11Прочность

1.

Контроль дифферента и прочности корпуса
1. Расчет значения дифферента
2. Прочность корпуса, показатели для контроля

2.

1. Расчет значения дифферента

3.

4.

2. Прочность корпуса, показатели для контроля
При составлении грузового плана должна быть
обеспечена прочность корпуса судна.
Существуют понятия:
общей прочности корпуса судна
местной прочности корпуса судна
Общая
прочность
проверяется
по
изгибающим
моментам и по перерезывающим силам в тех сечениях
корпуса, где могут возникнуть наибольшие напряжения.

5.

Местная прочность нарушается при чрезмерном
давлении груза на единицу площади палубы. В результате
возможна ее деформация или разрушение в районе
действия чрезмерного давления.
Для
обеспечения
общей
прочности
необходимо
разместить грузы и запасы на судне так, чтобы в корпусе
при плавании, как на тихой воде, так и на волнении не
возникали
изгибающие
расчетные величины.
моменты,
превышающие

6.

Это условие будет выполнено, если в районе каждого
отсека силы поддержания будут равны или близки массе
этого отсека. В противном случае может произойти
деформация корпуса, возникновение трещин в нем или
даже перелом.
При расчетах грузового плана общую прочность
обеспечивают двумя способами:
•путем установления так называемой распределенной
массы отсеков
•оптимизации дифферента.

7.

Первый способ основан на распределении массы груза
по грузовым помещениям пропорционально их кубатуре.
Если на судне нет специальной инструкции по
загрузке,
груз
распределяют
пропорционально
вместимости грузовых помещений, пользуясь формулой:
где mi - масса груза, которую можно грузить в данное
помещение, т;
Wi - грузовместимость данного помещения, м3;
W - грузовместимость судна, м3;
m - общая масса груза, принимаемая судном, т.

8.

Прочность
фактически
обеспечивается,
размещенного
в
если
масса
груза,
отсеке
(трюм
плюс
твиндеки над ним), будет отличаться от полученного по
формуле не больше чем на 10-12%.
Так как редко удается разместить груз строго
пропорционально объему грузовых помещений, не
догружать рекомендуется концевые отсеки.

9.

При распределении груза по отсекам одновременно с
решением задачи обеспечения общей прочности следует учесть
возможность наиболее интенсивного производства грузовых
операций. Для этого грузы с низкими нормами обработки надо
стараться размещать в меньших трюмах, а с более высокими - в
больших.

10.

Метод распределения нагрузки пропорционально
кубатуре грузовых помещений прост и поэтому получил
широкое распространение на практике.
Однако он не всегда обеспечивает нужный дифферент
и при дальнейшем расчете грузового плана приходится
перемещать по длине судна большое количество груза.

11.

Последовательность расчета при этом следующая:
1. Определяют момент оптимального дифферента.
2. Вычисляют чистую грузоподъемность и суммарную
грузовместимость носовых и кормовых отсеков.
3. Вычисляют средние плечи носовых и кормовых
отсеков.
4. Определяют среднюю удельную грузовместимость.

12.

5. Вычисляют распределенную массу отсеков.
Указанным
методом
удается
одновременно
с
обеспечением общей прочности корпуса добиться
оптимального дифферента и избежать, таким образом,
дополнительных расчетов.

13.

Общую
прочность
корпуса
проверяют
путем
сравнения наибольших изгибающих моментов в районе
миделя Мизг с нормативной величиной допускаемого
изгибающего момента Мдоп .
Величина Mизг не должна быть больше Мдоп.

14.

В противном случае необходимо перераспределить
грузы.
При положительном значении Mизг судно испытывает
перегиб и для уменьшения грузы надо перемещать из
оконечностей судна к его середине.
При отрицательном значении Mизг судно испытывает
прогиб и грузы следует перемещать из средней части к
оконечностям.

15.

На большинстве судов есть график, позволяющий
определить соответствие общей прочности существующим
нормам. Такой график позволяет ответить также на вопрос:
насколько близко к границам опасной зоны находится
прочность судна при данном варианте загрузки.

16.

Нахождение точки, характеризующей загрузку судна,
ниже нулевой линии соответствует прогибу судна (опасное
положение на подошве волны), выше нулевой линии перегибу судна (опасное положение на вершине волны).
Выше и ниже нулевой линии нанесены
прямые линии, обозначающие границы
опасной зоны для судна, находящегося в
порту (П), в море (М). Иногда
указывается еще положение «на рейде».
Если на графике прочности нанесены
граничные линии для положения судна
в море, то допускаемые значения
изгибающих моментов на тихой воде
для положения «на рейде» можно
получить увеличением Мдоп в 1,25 раза,
а для положения «в порту» - в 1,5 раза.

17.

Иногда в нижней части графика вдоль оси абсцисс
располагают
дополнительную
диаграмму
для
учета
дифферента судна. Дифферент на нос имеет знак «+», на
корму - знак «—».
Аналогично
производится
проверка
по
перерезывающим силам, но с той лишь разницей, что
используется
другая
диаграмма
и
по
вертикали
откладывается та часть дедвейта, которая расположена в
нос от контролируемого сечения.

18.

Расчет
и
контроль
общей
прочности
корпуса
существенно упрощается при наличии на судне специальных
приборов. Последние подразделяются на пассивные и
активные.
Пассивные приборы основаны на расчетных методах
контроля прочности. В них вводятся данные о массах грузов
и запасов, плечах этих масс по длине судна. На выходе
получают
обычно
изгибающие
перерезывающие силы.
моменты,
иногда
и

19.

Особое распространение на отечественных судах получили
так называемые лодикаторы и сталодикаторы шведских фирм
«Кокумс»
и
«Гетаверкен»,
а
также
приборы
УПВЗОС
(унифицированные приборы выбора загрузки и остойчивости
судна) Львовского завода и польский «Перкоз».
Приборы контроля прочности корпуса судна входят в состав
навигационных комплексов «Бриз-1551» для крупнотоннажных
танкеров и «Бриз-1609» — для крупнотоннажных ролкеров.

20.

Активные приборы основаны на измерении напряжений в
судовых
конструкциях,
получаемых
от
датчиков,
вмонтированных в корпус судна. Подобные приборы уже
нашли применение для решения двух задач: управление
грузовыми операциями в порту (контроль напряжения в
продольных
связях
палубы)
и
предупреждение
о
возникновении недопустимых напряжений в корпусе судна
при плавании на волнении.
Подробные сведения о работе с этими приборами (как
пассивными,
так
и
активными)
инструкций, прилагаемых к ним.
можно
получить
из

21.

Обеспечение
местной
прочности
корпуса
осуществляется путем нормирования нагрузки на единицу
площади палубы.
Эту величину можно узнать из судовой технической
документации, а при ее отсутствии рассчитать.

22.

Пример расчетов прочности

23.

Порядок
определения
действующих
на
миделе
изгибающих моментов следующий:
1. В качестве базовых принимаются состояния судна
порожнем с 100% (367 тонн запасов и провизии) и с 10%
запасов (61 т запасов и провизии) (Таблица 2.1)
2. Расчет изменений изгибающих моментов от приема
груза (балласта) на миделе моментов определялись для
100 т груза. (Таблица 2.2)

24.

Замечание. Груз
записывается в
сотнях тонн, т.к.
изменения
моментов
определяется для
100 т груза

25.

3. Определение действующих изгибающих моментов.
Сравнение с допускаемыми.
Производится
путем
суммирования
базовых
изгибающих моментов из табл. 2.1 и изменений
изгибающих моментов из табл.2.2. Полученные для
миделя величины должны быть по абсолютному
значению для миделя не более 76000 кНм (Таблица 2.3).
Данная упрощенная схема позволяет быстро определить
величину действующих в сечениях изгибающих
моментов с погрешностью до 5%.

26.

При значительном отличии суммарной массы запасов
и провизии от стандартных:
(10% - 61 т, 100% - 367 т),
схема определения изгибающих моментов в
контрольных сечениях (Таблица 2.3) изменяется путем
корректировки базовых изгибающих моментов
линейным интерполированием между имеющимися
точками.
Например, на борту имеется 100 тонн запасов, отсюда
для миделя базовый изгибающий момент от судна
порожнем и запасов составит:
71 120 –
(367 т - 100 т) = 56 777 kNm.
367 т - 61 т
54
68271
120
-

27.

На основе полученных
таблицу 2.3 (Таблица 2.4).
величин
корректируем

28.

29.

Получили, что на миделе действует изгибающий момент
–1050 кНм (1.4% от допускаемого в 76 000 кНм