4.2 Расчёт нормальных напряжений на палубе

При расчете эквивалентного бруса необходимо учесть работу «гибких» связей. «Гибкие» – связи, теряющие устойчивость при общем изгибе, а также связи, у которых при расчете работоспособности приходится считаться с влиянием начальной погиби и поперечной нагрузки на продольные нормальные напряжения. При сжатии устойчивость ребер практически всегда обеспечена. Устойчивость же пластин вызывает сомнение. [5]

Рисунок 4.1 – Нагружение палубной пластины от общего изгиба судна

Действующие сжимающие напряжения Ϭ_С, МПа определяются по формуле:

,

где М_Т – расчётный изгибающий момент, действующий на судно, кНм;

I – момент инерции всего поперечного сечения судна, см⁴;

z_i - расстояние рассматриваемой связи от нейтральной оси, м;

η – коэффициент использования механических свойств материала;

;

Критические сжимающие напряжения Ϭ_cr определяются по формуле:

Ϭ_cr = Ϭ_e, при Ϭ_e ≤ 0.5R_eH;

Ϭ_e – эйлеровы нормальные напряжения, Мпа, определяются по формуле:

,

где S – фактическая толщина листа (S – Δ = 12 – 2 = 10 мм);

n – коэффициент, зависящий от вида нагружения пластин и отношения сторон;

,

где γ – отношение сторон пластины, γ = 700/3500 = 0.2;

ε =1.1 - для пластины, подкрепленной балками полособульбового профиля;

 - коэффициент, учитывающий степень неравномерности сжатия кромок пластины (отношение большего напряжения к меньшему, действующих по краям пластины, с учетом знака напряжения)  = 1;

;

МПа;

Ϭ_e ≤ 0.5R_eH

82,59 ≤ 0,5×335, тогда Ϭ_cr = Ϭ_e = 82,59 МПа;

Проверка:

Ϭ_С ≤ Ϭ_cr

79,70 ≤ 82,59 – условие выполняется, следовательно, устойчивость палубной пластины обеспечена.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта был выполнен расчёт общей прочности судна, местной прочности некоторых наиболее нагруженных элементов, а также расчёт на устойчивость последних. Некоторые толщины элементов конструкции корпуса были изначально подобраны из условия местной прочности. В результате можно сделать вывод что общая и местная прочность с заданными толщинами элементов обеспечена.

Список литературы

1. В. А. Зуев. Проектирование конструктивного мидель – шпангоута морских транспортных судов 2002г. НГТУ/Нижний Новгород/;

2. В. А. Зуев, Н. В. Калинина, Ю. И. Рабазов, Выбор основных характеристик морских транспортных судов на начальной стадии проектирования. Нижний Новгород НГТУ 2007 год;

3. Зуев В. А., Рабазов Ю. И. Основные направления по повышению технического уровня и конкурентоспособности судов смешанного(река-море) плавания/Нижний Новгород/2011г;

4. Российский Морской Регистр Судоходства. Правила и классификация постройки морских судов;

5. В.А. ЗУЕВ, А.Г. ЛАРИН, Е. М. АППОЛОНОВ проектирование конструктивного мидель-шпангоута морских транспортных судов, НГТУ, 2020.

Таблица 3.2.1 – расчет геометрических моментов поперечного сечения судна (расчет эквивалентного бруса)
№	наименование	размеры, ммхмм			Площадь , см	отстояние от оси сравнения , м	статический момент площади , см^2*м	переносный момент инерции , см^2*м^2	собственный момент инерции связи I, см^2*м^2
Листовой набор
1	Ширстрек	11	х	1908,5	209,94	5,05	1059,1	5543,27	113,7
2	Ледовый пояс	15	х	2600	390,00	2,79	1088,7	3239,06	419,7
3	Скула (вертикальная)	15	х	1491,5	223,73	0,75	166,8	124,42	91,47
4	Скула (горизонтальная)	15	х	1450	217,50	0,00	0,00	0,00	0,00
5	Лист набор днища	9	х	4200	378,00	0,00	0,00	0,00	0,00
6	Горизонтальный киль	11	х	1200	132,00	0,00	0,00	0,00	0,00
7	Вертикальный киль	7	х	950	66,50	0,48	31,59	15,00	25,00
8	Продольная переборка	5,5	х	5060	278,30	3,48	968,5	3570,32	693,8
9	Лист палубы в ДП	9	х	1200	108,00	6,00	648,0	4088,0	0,00
10	Листы палубы	9	х	4200	378,00	6,00	2268,0	14608,0	0,00
11	Палубный стрингер	11	х	1450	159,50	6,00	957,0	5742,0	0,00
12	Внутренний борт	11	х	4933	542,63	3,53	1917,4	7775,1	1300,4
13	Листы ДД	9	х	5640	507,60	0,95	482,2	458,1	0,00
14	Лист ДД в ДП	9	х	1200	108,00	0,95	102,6	97,47	0,00
15	Платформа	9	х	1500	135,00	3,55	479,3	2201,3	0,00
16	Днищевой стрингер	11	х	950	104,50	0,48	49,64	23,58	57,86
Тавры
17	Стенка 25б	6	х	250	15,00	0,87	13,05	11,35	0,20
18	Полка 25б	12	х	12	14,40	0,79	11,38	8,99
19	Стенка карлингса 50а	12	х	500	60,00	5,75	345,00	1983,8	2,82
20	Полка карлингса 50а	16	х	220	35,20	5,50	193,60	1064,8
21	Стенка 56а	14	х	560	78,40	3,55	278,32	988,0	4,44
22	Полка 56а	18	х	250	45,00	3,55	159,75	567,1

Продолжение таблицы
Полособульбы
23	ПБ на днище	6х20а	164,16	0,12	20,36	2,52	0,65
24	ПБ на ДД	7х24б	304,85	0,82	248,45	202,5	1,78
25	ПБ на ПП	20б	31,36	1,50	47,04	70,56	0,13
26		20б	31,36	2,10	65,86	138,3	0,13
27		20б	31,36	2,70	84,67	228,6	0,13
28		20б	31,36	4,20	131,71	553,2	0,13
29		20б	31,36	4,85	152,10	937,7	0,13
30		20б	31,36	5,50	172,48	1148,6	0,13
31	ПБ на палубе	7х14а	98,35	6,00	590,10	3540,6	0,19
32	ПБ на платформе	14а	14,05	3,55	49,88	177,07	0,03
33	ПБ на ВнБ	20б	31,36	1,50	47,04	70,56	0,13
34		20б	31,36	2,10	65,86	138,3	0,13
35		20б	31,36	2,70	84,67	228,6	0,13
36		20б	31,36	4,20	131,71	553,2	0,13
37		20б	31,36	4,85	152,10	937,7	0,13
38		20б	31,36	5,50	172,48	1148,6	0,13
	Суммы		5144,9	2,61	13,4	64,9

Таблица 3.2.2 – расчет геометрических моментов поперечного сечения судна (расчет эквивалентного бруса) во втором приближении
№	наименование	размеры, ммхмм			Площадь , см	отстояние от оси сравнения , м	статический момент площади , см^2*м	переносный момент инерции , см^2*м^2	собственный момент инерции связи I, см^2*м^2
Листовой набор
1	Ширстрек	13	х	1908,5	248,1	5,05	1251,69	6514,77	125,31
2	Ледовый пояс	15	х	2600	390,0	2,79	1088,69	3239,06	419,70
3	Скула (вертикальная)	15	х	1491,5	223,7	0,75	166,84	124,42	91,47
4	Скула (горизонтальная)	15	х	1450	217,5	0,00	0,00	0,00	0,00
5	Лист набор днища	12	х	4200	504,0	0,00	0,00	0,00	0,01
6	Горизонтальный киль	14	х	1200	168,0	0,00	0,00	0,00	0,00
7	Вертикальный киль	7	х	950	66,50	0,48	31,59	15,00	25,00
8	Продольная переборка	6	х	5060	303,6	3,48	1056,53	3876,7	747,77
9	Лист палубы в ДП	12	х	1200	144,0	6,00	864,00	5384,0	0,00
10	Листы палубы	12	х	4200	504,0	6,00	3024,00	19144,0	0,01
11	Палубный стрингер	13	х	1450	188,5	6,00	1131,00	6786,0	0,00
12	Внутренний борт	11	х	4933	542,6	3,53	1917,38	7775,1	1300,39
13	Листы ДД	11	х	5640	620,4	0,95	589,38	559,91	0,01
14	Лист ДД в ДП	11	х	1200	132,0	0,95	125,40	119,13	0,00
15	Платформа	11	х	1500	165,0	3,55	585,75	2579,41	0,00
16	Днищевой стрингер	13	х	950	123,5	0,48	58,66	27,86	59,29
Тавры
17	Стенка 25б	6	х	250	15,00	0,87	13,05	11,35	0,20
18	Полка 25б	12	х	12	14,40	0,79	11,38	8,99
19	Стенка карлингса 56а	560	х	14	78,40	5,75	450,80	2592,1	4,44
20	Полка карлингса 56а	18	х	250	45,00	5,50	247,50	1361,3
21	Стенка 56а	14	х	560	78,40	3,55	278,32	988,0	4,44
22	Полка 56а	18	х	250	45,00	3,55	159,75	567,1

Продолжение таблицы
Полособульбы
23	ПБ на днище	6х22а	223,3	0,12	27,69	3,43	0,76
24	ПБ на ДД	7х24б	304,9	0,82	248,5	202,5	1,78
25	ПБ на ПП	22а	37,22	1,50	55,83	83,75	0,13
26		22а	37,22	2,10	78,16	164,1	0,13
27		22а	37,22	2,70	100,5	271,3	0,13
28		22а	37,22	4,20	156,3	656,6	0,13
29		22а	37,22	4,85	180,5	1075,5	0,13
30		22а	37,22	5,50	204,7	1325,9	0,13
31	ПБ на палубе	7х22а	260,5	6,00	1563,2	9379,4	0,89
32	ПБ на платформе	22а	37,22	3,55	132,1	469,1	0,13
33	ПБ на ВнБ	22а	37,22	1,50	55,83	83,8	0,13
34		22а	37,22	2,10	78,16	164,1	0,13
35		22а	37,22	2,70	100,5	271,3	0,13
36		22а	37,22	4,20	156,3	656,6	0,13
37		22а	37,22	4,85	180,5	1075,5	0,13
38		22а	37,22	5,50	204,7	1325,9	0,13
	Суммы		6090,2	2,72	16,6	81,7