Проверка прочности наружной обшивки днища корпуса судна

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Национальный университет кораблестроения

Имени адмирала Макарова

Коростылев Л.И. Кафедра строительной

Клименков С.Ю. механики корабля

Методические указания

К расчетам местной прочности и

Устойчивости элементов судового корпуса

Николаев - 2012

Методические указания разработаны для выполнения расчетов местной прочности и устойчивости элементов конструкций судового корпуса в соответствии с требованиями действующих Норм прочности. Указания и рекомендации предназначены для студентов направления «Корабли и океанотехника» при выполнении курсовых и дипломных проектов.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ НАРУЖНОЙ ОБШИВКИ ДНИЩА КОРПУСА СУДНА

Проверка прочности на изгиб наружной обшивки днища производится в соответствии с требованиями Норм прочности морских судов [1].

1.1. Расчетная схема пластины днищевого перекрытия

При продольной системе набора днища расчетным является прямоугольное поле наружной обшивки, ограниченное жестким днищевым набором – продольными ребрами жесткости (вертикальным килем, днищевыми стрингерами) и сплошными флорами, устанавливаемыми через несколько шпаций. Отношение длинной стороны поля к короткой всегда больше единицы – .

В соответствии с действующими Нормами прочности расчет на изгиб такого поля обшивки (пластины) производится в предположении жесткой заделки вдоль кромок, считая опорный контур жестким (не смещаемым). Расчетная нагрузка принимается равномерно распределенной по всему полю пластины.

На рис. 1.1 представлена расчетная схема пластины днища с указанием расположения наиболее напряженных точек и .

Рис. 1.1

При поперечной системе набора днища рассчитываемое поле наружной обшивки днища ограничено флорами, вертикальным килем и днищевыми стрингерами. Отношение длинной кромки к короткой , как и при продольной системе, больше единицы – . Расчетная схема имеет такой же вид, как и на рис. 1.1.

1.2. Расчетная нагрузка

Расчетное давление на пластину днища согласно Норм прочности [1] определяется без противодавления изнутри по формуле

(1.1)

где – расчетное статическое давление воды, а – давление, обусловленное качкой на волнении.

Указанные в формуле (1.1) составляющие полного давления вычисляются в кПа по формулам

(1.2)

(1.3)

в которых

– плотность морской воды;

– ускорение свободного падения;

– осадка судна на уровне проверяемого на прочность поля пластины, в м,

– высота расчетной волны при экстремальных условиях, определяемая либо по графику Норм прочности [1], либо по формулам (1.4)

– параметры качки, рассчитываемые по приближенным зависимостям

(1.5)

. (1.6)

В формулах (1.4) – (1.6)

– скорость судна на тихой воде, в узлах;

– длина судна, в м;

– расстояние от центра поля пластины до ближайшего носового или кормового перпендикуляра, в м;

– для пластин, расположенных в нос от миделя, и – для пластин в корму от миделя.

1.3. Определение напряжений в опасных точках поля пластины

На расчетной схеме (рис. 1) опасные (наиболее напряженные) точки и указаны по средине длинной стороны опорного контура.

Согласно теории изгиба тонких пластин максимальное нормальное напряжение в указанных точках определяются по формуле

(1.7)

в которой

– толщина пластины, в мм,

– погонный изгибающий момент в точках , опорного контура

– расчетное давление, в кПа;

– меньший размер поля пластины (шпация), в мм;

– коэффициент, зависящий от отношения длин кромок пластины , определяемый по справочным таблицам изгиба изотропных жестких пластин при условии их жесткого защемления на жестком опорном контуре [2, 3, 4].

1.4. Проверка условий прочности и выводы

Условие прочности имеет вид

, (1.8)

где

– максимальное изгибное напряжение, определяемое по формуле (1.7);

– нормативный предел текучести материала по нормальным напряжениям, в МПа, определяемый как

– предел текучести, в МПа;

– коэффициент допускаемых напряжений, который согласно Норм [1] для пластин днища принимается по таблице 1.1. Для промежутка от носа или кормы коэффициент определяется линейной интерполяцией.

Таблица 1.1

Система набора	Днища
средняя часть ( в нос и корму)	оконечности ( от носа или кормы)
Продольная Поперечная	1,1 0,8	1,2 1,2

Если условие прочности (1.8) не выполняется, то необходимо увеличить толщину днищевой обшивки до стандартной величины, обеспечивающей его выполнение.

Литература

1. Регистр СССР. Нормы прочности морских судов [Текст]. – Л.,1991. – 92 с.

2. Справочник по строительной механике корабля. В 3-х т. [Текст] / Под общей ред. акад. Ю.А. Шиманського. – Л.: Судпромгиз, 1958. – Т.2. – 528 с.

3. Справочник по строительной механике корабля. В 3-х т. [Текст] / Г.В. Бойцов, О.М. Палий, В.А. Постнов, В.С. Чувиковский. – Л.: Судостроение, 1982. – Т.2. – 464 с.

4. Спихтаренко, В.Н. Методическое руководство по расчету пластин [Текст] / В.Н. Спихтаренко. – Николаев: НКИ, 1979. – 20 с.