2 Расчетные нагрузки

24	Правила классификации и постройки малых судов

2.РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

2.1ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1.1Величины внешних расчетных нагрузок, действующих на корпус,

атакже на отдельные конструкции, подлежат определению в соответствии с условиями эксплуатации и требованиями технического задания заказчика, независимо от материала корпуса.

2.1.2Для расчетов местной прочности расчетные нагрузки по группам судов, указанным в 1.2.3 настоящей части Правил, назначают с учетом изложенного в подразделах 2.2 – 2.7 настоящей части Правил.

Для расчетов общей прочности расчетные нагрузки по группам судов, указанным в 1.2.3 настоящей части Правил, назначают в соответствии с требованиями 2.4.1-2.4.2 и подраздела 5 настоящей части Правил.

2.1.3Для определения размеров элементов корпуса по формулам настоящей части Правил и расчетов местной прочности, расчетные нагрузки назначают с учетом изложенного в подразделах 2.2 – 2.7 настоящей части Правил.

2.1.4Расчетные нагрузки, определяемые в разделе 2.2, применимы совместно с расчетными нагрузками, определяемыми согласно изложенного в подразделах 2.3 – 2.7 настоящей части Правил, на принципах принятия для последующих расчетов большего значения из двух полученных для соответствующего элемента судна.

2.1.5Общая характеристика нагрузок, действующих на корпус

2.1.5.1По характеру изменения во времени нагрузки подразделяются на постоянные, величины которых не меняются, или мало меняются во времени, и переменные, величина и (или) направление действия которых существенно изменяются во времени.

2.1.5.2По характеру воздействия переменных нагрузок на конструкцию они подразделяются на статические (статически-переменные) – полное время изменения которых более чем в 2,5 раза превышает период первого тона свободных колебаний конструкций, и динамические - время изменения которых соизмеримо или меньше периода первого тона свободных колебаний.

2.1.5.3По уровню повторяемости переменные нагрузки делятся на многократные, действующие на конструкцию более 1000 раз, и разовые, действие которых возможно в ограниченном числе ситуаций или однократно.

2.1.6 Расчетные нагрузки могут быть определены иными методами, чем изложенные в настоящей части Правил, если эти методики признаны Регистром (например, РД 5.1186-90) или являются методиками, изложенными в международных стандартах ИСО.

Часть II. Корпус.

25

2.2 РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ ДЛЯ ОБШИВКИ И НАБОРА

2.2.1 Расчетные нагрузки, определяемые в этом подразделе, применимы для любой группы судов, указанных в 1.2.3 настоящей части Правил.

2.2.2 Базовую величину расчетного напора, кПа, для водоизмещаю-

щих и глиссирующих судов всех групп принимают как большую из определенных по формулам:

pbs	=10 ksp {d(1 +0,25 h3% ) +0,14LH },	(2.2.2-1)
pbg	=10 kgp {d(1 +0,025 Ne ∆)},	(2.2.2-2)

где: d – расчетная осадка судна при максимальной нагрузке, м;

h3% - расчетная высота волны соответствующего района плавания, м; LH – расчетная длина корпуса судна, м.

Ne – расчетная максимально предусмотренная мощность пропульсивной установки, кВт;

∆ – расчетное водоизмещение судна при максимальной нагрузке, т; ksp и kgp - коэффициенты распределения нагрузок по районам судна,

как указано в 2.2.3 и 2.2.4.

2.2.3 Распределение расчетного напора, определенного по формуле 2.2.2-1, по обшивке судна, находящегося в водоизмещающем режиме плавания, принимается равной:

.1 Обшивка ниже условной плоскости, проходящей над расчетной ва-

терлинией на высоте 0,15 м:
- на носовом конце LH		ksp = 0,80;
- в сечении на 0,05 LWL	в корму от носовой точки LWL	ksp = 1,20;
- в сечении на 0,35 LWL	в корму от носовой точки LWL	ksp = 1,20;
- на кормовом конце LH		ksp = 0,70;

.2 Расчетный напор, кПа, для главной верхней палубы, кокпитов на

верхней палубе и для	носовой стенки рубки/надстройки первого яруса:
pstr	=10(hобр − F )	(2.2.3.2)

где: F – надводный борт судна в рассматриваемом сечении, при максимальной нагрузке, м;

hобр - расчетная характеристика высоты обрушающейся волны, соответствующего района плавания, м, согласно табл. 1 Приложения 1 части IV «Остойчивость, непотопляемость и надводный борт» настоящих Правил.

Величина расчетного напора не должна приниматься менее: 15,0 кПа – в нос от переборки форпика; 5,0 кПа – для судов длиной 12,0 м и более; 3,5 кПа – для судов длиной менее 7,0 м.

Для промежуточных длин судов величина расчетного напора определяется линейной интерполяцией с округлением полученных значений до

0,5 кПа.

26	Правила классификации и постройки малых судов
.3	Расчетный напор для обшивки борта выше условной плоскости,

проходящей над расчетной ватерлинией на высоте 0,15 м, должен определяться линейной зависимостью между расчетными величинами согласно

2.2.3.1 и 2.2.3.2.

.4 Для боковых стенок надстроек и рубок 1 яруса величина расчетного напора должна приниматься равной 0,5 значения, определенного согласно 2.2.3.2, но не менее 3,5 кПа.

.5 Для кормовых стенок надстроек и рубок 1 яруса и величина расчетного напора должна приниматься равной 0,25 значения, определенного согласно 2.2.3.2, но не менее 3,5 кПа.

.6 Для палуб надстроек и рубок величина расчетного напора должна приниматься равной 3,5 кПа.

Для палуб надстроек и рубок, на которых предусмотрено нахождение пассажиров, величина расчетного напора должна приниматься равной

5,0 кПа.

.7 Для всех стенок надстроек и рубок, расположенных над 1 ярусом надстроек и рубок, величина расчетного напора должна приниматься равной 0,15 значения, определенного согласно 2.2.3.2, но не менее

3,5 кПа.

2.2.4 Распределение расчетного напора, определенного по формуле 2.2.2-2, по днищевой и бортовой обшивке судна, находящегося в глиссирующем или переходном режиме плавания, принимается равной:

		.1 Обшивка ниже условной плоскости,							проходящей на высоте 0,15 м
над расчетной ватерлинией водоизмещающего режима плавания:
- на носовом конце LH											kgp = 1,00;
- в сечении на 0,85 LWL			в корму от носовой точки LWL								kgp = 0,70;
- на кормовом конце LH											ksp = 0,70.
		.2 Обшивка выше условной плоскости,							проходящей над расчетной ва-
терлинией на высоте 0,15 м - согласно 2.2.3.2 – 2.2.3.7.
		2.2.5 Давление, кПа, на днище при движении судна в водоизмещаю-
щем режиме на волнении определяется по формуле:
			qд =10		cw	avax ,					(2.2.5-1)
где:				2
c	w	= (0,17L −7.26)L 10−4 h2		+(110 −1,315L)L 10−4 h						+4.64 10−2	L −0,008 -
			3%						3%
волновой коэффициент; h				высота волны 3% обеспеченности, соответст-
			3%
вующая назначенному району плавания согласно Части I «Классифика-
ция», но не более 7 м;
			av = 0,25V0				L ;				(2.2.5-2)
							x
			ax =1,25 1 −					;			(2.2.5-3)
							L

Часть II. Корпус.		27
V0 - расчетная скорость судна, м/с;
x	- расстояние от рассматриваемого сечения до носового перпендику-
ляра,	м.

2.2.6 Для обшивки и набора поперечных водонепроницаемых перебо-

рок максимальное расчетное давление, кПа, на уровне днища
qст =10D + ∆q ,	(2.2.6)

где D - высота борта судна в данном районе. qст = ∆q на уровне палубы переборок.

Закон распределения нагрузки - гидростатический;

2.2.7 Перемещения и ускорения судна при качке

Расчетные ускорения a , м/с2, для определения сил инерции при качке

определяются по формуле

a =

ac2 + aк2 + 0,4aб2 ,

(2.2.7-1)

где ac

- вертикальное ускорение в центре тяжести;

aк

и aб - соответственно, угловое ускорение от килевой и бортовой

качки.

Величины ускорений определяются по формулам:

1

ac = (λ / L)

g

3

2π

2

aк

=

T

ψx x ,

(2.2.7-2)

к

2π

2

a

=

θ

y

T

б

y

б

где λ =15cw расчетная длина волны, м;

Tк

= 2,4 d - период килевой качки, с;

T

= 0,70B - период бортовой качки, с;

б

h0

d

- осадка, м;

h0 - метацентрическая высота, м;

B - ширина, м.

ψx =0,15 - расчетный угол килевой качки, рад; θy = 0,51 - расчетный угол бортовой качки, рад;

x - отстояние от рассматриваемой точки до центра тяжести судна, м;

у - отстояние от рассматриваемой точки до диаметральной плоскости,м.

28 Правила классификации и постройки малых судов

2.2.8 Нагрузки от перевозимого груза

2.2.8.1 Расчетное давление, кПа, от перевозимого груза на участки палуб, платформ, днища определяется с учетом сил инерции по формуле:

	Pг = hρг g(1+a / g),	(2.2.8.1)
где h - наибольшая высота укладки груза, м;
ρг	- плотность груза, т/м3;
a	- расчетное ускорение, м/с2, определяемое согласно 2.2.7.

2.2.8.2 Расчетное давление, кПа, на конструкции, ограничивающие отсеки, предназначенные для перевозки жидкостей, определяется для случая

полного затопления отсека и вычисляется в точках с координатами xi ,

yi , zi	по формуле
	ρг = ρg(1 + a / g)[zi +(xi +l / 2)ψ +0,5(yi +b / 2)θ],	(2.2.8.2-1)
где	a - расчетное ускорение, м/с2, определяемое в	соответствии с
2.2.7;
l,b	- длина и ширина отсека, соответственно, м;
xi	- отстояние рассматриваемой связи от поперечной вертикальной

плоскости, проходящей через центр тяжести объема отсека в положении равновесия, м;

yi - отстояние рассматриваемой связи от продольной вертикальной

плоскости, проходящей через центр тяжести объема отсека в положении равновесия, м;

zi - отстояние рассматриваемой связи от уровня палубы, ограничи-

вающей отсек, м; ψ,θ - расчетные углы качки, рад, определяемые согласно 2.2.7.

Если по условиямэксплуатации отсек залит не полностью, расчетное

давление должно быть не менее
ρг = ρg(Hi +0,36L +0,5),	(2.2.8.2-2)

где Hi - отстояние рассматриваемой связи вниз от уровня свободной поверхности жидкости в положении равновесия, м. Выше уровня Hi =0 .

2.2.8.3 Расчетное давление, кПа, на конструкции, ограничивающие

трюм для навалочного груза, определяется по формуле
ρã = ρg(1 +a / g)zi .	(2.2.8.3)

2.2.8.4 Нагрузки, действующие на устройства, механизмы и оборудование, должны определяться с учетом сил инерции.

Часть II. Корпус.

29

2.3 РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ ДЛЯ ВОДОИЗМЕЩАЮЩИХ СУДОВ, КАТЕРОВ И ЛОДОК.

2.3.1 Общие положения.

Требования настоящего раздела относятся к парусным, моторным, гребным, парусно-моторным и моторно-парусным судам.

Расчеты обшивки и набора, а также зависимости для определения их размеров, приведенные в соответствующих подразделах, основаны на схеме расчета прочности многоопорной балки, нагруженной равномерно распределенным статическим давлением воды. В качестве расчетной нагрузки принимается высота этого напора, p ,кПа, которая измеряется для обшивки – от нижней кромки рассчитываемой пластины, для набора – от середины ширины балки. Отступления от этого принципа в каждом случае приведены в Правилах.

2.3.2Нагрузки на днище

2.3.2.1В качестве расчетной нагрузки на днище p , кПа, следует при-

нимать большую из величин, определенных по формулам:
p1 = rN ksd g(hs +0,05L +0,5)	(2.3.2.1-1)
p2 = rN ksd gL[(0,069Fr +0,025)Fr +0,216]	(2.3.2.1-2)
rN = (0,03h3% + 0,79)	(2.3.2.1-3)

h3% – высота волны 3% обеспеченности, соответствующая назначен-

ному району плавания согласно Части I «Классификация», но не более 7 м.

ksd – коэффициент распределения статических нагрузок на днище, который принимается в соответствии с рис. 2.3.2.1-1:

ksd = 1,0

ksd = 0,7

Lвл

Рис. 2.4.2.1-1

hs – вертикальное расстояние от расчетного элемента конструкции до верхней кромки бортовой обшивки в месте ее соединения с главной палубой или палубой надстройки в рассматриваемом районе, м;

kV – коэффициент, зависящий от относительной скорости Fr ;

30	Правила классификации и постройки малых судов
kV	= 0 для Fr ≤ 0,44 ;
kV	=14,28Fr −6,283 для 0,44 ≤ Fr ≤ 0,51 ;
kV	=1 для Fr > 0,51 ;

kg – коэффициент распределения динамических нагрузок на днище, который принимается в соответствии с рис. 2.3.2.1-2;

kg = 1

kg = 0,5

kg = 0

0,25 Lвл

Lвл

Рис. 2.3.2.1-2

Fr – относительная скорость, которую при этом следует принимать равной относительной скорости, не превышающей 0,44 для парусного и парусно-моторного судна.

Если относительная скорость судна Fr превышает 0,46, а килеватость днища на миделе менее 12°, то нагрузки на днище должны определяться на основании требований раздела 2.5 настоящей части Правил.

2.3.3Нагрузка на борта

2.3.3.1В качестве расчетной нагрузки на борта p , кПа, следует при-

нимать большую из величин, полученных по формулам:

p1 = rN ksb g(hs +0,05L +0,5)	(2.3.3.1-1)
p2 = 0,6rN kV k g gL[(0,069Fr +0,025)Fr +0,216]	(2.3.3.1-2)

ksb – коэффициент распределения статических нагрузок на борта, ко-

торый принимается в соответствии с рис. 2.3.3.1. hs , kV , kg и Fr - см. п. 2.3.2.1.

2.3.3.2Нагрузки на борта надстроек следует определять как нагрузки на борт судна в том же районе.

2.3.3.3Суда, совершающие по роду своей деятельности швартовые операции должны иметь защиту борта.

2.3.3.4Суда, в зависимости от частоты швартовых операций и условий работы, могут иметь встроенную или съемную защиту.

Часть II. Корпус.

31

2.3.3.5В качестве встроенной защиты могут быть использованы привальные брусья. В качестве съемной защиты рекомендуется использовать кранцы.

2.3.3.6Размеры и расположение защиты согласовывается с Регистром.

	ksb = 1,0
ksb = 0,7			ksb = 0,8

0,4Lвл
Lвл
Lн
Рис. 2.3.3.1
2.3.4 Нагрузка на палубу	p , кПа, следует принимать
В качестве расчетной нагрузки на палубу
величину, определяемую по формуле:
p = rN ksb g(hs +0,05L +0,5)	(2.3.4)

2.3.5 Нагрузка на переборки			p , кПа, должна определяться по
Расчетная нагрузка на переборки
формуле:
p = rN kcp g(hn +0,05L +0,5)			(2.3.5)
kcp	– коэффициент распределения статических нагрузок на переборку:
kcp	=1,5	– для форпиковой переборки;
kcp	=1,0	– для других переборок;
hn	– вертикальное расстояние от расчетного элемента конструкции

переборки до палубы над переборкой, м;

2.3.6 Нагрузка на стенки цистерн.

Нагрузки на встроенные цистерны воды или топлива , кПа, следует

определять по формуле:
p = rN γg(hz +0,6hпв +1)	(2.3.6)

γ – удельный вес жидкости в цистерне, кН/м3;

32	Правила классификации и постройки малых судов

hz – расстояние от расчетного элемента конструкции до верха цистер-

ны, м;

hпв – высота отверстия для выхода воздуха над верхом цистерны, м;

2.3.7 Нагрузки для определенных районов судна.

2.3.7.1Для судов, которые предназначены для эксплуатации в прибрежном 4 или 5 районах, величины нагрузок могут быть редуцированы соответственно с таблицей 2.3.7.1.

2.3.7.2Редуцированные нагрузки элементов конструкций, по которым может ходить экипаж или пассажиры, должны быть не менее 5,0 кПа.

	Таблица 2.3.7.1
Элементы конструкции судна	Допустимая величина редукции
Обшивка днища р1	6 %
Обшивка днища р2	12 %
Обшивка бортов р1	6 %
Обшивка бортов р2	8 %
Жесткости днища и бортов р1	8 %
Жесткости днища и бортов р2	30 %
Палуба и надстройки	6 %
Переборки и цистерны	6 %

2.3.7.3 В любом случае расчетная нагрузка p на элементы конструк-

ций, по которым может ходить экипаж, не должна приниматься менее: 5,0 кПа – для судов и катеров длиной более 7 м; 3,5 кПа – для катеров и лодок длиной 7 м и менее.

2.3.7.4Нагрузки от рангоута и такелажа должны определяться с учетом одновременного действия ветровой и инерционной нагрузок.

2.3.7.5Ветровые нагрузки должны определяться для давления ветра, принимаемого в соответствии с 2.2 Части IV «Остойчивость, непотопляемость и надводный борт» настоящих Правил.

2.3.7.6Инерционные нагрузки следует определять в соответствии с указаниями 2.2.7 настоящей части Правил.

2.4РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ ДЛЯ КАТЕРОВ

2.4.1В расчетах общей прочности катеров, плавающих в водоизмещающем режиме, в качестве расчетных нагрузок следует принимать изгибающие моменты и перерезывающие силы, возникающие при положении корпуса на двух крайних опорах (случай подъема на стропах), либо на одной средней опоре (случай перемещения на катках). В этих случаях вес катера принимается равным водоизмещению при наибольшей эксплуатационной нагрузке.

2.4.2Нагрузки, определяющие общую прочность глиссирующих кате-

ров (Fr∆ ≥ 2,5)

Часть II. Корпус.									33
2.4.2.1 Наибольшие расчетные значения изгибающих моментов, кН м,
определяется по формуле:
M max =10		∆L ,							(2.4.2.1-1)
		k
где ∆ - полное водоизмещение, т;
k	- коэффициент, определяемый в соответствии с рис. 2.4.2.1 или с
помощью зависимости:
k = [3 + 23,4exp(−1,1Fr				)] 2,5 ,					(2.4.2.1-2)
			∆	h3%
Соотношение между наибольшими расчетными изгибающими момен-
тами при прогибе			M пр и перегибе		M пер	зависит от скоростного режима
движения и может быть определено в соответствии с рис. 2.4.2.1-2 или по
формуле 2.4.2.1-3.
M пр =1,96 exp(−0,168Fr∆ ).									(2.4.2.1-3)
M пер
При			M пр	= M max ;
Fr∆ ≤	4,0								(2.4.2.1-4)
При			M пер	= M max .
Fr∆ ≥	4,0
	30						h 3% = 1 м
	25						3 балла (h 3% = 1,25 м)
							4 балла (h 3% = 2,0 м)
	20						5 баллов (h 3% = 3,5 м)
)
∆
k=f(Fr	15
	10
	5
	0
	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0	4.5 Fr ∆ 5.0
	Рис. 2.4.2.1-1 Зависимость коэффициента k от числа Фруда