I . Определение расчетных нагрузок

Введение

Объектом расчета в данной курсовой работе является сухогрузное судно неограниченного района плавания. Расчет прочности выполнялся для судна в полном грузу, в районе миделя. Машинное отделение расположено в средней части.

В курсовой работе ограничились сравнением требуемого момента сопротивления с фактическим моментом сопротивления палубы, как наиболее ослабленной по сравнению с днищевым перекрытием в силу конструктивных особенностей корпуса.

Проверка общей продольной прочности основывается на сопоставлении моментов сопротивления крайних связей поперечного сечения корпуса – требуемых Правилами Регистра и фактических.

 

 

Задание к курсовой работе:

необходимо осуществить расчетную проверку общей продольной прочности корпуса судна путем сравнения требуемых «Правилами классификации и постройки морских стальных судов» моментов сопротивления палубных связей с фактическими моментами сопротивления, а также выполнить проверку прочности корпуса судна по критерию усталостной прочности и на действие срезывающих усилий.

Исходные данные:

Данные по судну

Таблица 1

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Длина судна по КВЛ	L	м	140
Нормативная длина судна	L1	м	100
Ширина судна на миделе	B	м	19,5
Высота борта судна на миделе	D	м	12,5
Осадка судна по летнюю грузовую ватерлинию	d	м	7,5
Водоизмещение расчетное	Δ	тс	15500
Водоизмещение порожнем	ΔП	тс	8400
Коэффициент продольной остроты	φ		0,78
Коэффициент полноты расчетной ватерлинии	⍺		0,85
Коэффициент общей полноты	CВ		0,74
Коэффициент полноты мидель-шпангоута	ß		0,94
Плотность морской воды	rВ	т/м3	1,025
Максим. спецификационная скорость на тихой воде	v0	узл.	27
Коэффициент полноты носовой части ватерлинии	⍺Н		0,81
Предел текучести стали	sТ	МПа	315
Продольный радиус инерц. масс относительно поперечной оси	rm	м	0,25L
Изгибающий момент от грузов, составляющих дедвейт	Mdw	МН·м	1200
Изгибающий момент на тихой воде		МН·м	-260
Изгибающий момент на тихой воде		МН·м	170

 

Размеры связей эквивалентного бруса

                                                                                               Таблица 2

Число ребер жесткости

Число дн. стрингеров.

№ полособульба

h1,

h2,

h3,

h4,

bп,

bп.ст

n1

n2

n3

m

Р1

Р2

Р3

Р4

м

м

м

м

м

м

3

3

3

4

12

16

16

16

1,3

8,2

1,5

1,5

4,5

2,25

 

Элементы поперечного сечения полубульсов

                                                                    Таблица 3

№ профиля	h, мм	F, см2	S, мм	b, мм	IXX, см4	y0, см
12	120	11,2	6,5	30	158	7,6
14а	140	14	7	33	274	8,8
16а	160	18	8	36	468	8,6
18а	180	22,2	9	40	724	9,8

 

Поперечное сечение сухогрузного судна представлено в Приложении 1 к курсовой работе

 

 

I. Определение расчетных нагрузок

Расчетные нагрузки, определяющие продольную прочность судна, включают:

-изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде от общего изгиба;

-волновые изгибающие моменты, действующие в вертикальной плоскости

-изгибающие моменты при ударе волн в развал борта;

-расчетные значения изгибающего момента, равные максимуму абсолютной величины алгебраической суммы составляющих моментов на тихой воде, волнового и динамического.

Волновые изгибающие моменты

Согласно п. 1.4.4.1 Правил классификации и постройки морских стальных судов Российского морского регистра судоходства, расчетный волновой изгибающий момент, вызывающий перегиб судна, кН*м, определяется из выражения:

                                                    (1.2.1)

 190*8,702*19,5*140²*0,74*1*10^-3=467622,157кН*м = 46,8*10⁴кН*м  

Расчетный волновой изгибающий момент, вызывающий прогиб судна КНм, равен

                                                 (1.2.2)

где:

волновой коэффициент  определяется по следующим формулам (п. 1.3.1.4 «Правил Регистра»):

 = 10,75-((300-140)/100)^3/2 = 8,702           (1.2.3.)

при 90 < L<300м

С_b = 0,74 – коэффициент общей полноты (из исходных данных)

 = 1 – коэффициент, определяемый по табл. 2.6

 

Таблица 2.6. Коэффициенты

Положение сечения по длине судна
<0,4 0,4≤ ≤0,65 >0,65	2,5 1 (1- )/0,35

Перерезывающие силы

 

Согласно п.п.1.4.4.2. Правил Регистра волновая перерезывающая сила N _w, кН, в рассматриваемом поперечном сечении определяется по формулам:

Положительная:

                       .                       (1.3.1)

 = 30*8,702*19,5*140*(0,74+0,7)*0,203*10^-2 = 208335*10^-2 кН=0,21*10⁴ кН  

Отрицательная:

                      ,                    (1.3.2)

 = - 30*8,702*19,5*140*(0,74+0,7)*0,92*10^-2 = -944177*10^-2 кН=0,94*10⁴кН

где: С_w = 8,702 – волновой коэффициент (1.2.3);

С_b = 0,74 – коэффициент общей полноты (из исходных данных);

f ₁  и f ₂ –  коэффициенты, определяемые по табл. 1.4.4.2 Правил Регистра.

При выполнении курсовой работы перерезывающие силы определяются в сечениях корпуса, отстоящих на 0,25L от миделя.

При этом коэффициенты будут равны:

f ₀ =  =  = 0,51

f ₁ =1,59 f ₀ * x / L = 1,59*0,51*0,25 = 0,203

f ₂ =0,92

Ударный изгибающий момент

В курсовой работе эту составляющую мы не учитываем, и суммарный момент будет состоять только из момента на тихой воде  и волнового .

СУММА

А =

6 641

В =

30 700

С =

296 444

Отстояние нейтральной оси от оси сравнения, м:

 

 

Момент инерции относительно нейтральной оси, м⁴:

 

Момент сопротивления верхней палубы:

 

 

Момент сопротивления днища:

 

Согласно п. 1.4.6.7. Правилам Регистра во всех случаях момент сопротивления поперечного сечения корпуса в средней части судна (для палубы и днища), см³, должен быть не менее определяемого по формуле:

 

= 8,726*19*140^2(0,74+0,7)*0,78 = 3,64*10⁶ см³                 

 

Согласно произведенным расчетам для заданного судна момент фактического сопротивления (3,92 *10⁶ см³) превышает требуемый момент сопротивления (2,8*10⁶ см³) п. 1.4.6. Правил классификации и постройки морских стальных судов Российского морского регистра судоходства, а также момент сопротивления поперечного сечения корпуса в средней части судна (3,64*10⁶ см³), определяемый по п. 1.4.6.7. Правил Регистра, следовательно судно удовлетворяет критериям прочности, даже имеет излишний запас прочности (который составляет 0,28 см³) поэтому в курсовой работе предлагается уменьшить толщину следующих элементов:

1) Продольные бортовые балки – п/б 16 заменен на п/б 14;

2) Ширстрек – толщина с 17 до 15 мм;

3) Продольные палубные балки – п/б 16 заменен на п/б 14;

4) Палубный стрингер - толщина с 17 до 14 мм;

5)Днищевые балки - п/б 16 заменен на п/б 14.

СУММА

А =

6 484

В =

29 220

С =

278 448

Отстояние нейтральной оси от оси сравнения, м:

 

 

Момент инерции относительно нейтральной оси, м⁴:

 

Момент сопротивления верхней палубы:

 

 

Момент сопротивления днища:

 

Заключение

 

Расчет фактического сопротивления эквивалентного бруса показал, что заданное судно имеет излишний запас прочности (порядка 0,28 см³), поэтому было принято решение ослабить некоторые элементы, путем уменьшения толщины, в результате проделанных расчетов был получен фактический момент сопротивления равный 3,67*10⁶ см³, который является достаточным, согласно п. 1.4.6.7. Правил классификации и постройки морских стальных судов Российского морского регистра судоходства и для данного судна составляет 3,64*10⁶ см³.

 

Литература

1. Прочность морских инженерных сооружений: метод. указания /сост. В.В.Новиков. – Владивосток: Изд-во ДВФУ, 2012.

2. Правила классификации и постройки морских судов. Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург, 2015.

                                                  

 

 

 

Введение

Объектом расчета в данной курсовой работе является сухогрузное судно неограниченного района плавания. Расчет прочности выполнялся для судна в полном грузу, в районе миделя. Машинное отделение расположено в средней части.

В курсовой работе ограничились сравнением требуемого момента сопротивления с фактическим моментом сопротивления палубы, как наиболее ослабленной по сравнению с днищевым перекрытием в силу конструктивных особенностей корпуса.

Проверка общей продольной прочности основывается на сопоставлении моментов сопротивления крайних связей поперечного сечения корпуса – требуемых Правилами Регистра и фактических.

 

 

Задание к курсовой работе:

необходимо осуществить расчетную проверку общей продольной прочности корпуса судна путем сравнения требуемых «Правилами классификации и постройки морских стальных судов» моментов сопротивления палубных связей с фактическими моментами сопротивления, а также выполнить проверку прочности корпуса судна по критерию усталостной прочности и на действие срезывающих усилий.

Исходные данные:

Данные по судну

Таблица 1

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Длина судна по КВЛ	L	м	140
Нормативная длина судна	L1	м	100
Ширина судна на миделе	B	м	19,5
Высота борта судна на миделе	D	м	12,5
Осадка судна по летнюю грузовую ватерлинию	d	м	7,5
Водоизмещение расчетное	Δ	тс	15500
Водоизмещение порожнем	ΔП	тс	8400
Коэффициент продольной остроты	φ		0,78
Коэффициент полноты расчетной ватерлинии	⍺		0,85
Коэффициент общей полноты	CВ		0,74
Коэффициент полноты мидель-шпангоута	ß		0,94
Плотность морской воды	rВ	т/м3	1,025
Максим. спецификационная скорость на тихой воде	v0	узл.	27
Коэффициент полноты носовой части ватерлинии	⍺Н		0,81
Предел текучести стали	sТ	МПа	315
Продольный радиус инерц. масс относительно поперечной оси	rm	м	0,25L
Изгибающий момент от грузов, составляющих дедвейт	Mdw	МН·м	1200
Изгибающий момент на тихой воде		МН·м	-260
Изгибающий момент на тихой воде		МН·м	170

 

Размеры связей эквивалентного бруса

                                                                                               Таблица 2

Число ребер жесткости

Число дн. стрингеров.

№ полособульба

h1,

h2,

h3,

h4,

bп,

bп.ст

n1

n2

n3

m

Р1

Р2

Р3

Р4

м

м

м

м

м

м

3

3

3

4

12

16

16

16

1,3

8,2

1,5

1,5

4,5

2,25

 

Элементы поперечного сечения полубульсов

                                                                    Таблица 3

№ профиля	h, мм	F, см2	S, мм	b, мм	IXX, см4	y0, см
12	120	11,2	6,5	30	158	7,6
14а	140	14	7	33	274	8,8
16а	160	18	8	36	468	8,6
18а	180	22,2	9	40	724	9,8

 

Поперечное сечение сухогрузного судна представлено в Приложении 1 к курсовой работе

 

 

I. Определение расчетных нагрузок

Расчетные нагрузки, определяющие продольную прочность судна, включают:

-изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде от общего изгиба;

-волновые изгибающие моменты, действующие в вертикальной плоскости

-изгибающие моменты при ударе волн в развал борта;

-расчетные значения изгибающего момента, равные максимуму абсолютной величины алгебраической суммы составляющих моментов на тихой воде, волнового и динамического.