Задачник по ТУС

1/

2

/M

x

/ 10 -3

450

400

350

перегиб

B

300

Опасный

опасна

воде

тихой

250

волны

на

A

момент

Вершина

опасна

200

Нулевой

волны

прогиб

150

Подошва

Опасный

100

C

50

5000

10000

15000

20000

DW, т

Рис. 7.5 Упрощенная диаграмма контроля прочности

Достаточность прочности корпуса определяется так же, как указано выше. Если контрольная точка вышла за пределы допустимых значений для условий плавания в рейсе, то для возможности выйти в плавание необходимо изменить грузовой план. Причем, если точка оказалась выше линии «Опасно – перегиб в рейсе», это означает, что перегружены трюмы в оконечностях судна и

140

необходимо перенести грузы дедвейта ближе к миделю. Если же контрольная точка оказалась ниже линии «Опасно – прогиб в рейсе», то это означает перегрузку средних трюмов и грузы дедвейта необходимо разнести в оконечности, дальше от миделя.

Сложнее контролируется прочность корпусов крупнотоннажных судов длиной, ориентировочно более 180 м. У таких судов величина и положение наибольших значений перерезывающих сил и изгибающих моментов значительно меняется в зависимости от расположения грузовых трюмов и порядка их загрузки.

7.6 Понятие и контроль местной прочности судна

Под местной прочностью понимают прочность отдельных частей корпуса: днищевых и палубных перекрытий, переборок и платформ, крышек грузовых люков и других конструкций. Местная прочность также должна быть обеспечена, ее нарушение может привести к аварийным последствиям – нарушению непроницаемости корпуса, смещению грузов и другим опасным ситуациям. Прочность отдельных конструкций корпуса судна регламентируется Правилами Регистра судоходства.

Всудовой документации оговариваются предельные допустимые нагрузки на отдельные конструкции в виде наибольших нагрузок на 1 м2 площади днищевых и палубных перекрытий, люковых крышек и т. д. Контроль местной прочности состоит в недопущении перегрузок конструкций по сравнению с установленными для них предельными значениями.

Впроцессе эксплуатации судна при перевозке так называемых крупногабаритных тяжеловесных грузов (автомобилей, контейнеров и др.), возникает ситуация когда вес этих грузов распределяется между опорами с малой опорной поверхностью, и тогда для предотвращения разрушения судовой конструкции определяют фактическую удельную нагрузку по формуле

	=		, т/м2,	(7.19)
		∙

где – количество опор груза;– площадь опорной поверхности, м2.

Если же вес такого груза неизвестен, а известны такие его характеристики: объем , и удельный погрузочный объем , тогда фактическую удельную нагрузку определяют по формуле

	=		, т/м2.	(7.20)
		∙ ∙

141

На судне, предназначенном для перевозки навалочных грузов, в судовой документации вместо удельной нагрузки оговаривают допустимый вес груза, который можно погрузить в грузовые отсеки.

7.7 Примеры решения задач

Задача №1. Определить дополнительные изгибающие моменты в

миделевом сечении на вершине в и подошве п

волны для судна, если

известны: осадка судна = 4,80 м, соотношения главных размерений

L

= 7,39;

B

B

=

2,62,

коэффициент

вертикальной полноты

= 0,817, коэффициент

d

полноты водоизмещения

= 0,716, плотность забортной воды = 1,018 т/м3,

при длине волны = 88 м.

Решение: Из формулы (2.5) находим коэффициент полноты ватерлинии

0,716

=

;

=

=

= 0,876.

0,817

Из соотношений главных размерений - ширину и длину

= 2,62;

= 2,62 = 4,8 2,62 = 12,58 м.

= 7,39; = 7,39 = 12,58 7,39 = 93,0 м.

По выражению находим высоту волны

в = 0,17 0,75 = 0,17 880,75 = 4,9 м.

И по формулам (7.5), (7.6) находим искомые величины дополнительных изгибающих моментов на вершине и подошве волны

Примечание: ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2

в =		g 2 в				=		1,018 9,81 12,58 93,02 4,9		= 90858 кНм.
		2 [20 + 75 (1 −		)]				2 [20 + 75 (1 − 0,876)]
п =		g 2 в				=	1,018 9,81 12,58 93,02 4,9			= 100648 кНм.
	2 [20 + 52 (1 −		)]					2 [20 + 52 (1 − 0,876)]

142

Задача №2. Вычислить минимальный момент инерции min и волновой коэффициент для судна, если известны: осадка = 3,00 м, соотношения

	главных размерений					L	= 6,80; B = 3,06, минимальный момент сопротивления
						B
							d
				= 0,32 106 м3, и коэффициент использования механических свойств стали
		min
	корпуса = 0,72.
	Решение: Из соотношений главных размерений находим ширину и длину
			= 3,06;		= 3,06 = 3,00 3,06 = 9,18 м.
			= 6,80;		= 6,80 = 9,18 6,80 = 62,40 м.

Так как определенная длина судна меньше 90 м, тогда для вычисления волнового коэффициента используем выражение

= 0,0856 = 0,0856 62,4 = 5,34.

Применяя формулы (7.9), (7.10) находим минимальный момент инерции

	=	2 (		+ 0,7) ;		min	=		2 ( + 0,7);
min
					3				3 62,4 0,32 106
	= 3		3 ( + 0,7) =			min		=		= 0,83 108 м4.
min									0,72

Задача №3. Найти изгибающие моменты на миделе от веса судна порожнем п и от сил поддержания сп, если известны: длина =150,0 м, коэффициент полноты мидель-шпангоута m = 0,900, коэффициент полноты водоизмещения = 0,670, водоизмещение судна порожнем ∆0 = 4900 т, водоизмещение загруженного судна ∆ = 16300 т, и коэффициент п = 0,126.

Решение: По формуле (7.14) находим изгибающий момент на миделе от веса судна порожнем

Примечание: ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2

п = п ∆0 g = 0,126 4900 150,0 9,81 = 908504 кНм.

Затем по формуле (2.6) находим коэффициент продольной полноты

143

0,670

= m = 0,900 = 0,744.

Так как полученное значение является промежуточным, тогда для определения коэффициента сп применяем метод линейной интерполяции, и из (табл. 7.2) выбираем граничные значения

	= 0,8,		= 0,7,			сп1	= 0,1016,				= 0,093
1		2								сп2
		( −		) (			−	сп2	)
сп = сп1 +			1			сп1				=
			(		−		)
			1			2

= 0,093 + (0,744 − 0,7) (0,1016 − 0,043) = 0,097. (0,8 − 0,7)

По формуле (7.16) находим изгибающий момент на миделе от сил поддержания

сп = − сп ∆ g = −0,097 16300 150,0 9,81 = −2326589 кНм.

Задача №4. Рассчитать дедвейт , весовое водоизмещение ∆ и изгибающий момент из.т.в. на тихой воде для т/х «Капитан Кушнаренко» по (табл. Е.1. приложения Е), если известно: изгибающий момент для вершины

волны из.в.в. = 181000 тм.

Решение: Так как значение изгибающего момента является промежуточным, тогда для определения искомых величин применяем метод линейной интерполяции и из (табл. Е.1. приложения Е) выбираем граничные

значения		1 = 4618 т, 2 = 3618 т, ∆1 = 11000 т,								∆2 =	10000 т,
из.т.в.1 = 62130 тм, из.т.в.2 = 33190 тм, из.в.в.1 = 206490 тм,										из.в.в.2	= 177550
тм.
= +				( из.в.в − из.в.в.2) ( 1 − 2)				=
		2		( из.в.в.1 − из.в.в.2)
= 3618 +		(181000 − 177550) ∙ (4618 − 3618)						= 3737 т,
				(206490 − 177550)
∆= ∆2 +	( из.в.в − из.в.в.2) ∙ (∆1 − ∆2)				=
			( из.в.в.1 − из.в.в.2)
= 10000 +			(181000 − 177550) ∙ (11000 − 10000)						= 10119 т,
				(206490 − 177550)
144

	из.т.в. = из.т.в.2	+	( из.в.в − из.в.в.2) ( из.т.в.1 − из.т.в.2)
			( из.в.в.1	− из.в.в.2)

= 33190 + (181000 − 177550) ∙ (62130 − 33190) = 36640 тм (206490 − 177550)

Задача №5. Определить фактическую удельную нагрузку на настил

трюма судна, если известно: вес первого груза 1 = 25 т, число опор 1 = 6,
площадь опорной поверхности каждой опоры 1 = 0,30 м2, объем второго груза
=		40 м3, удельный погрузочный объем						= 1,6 м3/т, и площадь опорной
2							гр2
поверхности					= 3,50 м2.
				2
	Решение: По формулам (7.19), (7.20) находим фактические удельные
нагрузки
1 =		1	=		25		= 13,9 т/м2.
	1 1			6 0,3

Так как для второго груза не указано количество опор, тогда принимаем

2 = 1

=		2		=	40		= 7,1 т/м2.
2	гр2	2	2		1,6 1 3,5

7.8 Условия задач

7.1. Найти дополнительные изгибающие моменты в миделевом сечении нa вершине в и подошве п волны для судна если известны: длина = 100,4 м, ширина = 12,4 м, коэффициент полноты ватерлинии = 0,862, плотность забортной воды = 1,020 т/м3, при длине волны λ = 70 м.

7.2. Определить дополнительные изгибающие моменты в миделевом сечении нa вершине в и подошве п волны для судна, если известны: длина

= 90,2 м, ширина = 11,5 м, коэффициент полноты ватерлинии = 0,855, плотность забортной воды = 1,023 т/м3, при высоте волны hв = 5,5 м.

7.3. Вычислить дополнительные изгибающие моменты в миделевом сечении нa вершине ви подошве п волны для судна, если известны: длина

= 120,5 м, ширина = 13,1 м, коэффициент вертикальной полноты = 0,828,

коэффициент полноты водоизмещения = 0,705, плотность забортной воды = 1,010 т/м3, при длине волны λ = 90 м.

7.4. Рассчитать дополнительные изгибающие моменты в миделевом сечении нa вершине в и подошве п волны для судна, если известны: осадка = 5,50 м, коэффициент полноты ватерлинии = 0,830, плотность

145

забортной воды = 1,025 т/м3, и соотношения главных размерений BL = 7,86,

Bd = 2,55, при высоте волны hв = 6,0 м.

7.5. Определить дополнительные изгибающие моменты в миделевом сечении нa вершине в и подошве п волны для судна, если известны:

осадка = 4,50 м, соотношения главных размерений BL = 7,35, Bd = 2,58,

коэффициент вертикальной полноты = 0,814, коэффициент полноты водоизмещения = 0,713, плотность забортной воды = 1,015 т/м3, при длине волны λ = 85 м.

7.6. Найти дополнительный изгибающий момент в миделевом сечении нa

вершине волны в и длину судна, если известны: дополнительный
изгибающий момент на подошве волны п = 95600 кНм, ширина = 11,2 м,
коэффициент полноты ватерлинии	= 0,862, плотность забортной воды
= 1,013 т/м3, при высоте волны hв = 4,2 м.
7.7.Вычислить дополнительный изгибающий момент в миделевом сечении
на подошве волны п и ширину судна, если известны: дополнительный
изгибающий момент нa вершине волны в = 103700 кНм, длина = 108,2 м,
коэффициент полноты ватерлинии	= 0,872, плотность забортной воды
= 1,018 т/м3, при длине волны λ = 95 м.

7.8. Рассчитать высоту волны hв и дополнительный изгибающий момент в миделевом сечении судна нa вершине волны в, если известны: дополнительный изгибающий момент на подошве волны п = 102200 кНм, длина = 116,1 м, ширина = 13,8 м, коэффициент полноты водоизмещения= 0,695, коэффициент вертикальной полноты = 0,808, при плотности забортной воды = 1,021 т/м3.

7.9. Определить минимальные моменты сопротивления и инерцииmin для судна, если известны: длина = 75,4 м, ширина = 10,0 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,683, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 1,0.

7.10. Найти минимальные моменты сопротивления min и инерции min для судна, если известны: длина = 98,7 м, ширина = 11,3 м, коэффициент полноты мидель-шпангоута m = 0,989, коэффициент продольной полноты

= 0,711 и коэффициент использования механических свойств стали корпуса
= 0,78.
7.11. Рассчитать минимальные моменты сопротивления min				и инерции
min для судна,	если	известны: осадка	= 7,00 м, коэффициент полноты
водоизмещения	=	0,772, соотношения	главных размерений	L	= 8,02,
				B

Bd = 2,14 и коэффициент использования механических свойств стали корпуса

= 1,00.

146

7.12. Определить минимальный момент сопротивления min и ширину судна, если известны: длина = 71,3 м, коэффициент полноты водоизмещения= 0,654, минимальный момент инерции min = 1,04∙108 м4, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 1,0.

7.13. Вычислить минимальный момент инерции min и ширину судна, если известны: длина = 99,5 м, коэффициент полноты мидель-шпангоутаm = 0,981, коэффициент продольной полноты = 0,704, минимальный момент сопротивления min = 1,11∙106 м3, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 0,72.

7.14. Найти волновой коэффициент и минимальный момент сопротивления min судна, если известны: ширина = 18,9 м, соотношение

	главных размерений	L	= 7,41, минимальный момент инерции
		B

min = 23,09∙108 м4, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 1,0.

7.15. Вычислить минимальный момент инерции min и волновой коэффициент для судна, если известны: осадка = 3,20 м, соотношения

главных размерений BL = 6,99, Bd = 3,06, минимальный момент сопротивления

min = 0,35∙106 м3, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 0,78.

7.16. Определить минимальный момент сопротивления min и длину судна, если известны: ширина = 16,9 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,721, волновой коэффициент = 8,09, минимальный момент инерции min = 7,36∙108 м4, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 1,0.

7.17. Рассчитать минимальный момент инерции min и длину судна, если известны: ширина = 17,5 м, коэффициент полноты мидель-шпангоутаm = 0,991, коэффициент продольной полноты = 0,741, минимальный момент сопротивления min = 1,11∙106 м3, волновой коэффициент = 7,67, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 0,72.

7.18. Найти минимальный момент сопротивления min и длину судна, если известны: осадка = 6,80 м, соотношение главных размерений Bd = 2,62,

коэффициент полноты водоизмещения = 0,683, волновой коэффициент= 8,21, минимальный момент инерции min = 8,99∙108 м4, и коэффициент использования механических свойств стали корпуса = 1,0.

7.19. Вычислить изгибающие моменты от удара волн в развал бортов и волновой , вызывающий перегиб судна, если известны: длина = 111,0 м, ширина = 16,0 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,768, и

коэффициенты = 1,0, = 1,0, = 18.

7.20. Определить изгибающие моменты от удара волн в развал бортов и волновой , вызывающий прогиб судна, если известны: длина = 125,0 м, ширина = 18,0 м, коэффициент полноты мидель-шпангоута m = 0,995,

147

коэффициент продольной полноты			= 0,756, и коэффициенты = 1,0,
		= 1,0, = 20.

7.21. Рассчитать изгибающие моменты от удара волн в развал бортов и волновой , вызывающий перегиб судна, если известны: осадка = 7,50 м,

соотношения главных размерений BL = 7,00, Bd = 3,01, коэффициент полноты

мидель-шпангоута m = 0,982, коэффициент продольной полноты = 0,739, и

коэффициенты = 1,0, = 1,0, = 16.

7.22. Найти изгибающие моменты на миделе от веса судна порожнем п и от сил подержания сп, если известны: длина = 145,0 м, водоизмещение судна порожнем ∆о = 5350 т, водоизмещение загруженного судна ∆ = 15000 т, и

коэффициенты п = 0,126, сп = 0,093.

7.23. Определить изгибающие моменты на миделе от веса судна порожнемп и от сил подержания cп, если известны: осадка = 8,00 м, соотношения

	главных размерений	L		= 7,07,	B	=	2,58, коэффициент полноты	мидель-
		B			d
	шпангоута = 0,994,			коэффициент			полноты водоизмещения	= 0,650,
	m

водоизмещение судна порожнем ∆о = 4850 т, водоизмещение загруженного судна ∆ = 15950 т, и коэффициент п = 0,126.

7.24. Вычислить изгибающие моменты на тихой воде доп., при прогибе для сухогрузного судна и танкера, если известны: осадка = 9,00 м, и

соотношения главных размерений BL = 7,47, Bd = 2,50.

7.25. Рассчитать изгибающие моменты на тихой воде доп. , при перегибе для сухогрузного судна и танкера, если известны: длина 1 =155,0 м,2 = 170,0 м, осадка 1 = 7,90 м, 2 = 8,35 м и соотношения главных

размерений Bd = 2,63.

7.26. Найти изгибающие моменты из. т/х «Капитан Кушнаренко» для подошвы волны, на тихой воде и вершины волны по графику контроля продольной прочности (рис. Е.1. приложения Е), если известно: весовое водоизмещение ∆ = 16500 т.

7.27. Определить весовое водоизмещение ∆ и изгибающие моменты из. т/х «Капитан Кушнаренко» для вершины волны, подошвы волны по графику контроля прочности (рис. Е.1. приложения Е), если известно: изгибающий

момент на тихой воде из.т.в. = 190000 тм.

7.28. Вычислить изгибающие моменты из. т/х «Капитан Кушнаренко» для подошвы волны, на тихой воде и вершины волны по (табл. Е.1 приложения Е), если известно: весовое водоизмещение ∆ = 18000 т.

7.29. Найти изгибающие моменты из. т/х «Капитан Кушнаренко» для подошвы волны, на тихой воде и вершины волны по (табл. К.1 приложения К), если известно: дедвейт = 9618 т.

7.30. Рассчитать дедвейт , весовое водоизмещение ∆ и изгибающий момент из.т.в. на тихой воде для т/х «Капитан Кушнаренко» по (таблице Е.1

148

приложения Е), если известно: изгибающий момент для вершины волны

из.в.в. = 355000 тм.

7.31. Определить фактическую удельную нагрузку на настиле трюма

судна, если известно: вес первого груза 1	= 20 т, число опор 1 = 4, площадь
опорной поверхности каждой опоры 1	= 0,15 м2, объем второго груза
= 30 м3, удельный погрузочный объем		= 1,5 м3/т, и площадь опорной
2	гр2

поверхности 2 = 3,00 м2.

7.32. Вычислить количество опор и площадь опорной поверхности 2 для перевозимых грузов на судне, если известны: вес первого груза 1 = 36 т, удельная нагрузка на палубу 1 = 9,0 т/м2, площадь опорной поверхности каждой опоры 1 = 0,50 м2, объем второго груза 2 = 60 м3, и удельный погрузочный объем гр2 = 2,0 м3/т.

7.33. Рассчитать вес и объем перевозимого груза в трюме судна до и после повреждения тары, в которой он перевозился, если известно: удельная

нагрузка на палубу			= 8,5 т/м2, число			опор тары груза		= 6, площадь
	1					м2,	1
опорной	поверхности		тары		= 0,80		удельный погрузочный		объем
	1,6 м3/т, и			1
гр2 =		площадь			поверхности,		на которой рассыпался		груз
2 = 4,80 м2.
7.34. Найти количество				опор 1, 2		для перевозимого		груза ,	после

переноса из трюма №1 на крышку верхней палубы трюма №1, если известно: вес перевозимого груза = 180,5 т, и площадь опорной поверхности опор= 3,8 м2. Удельную нагрузку выбирать по (табл. Е.2 приложения К).

7.35. Определить фактическую удельную нагрузку 1, 2 на настил трюма №1 и №2 судна, если известны: площади настилов в трюмах №1 и №21 = 270,00 м2, 2 = 360,00 м2. Допустимый вес массового груза, перевозимого на судне выбрать по (табл. Е.3 приложения Е).

149