3 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Гидравлика» А.А. Хмелев ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО МИДЕЛЬ-ШПАНГОУТА СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ Методическое пособие Ч а с т ь 1 Минск БНТУ 2010 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Гидравлика» А.А. Хмелев ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО МИДЕЛЬ-ШПАНГОУТА СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ Методическое пособие для студентов специальности 1-37 03 02 «Кораблестроение и техническая эксплуатация водного транспорта» В 4 частях Ч а с т ь 1 Минск БНТУ 2010 УДК 629.55.01 (075.8) ББК 39.42 я 7 Х 65 Р е ц е н з е н т ы: д-р техн. наук, профессор кафедры «Гидравлика» И.В. Качанов; зам. министра Министерства транспорта Республики Беларусь А.Н. Чернобылец Х 65 Хмелев, А.А. Проектирование конструктивного мидель-шпангоута судов внут- реннего плавания: методическое пособие для студентов специальности 1-37 03 02 «Кораблестроение и техническая эксплуатация водного транспорта»: в 4 ч. / А.А. Хмелев. – Минск: БНТУ, 2010. – Ч. 1. – 59 с. ISBN 978-985-525-366-3 (Ч. 1). Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов ко- раблестроительных специальностей и может быть использовано при изучении курса конструкции корпуса судна, и при выполнении курсо- вых и дипломных проектов. В издании изложены вопросы расчета общей продольной прочно- сти и проектирования днищевых, бортовых, палубных перекрытий судов внутреннего плавания УДК 629.55.01 (075.8) ББК 39.42 я 7 ISBN 978-985-525-366-3 (Ч. 1)  Хмелев А.А., 2010 ISBN 978-985-525-367-0 © БНТУ, 2010 3 ВВЕДЕНИЕ «Конструкция корпуса судов» является одной из основных дисци- плин, изучаемых студентами специальности 1-37 03 02 «Кораблестрое- ние и техническая эксплуатация водного транспорта» Белорусского национального технического университета». Целью настоящего методического пособия является оказание мето- дической помощи студентам дневного и заочного отделений, обучаю- щихся по данной специальности. Необходимость издания указанного пособия объясняется отсутствием литературы в библиотеке БНТУ по программе читаемого курса. Курс конструкции корпуса предусматривает лекции и курсовой про- ект. В свою очередь курсовой проект предусматривает своей целью за- крепление теоретических знаний и включает в себя следующие виды ра- бот: 1. Выбор и обоснование материала корпуса судна, размера шпации и системы набора перекрытий; 2. Выбор толщины обшивки и настилов из условий обеспечения местной и общей прочности и запаса на коррозию, а также с учетом минимальных строительных толщин; 3. Выбор размеров связей корпуса, обеспечивающих местную прочность с запасами на коррозию; 4. Расчет изгибающих моментов на тихой воде и на волнении. Определение требуемых моментов сопротивления палубы и днища судна, момента инерции поперечного сечения; 5. Расчет фактических моментов сопротивления и моментов инер- ции поперечного сечения и сравнения их с требуемых по «Правилам»; 6. Вычерчивание конструктивных схем и размеров бортового, па- лубного перекрытия, поперечной переборки и эквивалентного бруса. Основным нормативным техническим документом при проектиро- вании корпусов судов внутреннего плавания служат Правила класси- фикационных обществ. В Республике Беларусь это «Правила Речного Регистра РФ. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания». В них содержатся требования к качеству материала, разме- рам элементов конструкции, указания по конструктивному оформле- нию основных узлов и элементов. Считается, что надежность кон- струкций обеспечивается, если они спроектированы в соответствии с требованиями «Правил». Окончательные проектные размеры всех связей принимаются согла- сованными с отраслевыми стандартами и ГОСТами. 4 1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ШПАЦИИ 1.1. Определения и пояснения Главные размерения судна в соответствии с требованиями «Пра- вил классификационных обществ» обозначают следующим обра- зом, рисунок 1.1. Рисунок 1.1 – Главные размерения судна Обычно к главным размерениям судна относят четыре величины: L или LКВЛ – длина по конструктивной ватерлинии, м; В – ширина по конструктивной ватерлинии, м; Н – высота борта на мидель-шпангоуте до верхней расчетной па- лубы, м; Т – осадка судна – расстояние по высоте борта от основной линии до конструктивной ватерлинии (КВЛ) на мидель-шпангоуте, м. Дополнительно к указанным размерениям относят следующие: LНБ – длина наибольшая – расстояние, измеренное по горизонта- ли, между крайними точками носовой и кормовой оконечностей судна без выступающих частей, м; LПП – длина между перпендикулярами – расстояние, измеренное по горизонтали, от точки пересечения КВЛ с диаметральной плос- костью (ДП) в носовой части судна до линии, совпадающей с осью балера руля, м; LВЛ – длина по любой ватерлинии, м; 5 ВНБ – наибольшая ширина-расстояние, измеренное между край- ними точками корпуса, без учета выступающих частей, м. Основная линия – след основной плоскости, т.е. горизонтальной плоскости, проходящей через нижнюю точку теоретической по- верхности корпуса без выступающих частей. В «Правилах» приняты следующие определения участков длины судна: 1. Средняя часть – участок длиной 0,5L, считая по 0,25L в нос и в корму от мидель-шпангоута; 2. Носовая оконечность – участок длиной 0,15L от носового перпендикуляра; 3. Кормовая оконечность самоходного судна – участок между кормовым перпендикуляром и кормовой переборкой машинного отделения или участок длиной 0,15L от кормового перпендикуляра, смотря по тому, что меньше; 4. Кормовая оконечность несамоходного судна – участок дли- ной 0,15L от кормового перпендикуляра; 5. Переходные районы – участки между средней частью и око- нечностями. Если характеристики размеров набора, которыми определяют размеры проектируемых по «Правилам» элементов конструкций корпуса, не совпадают с приведенными в настоящем разделе, то при расчетах используют метод линейной интерполяции. 1.2. Область распространения При работе над проектом набор конструкций выполняется по «Правилам», то необходимо иметь в виду, что требования этих «Правил» распространяется на следующие типы судов классов «М», «О», «Р», «Л» длиной до 140 м: 1. Самоходные трюмные однопалубные сухогрузные судна с кормовым расположением машинного отделения; 2. Самоходные наливные судна с кормовым расположением машинного отделения; 3. Несамоходные трюмные однопалубные сухогрузные суда; 4. Несамоходные наливные суда; 6 5. Самоходные суда-площадки с кормовым расположением машинного отделения и несамоходные суда-площадки; 6. Пассажирские водоизмещающие суда; 7. Буксиры и толкачи; 8. Суда технического флота; 9. Рыбопромысловые суда; 10. Служебно-вспомогательные суда; Соотношения главных размерений указанных судов L/H, B/H должны быть не более указанных в таблице 1.1. Таблица 1.1 Соотношения главных размерений судна Тип судна Соотношения главных размерений для судов классов «М» «О» «Р» и «Л» L H B H L H B H L H B H 1. Самоходные и несамоход- ные трюмные суда 25 4,0 27 5,0 28 5,0 2. Самоходные наливные суда 25 4,0 27 5,0 35 6,0 3. Самоходные и несамоход- ные суда-площадки и неса- моходные наливные суда 25 5,0 35 6,0 40 7,0 1.3. Материалы Для постройки корпусов речных судов применяют судострои- тельные стали, алюминиевые сплавы и неметаллические материалы. Для корпусов стальных судов применяется корпусная сталь, марки которой определяются по ГОСТ5521-93. В соответствии, с которым металлургическая промышленность выпускает малоугле- родистую и низколегированную толстолистовую (толщиной более 4 мм) и тонколистовую (до 4 мм), полосовую и профильную про- катную сталь. 7 Листы толщиной 4÷20 мм металлургические заводы изготовляют с интервалом 0,5 мм, более 20 мм – с интервалом 1 мм. Сортамент сталей и их механические свойства приведены в таб- лицах П1-П11 приложения, а обобщенная классификация сталей приведена в таблице 1.2. Таблица 1.2 Категория стали Предел прочности, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, % Толщина листа, мм А В Д Е 400-490 235 22 4-60 5-50 5-50 5-50 А32 Д32 Е32 470-590 315 22 4-40 5-20 5-20 А36 Д36 Е36 490-620 355 21 4-40 5-15 5-15 А40 Д-40 Е-40 530-690 390 19 4-15 5-15 5-15 09Г2 10ХСНД ВСт3сп2 440 530 350-480 300 390 235 21 19 20 4-30 4-15 4-60 В марках буквы расшифровываются следующим образом: А, В, Д, Е – категории сталей; Ст – сталь; цифра 3, следующая за этими буквами – условный номер марки; сп, пс и кп – степень раскисления стали – соответственно спокойная, полуспокойная и кипящая; наличие легирующих элементов показывают буквы: Г – марганца, С – кремния, Д – меди, Х – хрома, Н – никеля. Уровень раскисления стали определяется содержанием в ней кремния. Кипящая сталь содержит кремния < 0,07 %, полуспокой- ная – (0,05–0,12)% и спокойная – (0,12–0,3)%. Это процентное со- 8 держание кремния нормируется «Правилами». Кипящая сталь отно- сится ко второй категории по ГОСТ 380-71 и является самой низко- качественной по сравнению с полуспокойной и спокойной. В кипящей стали содержатся трудно обнаруживаемые внутрен- ние трещины, которые являются основной причиной крайне низкой трещиностойкости кипящей стали. Упомянутый ГОСТ 380-71 предусматривает введение в обозна- чение марки углеродистой стали указание на условие поставок и приемки сталей заказчиком. В зависимости от нормируемых пока- зателей сталь группы В разделена на 6 категорий. Главное различие в категориях связано с результатами испытания на ударную вяз- кость. Например, обозначение ВСт3сп2 означает, что эта сталь вто- рой категории, для нее проба на ударную вязкость не предусматри- вается, т.е. значение ударной вязкости не нормируется. В марке ВСт3сп3 цифра 3 обозначает поставку стали с пробой на ударную вязкость при температуре +200С, а цифра 4 – проба не ударную вяз- кость при температуре -400С. Эти категории не следует путать с ка- тегориями, требующими согласно Правилам Регистра (первый столбец таблицы 1.2). Например ВСт3кп2 и ВСт3пс2 соответствуют категории А Регистра, а ВСт3пс4 – категории В. Углеродистые стали с пределом текучести σт = 235 МПа обозна- чают только буквой соответствующей категории, а стали повышен- ной прочности – буквой (категория) и двумя цифрами (значение пре- дела текучести), что соответствует международным требованиям. Например, Д40 – это сталь с пределом текучести не менее 390 МПа. Марки сталей, применяемых в речном судостроении, приведены в таблице 1.3. Таблица 1.3 Марки сталей Толщина листа, мм Область применения 1 2 3 А40, Д40, Е40, А36 Любая толщина Для судов всех классов без ограничения Д36, Е36, А32, Д32, Е32 Е, Д, В (спокойная) 9 Окончание таблицы 1.3 1 2 3 10ХСНД, О9Г2, ВСт3сп2, ВСт3сп2 4 мм и менее Вст3пс4, ВСт3Гпс4 Любая толщина Для судов всех классов, за исключением ледо- вого пояса ВСт3сп3 Любая толщина Для судов классов М, О, Р, Л А, ВСт3пс3, ВСт3Гпс3 Любая толщина Для судов классов М. О, Р, Л, кроме ледового пояса и конструкций упорных и сцепных устройств ВСт3сп2 5-12 ВСт3пс2 3, 9 А, ВСт3сп2 14 мм и более Для судов всех классов, конструкций не участ- вующих в общей проч- ности, кроме конструк- ций упорных и сцеп- ных устройств ВСт3пс2 4 мм и более ВСт3Гпс2, ВСт3кп2 Любая толщина Легированные стали значительно дороже углеродистых, поэтому целесообразность их применения тщательно обосновывают. Обыч- но из них изготавливают наиболее напряженные связи корпуса – палубный стрингер, комингсы люков. Профильный прокат (рисунок 1.2) поставляется судостроитель- ными предприятиями из сталей марок: ВСт3сп2, ВСт3пс2, ВСт3кп2, ВСт3пс3, ВСт3сп4, О9Г2, О9Г2С и 10ХСНД. 10 Рисунок 1.2 – Прокат для судостроения: 1 – равнобокий угольник; 2 – неравнобокий угольник; 3 – швеллерный (U-образный) профиль; 4 – Z-образный (зетовый) профиль; 5 – углобульбовый профиль; 6 – полосо- бульбовый (голландский) профиль; 7 – полосовая сталь; 8 – тавровый профиль; 9 – низкий тавровый профиль; 10 – тавровый сварной профиль из полосовой стали; 11 – сварной профиль из круглой и полосовой стали; 12 – двутавровый профиль с высокой стенкой; 13 – двутавровый профиль с широкими полками; 14 – люковый профиль; 15 – профиль для лееров; 16 – трубчатый профиль; 17 – круглая сталь; 18 – полукруглая сталь; 19 – сегментная сталь; 20 – гладкий лист; 21 – рифленый лист; 22 – рельефный лист; 23 – гусеничный лист Алюминиевые сплавы в судостроении применяются для изго- товления корпусов и надстроек судов на подводных крыльях и воз- душной подушке, а также (с целью уменьшения осадки и улучше- ния остойчивости) надстроек пассажирских теплоходов. В судостроении широко распространены сплавы алюминия с магнием, обладающие малой плотностью и высокой коррозионной стойкостью. Правилами Речного Регистра рекомендуется применять марки алюминиевых сплавов в зависимости от класса и длины суд- на, назначения элемента корпуса или надстройки (таблица 1.4). 11 Характеристикой прочности алюминиевых сплавов является пре- дел текучести. В зависимости от марки сплава σт = 157–245 МПа. Таблица 1.4 Классы судна Марка алюминиевого сплава при длине судна, м Менее 20 20–70 Более 70 «М», «О» г2 г3 АМ АМ г3 г5 АМ АМ г5 г61 АМ АМ «Р», «Л» ã2 ã2 ÀÌ ÀÌ г2 г3 АМ АМ г2 г5, г61 АМ АМ АМ Примечание. Марки сплавов, указанные над чертой, применяют для наружной обшивки, настилов палуб и обшивки переборок, а под чертой – для набора. В качестве судостроительных материалов используют также пласт- массы, железобетон и дерево. 1.4. Выбор толщин связей корпуса Толщины связей корпуса необходимо определять из расчета на прочность. Независимо от результатов расчета и марки применяе- мый стали толщины листов связей корпуса не должны быть приня- ты ниже указанных в таблице 1.5 минимальных толщин. Таблица 1.5 Наименование связей Минимальная толщина листов связей корпуса, мм, при длине, м, судна классов «М» «О» «Р» и «Л» 20 80 140 20 80 140 20 80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1. Наружная обшивка в сред- ней части судна и кормовой оконечности 4,0 6,0 8,0 4,0 6,0 7,0 3,0 5,0 2. Скуловой пояс наружной обшивки и средней части суд- на и кормовой оконечности 5,0 7,0 9,0 5,0 7,0 8,0 4,5 6,0 12 Продолжение таблицы 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3. Днищевая обшивка налив- ных судов без двойного дна в средней части судна 4,5 6,5 9,0 4,5 6,5 8,0 4,0 5,5 4. Ширстрек и палубный стрингер в средней части судна 5,0 8,0 11,0 5,0 7,0 8,5 4,5 6,0 5. Настил палубы сухогруз- ных судов между бортом и продольным комингсом 4,5 7,0 9,0 4,5 6,5 7,5 4,0 5,5 6. Настил палубы наливных судов в районе грузовых танков 5,0 7,0 9,5 5,0 7,0 8,5 4,5 6,0 7. Настил палубы судов-пло- щадок вне грузовой площади 4,0 6,5 8,0 4,0 6,0 7,0 3,0 5,5 8. Настил второго дна и об- шивка внутренних бортов грузовых судов (кроме слу- чаев, оговоренных в п. 9, 10) 4,5 6,0 7,0 4,0 5,5 6,5 3,0 5,0 9. Настил второго дна сухо- грузных судов под грузовыми люками, если предусмотрена загрузка-разгрузка грейфера- ми, и палуб судов-площадок в пределах грузовой площади 7,0 10,0 10,0 7,0 10,0 10,0 7,0 9,0 10. Обшивка внутренних бор- тов сухогрузных судов в рай- оне грузовых трюмов, если предусмотрена загрузка-раз- грузка грейферами 5,0 7,0 8,0 5,0 7,0 8,0 4,5 6,0 11. Обшивка непроницаемых переборок, за исключением форпиковой 3,0 5,0 5,0 3,0 4,0 5,0 3,0 4,0 12. Обшивка переборки форпика 4,0 6,0 6,0 3,0 5,0 6,0 3,0 5,0 13. Нижний пояс непрони- цаемых переборок сухогруз- ных судов 4,0 6,0 6,0 3,0 5,0 6,0 3,0 5,0 13 Продолжение таблицы 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 14. Верхний пояс переборок в грузовых танках 5,0 6,5 8,0 5,0 6,0 7,0 4,0 5,0 15. Верхний пояс переборок судов-площадок в пределах грузовой площадки 5,0 8,0 8,0 5,0 8,0 8,0 5,0 7,0 16. Настил верхней палубы в оконечностях на открытых участках, настил и палубный стрингер прочных палуб над- строек, участвующих в об- щем изгибе 4,0 5,0 5,0 4,0 5,0 5,0 3,0 4,0 17. Настил верхней палубы в оконечностях на участках, закрытых надстройками 3,0 4,0 4,0 3,0 4,0 4,0 3,0 4,0 18. Настил палубы в оконеч- ностях толкаемых судов 4,0 7,0 8,0 4,0 7,0 8,0 4,0 6,0 19. Настил платформ, палуб бака и юта 4,0 5,0 5,0 4,0 5,0 5,0 3,0 4,0 20. Наружная обшивка в но- совой оконечности 5,0 8,0 10,0 4,5 7,0 8,0 4,0 6,0 21. Листовые конструкции внутри грузовых танков, топ- ливных и балластных цистерн сухогрузных и наливных су- дов, включая флоры и киль- соны междудонных отсеков, кроме указанных в п. 22, а также кроме листов пере- борок 4,0 6,0 7,0 4,0 6,0 7,0 3,5 5,0 22. Листовые конструкции под грузовыми настилами судов-площадок и под грузо- выми настилами второго дна сухогрузных судов в пределах грузовых люков 5,0 8,0 8,0 5,0 8,0 8,0 5,0 7,0 23. Непрерывные продоль- ные комингсы грузовых люков 7,0 10,0 12,0 6,0 9,0 11,0 5,5 7,5 14 Окончание таблицы 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 24. Поперечные комингсы 4,0 7,0 8,0 4,0 6,0 7,0 4,0 6,0 25. Листы шахт машинно- котельных отделений и ка- пов машинного отделения, стенок надстроек, участвую- щих в общем изгибе 3,0 4,0 4,0 3,0 4,0 4,0 3,0 4,0 Примечания: 1. Толщины листов связей, приведенные в п. 1-8, 11-14 и 16-20, соответствуют шпации, равной 550 мм. 2. Если дробная часть толщины, полученной путем интерполяции, больше или равна 0,25 мм, то округлять толщины следует в большую сторону, если меньше 0,25 мм – в меньшую. При толщинах более 6 мм допускается округлить: в меньшую сторону, если дробная часть менее 0,50 мм, и в большую сторону, если дробная часть менее 0,50 мм, и в большую сторону, если дробная часть больше или равна 0,50 мм. 3. Для грузовых судов классов «Р» и «Л» грузоподъемностью до 600 т и осад- кой до 1,2 м по согласованию с Речным Регистром допускается обоснованное проектантом снижение толщины настилов второго дна и грузовых палуб судов- площадок (п. 9), если загрузку-выгрузку выполняют кранами грузоподъемностью не свыше 5 т. При этом толщины листов не должны быть менее 7 мм для судов, длина которых превышает 35 м, и 6 мм для судов длиной 35 м и меньше. При использовании специальных средств защиты от коррозии толщины листов связей, приведенные в таблице выполненные из стали повышенной прочности, могут быть уменьшены пропорционально отношению 15,3 Reí . Нельзя умень- шать толщины листов связей, приведенные в п. 2; 8-10; 21; 22 таблицы, а также днищевого рамного набора. Ширина утолщенных поясьев переборок (см. п.13-15 таблицы 1.5) должна быть не более 0,6 м. Указанные в п.4 таблицы 1.5 толщины относятся к судам с вы- сотой борта Н  2,5 м. Ширина ширстрека должна быть не менее 0,2Н, палубного стрингера – не менее 0,6 м. При Н < 2,5 м толщину ширстрека можно принимать равной толщине наружной обшивки. Толщины листовых конструкций, подверженных специфическим износам и повреждениям (повышенный механический износ, по- вышенный износ настилов палуб и набора в районе танков налив- ных судов, перевозящих сернистые нефтепродукты, повышенной коррозионный износ при перевозке агрессивных грузов и т.п.), долж- ны быть увеличены по сравнению с указанными в таблице 1.5 исхо- дя из фактических скоростей износа. 15 Толщины днищевой обшивки и скулового пояса судов, предна- значенных для эксплуатации на мелководье, рекомендуется увеличи- вать на 1 мм по сравнению с указанными в п. 1-3 и 20 таблицы 1.5. Толщина наружной обшивки в носовой оконечности не должна приниматься менее 1,25 толщины наружной обшивки в средней час- ти судна. Толщина наружной обшивки в районе ахтерпика не должна прини- маться меньше толщины наружной обшивки в средней части судна. Изменения толщин листов в переходных районах должны быть постепенными. 1.5. Выбор шпации Шпация – расстояние между балками продольного или попереч- ного набора – должна приниматься не более 650 мм. Рекомендуемая шпация – 550 мм. Если шпация принята больше 550 мм, то толщины связей, ука- занные в п. 1-8, 11-14 и 16-20 таблицы 1.5 должны быть увеличены пропорционально увеличению шпации. Если шпация принята меньше 550 мм то толщины связей в п.1-8, 11-14 и 16-20 таблица 1.5 могут быть уменьшены пропорционально уменьшении шпации. Следует иметь ввиду, что при уменьшении шпации снижается тео- ретическая масса перекрытий, но увеличивается стоимость изготов- ления конструкции и наоборот. Ограничением уменьшения шпации являются минимальные толщины обшивки, а увеличение ограничено требованиями устойчивости и местный прочности обшивки. 1.6. Выбор системы набора корпуса Классификацию системы набора обычно проводят по пластинам, т.е. по ориентации длинных сторон пластины вдоль или поперек корпуса. Пластина – это часть обшивки или настила, заключенная между балками опорного контура. На судах применяется поперечная, продольная, клетчатая и ком- бинированная системы набора. Выбор зависит от превалирующих внешних сил и моментов (общий или местный изгиб, устойчивость). Для небольших судов длиной до 70 м с малым отношением L H целесообразно применять поперечную систему набора для всех пе- рекрытий. 16 Поперечная система набора (рисунок 1.3, а), (рисунок 1.4, а) Рисунок 1.3 – Поперечная (а) и продольная (б) схемы систем набора: 1 – шпангоуты; 2 – кильсоны; 3 – продольные связи Рисунок 1.4 – Конструктивные элементы корпуса судна при поперечной (а) и продольной (б) системах набора: 1 – ширстрек; 2, 17 – палубный и бортовой стрингеры; 3 – пиллерс; 4 – карлингсы; 5 – рамный бимс; 6 – холостые бимсы; 7 – кница; 8, 9, 10 – холостой, флорный и рамный шпангоуты; 11 – голубница; 12, 14, 24 – средний, бортовой и днищевой кильсоны; 13 – утолщенный килевой пояс; 15 – флор рамного днищевого шпангоута; 16 – скуловой пояс обшивки; 18, 23 – рамные шпангоуты борта и днища; 19, 21 – соответственно палубные и бортовые продольные ребра жесткости; 20 – обшивка палубы; 22 – днищевые холостые продольные балки 17 При поперечной системе набора общая продольная прочность обеспечивается листами обшивки и настилов, а также рамами мощ- ных перекрестных связей. Поперечную раму представляют мощные рамные шпангоуты, продольную вертикальную раму – кильсоны и карлингсы, а продольную горизонтальную – бортовые стрингеры. Все эти связи набора выполняют только рамного профиля. Рамные шпангоуты являются главными балками поперечного на- бора. Они воспринимают основную нагрузку от давления воды и груза. Они состоят из усиленных сварных балок рамного шпангоута днища, рамного шпангоута борта и рамного бимса, которые соеди- нены между собой при помощи книц (рисунок 1.5, а). Рисунок 1.5 – Рамный (а) и холостой (б) шпангоуты при поперечной системе набора: 1 – бимс (рамный и холостой соответственно); 2 – карлингс; 3 – кница; 4 – шпангоут (рамный и холостой соответственно); 5 – бортовой стрингер; 6 – флор (рамный и холостой днищевые шпангоуты); 7 – кильсон; 8 – диаметральный кильсон; 9 – скуловая бракета; 10 – трапециевидная бракета; 11 – комингс люка; 12 – привальный брус; 13 – голубница Холостые шпангоуты по всему периметру изготовлены из поло- собульбового или углового профиля (рисунок 1.5, б). Расстояние между рамными и холостыми шпангоутами не пре- вышает четырех шпаций. Продольная система набора (рисунок 1.4, б, рисунок 1.6, а, б). Главными балками, учитывающими в общем про- дольном изгибе, являются обшивка и продольные балки рамного и холостого профилей. Известно, что пластина, опертая на вытянутый прямоугольный контур, при сжатии вдоль длинных сторон выдер- живает в четыре раза большую снимающую нагрузку, чем при по- 18 перечной системе. Поэтому продольную систему набора применяют при изготовлении корпусов судов значительной длины. К недостат- кам продольной системы набора относят более сложную стыковку секций при сварке корпуса и меньшую поперечную прочность. Дру- гим недостатком продольной системы набора является высокий рамный набор, загромождающий внутренние объемы и наличие по- вышенной концентрации напряжений в местах нарушения непре- рывности продольных ребер жесткости. Редко поставленные и сильно нагруженные балки поперечного набора делают в данном случае неразрывными. Балки продольного набора крепятся к рамным поперечным балкам с помощью бракет или путем приварки вертикальной стенки холостой балки к рамной стенке поперечной балки. Схемы поперечного сечения корпуса при продольной системе набора приведены на рисунке 1.6, а, б. Рисунок 1.6 – Рамный (а) и холостой (б) шпангоуты при продольной системе набора: 1 – палубный настил; 2 – рамный бимс; 3 – карлингс; 4 – палубное ребро жесткости; 5 – кница; 6 – рамный шпангоут; 7 – бортовой стрингер; 8 – флор; 9-кильсон; 10 – дни- щевое ребро жесткости; 11 – ребро жесткости борта; 12 – диаметральный кильсон Смешанная система набора часто применяется при строитель- стве речных судов внутреннего плавания. В средней части судна, воспринимающей максимальный изгибающий момент, перекрытия палубы и днища изготавливают по продольной системе набора. Пе- рекрытия же бортов, испытывающих значительные местные нагруз- ки, набирают по поперечной системе. Носовую и кормовую оконеч- ности целиком набирают по поперечной системе. 19 1.7. Сварные соединения Сварка является основным способом соединения деталей судо- вого корпуса. В сварное соединение входят участки соединенных сварных частей, включающих сварной шов и зону основного метал- ла с измененными свойствами. Наиболее распространенными видами сварных соединений яв- ляются тавровые, составляющие (80–88) %, и стыковые, составля- ющие (12–15) % от общей протяженности сварных швов на судне. Остальные соединения (рисунок 1.7) встречаются реже. Рисунок 1.7 – Виды сварных соединений деталей корпусных конструкций: а – тавровые; б – угловое; в – стыковое; г – внахлестку; д – тавровое на пробочных швах; е – тавровое на прорезных швах с полным проваром Конструктивным размером угловых и тавровых швов является катет К шва (рисунок 1.8). Рисунок 1.8 – К определению размера катета таврового шва 20 Обычно в судокорпусостроении при назначении типов и разме- ров угловых и тавровых швов не производится их расчета, а исполь- зуются таблицы «Правил», в которых в зависимости от характера нагружения, ответственности соединения и толщины соединяемых деталей задаются параметры сварных швов (катет, тип шва – одно- сторонний, двухсторонний и др.). Причины, позволяющие использовать такой метод назначения размеров сварных швов, следующие: – расчет, в подавляющем большинстве встречающихся кон- струкций и нагрузок на них, приводит к относительно малым раз- мерам катетов; – сварщик в условиях судостроительного завода выполнить катет меньше 3 мм практически не может; – размер катета должен учитывать допуски на сборку конструк- ции: величина зазора (рисунок 1.7) нормируется в зависимости от толщины листов и предполагаемого способа сварки, но по действу- ющим нормам не должна превышать 2 мм; – размер катета должен включать добавку на коррозию сварного шва. В соответствии с требованиями «Правил Регистра» типы швов тавровых соединений конструкций корпусов судов приведены в таблице 1.6. Таблица 1.6 Характер выполня- емого шва Обозначение шва Эскиз шва 1 2 3 1. Двусторонний непрерывный ДК 2. Односторонний непрерывный ОК 21 Окончание таблицы 1.6 1 2 3 3. Односторонний прерывистый К-а/t 4. Шахматный пре- рывистый К-aZt 5. Точечный одно- сторонний T-b/t Примечание. Д – двусторонний; О – односторонний; Т – точечный; К – катет шва, мм; а – длина проварки, мм; t – шаг, мм; b – ширина точки, мм. Конструктивные элементы швов тавровых соединений без скоса кромок стальных конструкций корпусов судов следует назначать по таблице 1.6, в которой коэффициент прочности, соответствующий номеру шва, представляет собой отношение суммарной расчетной высоты непрерывного шва к толщине наиболее тонкого из соединя- емых листов. Расчетная высота шва принята равной 0,7 катета шва. Для прерывистых и точечных швов указан коэффициент прочности равнопрочных им непрерывных швов. Указанные в таблице 1.6 швы по согласованию с Речным Реги- стром могут быть заменены равнопрочными швами другого харак- тера с иными размерами конструктивных элементов. Номера швов тавровых соединений для элементов корпусов су- дов различных классов назначают по таблице 1.7 и 1.8. 22 Таблица 1.7 Толщина наиболее тонко- го из соединяе- мых листов, мм Номер шва 1 2 3 4 5 Коэффициент прочности 1 0,75 0,50 0,35 0,20 3 ДЗ Д2 О3 3-50/100 или Т-10/40 3-50/100 или Т-10/40 3,2 и 3,5 ДЗ Д2 О3 3-50/100 или Т-10/40 3-50/100 или Т-10/40 3,8 и 4,5 ДЗ Д3 О4 О3 4-75/200 или Т-10/40 5 и 5,5 Д4 Д4 О4 О3 4-75/200 или Т-10/40 6 и 7 Д5 Д4 Д3, 5 4-75 Z 150 4-75 Z 300 8 и 9 Д6 Д5 Д4 5-75 Z 150 4-75 Z 200 10 Д7 Д6 Д5 6-75 Z 150 4-75 Z 200 12 Д9 Д6 Д5 6-75 Z 150 4-75 Z 200 Примечание. Катеты швов 5 мм и более, выполняемые автоматической и по- луавтоматической сваркой под слоем флюса или в углекислом газе, допускается уменьшать на 1 мм. Таблица 1.8 Свариваемые элементы корпуса судов Номер шва по таблицам для судов классов «М» и «О» «Р» и «Л» 1 2 3 Днищевой набор 1. Стенки кильсонов, флоров к наружной обшивке, кроме указанных в п. 5 и 3 3 4 2. Стенки кильсонов, флоров к их пояскам, или к настилу второго дна, кроме указан- ных в п. 3-5 4 4 23 Продолжение таблицы 1.8 1 2 3 3. Стенки кильсонов к их пояскам, настилу второго дна и наружной обшивке в машин- ных отделениях в районе фундаментов 2 3 4. Стенки кильсонов, флоров к настилу второго дна сухогрузных судов, загрузку и выгрузку которых производят грейферами 3 3 5. Стенки непроницаемых флоров и киль- сонов к наружной обшивке и к настилу второго дна 2 2 6. Стенки флоров и кильсонов друг к другу и к переборкам 2 2 7. Холостой набор к наружной обшивке на 0,2 длины судна в машинном отделении, носовой и кормовой оконечностях 3 3 8. Холостой набор к наружной обшивке в районах, кроме указанного в п.7 5 5 9. Холостой набор к настилу второго дна сухогрузных судов, загрузку и разгрузку которых производят грейферами 3 3 10. Холостой набор к настилу второго дна для судов, кроме указанных в п.9 4 4 11. Настил второго дна к наружной обшив- ке и к внутреннему борту 2 2 Бортовой набор 12. Стенки рамных шпангоутов и бортовых стрингеров к их пояскам, к наружной об- шивке и к обшивке внутреннего борта 3 4 13. Стенки бортовых стрингеров, рамных шпангоутов и холостой набор к обшивке второго борта судов, загрузку и разгрузку которых производят грейферами 3 3 14. Стенки рамных шпангоутов и бортовых стрингеров один к другому и к переборкам 2 2 24 Продолжение таблицы 1.8 1 2 3 15. Холостой набор к наружной обшивке и к обшивке внутреннего борта 3 4 Набор палуб и платформ 16. Набор палубы к палубному настилу в районах установки опорных барабанов на плавучих кранах 1 1 17. Набор палубы к палубному настилу на судах-площадках 2 2 18. Набор палубы к палубному настилу на судах, кроме указанных в п.17 5 5 19. Стенки рамного набора к их пояскам 4 4 20. Стенки рамных бимсов и карлингсов друг к другу, к бортовой обшивке и к пере- боркам 2 2 21. Комингсы люков к палубе и к бимсам 2 2 Переборки 22. Форпиковая, ахтерпиковая переборки и переборки водяных и нефтяных цистерн к наружной обшивке и к палубе 2 2 23. Непроницаемые переборки, кроме ука- занных в п.22, к наружной обшивке, настилу второго дна и к настилу палубы 2 2 24. Стенки рамного набора к их пояскам и к листам переборок 4 4 25. Стенки рамного набора переборок друг к другу и к днищевому, бортовому и па- лубному набору 2 2 26. Продольные переборки к поперечным 2 2 27. Холостой набор переборок к их листам 5 5 Палубы, платформы и надстройки 28. Палубные стрингеры верхних расчет- ных палуб к наружной обшивке 1 1 29. Палубные стрингеры палуб, кроме ука- занных в п. 28, и платформы к наружной обшивке 2 2 25 Окончание таблицы 1.8 1 2 3 30. Пиллерсы к пояскам рамного набора и второму дну 2 2 31. Наружные стенки рубок и надстроек к палубе 3 3 32. Набор надстроек и рубок к их стенкам 5 5 33. Переборки надстроек и рубок к палубе 4 4 Кницы, подкрепления рамного набора 34. Кницы к набору и к листам конструкций 2 2 35. Пояски книц к стенкам книц 2 2 36. Подкрепляющие ребра жесткости и окантовочные полосы вырезов к стенкам рамного набора 4 5 Фундаменты 37. Стенки, бракеты и кницы фундаментов двигателей внутреннего сгорания один к другому, к наружной обшивке, к настилу второго дна и к опорным пояскам 1 1 38. Стенки, бракеты и кницы фундаментов, кроме указанных в п.37, к наружной об- шивке, к настилу второго дна и к опорным пояскам 2 2 39. Пояски бракет и книц к их стенкам 2 3 При изготовлении сварных конструкций в них возникает ряд яв- лений, которые являются нежелательными: 1) изменение структуры металла околошовной зоны, могущее при- вести к изменению механических свойств материала; 2) неравномерный высокотемпературный нагрев деталей кон- струкции при сварке вызывает появление остаточных сварочных напряжений и деформаций. После остывания конструкции эти оста- точные деформации искажают форму и размеры соединения, умень- шая надежность конструкции и ухудшая ее эксплуатационные каче- ства; 26 3) возможность появления всевозможных микроконцентраторов на- пряжений, являющихся следствием различных дефектов сварного шва; 4) скученность сварных швов создает напряженное состояние, близкое к объемному, что резко снижает деформационную способ- ность конструкции и повышает вероятность возникновения хруп- ких трещин. Правила Речного Регистра предусматривают мероприятия, ис- ключающие или уменьшающие степень вредного влияния сварных соединений на надежность корпуса судна. Важнейшие из них при- ведены на рисунке 1.9. Так расстояние между параллельными сты- ковыми швами должно быть не меньше десяти толщин листа при толщине листа 3–10 мм и 100 мм при толщине листа больше 10 мм. Расстояние между параллельными стыковыми и узловыми свар- ными швами, расположенными внутри секции, должно быть не ме- нее 30 мм. Угол между двумя стыковыми швами должен быть больше 600. Рисунок 1.9 – Требования «Правил Регистра» к взаимному расположению сварных швов: а – параллельные стыковые швы; б – стыки листов; в – параллельные угловые и стыковые швы; г – пересекающиеся швы; 1 – обшивка или настил; 2 – переборка или рамная связь 27 2. ОБЩАЯ ПРОДОЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ПО ДОПУСКАЕМЫМ НАПРЯЖЕНИЯМ И ПО ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ Определение напряжений от общего изгиба должно произво- диться для двух случаев: прогиба (при сжатой палубе) и перегиба (при сжатом днище) при действии на судно суммарного изгибаю- щего момента на тихой воде МТ.В. и дополнительного волнового момента МД.В. Вычисления изгибающих моментов МТ.В. и перерезывающих сил NТ.В. на тихой воде производится непосредственным интегрирова- нием кривой нагрузки. Для судов всех типов должны быть рассмот- рены наиболее неблагоприятные возможные в эксплуатации состоя- ния нагрузки. Расчетные состояния, требуемые Регистром, для су- хогрузных, наливных и пассажирских судов, судов технического флота, буксиров и толкачей приведены в [3]. Для сухогрузных судов при рассмотрении состояния нагрузки в грузу следует учитывать возможную неравномерную загрузку трю- мов по сравнению с предусмотренной инструкцией о погрузке и выгрузке. Предполагается, что 5 % общего количества принято на судно груза перенесено из трюмов (с грузовой палубы) средней ча- сти судна в трюмы (на грузовую палубу) в оконечностях или наобо- рот (рисунок 2.1). У судов с отношением 25 L H  определение МТ.В. и NТ.В. может производиться с учетом гибкости корпуса. Значение их в этом слу- чае определяются по формулам: 0 Ò.Â. Ò.Â.Ì Ì , (2.1) 0 Ò.Â. Ò.Â.N N , (2.2) где 0 Ò.Â.Ì и 0 Ò.Â.N – изгибающий момент и перерезывающая сила, определенные без учета влияния гибкости судна; β – коэффициент, учитывающий влияние гибкости корпуса и равный 28 4 2 1 1 12,5 L B EJ     , (2.3) где Е – модуль упругости материала корпуса, МПа; J – момент инерции миделевого сечения эквивалентного бруса в первом приближении, м4; α – коэффициент полноты расчетной ватерлинии. Рисунок 2.1 – Неравномерная загрузка сухогрузных судов: 1 – распределение груза, согласно инструкции по погрузке и выгрузке; 2 – распределение груза по Правилам Регистра при расчетах общей прочности. Заштрихованная область представляет 5 % всего груза 2.1. Дополнительный волновой изгибающий момент Дополнительный волновой изгибающий момент МД.В. (кН∙м) определяется по формуле 2 Ä.Â. 0 1 2Ì ê ê ê ÂL h   , (2.4) 29 где h – расчетная высота волны (м), равная 3,0; 2,0; 1,2 и 0,6 м соот- ветственно для классов «М», «О», «Р» и «Л»; δ – коэффициент общей полноты судна; к0 – коэффициент, значение которого вычисляется по формулам: – для судов класса «М» и «О» 0 1,24 1,7  ê L   ; (2.5) – для судов класса «Р» и «Л» 0 1,24 12,0  ê L   ; (2.6) к1 – коэффициент, значение которого принимается по таблице 2.1; к2 – коэффициент, значение которого вычисляется в зависимости от осадки носом Тн и длины судна L по формуле í2 2 20 Ò ê L   (2.7) Значение к2 не должно приниматься меньше единицы. Таблица 2.1 Значение коэффициента к1 Класс судна Длина судна L, м 20 60 100 140 «М» 0,234 0,172 0,136 0,116 «О» 0,207 0,134 0,099 0,077 «Р» 0,168 0,107 0,078 0,055 «Л» 0,123 0,085 0,061 - Значение дополнительного волнового изгибающего момента при- нимается постоянным на протяжении 0,5L в средней части судна и уменьшается к оконечностям до нуля по линейному закону (рису- нок 2.2). 30 Рисунок 2.2 – Эпюры дополнительного волнового момента и перерезывающей волновой силы 2.2. Определение дополнительной волновой перерезывающей силы Дополнительная волновая перерезывающая сила Nд.в. (кН) опре- деляется по формуле Ä.Â. . 4 ä â Ì N L  (2.8) Ее эпюра должна быть принята в соответствии с рисунком 2.2. Наибольшие расчетные значения изгибающих моментов и пере- резывающих сил при прогибе и перегибе определяются алгебраи- ческим суммированием изгибающих моментов и перерезывающих сил на тихой воде и дополнительных их составляющих на волне- нии, т.е. ð Ò.Â. Ä.Â.Ì Ì Ì  , (2.9) p Ò.Â. Ä.Â.N N N  . (2.10) Расчет прочности следует проводить для тех сечений корпуса, в которых можно ожидать наибольших напряжений, т.е. в сечениях, где действуют максимальные изгибающие моменты и перерезыва- ющие силы, в наиболее слабых сечениях средней части судна, в ме- стах окончания основных продольных связей, в сечениях у границ перехода одной системы набора в другую. 31 В эквивалентный брус включаются все продольные связи, нахо- дящиеся в сечении и идущие непрерывно на протяжении большем, чем удвоенная высота борта. Прерывистые связи включаются в со- ответствии с рисунком 2.3. Рисунок 2.3 – Включение прерывистых связей в эквивалентный брус (заштрихованный участок в эквивалентный брус не включается) Одноярусные надстройки (рубки), опирающиеся не менее чем на три поперечных переборки, включаются в эквивалентный брус в соответствии с рисунком 2.4. Рисунок 2.4 – Включение надстройки (рубки) в эквивалентный брус (заштрихованный участок в эквивалентный брус не включается) Ограждения грузовых палуб и привальные брусья всех судов в состав эквивалентного бруса не включаются. 2.3. Определение нормальных и касательных напряжений в сечении эквивалентного бруса Нормальные напряжения (МПа) при общем изгибе корпуса суд- на определяются по гипотезе плоских сечений по формуле 310p M i iJ Z    , (2.11) 32 а касательные напряжения на уровне нейтральной оси эквивалент- ного бруса (МПа) – по формуле 310 pN S J t    , (2.12) где Мр – расчетный изгибающий момент, кН∙м; Np – расчетная перерезывающая сила, кН; J – момент инерции поперечного сечения эквивалентного бруса, м4; Zi – отстояние i-й связи от нейтральной оси, м; S – статический момент части поперечного сечения эквивалент- ного бруса, расположенного выше или ниже нейтральной оси, определенный для этой оси, м3; Σt – сумма толщин обшивки бортов и продольных переборок на уровне нейтральной оси эквивалентного бруса, м. 2.4. Выбор допускаемых напряжений При проверке прочности жестких связей эквивалентного бруса, участвующих только в общем изгибе и не несущих местной нагруз- ки (продольных непрерывных комингсов, связей ненагруженных палуб и т.п.), допускаемые нормальные напряжения от общего из- гиба в долях от предела текучести должны приниматься, в зависи- мости от класса судна, равными: класс «М» [σ] = 0,7σт при σт = 240 МПа [σ] = 0,65σт при σт = 300 МПа [σ] = 0,6σт при σт = 400 МПа класс «О», «Р» и «Л» [σ] = 0,75σт при σт = 240 МПа [σ] = 0,70σт при σт = 300 МПа [σ] = 04,6σт при σт = 400 МПа Допускаемые нормальные напряжения от общего изгиба жестких связей эквивалентного бруса, участвующих в общем изгибе и несу- щих местную нагрузку (связей нагруженных палуб и днища всех судов), берутся равными [σ] = 0,6σт. Допускаемые касательные напряжения в связях, воспринимаю- щих действие перерезывающей силы при общем изгибе, принима- ются равными   òò 0,3  . (2.13) 33 Общая продольная прочность корпуса судна считается обеспе- ченной, если во всех расчетных случаях нормальные и касательные напряжения не превышают допускаемых. Рассмотренная схема общей прочности предусматривает нали- чие спроектированного каким-либо способом эквивалентного бруса, т.е. носит проверочный характер. Во многих случаях размеры про- дольных связей эквивалентного бруса являются неизвестными, и они должны быть спроектированы таким образом, чтобы возникаю- щие в них напряжения от общего изгиба не превышали допускае- мых. Для этого по величине расчетного момента сопротивления по- перечного сечения эквивалентного бруса, определенного по формуле   p p M W   , (2.14) должно быть произведено соответствующее распределение матери- ала между продольными связями эквивалентного бруса. Оно может быть выполнено любым из аналитических методов, предложенных для проектирования корпусных конструкций. 2.5. Общая продольная прочность по предельному состоянию Расчеты общей продольной прочности по предельному состоя- нию должны быть произведены во всех расчетных случаях, приня- тых при проверке общей прочности по допускаемым напряжениям. Условие предельного состояния для судов внутреннего плавания записывается в виде ï ð ðÌ ÊÌ , (2.15) где Мр – расчетный изгибающий момент при прогибе и перегибе, кН∙м; Мпр – предельный момент, равный изгибающему корпус судна моменту, при котором в наиболее удаленный от нейтральной оси точке эквивалентного бруса возникают растягивающие или сжима- 34 ющие напряжения, равные пределу текучести примененного мате- риала. В тех случаях, когда корпус судна выполнен из разных ста- лей, имеющих неодинаковый предел текучести, предельный момент должен быть определен с учетом того, в какой из связей поперечно- го сечения корпуса напряжения, равные пределу текучести, возни- кают в первую очередь. При проверке предельной прочности судна должны определяться предельные моменты, соответствующие про- гибу и перегибу судна. Их значения (кН∙м) определяются по фор- муле 3 ò 10ï ðÌ W   , (2.16) где σт – предел текучести материала наиболее удаленной от нейтральной оси точки эквивалентного бруса, МПа; W – момент сопротивления поперечного сечения эквивалентно- го бруса относительно наиболее удаленной от нейтральной оси точ- ки, в которой напряжения равны пределу текучести, м3. При вычислении момента сопротивления необходимо произво- дить редуцирование гибких связей, принимая напряжения на одной из кромок эквивалентного бруса, равными пределу текучести. Рас- чет производится методом последовательных приближений до тех пор, пока разность в напряжениях между конечным и предыдущим приближениях не будет превышать 5 %. Определение редукцион- ных коэффициентов пластин при продольной системе набора про- изводится по формуле 2 ñæ 80 100t a          , (2.17) где ׀σсж׀ – абсолютное значение сжимающего напряжения в жестких связях (МПа) на уровне центра тяжести пластины, полученного при расчете эквивалентного бруса в соответствующем приближении; t – толщина пластины, см; а – длина меньшей стороны пластины, см. Определение редукционных коэффициентов пластин при попе- речной системе набора производится по таблице 2.2. 35 Таблица 2.2 Значения редукционных коэффициентов φ при поперечной системе набора для проверки прочности по предельному состоянию Вид деформации Тип пластин φ при толщинах пластин, мм 4 6 8 10 Растяжение Непосредственно вос- принимающие попе- речную нагрузку 0,20 0,40 0,52 0,58 Непосредственно не воспринимающие по- перечную нагрузку 0,05 0,20 0,31 0,35 Сжатие Непосредственно вос- принимающие и не воспринимающие по- перечную нагрузку 0,03 0,07 0,07 0,07 При определении момента сопротивления сечения корпуса по предельному состоянию должны редуцироваться и сжатые жесткие связи корпуса (продольные балки палуб, платформ, днища, борта, настила второго дна и продольных переборок), у которых критиче- ские, т.е. исправленные с учетом изменения модуля нормальной упругости, Эйлеровы напряжения σэ меньше напряжений в жестких связях σж, возникающих при действии предельного момента. Реду- цированный коэффициент этих связей должен определяться по формуле æ 1ý      , (2.18) Коэффициент запаса прочности по предельному моменту К, независимо от марки применяемого материала, принимается рав- ным 1,35 для кромки эквивалентного бруса, жесткие связи которой не несут местную нагрузку, и 1,50 – для кромки, жесткие связи ко- торой несут местную нагрузку. 36 Для грузовых судов прочность корпуса по предельному моменту (кН∙м) проверяется по условию ï ð ï ðÌ K DL , (2.19) где Кпр – коэффициент предельного момента, определяемый по таб- лице 2.3; D – водоизмещение судна, т. Таблица 2.3 Значения коэффициента предельного момента Кпр Тип судна Кпр при длине судна, м 20 60 80 100 140 Грузовые самоходные 0,68 0,55 0,40 0,32 0,28 Сухогрузные несамоходные 0,56 0,43 0,28 0,21 0,18 Наливные баржи 0,48 0,32 0,20 0,15 0,12 3. РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА 3.1. Конструкция рамных балок Рамные балки набора корпуса состоят из стенки и двух поясков. Во многих случаях одним из поясков, называемым присоединенным, является обшивка, а другим пояском, называемым свободным – полка или фланец. Присоединение тавра к обшивке образует дву- тавровый профиль, состоящий из двух неодинаковых поясков и стенки, рисунок 3.1. 37 Рисунок 3.1 – Схема двутаврового профиля: 1 – присоединенный поясок; 2 – стенка; 3 – полка Высота таврового профиля должна быть согласована с высотой пересекающихся с ним холостых балок. Толщина стенки профиля S должна быть равна толщине обшивки или настила, к которым стенка прилегает. Эта толщина может быть уменьшена по сравне- нию с толщиной обшивки на 1–2 мм при толщине обшивки не ме- нее 5 мм и на 2–3 мм по сравнению с утолщенным настилом внут- реннего дна или палубы. При толщине обшивки 5 мм и менее тол- щина стенки должна быть равна толщине обшивки. В практических случаях высоту профиля h выбирают из соотно- шения h S m , (3.1) где m = 80. Таким образом, исходя из (3.1) высота стенки равна 80 толщинам обшивки или 80 толщинам стенки профиля. Толщина приваренного свободного пояска принимается равный 1,25–1,75 толщины ее стенки, т.е.  1 1,25 1,75S S  , (3.2) Ширину отогнутого фланца или приваренного несимметричного свободного пояска следует принимать в пределах (8–12) их толщины. 38 Ширина симметричного свободного пояска должна приниматься в пределах 15–25 его толщин. Рамные балки в большинстве конструкций пересекаются с холо- стыми балками, для прохождения которых в стенках рамках балок делают вырезы. Такие вырезы ослабляют стенку рамных балок. Для предотвра- щения повреждений стенок рамных балок высота вырезов ограни- чивается Правилами Регистра в 40 % высоты балки h. Исходя из этого требования у таких балок 2,5p õh h , (3.3) где hр – высота рамной балки; hх – высота холостой балки, пересекающейся с данной рамной балкой. 3.2. Подкрепление стенок рамных балок Стенка рамного набора при отношении высоты к толщине стенки h S > 80, (3.4) а также ослабленные вырезом стенки высотой более 500 мм должны быть подкреплены вертикальными или горизонтальными ребрами жесткости (рисунок 3.2) с соблюдением следующих условий: 1. Высота вертикальных подкрепляющих ребер должна быть не менее 10 % высоты стенки. Значение момента инерции поперечного сечения вертикальных ребер жесткости JВ, см4 должна быть не менее 3 BJ aS  , (3.5) где γ – коэффициент, определяемый по таблице 3.1; a – расстояние между подкрепляющими ребрами жесткости, см, которое не должно превышать высоту стенки балки h; S – толщина стенки балки. 39 Рисунок 3.2 – Подкрепление рамной связи вертикальными ребрами Таблица 3.1 h a 1,0 и менее 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 3,0 4,0 γ 0,3 0,6 1,3 2,0 2,9 4,0 8,3 17,6 2. Момент инерции поперечного сечения горизонтальных под- крепляющих ребер с присоединенным пояском Jr , см4, должен быть не менее, (рисунок 3.3) 7 25,1 10r eíJ R l aS   , (3.6) где Rен – предел текучести материала ребра; l – длина подкрепляющего ребра, см; а – расстояние между подкрепляющими ребрами, см. 3. Ребра допускается выполнять из полосы, если отношение их высоты к толщине не превышает 10. В любом случае высота ребра должна быть не менее 50 мм, тол- щина – не менее 0,8 толщины подкрепляемой стенки. Рисунок 3.3 – Подкрепление рамных связей горизонтальными ребрами 40 3.3. Проектирование кничных соединений Соединение балок набора корпуса для образования замкнутых конструкций основано на принципе совмещения связей в одной плоскости. Балки набора, стенки которых расположены в одной плоскости, соединяют кницами. Типы и размеры книц принимают в соответствии с Правилами Речного Регистра, рисунок 3.4. Рисунок 3.4 – Установка книц: а, б – узел, бимс шпангоут, рамный и холостой соответственно; в, г, д – скуловые узлы рамных и холостых шпангоутов; е, ж – узлы пересечения продольных и поперечных связей; 1, 2 – бимсы рамный и холостой; 3 – кницы; 4, 5 – шпангоуты рамный и холостой Размеры книц определяют следующим образом: при соединении связей холостого набора кницы должны перекрывать набор на про- тяжении не менее двух высот меньшего профиля, при соединении связей рамного набора – не менее одной высоты меньшего профиля. Толщина книц, соединяющих рамный и холостой набор, должна быть не менее толщины стенки меньшего профиля. Кницы и бракеты, размеры одной из привариваемых сторон ко- торых более 35 толщин, должны иметь по свободной кромке прива- ренную полосу или фланец. Ширину приваренной полосы по одну сторону от линии привар- ки или фланца принимают в пределах 8–12 их толщин. 41 В районах окончания палуб, платформ, настила второго дна, про- дольных переборок устанавливают кницы, уменьшающие концен- трацию напряжений, рисунок 3.5. Рисунок 3.5 – Установка книц в районах окончания палуб, платформ и переборок: 1 – кница 4. НАБОР ДНИЩЕВЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ 4.1. Общие требования к проектированию днищевых перекрытий Днищевое перекрытие включает в себя скуловую и днищевую части наружной обшивки и подкрепляющие ее балки: флоры, вер- 42 тикальный киль, кильсоны и продольные ребра жесткости. На судах с двойным дном сюда включается и настил двойного дна с под- крепляющим его набором. На днищевые перекрытия действуют статические и динамиче- ские нагрузки: давление воды, силы тяжести от грузов и оборудова- ния, силы инерции при качке. Большие нагрузки днище испытывает при постройке и ремонте судна, воспринимая реакции опорных устройств. Выбор системы набора поперечной или продольной зависит в основном от уровня напряжений, действующих в сечениях элемен- тов днища, включаемых в эквивалентный брус. При значительной величине этих напряжений выбирают продольную систему набора с двойным дном. Этот вариант позволяет обеспечить условия общей прочности и устойчивости при продольном изгибе судна. На относительно небольших судах (буксирах, промысловых) двойное дно не ставится. На крупных судах двойное дно является обязательным, и оно выполняет следующие функции:  повышает сохранность перевозимого груза от аварии, а ма- шинное отделение от затопления;  обеспечивает непотопляемость судна;  предотвращает загрязнение окружающей среды при авариях;  служит для размещения балластных цистерн и цистерн запасов;  увеличивает момент сопротивления эквивалентного бруса и повышает устойчивость пластин. 4.2. Нагрузки, действующие на днище Расчетную местную нагрузку задают давлением р, кПа, значение которой принимают равным наибольшему из значений, полученных по приводимым ниже формулам, где приняты: Нс – высота борта судна, м; Тгр – осадка судна в полном грузу в рассматриваемом сечении, м; Тп – осадка судна порожнем в рассматриваемом сечении, м; Тб – осадка судна в балласте в рассматриваемом сечении, м; hб – высота балластной цистерны до верха воздушной трубы, м; hш – высота расширительной шахты грузового отсека наливного судна, м; 43 hк – напор водяного столба, м, соответствующий избыточному давлению, на которое сконструирован и рассчитан дыхательный клапан в газоотводных трубах; r – полувысота расчетной волны, м; qгр – давление груза или топлива, кПа, без учета неравномерно- сти его распределения. Расчетную нагрузку на днище, за исключением оконечностей, определяют по формулам: 1. Для холостого набора и обшивки всех отсеков и для рамного набора отсеков, не испытывающих противодавления груза (суда- площадки, отсеки машинных отделений, жилые отсеки пассажир- ских и буксирных судов и др.):  ãð9,81ð Ò r  , (4.1)  9,81 íð Ò r  , (4.2)  9,81 áð Ò r  . (4.3) 2. Для рамного набора грузовых трюмов сухогрузных судов и грузовых отсеков наливных судов при плавании судна в грузу  ãð ãð9,81ð q Ò r   , (4.4) или  ãð9,81 0,5ð Ò r  . (4.5) Если судно допускается к плаванию с балластом в двойном дне,   9,81 á áð h Ò r   . (4.6) Если судно допускается к плаванию порожнем с балластом вне двойного дна,  á9,81ð Ò r  . (4.7) Если судно допускается к плаванию порожнем без балласта, 44  ï9,81ð Ò r  . (4.8) 3. Для холостого набора и обшивки днища грузовых отсеков наливных судов при плавании судна в грузу: при отсутствии двойного дна  ãð ãð9,81ð q Ò r   , (4.9) при наличии двойного дна,  ãð9,81ð Ò r  . (4.10) Если судно допускается к плаванию порожнем без балласта,  ï9,81ð Ò r  . (4.11) Если судно допускается к плаванию порожнем с балластом вне двойного дна,  á9,81ð Ò r  . (4.12) Если судно допускается к плаванию порожнем с балластом в двойном дне,   9,81 á áð h Ò r   . (4.13) 4. Для холостого набора и настила внутреннего дна сухогрузных и наливных судов при плавании в грузу ð q . (4.14) 4.3. Днищевой набор на судах без двойного дна при поперечной системе набора Такая система набора применяется на грузовых судах длиной менее 70 м, буксирах, судах технического флота, промысловых су- дах. Элементами днищевого набора является средний непрерывный 45 кильсон и боковые кильсоны, расстояние между которыми и бортом не должно превышать 2,5 м. Кильсоны должны быть протянуты дальше в нос и корму. Расстояние между флорами принимается кратным шпации не должно превышать:  для судов-площадок – 1,2 м;  для пассажирских и наливных типов – 2,4 м;  для судов остальных типов – 2 м. Если флоры устанавливаются не на каждой шпации, между ними устанавливаются днищевые холостые шпангоуты (рисунок 1.3, а, рисунок 4.1). а) б) Рисунок 4.1 – Буксир-ледокол (а) и конструкция его одинарного дна (б): 1 – средний кильсон; 2 – боковые кильсоны; 3 – флор; 4 – поясок кильсона; 5 – шпангоуты Схема днищевого перекрытия при поперечной системе набора приведена на рисунке 4.2. 46 Рисунок 4.2 – Схема днищевого перекрытия при поперечной системе набора: 1 – борта; 2 – поперечная переборка; 3 – флоры; 4 – боковые кильсоны; 5 – средний кильсон; 6 – ребро жесткости флора; 7 – голубница Момент сопротивления поперечного сечения флора с присоеди- ненным пояском W, см3, определяют по формуле  21 2 1 14,2W K K d B T r m      , (4.15) где К1, К2 – коэффициенты, определяемые по таблице 4.1 и 4.2; d1 – расстояние между флорами, м; В1 – величина, принимаемая равной наибольшему расстоянию между продольными переборками (раскосными фермами) или меж- ду ними и бортом судна, м. При трех или четырех продольных пе- реборках (раскосных фермах) значение В1 должно быть принято не менее 3  , при пяти и более продольных переборках (раскосных фермах) – не менее 4  . 47 При отсутствии продольных переборок (раскосных ферм) В1 при- нимают равным В. Т – максимальная осадка судна в рассматриваемом сечении, м; r – полувысота расчетной волны, м; m – величина, м, принимаемая равной: для судов классов «М» и «О» 0,6; для судов классов «Р» и «Л» – 0,9. Таблица 4.1 1 кильсон 3 кильсона и более ï 1L  К1 ï 1L  К1 При наличии рамных шпангоутов При отсут- ствии рамных шпангоутов При наличии рамных шпангоутов При отсут- ствии рамных шпангоутов 0,7 0,8 0,9 0,7 0,55 0,65 0,8 0,9 1,0 0,9 0,60 0,70 0,9 и более 1,0 1,0 1,1 0,65 0,75 Примечание. Lп – расстояние между поперечными переборка- ми или раскосными фермами, м 1,3 0,70 0,8 1,5 0,75 0,9 1,7 0,80 1,0 1,9 0,90 1,0 2,1 и более 1,0 1,0 Таблица 4.2 1Â Í К2 При наличии рамных шпангоутов или рамных стоек продольных пере- борок в плоскости каж- дого флора При отсутствии рамных шпангоутов или рамных стоек продольных пере- борок в плоскости каж- дого флора 1 0,9 1 2 0,6 3 и более 0,5 48 Момент сопротивления поперечного сечения днищевого холо- стого шпангоута с присоединенным пояском, см3 должен быть не менее  217,5W ac T r m   , (4.16) где а – шпация, м; с1 – наибольшее расстояние между кильсонами или между киль- сонами и продольной переборкой (бортом), м; Т, r, m – принимать согласно (4.15). Момент сопротивления поперечного сечения среднего и боково- го кильсонов должно быть не менее момента сопротивления, требу- емого для флоров. Расстояние между кильсонами, а также между кильсонами и бор- том или продольной переборкой не должно превышать 2,5 м. 4.4. Днищевой набор на судах без двойного дна при продольной системе набора Конструкция одинарного дна при продольной системе набора приведена на рисунке 4.3. Рисунок 4.3 – Одинарное дно при продольной системе набора: 1 – кильсон; 2 – флор; 3 – продольная балка; 4 – кницы; 5 – поперечная переборка 49 Днищевой набор таких судов состоит из продольных балок, иду- щих по наружной обшивке и высоких флоров. Продольные балки опираются на эти флоры и поперечные переборки, а флоры – на продольные переборки и борта. Продольные блоки днищевого набора пропускают вдоль судна или их разрезают и приваривают к поперечным переборкам. Момент сопротивления поперечного сечения ребра жесткости дни- ща с присоединенным пояском, см3, должен быть не менее  217,5W ad T r m   , (4.17) где а – шпация, м; d1 – расстояние между флорами, м; Т, r, m – принимать согласно (4.15). 4.5. Днищевой набор в отсеках с двойным дном при поперечной системе набора Варианты двойного дна для сухогрузного судна приведены на рисунке 4.4. В соответствии с требованиями Правил Регистра высота между- донного пространства h, в зависимости от длины судна, принимает- ся следующей:  при L ≤ 120 м h = 0,8 м;  при L > 120 м h = 0,9 м. Расстояние между флорами принимается кратным шпации и не должно превышать:  для сухогрузных судов в пределах грузовых люков – 1,8 м;  для пассажирских и наливных судов – 2,4 м;  для сухогрузных судов вне пределов грузовых люков и судов остальных типов – 2 м. На всех судах в отсеках с двойным дном устанавливается непре- рывный средний кильсон и при необходимости боковые кильсоны. Расстояние между кильсонами, а также между кильсонами и бор- том или продольной переборкой не должно превышать 3 м. 50 Рисунок 4.4 – Двойное дно: а – разделение двойного дна; b – двойное дно со сплошными и бракетными флорами; с – двойное дно с продольным набором (а продольными ребрами жесткости); d – двойное дно с днищевыми стрингерами; 1 – балластная вода (форпик); 2 – балластная вода (двойное дно); 3 – топливо; 4 – смазочное масло; 5 – коффердам; 6 – пресная вода; 7 – полка скуловой кницы; 8 – настил второго дна; 9 – водонепроницаемый флор; 10 – открытый бракетный флор; 11 – верхний угольник флора; 12 – нижний угольник флора; 13 – бракеты; 14 – сплошной флор; 15 – горизонтальный киль; 16 – вертикальный киль; 17 – бортовой стрингер; 18 – скуловой стрингер; 19 – скуловая кница; 20 – трюмные шпангоуты; 21 – скуловая кница; 22 – днищевые продольные балки; 23 – продольные балки второго дна; 24 – крайний междудонный лист; 25 – днищевые стрингеры 51 Конструктивно флоры делятся на водонепроницаемые, сплошные и бракетные (рисунок 4.5). Рисунок 4.5 – Водонепроницаемый (а) и сплошной (б) флоры Если флоры расположены не на каждой шпации, между ними устанавливают бракетные флоры. Конструктивное устройство бра- кетных флоров приведено на рисунке 4.6. Рисунок 4.6 – Бракетный флор: 1 – бракета; 2 – верхняя балка флора; 3 – распорка; 4 – нижняя балка флора Бракетные флоры состоят из верхних и нижних непрерывных ба- лок, соединенных у кильсонов (продольных переборок) и у скулы. Между бракетами допускается установка распорок, соединяю- щих верхнюю и нижнюю балки бракетного флора и делящих пролет бракетного флора пополам. Площадь поперечного сечения распорки принимается равной площади поперечного сечения меньшей из балок бракетного флора. 52 Момент сопротивления поперечного сечения с присоединенным пояском нижней балки бракетного флора, см3, должен быть не менее  20 17,5W K ac T r m   . (4.18) Момент сопротивления поперечного сечения с присоединенным пояском верхней балки бракетного флора, см3, должен быть не менее 2 0 17,5 cW K ac H . (4.19) В этих формулах: К0 – коэффициент, принимаемый равным: при отсутствии распорки – 1; при наличии распорки – 0,5; а – шпация, м; с1 – наибольшее расстояние между внутренними кромками бра- кет, м; Т – максимальная осадка судна в рассматриваемом сечении, м; Нс – высота борта в рассматриваемом сечении, м. 4.6. Днищевой набор в отсеках с двойным дном при продольной системе набора Основные элементы днищевого набора при продольной системе: средний и боковые кильсоны, продольные балки, идущие в одной вер- тикальной плоскости по днищу и настилу двойного дна и флоры. Опо- рами для продольных балок являются сплошные флоры, устанавлива- емые не более, чем через 4 шпации, в зависимости от типа судна. Схема продольной системы днищевого набора приведена на ри- сунке 4.4, с. Непроницаемые флоры устанавливаются, как правило, под водо- непроницаемыми переборками и в местах, где необходимо разделе- ние отсеков двойного дна. На рисунке 4.7 показана конструкция не- проницаемого и сплошного флора. Флоры должны крепиться к рамным шпангоутам и к рамным стой- кам продольных переборок кницами. В стенках кильсонов и флоров предусматриваются отверстия для протока воды. 53 Рисунок 4.7 – Непроницаемый (а) и сплошной (б) флоры при продольной системе набора Продольные балки проходят через вырезы во флорах и крепятся к ним. При этом отверстия во флорах на сплошных флорах остают- ся, а на непроницаемых – обвариваются по периметру сечения про- дольной балки или при помощи приварки специальной кницы, ри- сунок 4.8, рисунок 4.9. Рисунок 4.8 – Варианты соединения продольных балок с флорами Рисунок 4.9 Соединение продольных балок на водонепроницаемых переборках: а – обварка вырезов для прохода продольных балок с дополнительной планкой; б – обварка без дополнительной планки; в – на водонепроницаемых переборках (1 – кница; 2 – продольная балка; 3 – водонепроницаемая переборка) 54 Момент сопротивления поперечного сечения продольных ребер жесткости днища с присоединенным пояском, см3,  20 17,5W K ad T r m   . (4.20) где Т – максимальная осадка судна в рассматриваемом сечении, м; а – шпация, м; d1 – расстояние между флорами, м. Момент сопротивления поперечного сечения продольных ребер жесткости второго дна с присоединенным пояском, см3, должен быть не менее 2 0 17,5 ñW K ad Í , (4.21) где Нс принимать по (4.19). На судах, предназначенных для перевозки навалочных грузов мо- мент сопротивления поперечного сечения верхних балок бракетных флоров W1, см3, и продольных ребер жесткости второго дна W2, см3, с присоединенным пояском в пределах грузовых люков должен быть не менее 1 191W ac , (4.22) где а, с1 принимать по (4.19), 2 191W ad , (4.23) где а, d1 принимать по (4.19). При установке в двойном дне распорок значения W1 и W2 могут быть уменьшены на 30 %. 4.7. Конструкция двойного дна В настиле двойного дна устраивают овальные или круглые лазы для доступа в междудонное пространство. Овальные лазы имеют минимальный размер 350х450 мм, круглые – диаметр 380 мм. Од- нако, через такое отверстие пролезать затруднительно, поэтому раз- меры вырезов увеличивают, и на речных судах наиболее распро- странен вырез 400х600 мм. 55 Лазы оборудуются водонепроницаемыми горловинами и надеж- но скрепляются болтами или шпильками с комингсами или обдел- кой горловин. Между комингсами горловин и крышкой укладыва- ется резиновая или другая прокладка для обеспечения непроница- тельности. Параметры горловин и технические требования к ним определяются по ГОСТ 2021-84. Сточные воды в отсеках собираются в льялах. Для осушения в них устраивают приемники осушительной системы. Число и распо- ложение их выбирают в зависимости от формы и размеров отсеков. Большинство отсеков оборудуются не менее чем двумя осушитель- ными приемниками (рисунок 4.10). Располагаются они, как прави- ло, у кормовых переборок носовых отсеков и носовых переборок кормовых отсеков. Рисунок 4.10 – Сточный колодец: 1 – дно колодца; 2 – стенка колодца; 3 – сетка Отсеки судна оборудуются воздушными и измерительными тру- бами. Воздушная трубка предназначается для полного удаления воз- духа при заполнении отсеков и предупреждения образования ваку- ума при его опорожнении. Воздушные трубки выводятся из самой верхней части отсека. Количество их и расположение зависит от формы и размеров отсеков. 56 Концы воздушных труб устраивают так, чтобы исключалась воз- можность попадания в них атмосферных осадков, забортной воды и грязи. Наиболее распространенным способом является изгиб труб на 1800 так, чтобы конец трубы был направлен вниз к палубе. В данном случае конец воздушной трубы называют «гуськом». Концы труб выводятся выше палубы на 100–800 мм. Площадь сечения воздушных труб должна быть не менее 1,25 площади сече- ния наливного трубопровода. Во всех случаях внутренний диаметр воздушных трубок для водяных цистерн выполняется не менее 40 мм, а для топливных – не менее 80 мм. Измерительные трубы, предназначенные для замера количества жидкости в отсеке, выводятся по прямой линии из наиболее глубо- ких мест отсека в доступные для замеров места на открытую палу- бу. Выходные отверстия этих труб оборудуются герметическими пробками (втулками) из нержавеющего металла. 57 ЛИТЕРАТУРА 1. Бочков, Б.Ф. Конструкция судов внутреннего и смешанного плавания / Б.Ф. Бочков. – Горький, 1980. – 84 с. 2. Допатка, Р. Книга о судах / Р. Допатка, А. Перепечко. – Л.: Судостроение, 1981. – 207 с. 3. Правила классификации и постройки судов внутреннего пла- вания: Речной Регистр РСФСР. – М.: Транспорт, 1989. Ч. II. – 219 с. 4. Протопопов, В.Б. Конструкция корпуса судов внутреннего и смешанного плавания: учебник / В.Б. Протопопов, О.И. Свечников, Н.М. Егоров. – Л.: Судостроение, 1984. – 376 с. ил. 5. Свечников, О.И. Расчет и проектирование конструкций судов внутреннего плавания / О.И. Свечников, И.И. Трянин. – СПб.: Су- достроение, 1994. – 376 с. 6. Шатило, С.Н. Основы теории и устройство судов внутреннего плавания / С.Н. Шатило. – Гомель: БелГУТ, 2004. – 261 с. СОДЕРЖАНИЕ Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ШПАЦИИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1. Определения и пояснения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2. Область распространения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3. Материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4. Выбор толщин связей корпуса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.5. Выбор шпации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.6. Выбор системы набора корпуса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.7. Сварные соединения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2. ОБЩАЯ ПРОДОЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ПО ДОПУСКАЕМЫМ НАПРЯЖЕНИЯМ И ПО ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.1. Дополнительный волновой изгибающий момент. . . . . . . 28 2.2. Определение дополнительной волновой перерезывающей сил. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3. Определение нормальных и касательных напряжений в сечении эквивалентного бруса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.4. Выбор допускаемых напряжений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.5. Общая продольная прочность по предельному состоянию. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3. РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА. . . . . 37 3.1. Конструкция рамных балок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2. Подкрепление стенок рамных балок. . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.3. Проектирование кничных соединений. . . . . . . . . . . . . . . . 40 4. НАБОР ДНИЩЕВЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.1. Общие требования к проектированию днищевых перекрытий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2. Нагрузки, действующие на днище. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.3. Днищевой набор на судах без двойного дна при поперечной системе набора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.4. Днищевой набор на судах без двойного дна при продольной системе набора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.5. Днищевой набор в отсеках с двойным дном при поперечной системе набора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.6. Днищевой набор в отсеках с двойным дном при продольной системе набора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.7. Конструкция двойного дна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Учебное издание ХМЕЛЕВ Александр Афанасьевич ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО МИДЕЛЬ-ШПАНГОУТА СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ Методическое пособие для студентов специальности 1-37 03 02 «Кораблестроение и техническая эксплуатация водного транспорта» В 4 частях Ч а с т ь 1 Технический редактор О.В. Дубовик Компьютерная верстка Н.А. Школьниковой Подписано в печать 30.04.2010. Формат 60841/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 3,43. Уч.-изд. л. 2,68. Тираж 50. Заказ 273. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.