Внешние нагрузки на корпус со стороны моря

Ходовые характеристики судна.

Исходными данными для построения паспортной диаграммы являются кривые сопротивления судна в различных условиях, данные главного двигателя и элементы оптимального гребного винта.

Расчёт винтовых характеристик приведён в таблице 11.3

Паспортная диаграмма показана на рисунке 11.2

Относительная поступь λр	Расчётные величины, формулы, значения, размерность	Частота вращения, об/с
0,6n	0,7n	0,8n	0,9n	N	1,1n
		0,375
			93,89	127,80	166,92	211,26	260,81	315,58
			-	-	-	-	-	-
0,2		0,325		1,17	1,36	1,56	1,75	1,95	2,14
	0,23		81,37	110,76	144,66	183,09	226,04	273,50
	0,24
0,4		0,24		2,34	2,73	3,12	3,51	3,90	4,29
	0,46		60,09	81,79	106,83	135,20	166,92	201,97
	0,48
0,6		0,15		3,51	4,09	4,68	5,26	5,84	6,43
	0,625		37,56	51,12	66,77	84,50	104,32	126,23
	0,66
0,8		0,05		4,68	5,45	6,23	7,01	7,79	8,57
	0,65		12,52	17,04	22,26	28,17	34,77	42,08
	0,68

11.4 Чертёж гребного винта.

 

Расчёт спрямлённого контура и элементов профилей лопасти приведён в таблицах 11.4. Эскиз гребного винта приведён на рисунке.

 

Таблица 11.4 - Расчёт ординат спрямлённой поверхности лопасти и ординат линии наибольших толщин.

	, мм	Выходящая кромка	Линия наибольших толщин	Входящая кромка	Выходящая часть , мм	Входящая часть , мм	Ширина лопасти , мм
	, мм		, мм		, мм
0,3			355,74	22,5	242,55	52,5	565,95	598,29	323,4	921,69
0,5			441,98	22,5	242,55	57,8	623,08	684,53	380,53	1065,06
0,7		46,5	501,27	8,5	91,63		549,78	592,9	458,15	1051,05
0,8			517,44	-1,0	-10,78	41,5	447,37	506,66	458,15	964,81
0,95	1339,5	40,5	436,59	-15	-161,7	12,5	134,75	274,89	296,45	571,34

 

где - относительный радиус;

- радиус сечения;

- радиус винта;

- наибольшая ширина лопасти, которую определяем по эмпирической зависимости;

- диаметр ступицы;

.

На расстоянии от оси винта, равному радиусу , строим сечение лопастей.

Необходимые для этого величины описываются в таблицах 11.5 и 11.6:

где и - подъём и диаметр закругления входящей кромки;

и - подъём и радиус закругления выходящей кромки.

Наибольшую толщину лопасти определяем графически и заносим в таблицы 11.5 и 11.6.

Для этого надо знать:

- толщину лопасти в конце ;

- толщину лопасти на оси винта .

Затем строим нормальную и боковую проекции лопасти. Эскиз гребного винта

приведён на рисунке 11.3.

	b1, мм	Наибольшая толщина лопасти ym, мм	Ординаты сечений в % от длины входящей части лопасти		yн, мм		dн, мм
	y, мм		y, мм		y, мм		y, мм
0,3	323,4	69,21	98,0	67,83	93,2	64,50	84,7	58,62	70,5	48,79	36,0	24,92	37,8	26,16
0,5	380,53	51,36	97,6	50,13	92,0	47,25	81,6	41,91	64,0	32,87	25,5	13,10	29,0	14,89
0,7	458,15	33,53	97,3	32,62	88,4	29,64	74,2	24,88	52,0	17,44	-		22,0	7,38
0,8	458,15	24,5	96,4	23,62	85,6	20,97	70,5	17,27	48,3	11,83	-		20,5	5,02
0,95	296,45	11,18	95,8	10,71	85,0	9,50	69,5	7,77	48,2	5,39	-		20,0	2,24

 

 

Таблица 11.5 – Расчёт подъёма и диаметра закругления входящей кромки

 

 

Таблица 11.6 – Расчёт подъёма и диаметра закругления выходящей кромки

	b2, мм	Наибольшая толщина лопасти ym, мм	Ординаты сечений в % от длины входящей части лопасти		t, мм		s, мм
	y, мм		y, мм		y, мм		y, мм
0,3	598,29	69,21	97,0	67,13	86,8	60,07	71,0	49,14	49,4	34,19	14,5	10,04	13,0	9,00
0,5	684,53	51,36	96,8	49,72	85,6	43,96	68,0	34,92	43,0	22,08	14,5	7,45	12,5	6,42
0,7	592,90	33,53	96,8	32,46	84,9	28,47	66,6	22,33	41,4	13,88	-		14,3	4,79
0,8	506,66	24,5	97,0	23,77	85,4	20,92	67,2	16,46	43,0	10,54	-		15,7	3,85
0,95	274,89	11,18	97,6	10,91	88,0	9,84	71,6	8,00	48,0	5,37	-		18,8	2,10

 

12. Конструкция и прочность корпуса судна

Выбор шпации, системы набора и материала корпуса

 

Нормальная шпация определена в разделе [3] и составляет 600 мм по всей длине судна.

С учетом анализов прототипов и отношения длины судна к высоте борта принимается следующая комбинированная система набора:

продольная – по палубе, днищу и второму дну в средней части;

поперечная – по наружному борту, внутреннему борту и в оконечностях.

В качестве материала корпуса с учетом ледовых условий в плавании и анализа судов-прототипов принята сталь категории В с пределом текучести .

 

Конструктивная схема мидель-шпангоута

 

Конструктивная схема мидель-шпангоута приведена на рисунке 12.1.

 

Внешние нагрузки на корпус со стороны моря

 

Внешние нагрузки на корпус судна со стороны моря приведены на рисунках 12.2, 12.3 и 12.4.

Гидростатическое давление рассчитывается по формуле:

Расчет местной прочности производится для нагруженного судна в полном грузу.

Эпюра гидростатического давления приведена на рисунке 12.2.

Волновое давление рассчитывается по формулам для точек, приложенных ниже грузовой ватерлинии.

- редукционный коэффициент, принимаемый равным:

(для I)

(для II)

- волновой коэффициент.

- коэффициент, учитывающий скорость судна.

- коэффициент, учитывающий расположение нужного сечения по длине.

Значения этих коэффициентов для миделя равны:

Рассчитаем для и .

кПа

кПа

Волновое давление выше ватерлинии рассчитывается по формуле:

кПа

кПа

Эпюра волнового давления показана на рисунке 12.3.

Суммарная эпюра давлений показана на рисунке 12.4.

 

12.4 Расчёт толщины листовых конструкций.

Толщина наружной обшивки должна быть не менее:

- коэффициенты момента и допускаемых напряжений. , .

- меньший размер пластин, м

- больший размер пластин, м. .

- давление

- предел прочности

- коэффициент использования материала. Для стали обыкновенного качества .

- надбавка, учитывающая износ и коррозию.

- среднегодовое уменьшение толщины, мм/год.

- планируемый срок службы, лет. Для танкеров .

 

Наименование связи	, мм/год	, мм
Расчётная палуба	0.20	2.40
Борт при наличии второго борта	0.17	2.04
Днищевая обшивка при наличии второго дна	0.14	1.68
Настил второго дна	0.17	2.04
Продольные и поперечные переборки, второй борт	0.13	1.56

Толщина наружной обшивки днища равна 8 мм.

Во всех случаях толщина наружной обшивки днища должна быть не менее:

Толщина обшивки днища принимается равной 10 мм.

Ширина горизонтального киля должна быть не менее, мм:

В соответствии с конструктивной схемой ширина горизонтального киля принята равной 1550 мм.

 

Толщина бортовой обшивки должна быть не менее определённой по формуле:

Толщина обшивки борта принимается равной 10 мм.

 

Толщина настила палубы должна быть не менее определённой по формуле:

Толщина настила палубы принимается равной 10 мм.

 

Толщина настила второго дна должна быть не менее:

Толщина настила второго дна принимается равной 9 мм.

 

Толщина обшивки второго борта, переборок и платформ должна быть не менее:

Толщина обшивки второго борта, переборок и платформ принимается равной 9 мм.

 

 

12.5 Днищевой набор

 

Толщина флоров, днищевых стрингеров и вертикального киля должна быть не менее:

Толщина флоров, днищевых стрингеров и вертикального киля принимается равной 9 мм.

 

Момент сопротивления продольных балок днища с учётом присоединённого пояска должен быть не менее:

- момент сопротивления рассматриваемой балки, см³.

- поперечная нагрузка на рассматриваемую балку, кН.

- пролёт балки.

- коэффициент изгибающего момента.

- коэффициент допускаемых напряжений.

- предел текучести.

- множитель, учитывающий поправку к моменту сопротивления на износ и коррозию. Рассчитывается по формуле:

- давление с суммарной эпюры, кПа.

- расстояние между продольными балками, м.

- надбавка к листовым конструкциям.

В качестве продольной балки днища подобран несимметричный полособульб 16a.

 

Продольные балки второго дна.

В качестве расчётного давления на второе дно примем испытательный напор, рассчитанный по формуле:

, кПа

Момент сопротивления продольных балок второго дна с учётом присоединённого пояска должен быть не менее:

В качестве продольной балки второго дна подобран несимметричный полособульб 18a.

Момент инерции вертикальных рёбер, подкрепляющих флоры, должен быть не менее определённого по формуле:

, см⁴

- коэффициент, зависящий от отношения высоты флора к расстоянию между рёбрами h/a.

- толщина флора, мм.

В качестве ребра жёсткости флора принимается полособульб 7.

 

Момент инерции горизонтального ребра, подкрепляющего вертикальный киль, должен быть не менее рассчитанного по формуле:

- площадь поперечного сечения ребра жёсткости. см².

- пролёт ребра, м.

Для горизонтального ребра, подкрепляющего вертикальный киль, принят полособульб 16б.

 

Момент инерции горизонтального ребра, подкрепляющего днищевой стрингер, должен быть не менее:

В качестве продольной балки днища подобран несимметричный полособульб 16а.

 

Момент сопротивления холостого шпангоута по наружному борту должен быть не менее рассчитанного по формуле:

, , ,

В качестве балки холостого шпангоута по наружному борту принят полособульб 14а.

Момент сопротивления продольной балки внутреннего борта должен быть не менее рассчитанного по формуле:

, , , , м.

Вывод: в качестве продольных балок второго борта принят полособульб 16б.

 

Момент инерции продольных рёбер, подкрепляющих платформу в междубортном пространстве, должен быть не менее:

В качестве продольных рёбер платформы подобран полособульб 16б.

 

Момент инерции вертикального ребра, подкрепляющего диафрагму, должен быть не менее:

В качестве ребра жёскости, подкрепляющего диафрагму, принят несимметричный полособульб 18а.

 

Набор палубы.

Момент сопротивления продольных подпалубных балок должен быть не менее:

, , , , м.

- снимается с чертежа.

В качестве продольных подпалубных балок принят полособульб 10.

Момент сопротивления рамного бимса должен быть не менее рассчитанного по формуле:

, , , , ,

 

Полособульб в данном случае не подходит, поэтому будем брать тавр (с. 113 – элементы тавровой балки).

В качестве профиля принят сварной тавр 45а. В качестве карлингсов применяется тот же профиль.

 

 

13. Обеспечение общей продольной прочности.