусе судна под влиянием внешних
воздействий
• Напряжения измеряются в единицах
силы, отнесенных к единице площади паскалях
• 1Па=1Н/м2, 1кПа=1кН/м2
10

11. Деформации

• Деформация (изменение формы) – это
изменение взаимного расположения
точек корпуса судна в результате
внешних воздействий
• Упругая деформация исчезает после
удаления воздействия
• Пластическая деформация полностью
не исчезает
11

12. Деформации

• Остаточные деформации остаются
после прекращения действия внешних
сил на корпус судна
• Простые виды деформации:
растяжение, сжатие, изгиб, кручение
12

13. Для обеспечения прочности судна решаются задачи:

1. Определение внешних сил, действующих на
корпус в целом и на отдельные его
конструкции в наиболее неблагоприятных
условиях эксплуатации
2. Определение напряжений и деформаций,
возникающих в корпусе под действием
системы внешних нагрузок
3. Сопоставление действующих напряжений с
допускаемыми и назначение обоснованного
запаса прочности
13

14. Избыточная сила плавучести на волнении

• Судно на вершине волны
Избыточная
сила
плавучести
• Судно на подошве волны
14

15.

15

16.

16

17.

17

18.

18

19. Дополнительные силы, действующие на корпус на волнении

• Наиболее неблагоприятные положения
судна:
– Мидель-шпангоут располагается либо
на вершине волны
– Мидель-шпангоут располагается у
подошвы волны
– Длина волны равна длине судна
19

20. «Связи корпуса» – набор, палубы, платформы, обшивка бортов и днища

• Наибольшие напряжения и
деформации возникают в районах:
– Верхняя палуба, палубный набор
– Днище судна, днищевой набор
• В нейтральной плоскости связи
деформаций не испытывают,
напряжения растяжения и сжатия
равны нулю
20

21. Отдельные конструкции корпуса воспринимают местные нагрузки:

• Набор и настил палубы, крышки
грузовых люков воспринимают силы
тяжести расположенных на палубе и
крышках люков грузов
• Днище и борта воспринимают давление
забортной воды и т.д.
• Прочность этих конструкций
проверяется расчетом местной
прочности
21

22.

3. Контроль и поддержание
общей продольной
прочности судна в
эксплуатации
22

23. Контроль прочности

• Средством контроля прочности может
служить расчет изгибающих моментов и
перерезывающих сил и сравнение их с
допустимыми значениями.
• Наиболее опасной формой
деформации корпуса является общий
продольный изгиб или прогиб.
23

24. Контроль прочности

• При расчете изгибающих моментов
используется допущение что
изгибающие моменты достигают
наибольшего значения в районе
мидель-шпангоута.
• Условие обеспечения прочности
корпуса можно записать:
М1 ≤ Мрасч. ≤ М2
• где : М1 – изгибающий момент при
прогибе
24

25. Контроль прочности

• Условие обеспечения прочности
корпуса можно записать:
М1 ≤ Мрасч. ≤ М2
• где : М1 – изгибающий момент при
прогибе
М2 - изгибающий момент при
изгибе
Мрасч. – расчетный изгибающий
момент на миделе.
25

26. Контроль прочности

• Проверка прочности с помощью
диаграммы:
• В качестве расчетного изгибающего
момента принимается положительная
часть момента дедвейта +Мх
• +Мх - это сумма моментов сил тяжести
грузов, входящих в дедвейт,
располагающихся в нос от
контролируемого шпангоута
26

27. Диаграмма контроля прочности

Б
Точка А соответствует
допустимой прочности
в любых условиях
Точка Б соответствует
допустимой прочности
на рейде и в порту, но
недостаточной прочности
в рейсе
27

28. Контроль прочности при загрузке судна

• Судовой груз может быть распределен по
трюмам и твиндекам самым различным
образом
• Кривая распределения нагрузки по длине
судна в каждом варианте загрузки будет
выглядеть по-разному
• Изгибающий момент и перерезывающая
сила, действующие на судно на тихой воде,
могут изменяться в широких пределах,
достигая в том числе и опасных значений
28

29. Инструкция по загрузке включает в себя следующее:

г) перечень грузовых трюмов или сочетаний
грузовых трюмов, которые могут оставаться
пустыми при наибольшей осадке
д)наибольшую допускаемую и наименьшую
требуемую массу груза и содержимого
двойного дна каждого трюма, каждой пары
смежных трюмов как функцию средней
осадки
з) наибольшую допустимую нагрузку на палубу
и люковые закрытия и некоторые другие
сведения
29

30. При загрузке судна не расчетным вариантом из «Инструкции»:

• Достаточность прочности корпуса должна
проверяться расчетом и (или) посредством
использования прибора контроля загрузки
• В качестве расчетного изгибающего момента
принимается положительная часть момента
дедвейта +Мх
• Это сумма моментов сил тяжести грузов,
входящих в дедвейт, располагающихся в нос
от контролируемого шпангоута
30

31. Диаграмма контроля прочности

• Диаграмма контроля прочности с кривыми
предельно допустимых значений моментов
+Мх разрабатывается для каждого судна
• На диаграмме показаны зоны допустимых
значений изгибающих моментов для
различных условий плавания: в порту, на
рейде и в рейсе
• Количество контролируемых шпангоутов
может быть различным (в зависимости от
размеров и особенностей судна)
31