Реферат: Разработка конструкции корпуса буксира

РАЗРАБОТКАКОНСТРУКЦИИ КОРПУСА БУКСИРА

Курсовойпроект

Введение

Буксирские суда – обширная иразнообразная категория судов морских и внутреннего плавания. Они служат длялинейной и внутрипортовой транспортировки несамоходных судов и плавучихсооружений, для ввода в порты, вывода, перестановок в портах крупныхтранспортных судов, для формирования и проводки через шлюзы и каналыкрупнотоннажных толкаемых и буксируемых составов из барж или секций, дляоказания помощи судам, терпящим бедствие, для тушения пожаров и многих другихцелей.

Буксирские суда эксплуатируются на водных бассейнахвсех стран мира. Акватории, на которых они работают, включают все виды водныхпутей от океанов и малых рек. Разнообразны гидрометеорологические условия, вкоторых приходиться работать буксирным судам.

Разнохарактерность выполняемых работ и разнообразиеусловий плавания вызывает потребность в буксирных судах, имеющих различныемореходные качества и эксплуатационные технические характеристики. Это в своюочередь привело к появлению судов с разными архитектурными и конструктивнымирешениями.

Наиболее распространенным буксирными судами являютсяокеанские и морские буксиры спасатели, линейные и многоцелевые буксиры,портовые и рейдовые буксиры транспортно – маневрового назначения, а такжебуксиры с функциями ледоколов и буксировщиков.

Портовые буксиры транспортно – маневрового назначения– суда относительно небольшой мощности с малыми размерами корпуса, сминимальной величиной надводного борта и высокими маневренными качествами. Этиособенности обусловлены тем, что портовые буксиры должны достаточно свободноманеврировать между судами, судами и причалами, проходить под натянутымишвартовными концами, под кормовыми подзорами транспортных судов, т.е. работатьв сложной обстановке, характерной для стеснённых портовых акваторий.

Буксиры – кантовщики.Рост в последние годы численности и размерений судов морского и промысловогофлота, а также всё возрастающий объём торговли с зарубежными странами повлеклиза собой увеличение числа судозаходов в порты страны, а также количества судов,одновременно находящихся в портах.

В результате значительновозросло и усложнилось выполнение кантовочных кормовых буксиров – кантовщиков,обладающих наряду со значительными тяговыми характеристиками более высокимиманевренными качествами и малыми габаритами.

Буксиры – кантовщикиимеют, как правило, гладкую палубу для удобной работы с буксирными канатами,которые приходиться часто принимать, отдавать и перетаскивать от места подачиих с буксируемого судна, т.е. практически с любой точки палубы к буксирномугаку или битенгам. По той же причине на буксирах – кантовщиках часть палубы вкорме и районе буксирного гака предусматривают свободной.

Рейдовые буксиры выполняют буксировочные работыприбрежных морских районах с удалением от порта – убежища до 20 – 50 миль, чтоне редко обуславливает продолжительное пребывание судна в отрыве от порта.Поэтому при проектировании рейдовых буксиров предусматривается всё необходимоедля постоянного проживания экипажа на судне – жилые помещения, камбуз, кладовыепровизии и санитарно – бытовые помещения.

Морские линейные буксиры.В нашей стране регулярные морские транспортные буксировки в небольшом объёмесохраняются как в виде чисто морских, так и в виде смешанных типа море – река –море. Первые применяются в тех бассейнах страны, где использование самоходногофлота по тем или иным причинам затруднено. Особенно это относится кДальневосточному бассейну. Здесь перевозки между мелкими портами ипортопунктами осуществляется на несамоходных судах из – за ограниченных глубинв прибрежных района. Буксирные суда применяются для буксировки плотов – сигар вЯпонские порты, также для буксировки барж с местными строительными материаламина морских линиях и в прибрежных районах.

Морские линейные буксиры,имея единое назначение, различаются по своим размерам и мощности. Общимиособенностями их является повышенный надводный борт, стандартная илиувеличенная седловатость палубы и двухъярусная рубка. Компоновка судовыхпомещений не отличается от таковой на других буксирах, у которых жилыепомещения рассчитаны на полный штат команды.

Морские многоцелевыебуксиры – это современные буксирные суда. Помимо выполнения транспортныхлинейных буксировок они пригодны и для работы в морских портах по обслуживаниюкрупных судов. Кроме того, они обеспечивают пожарную безопасность обслуживающихсудов, что особенно важно при работе с танкерами. Поскольку эти судаоборудованы мощными противопожарными средствами, на них возлагается такжевыполнение спасательных работ. Морские многоцелевые буксиры имеют меньшие посравнению с океанскими буксирами – спасателями, но значительно большие посравнению портовыми и рейдовыми буксирами автономность и дальность плавания. Вотличии от океанских буксиров у морских более высокие манёвренные качества.

1. Общаяхарактеристика судна

2. Выборконструктивного типа судна

1)  Главные размерения судна ирегистровый класс.

Буксир

L=72,0м

В=12,0м

D=7,2м

d=4,8м

2)  Расшифровка регистровского класса.

КМ ЛУ4 1 А2

К- корпус

М- механизмы

КМ — судно построено поправилам и под надзором Морского Регистра Судоходства.

ЛУ4- эпизодическоеплавание в разреженном мелкобитом льду толщиной до 0,9м.

А2- объем автоматизациимеханической установки самоходных и несамоходных судов и плавучих сооруженийпозволяет ее эксплуатацию одним оператором из центрального поста управления безпостоянного присутствия обслуживающего персонала в машинных помещениях.

1 — непотопляемостьобеспечивается при затоплении одного отсека.

3) Определение шпацийсудна, разбивка на шпации.

Согласно «Правил Морского Регистра судоходства»нормальная шпация в средней части судна определяется по формуле:

а = 0,002L + 0.48

а =0.002 х 72,0 + 0,48 =0,624 мм

Отклонение от нормальной шпации может быть допущено впределах ± 25%.

Принята для суднапоперечная и продольная стандартная шпация: а = 0,7 м. Шпация в пиках принята:а = 0,5 м.

/>

Район возможногоположения пиковых поперечных переборок на судне с учётом требованиймеждународных конвенций согласно п. 1.1.6 «Правил Морского Регистрасудоходства» (стр. 91) форпик составляет 0,05 – 0,08L; для данного судна эта протяжённость составляет 3,6 – 5,76м. Принимаем протяжённость форпика 10 шпаций: lф = 10шп х 0,5 = 5,0 м.; ахтерпик составляет 0,05 – 0,06L; для данного судна эта протяжённостьсоставляет 3,87 – 4,32 м. Исходя из удобства размещения дейдвудного устройствапринимаем протяжённость ахтерпика 8 шпаций: lахт = 8шп х 0,5 = 4,0 м.

L1 = L – (lф + lахт)

L1 = 72 – (5 + 4) = 63м.

/> = /> = 90 шп.

4) Определениеположения мидель – шпангоута:

L/2 = /> = 36 м. Путём подсчёта определяемположение мидель–шпангоута: 52шп.

Район среднейчасти судна: 0,4L = 0.4 x 72 = 28,8 м, а 0,2L = 0.2 x 72 = 14,4м; приближённо по 20 шп(мидель-шпангоут 52шп). Район средней части судна 32 — 74шп.

5) Выборконструктивного типа судна, его специфики, обоснование системы набора.

Проектируя конструкциикорпуса, принимаем во внимание характерные признаки, которые непосредственновлияют на прочность и надежность конструкции судна. К таким признакамотносятся: количество, расположение и протяженность надстроек, положениемашинно-котельного отделения (МКО) по длине судна, установка бортов, поперечныхпереборок, размеры и общая протяженность помещений и надводного борта.

От высоты надводногоборта зависят многие общепроектные характеристики судна, определяющиебезопасность плавания и эффективность эксплуатации (непотопляемость,остойчивость, грузоподъемность, экономичность и др.), а от соответствующейнадводному борту осадке – размеры и, следовательно, масса элементов конституции(обшивки, балок набора), т.е. масса корпуса.

Высота надводного бортаопределяется архитектурными и геометрическими факторами (типом, назначением иразмерениями судна, протяженностью надстроек, седловатостью, погибью верхнейпалубы и др.)

Принимаем на проектируемоесудно избыточный надводный борт.

Для проектируемого суднаоткрытого типа при длине L =72,0 м целесообразно принять комбинированную систему набора: верхняя палуба иднище – продольная система, борта – поперечная система набора. Такая системаопределяет обеспечение устойчивости в перекрытиях верхней палубы и днища, атакже высокую степень участия продольного набора в общем продольном изгибесудна, что регламентируется требованиями Морского Регистра судоходства в частиобеспечения общей продольной прочности судна.

Верхняя палуба имеет продольный набор, опирающийся напоперечные рамы (поэтому двойные борта позволяют уменьшить влияние рамногонабора) для размещения крупногабаритного груза. Бортовые перекрытия суднадиктуют применение поперечной системы, что особенно важно для восприятиянагрузки со стороны моря. В трюмных междудонных цистернах размещается топливо ибалласт, что связано с обеспечением остойчивости судна при перевозкевысокорасположенного груза.

Применение данной системы набора в сочетании с применениемнизколегированной стали позволяет достичь уменьшения массы металлическогокорпуса.

1.2 Общесудовая спецификация судна: СЭУ,устройства, оборудование и др

Морской буксир – спасатель, буксировщик ПБУпредназначен для оказания помощи судам, потерпевшим бедствие в океанских,морских и прибрежных районах, а также для караванной транспортировки. Судноможет выполнять следующие работы: поиск в море судов, терпящих бедствие, иоказание им помощи; буксировку судов любого водоизмещения в порт или укрытие;проводку судов в битом льду; выполнение судоподъемных и водолазных работ приустановке и монтаже ПБУ.

Морской буксир построен на класс «Морского Регистрасудоходства» 1995г. с подкреплениями корпуса на категорию Л1 с обеспечениемвсех дополнительных требований к остойчивости морских буксиров.

Судно может принимать 15т. груза на ВП в корме и до10 т. груза не палубу полубака и сохранятьостойчивость при наличии на палубах, надстройках и такелаже до 50 т. льда.Непотопляемость обеспечивается при одновременном затоплении любых двух смежныхотсеков для всех случаев эксплуатационной нагрузки судна.

Диаметр циркуляции наполном ходу составляет около пяти длин корпуса судна. Хорошая управляемостьбуксира обеспечивается наличием двухвальной машинной установки и винтоврегулируемого шага.

Для хранения переносного оборудования и материалов,необходимых при оказании помощи судам, на судне имеется два трюма: носовой –для 50т. груза и кормовой – для 120 т. груза. Топливные цистерны позволяютпринимать 350 т. основного запаса дизельного топлива и ещё 80 т. за счётуменьшения груза в трюмах до 90т. Запас пресной воды составляет 90 т. На суднеимеется опреснительная установка, производительностью 4,5 т. воды в сутки.

Морской буксир имеетудлинённый бак и развитую среднюю надстройку, не доходящую до бортов.

Носовая оконечность вверхней части завершается фальшбортом. Форштевень судна – наклонный с подрезомледокольного типа в нижней части, корма крейсерская. Форштевень в нижней частикованый, выше платформы – из листовой стали, ахтерштевень литой.

На судне установлено двастановых якоря Холла по 1600 кг. каждый и один кормовой якорь сегментного типавесом 1500 кг. Длина цепи каждого якоря – 220 м. Для обмыва якорных цепей, ихвыборки в клюзовых трубах имеется специальное устройство.

На буксир установлен рульполубалансирного типа обтекаемой формы со стальным кованым баллером. Управлениерулевой электрогидравлической машиной осуществляется из ходовой рубки.Перекладка руля с борта на борт на полном ходу занимает около 30 сек.

На судне имеются три грузовые стрелы. Кормовая стрелагрузоподъёмностью 10 т. с вылетом за борт до 2,0 м предназначена дляобслуживания кормового грузового трюма, спуска рабочей шлюпки и обеспеченияразличных водолазных работ на глубинах до 90 м. Две носовые стрелыгрузоподъёмностью по 1,5 т. с вылетом за борт около 1,0 м предназначены дляобслуживания носового трюма и крепятся к передней стенке надстройки.

На судне имеетсяспециальная система паропровода от отопительного котла для обеспечения паромодновременно четырёх ледоочистителей. При давлении пара в системе от 3,5 до 6,0кг/см² каждым ледоочистителем за час можно очистить площадь до 30 м²при толщине льда до 30мм.

Энергетическая установкасудна состоит из двух 10-цилиндровых дизелей MAN мощностью по 2100 э.л.с. каждый при 275 об/мин,соединённых валопроводом с винтами регулируемого шага. Трёхлопастные винтыдиаметром 2,5 м имеют съёмные лопасти и выполнены из нержавеющей стали.

Дистанционное управление энергетической установкой и ВРШосуществляется с главного пульта, расположенного в ходовой рубке. С главнымпультом механически связан второй пульт управления, располо- женный на верхнеммостике. Третий пульт дистанционного управления ВРШ, установлен в помещенииглавных двигателей, производится только с главного пульта управления.

Пуск главных двигателей – воздушный, производитсянепосредственно у двигателей. Давление пускового воздуха 30 кг/см².

Источникамиэлектроэнергии на судне является 5 дизель – генераторов переменного токанапряжением 380 В. Все генераторы с самовозбуждением и компаундирующимустройством. Питание судовых потребителей 220 В осуществляется с помощью трёхтрансформаторов. Для отопления на судне установлен котёл с автоматическимуправлением производительностью 700 кг пара в час при давлении 6 атмосфер.

Судно оборудовано автоматической буксировочной лебёдкой сэлектрогидравлическим приводом мощностью до 25 т. Автоматическое устройствообеспечивает стравливание буксирного троса и выбирание его на барабан соскоростью до 78,5 м/мин. При нагрузке свыше 25 т. автомат выключается. В кормесудна имеются специальный битенг и усиленный клюз для снятия судов с мелирывками с помощью стального или капронового троса. Битенг и клюз рассчитаны нарабочую нагрузку 200 т.

Для буксировки цугом приучастии нескольких буксиров на полубаке в районе 103 – 106 шп имеются две парыусиленных кнехтов с диаметром труб 500 мм.

На судне имеются две спасательные шлюпки из лёгкого сплава,рассчитанные на 35 человек каждая. Шлюпки оборудованы дизелем мощностью 8 л.с.и развивают не тихой воде скорость хода до 6 узлов.

1.3 Выбори обоснование категории марки судостроительной стали

Для судов с ледовымусилением ЛУ4 расчётная температура атмосферного воздуха Та = — 30º С.Обшивка и набор судов категории ЛУ4 относятся к группе связей I (см. таблицу 1.2.3.7 «ПравилМорского Регистра судоходства»). По графику для группы связей I при Та = -30º С и их толщине S = 20÷25 мм должна бытьприменена сталь категории А 32÷40. Целесообразно, исходя из практикиприменения судостроительных сталей, применить сталь 09Г2, соответствующейкатегории Регистра А32. Данная низколегированная сталь широко применяется вкорпусных конструкциях всех типов, классов и назначений. Все стали категории А32÷40 характеризуются по степени раскисления и состояния паковки какнормализованные, спокойные.

Такая сталь болеепрочная, чем обычная углеродистая сталь. Наиболее существенное снижениеметаллоемкости конструкции достигается при использовании сталей повышеннойпрочности. Уменьшение размеров связей из СПП ограничиваются минимальнодопустимыми толщинами, требованиями к их устойчивости, а также к жесткостиперекрытий и корпуса судна. Эффективность использования СПП несколькоуменьшается из-за большей относительной коррозии, ухудшения прочностных ипластических свойств со временем и других факторов. Однако, несмотря наотмеченные недостатки и большую стоимость, СПП в судостроении нашли широкоеприменение при постройке судов не только новых типов и назначений, но итрадиционных. С увеличением длины судна и повышения предела текучести СППотносительная экономия металла возрастает.

При проектировании ипостройке конструкций корпуса, кроме уменьшения массы металла, необходимообеспечить всемерное снижение трудоемкости и стоимости их изготовления,последующего ремонта, высокую эффективность в процессе эксплуатации. Стоимостьже СПП за тонну по сравнению с обычной углеродистой выше примерно на 20% длястали марки 09Г2. Применение СПП экономически оправдано, если достигнутоеуменьшение массы корпуса можно использовать для увеличения грузоподъемности илискорости судна, то есть повышения провозоспособности, или для улучшения другихэксплуатационно-экономических показателей.

Согласно ПравиламРегистра категория материала имеет предел текучести Rен=315 мПа.

Химический состав стали:

/>

/>

/>

/>

/> 

 />

/>

/>

/> 

/>

/>

 />

/>

Сталь марки 09Г2противостоит воздействию однократных и знакопеременных нагрузок. Качестводанной стали определяется её прочностными характеристиками; температурнымиусловиями. Сталь обладает хорошей свариваемостью, возможна сварка в минусовуюпогоду (до минус 20ºС) Сталь и сварные соединения отвечают требованиямРегистра и иностранных классификационных обществ. Сталь марки 09Г2 обладаетхладостойкостью, а также свойствами, необходимыми для работы в условияхкоррозионно – механического и эрозионного износа. Сталь марки 09Г2 обладаетвысокой сопротивляемостью крупными разрушениями.

Для второстепенныхкорпусных конструкций проектируемого буксирного судна: выгородки, лёгкиепереборки и др. могут быть применены обычные углеродистые стали категории А спределом текучести Rен = 235 – 245 мПа,например ВСт3сп2.

Механические свойства:

Временное сопротивление: Rм=440-590 мПа

Относительное удлинение 22%

2. Наборкорпуса в средней части судна по «Правилам» Морского Регистра судоходства 2003года

2.1 Расчетэлементов наружной обшивки

Корпус судна представляетсобой коробчатую металлическую конструкцию, состоящую из наружной обшивки,переборок, настилов палуб и платформ судна, обеспечивающую создание силыплавучести, прочность и возможность размещения людей, грузов, оборудования ивооружения, обусловленных назначением судна.

Наружная обшивка –непроницаемая оболочка корпуса, которая вместе с поддерживающим ее наборомобразует борта, днище и оконечности судна.

Наружная обшивка, палубныйнастил и настил второго дна являются основными прочными связями,обеспечивающими общую продольную прочность судна.

Наружная обшивка состоитиз поясьев, расположенных длинной стороной вдоль судна. Ширина поясьев от 1,5до 3,2 метров, а длина до 16 метров. Разбивка наружной обшивки на поясьяпроизводиться на чертеже, называемом растяжкой наружной обшивки ипредставляющим собой развертку наружной обшивки одного борта на плоскость.

Согласно ПравиламРегистра расчетная нагрузка определяется по формуле:

Р = Р/>+ Р/>, кПа, где

Р/> — расчетное статическое давлениекПа.

Р/>= 10 z/>, кПа, где

z/> — отстояние приложения нагрузки отповерхности воды до рассматриваемого элемента. z/>= d

Р/> — расчетное давление,обусловленное перемещением корпуса судна относительно профиля волны (волноваянагрузка). Она рассчитывается для подводной и надводной части корпуса судна.

Р/>= Р/> — 1,5 С/>/>, кПа (ниже КВЛ)

Р/>=Р /> - 7,5 />, кПа (выше КВЛ), где

Р /> - волновая нагрузка науровне поверхности воды.

Р /> = 5 С/>/>, кПа, где

С/> — волновой коэффициент,определяемый профилем волны, который согласно Правилам Регистра принимается.

С/>= 10,75 – />

С/>= 10,75 – />=8,76 м.

/>

kw=1; />

/>

/>

Согласно ПравиламРегистра /> можнопринять в упрощенном виде, исходя из смещения мидель-шпангоута: в нос – 0,8

в корму – 0,5

по центру – 0,6

Для проектируемого суднаопределяем нагрузки на наружную обшивку в пяти точках

· Р/>= Р/>+ Р/>, где

z/>= d = 4,8м

Р/>= 10 * 4,8 = 48 кПа

Р /> = 5*8,76 *0,6 = 26,28 кПА

Р/>= 26,28 – 1,5 * 8,76/>= 13,14 кПа

Рдн = 48 + 13,14 = 61,14 кПа

· Р/>= Р/>+ Р/>, где

z/>= /> = 2,4 м

Р/>= 10 * 2,4 = 24 кПа

Р/>= 26,28 – 8,76* 1,5 /> = 19,71кПа

Р/>= 24 + 19,71 = 43,71 кПа

· Р/>= Р/>, где

z/>= /> = />=1,2 м

Рw = 26,28 – 7,5 * 1*1,2 = 17,28 кПа

Р/>= 17,28 кПа

· Р/>/>= Р/>, где

Р/>= />

a3(Для ЛУ4)= 0,33

/>

Сb= 0,78

/> м3

Р/>=/>кПа

· Р/>= Р/>, где

z/>= /> = 2,4 м

Рw<sub/>= 26,28 – 1,5 * 8,76 />= 19,71 кПа

· Определениеэлементов набора наружной обшивки проектируемого судна.

Толщина наружной обшивкиднища должна быть не менее определяемой по формуле согласно Правилам Регистра.

S = m a k /> мм, где

m = 22,4

a = a/>= 0,7 м

k/>= 0,6

Р/>= 61,14 кПа

/> = /> = /> =301,3 мПа

/> - приращение к толщине элементанабора, учитывающий коррозионный износ на планируемый срок службы конструкции.

/> = U(T -12) = 2,4 мм,где

U – среднегодовое уменьшение толщиныэлемента набора, принимаемое по Правилам Регистра.

U = 0,2 мм/год

Т – планируемый срокслужбы конструкции.

Т = 24 года

k – коэффициент используемый дляопределения центра тяжести конструкции.

k = />

/>

Вид сверху.

b – расстояние между флорами

а – расстояние междустрингером и вертикальным килем. b =2,8, a = 4

k = />

S = 22,4* 0,7* 1* /> = 9,5 мм.

Принимаем S = 10 мм.

Толщина наружной обшивкиборта должна быть не менее определяемой по формуле согласно Правилам Регистра.

S = m a k /> мм, где

m = 22,4

a = a/>= 0,7 м

k/>= 0,6

Р/>= 61,14 кПа

/> = /> = /> =301,3 мПа

/> = U (T-12), где U = 0,1 выше КВЛ

U = 0,18 ниже КВЛ

`                  T = 24 года

· Pвыше квл = 17,28 кПа

/>мм

/>мм, Принимаем S = 13 мм.

· Pниже КВЛ = 43,71 кПа

/>мм

S = 22,4* 0,7* 1* /> = 9,9 мм. Принимаем S = 10 мм

Толщина скулового поясадолжна быть равна либо толщине обшивки днища, либо толщине обшивки борта, зависимостичто больше.

Принимаем Sск.п=13 мм

Толщина горизонтальногокиля должна быть увеличена по отношению к толщине обшивки днища.

Sг.к = S/>+ /> мм, где

/> = 0,03L+ 0,6 = 0.03*72 +0.6 = 3 мм

Sг.к = 13 мм

Принимаем Sг.к = 15 мм.

Толщина наружной обшивкиво всех случаях согласно Правилам Регистра должна быть не менее:

S/>= (0,04L + 5,5) />мм, где

для 09Г2 /> = 0,78

S/>= (0,04 *72 + 5,5) /> = 8 мм

Размерыгоризонтального киля

Толщина /> = 15 мм

Ширина /> = 800 + 5L = 800 + 5 *72,0 = 1360 мм.Принимаем 1800мм

Размеры ширстрека

· Толщинавыбирается из S/>или Sстр, смотря что больше. S/>= 11 мм

· Ширина ширстрекапринимается не более 2000 мм

Для судов с ледовымусилением корпуса необходимо выполнить расчеты по ледовым нагрузкам.

Расчеты ведутся в районеВ (по длине корпуса) и в районе I (повысоте корпуса). Район переменных ватерлиний для класса ледового плавания Л3.

/>

Принимаем расчеты:

ü  в районе В (по длине корпуса)

ü  в районах I (по высоте корпуса) – район переменных ВЛ.

Для класса ледовогоплавания ЛУ4 расчетные нагрузки

/>, где

/> - расчетное водоизмещение

/> - коэффициент принимаемый потаблице Правил Регистра: />=0,33

/>/> = 602 кПа

Согласно ПравиламРегистра интенсивность ледовой нагрузки в районе В/>должна быть не менее 350 кПа.Высота распределения ледовой нагрузки на наружную обшивку в районе Впринимается

/> м, где

С/> — коэффициент зависящий от угланаклона борта к вертикали по таблицам Правил Регистра.

С/>= 1

С/> — коэффициент принимаемый взависимости от класса ледового усиления. С/>= 0,30

/> = 3,5 по Правилам Регистра

/> = 1,05 м – район высоты наружнойобшивки борта между КВЛ и БВЛ.

Для того, чтобыопределить всю величину ледового пояса необходимо выяснить параметры /> и />.

Согласно ПравиламРегистра /> принимается/>м, h3 принимаем по Правилам Регистра равнойh1=0.66м.

Определяем ширинуледового пояса проектируемого балкера:

/>

Принимаем исходя изстандарта проката />2400мм.

Определяем толщинуобшивки корпуса в районе ледовых усилений.

/>

/>

P = 602 кПа,

Rен = 315

а = a0= 0.5 м

/>S = U (T-12) = 3,12 мм

U = 0,26мм/год

/>

Принимаем /> при Л3 равной 16 мм.

2.2 Расчетныенагрузки на днищевое перекрытие судна и определение его элементов

Конструкцияднищевого перекрытия проектируемого судна должна удовлетворять требованиям согласно правиламРегистра морского судоходства:

· Число днищевыхстрингеров каждого борта в средней части длины судна должно быть не менее 2;принимаем для проектируемого судна 2 стрингера. Конструкция днищевогоперекрытия должна быть прочной и надёжной, следовательно принимаем конструкциюдвойного дна как целесообразную настоящему времени. Для проектируемого суднапринимаем конструкцию двойного дна с продольной системой набора.

· Устанавливаем вД.П. вертикальный киль, который в средней части корпуса судна остаетсянепроницаемым и непрерывным. При продольной системе набора двойного дна пообеим сторонам вертикального киля устанавливаем бракеты, которые доводятся доближайшей профильной балки. Расстояние между бракетами не должно превышать 1,2м.

· Междудонный листвыполняем наклонным и он должен иметь ширину равную:

/>

· Расположениефлоров должно отвечать требованиям: при поперечной системе набора двойного днарасстояние между сплошными флорами не должно превышать 3-5 шпации; принимаем a/>= 2.8 м. Между сплошными флорами по междудонномулисту на каждом шпангоуте должны быть установлены бракеты, доведённые доближайших продольных балок днища и 2ого дна и приваренных к ним. На днищевых стрингерахустанавливаем в плоскости двойного дна бракеты с одной стороны.

· Расположениерёбер жёсткости по стенкам вертикального киля, стрингеров и флоров должноотвечать требованиям Правил Регистра. При продольной системе набора днищевогоперекрытия по сплошным флорам должны быть установлены вертикальные рёбражесткости в плоскости продольных балок днища и второго дна, доведённые до них иприваренные к ним. По непроницаемым флорам устанавливаем вертикальные рёбражесткости на расстоянии шпации, а по стрингерам и вертикальному килюустанавливаем горизонтальные рёбра жесткости между сплошными флорами, при этомрасстояние между ними не должно быть больше шпации. На проектируемом суднеустанавливаем следующую конструкцию: одно горизонтальное ребро жёсткости по стенкамвертикального киля, а по днищевым стрингерам – два ребра.

· Вырезы и лазы вконструкции днищевого перекрытия должны удовлетворять следующему требованию:для доступа ко всем частям двойного дна должно быть достаточное число вырезов илазов в стрингерах флорах и в настиле двойного дна. Размеры всех вырезов должныбыть стандартными: иметь плавную закруглённую форму диаметром не более /> высоты второгодна, либо овальную размерами: длиной равной /> высоты второго дна, ширинойравной 0,7 расстояние между флорами. Расстояние между кромками вырезов воблегченных стрингерах и флорах должно быть не меньше половины высотывертикального киля в данном районе.

2.3 Нагрузкина конструкцию двойного дна

· Внешнее давлениена конструкцию двойного дна принимаем из нагрузок наружной обшивки днища: Р/>= 61.14 кПА,

· Нагрузки наконструкцию двойного дна изнутри определяются:

Расчетное давление отштучного груза

/>кПа, где

/>6,2 м

/>0,65 т/м3

g = 9,81 м3/с

/>= 2,97 м, где

/>, где x1 определяется из рис.1

/>

рис.1

/> = 0,7*6=4,2м

/>

Испытательный наборсогласно Правилам Регистра

/>, где

/>,

где /> — высота водонапорнойтрубки при испытаниях />54 кПа

Испытательный набор наводонепроницаемые флоры, рёбра жёсткости киля, стрингеров, флоров согласноПравилам Регистра

/>, где

/>

/>59,63 кПа

Расчётные нагрузки набалки днища

/>73 кПа

Определение высотыдвойного дна

/>0,92 м

Принимаем 1,0 м.

Определение связейдвойного дна

1.  Толщина стенки вертикального киляопределяется по формуле:

/>, где

/>=0,92 м

/>=1,0- высота фактическая

/>10,46 м

η = 0,78

/> = U (T-12) = 2,4

/>, принимаем S=10 мм.

/>

Принимаем 10 мм и 9 ммсоответственно.

2.  Толщина стенки сплошных флоров

/> мм, где

/>=0,023*L+5,8=7,5 м

k=1.45

/>

/>

Принимаем S = 9 мм.

Непроницаемые участкивертикального киля, стрингера и флора должны иметь толщину не менее:

S = m a k />, где

m = 22,4

a = a/>= 0,5

k/>= 0,75

Р/>=61,14 кПа

/> = 301,3

k = 0,77

S = 22,4*0.5*0.75* />

Принимаем S=9мм

Толщина настилавторого дна включая крайний междудонный лист:

S = m a k />, где

m = 22,4

a = a/>= 0,7

k/>= 0,75

Р/>= 72,4 кПа

/> = 301,3

k = 1

S = 22,4*0,7*0,75/>

S = 10 мм

/>=6,61

Принимаем S=8 мм

Момент сопротивлениябалок по днищу и настилу второго дна:

/>см², где

/>= 1,05 см²

/> см²

/> кН

Момент сопротивленияпродольных балок обшивки днища:

/>, где

/>=/>см3

/> = 61.14*0.7*2.1 = 89.9 кН

W=1.05*124 =130 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – полособульбы W = 140 см3, тогда 16а

Момент сопротивленияпродольных балок настила второго дна:

/>, где

/>=/>см3

/>

W = 1.05*109 = 115 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – полособульбы W = 118 см3, тогда 14б

Момент сопротивлениявертикальных балок по флорам:

/>, где

/>

/>=/>

/>

W=1.05*38=40 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – полособульбы W = 45 см3, тогда 10

Толщина бракетвертикальногокиля, днищевого стрингера, скулового пояса должна быть приравнена к толщинесплошных флоров. Размеры бракет должны обеспечивать прочность даннойконструкции и должны быть длиной у стрингера и вертикального киля равной a/>в сечении флоров, и длиною у флоров в сечениистрингеров />.

2.4 Расчетныенагрузки на бортовое перекрытие судна и определение его элементов

1.  Определение элементов наборабортового перекрытия судна.

· Моментсопротивления трюмных шпангоутов основного набора.

/> см3, где

/>= 1,05

/>см3

/>кН

P = Р/>+ Р/>=62, 2 кПа

/>

l = 6,2 м

m = 14,5

k/>= 1

/> = 301 мПа

a = a/>= 0,7

/>

W=408*1.05=428 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – тавр W = 450 см3, тогда 20б

· Моментсопротивления трюмных шпангоутов основного набора (из расчёта на ледовыенагрузки).

/>

P = 600 кПа

b = C3*C4*/>

C3= 0,34

C4= 1,09

/>= /><3,5

b = 1, 9

а = 0,7 м.

l = 6,2 м.

/>;/><1,0

/>

/>;

Е = 1 при />

Wк = 1,15

Rен = 315

/>см3

Принимаем по таблицам судостроительногопроката балки – тавр W = 1500см3, тогда 32б

2.5 Расчетныенагрузки на верхнюю палубу

Конструкция палубногоперекрытия.

Палубное перекрытиесостоит из листов настила и подкрепляющих ее элементов. Основным наборомявляются продольные балки и рамные связи, в качестве продольных балокустанавливаем полособульбовый прокат; рамные связи карлингсов ВП и карлингсовлюка, перекрестными связями являются рамные бимсы, устанавливаемые в плоскостирамных шпангоутов, подкрепляемые кницами. На палубе устанавливается карлингслюка и концевой люковый бимс. В районе рамного набора (т.е. в плоскости рамныхшпангоутов) устанавливаем кницы для комингсов и карлингсов. Размеры люковопределяются исходя из размеров судна и отсеков.

2) Нагрузки на палубныеконструкции.

· Р/>= Р/>*0,7> Р/>, где

z/>= D-d = 7,2-4,8 = 2,4м

Р /> =38,56 кПА

Р/>= Р /> — 7,5*ax*Zi =26,85 – 7,5 *1*3,25 = 20,5 кПа

Р/>= 20,5*0,5 = 10,25 кПа

3)  Размеры палубных связей.

-Толщина настиларасчетной палубы в средней части судов должна быть.

Sв.п. = m a k />, где

m=22,4

a=ao=0,7м

k=1,07

kσ=0.6

P=Pв.п.=30 кПа

σn=301,3МПа

/>S=U*(T-12)=1,2 м

T=24т

U=0,1 мм/т

Sв.п.= 6,8 мм

В любом случае Smin согласно П.Р. должна быть не менеечем:

0,04*L +5мм = 7,88 мм

Принимаем Sв.п. = 8мм.

— Толщина палубногострингера должна быть равна либо толщине верхней палубы, либо толщине обшивкиборта, зависимости что больше. Sск.п=13мм

-ширина палубногострингера:

b = 5*L+800<1800

b = 5*72+800 = 1158 мм.

Принимаем b = 1200 мм.

-Момент сопротивленияпродольных подпалубных балок должен быть не менее.

/> см3, где

/>= 1,05

/>см3

/>кН

P = 55,3 кПа

m = 12

l = ар.н.=<sub/>2,1 м

а = 0,7м

k/>= 0,65 /> = 301 мПа

/>

W=125,7*1,05=132 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – полособульб W = 140 см3, тогда 16а.

-Момент сопротивлениярамных бимсов должен быть не менее.

/> см3, где

/>= 1,05

/>см3

/>кН

P = 55,3 кПа

m = 10

l = 2,1 м

а = 6,3 м

k/>= 0,65

/> = 301 мПа

/>

W=892*1,05=937см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – тавр W =1200 см3, тогда 36а.

-Момент сопротивлениякарлингсов В.П. принимаем как момент сопротивления рамных бимсов.

/> см3, где

/>= 1,05

/>см3

/>кН

P = 55,3 кПа

m = 12

l = 5,6 м

а = 7,35 м

k/>= 0,65

/> = 301 мПа

/>

W=6636*1,05=6968 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – тавр

W =8000 см3, тогда 71а.

Высота фальшборта>1 м.

Принимаем 1м.

Толщина S = 0,025*L+4,0 = 5,8 мм.

Принимаем 7 мм.

— Момент сопротивленияфальшборта:

/> см3, где

/>= 1,15

/>см3

/>кН

P = 0, 2*L+14 = 15,44 кПа.

m = 2

l =1 м

а = 1,6м

k/>= 0,65

/> = 301 мПа

/>

W=63,1*1,05=66,3 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – полособульб W =80 см3, тогда 12а.

2.6 Расчетныенагрузки на водонепроницаемые переборки и определение их элементов

Проектируемое суднообеспечивает непроницаемость отсеков переборками. Данная конструкция переборокопределяется полотнищами и приваренным к ним набором, который состоит из балокглавного направления, вертикальных стоек и рамных стоек. Перекрестными связяминабора являются горизонтальные рамы – шельфы или платформы с палубами. Пролетстоек не должен превышать 3,2 метра. Стойки и горизонтальные связи подкрепляютсяс обеих сторон неравнобокими кницами, выбранные по размерам наибольшей балки.Горизонтальные связи подкрепляются к обшивке второго борта кницами,установленными в горизонтальной плоскости, которые выбираются от профиля этойбалки.

- Исходя из Правил Регистра,необходимо принять максимальное значение нагрузки, а именно

/>, кПа

Pи.н.=7,5Zi,кПа

— Расчет нагрузок на поясье обшивкипереборки.

Нижний пояс, где z1=6,2 м, тогда P1 = 46,5 кПа

Второй пояс, где z2=3,1м, тогда P2=23,25 кПа

Третий пояс, где z3=3,1м, тогда P3=23,25 кПа

- Расчет нагрузок на рамные стойки: Pрам.ст.= 7,5Zi, кПа

где zi=6,2 м, тогда Pрам.ст.= 46,5 кПа

- Расчет нагрузок на обычные стойки: Pобыч.ст.= 7,5Zi, кПа

где zi =6,2 м, тогда Pобыч.ст.= 46,5 кПа

- Расчет нагрузок на шельф: Pшельф.= 7,5Zi, кПа

где zi =6,4 м, тогда.=48 кПа

Размеры связей переборки — листы

S = m a k />, где

m=0,9

a=ao=3,4 м.

k=0,8

kσ=1

σn=301 МПа

/>S=U(T-12)

T=24т

Uвп=0,12мм

Uнп=0,13мм

Uср.п.=0,12мм

Значения нагрузок принимаем из расчета нагрузок напоясья обшивки переборки.

/>

S1=0,9*0.8

Принимаем S1=8мм.

/>

S2=0,9*0.8

Принимаем S2=8мм.

/>S3=0,9*0.8

Принимаем S3=7мм.

— Момент сопротивления вертикальных стоек(полособульб):

/> см3, где

/>= 1,05

/>см3

/>кН

Обычные стойки:

P1 =46.5 кПа

m = 13

l =<sub/>6.2 м

а = 0,7 м

k/>= 0,85

/> = 301 мПа

/>

W=131,36*1,05=137,9см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – полособульб W = 300 см3, тогда 20б.

Рамные стойки:

P1 =46,5 кПа

m = 21

l =6,2 м

а = 3,5м

k/>= 0,85

/> = 301 мПа

/>

W=1164*1,05=1222,2 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – тавр

W = 1500 см3, тогда 32б.

— Момент сопротивления горизонтальныхрамных шельфов (тавр):

/> см3, где

/>= 1,05

/>см3

/>кН

Шельф:

P =48 кПа

m = 21

l =<sub/>6,4м

а = 3,1 м

k/>= 0,85

/> = 301 мПа

/>

W=1134*1,05=1190 см3

Принимаем по таблицамсудостроительного проката балки – тавр W = 1500 см3, тогда 32б.

Литература

1.Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов., Судостроение, 1981.

2.ГОСТ 2.101 — 2.105, ГОСТ 2.301 — 2.321. М. Издательство стандартов, 1991.

3.  Лазарев В.Н., Юношева Н.В.Проектирование конструкций судового корпуса и основы прочности. Л.,Судостроение 1989.

4.  Матвеев В.Г. Справочник посудостроительному черчению. Судостроение, 1983.

5.  Палий О.М., Бойцов Г.В., ПостноеВ.А., Чувиковский B.C. Справочник по строительной механикекорабля. Л., Судостроение, 1982.

6.  Правила классификации и постройкиморских судов. М. — Л., Транспорт. 1990 (Регистр СССР).

7.Чувиковский B.C. Конструктивно — технологическаяпрочность и обеспечение надежности корпусных конструкций. Судостроение.