Напряжения, возникающие в связях корпуса, при общем продольном изгибе судна

Если к какой-либо конструкции приложить внешнюю нагрузку, то под ее воздействием возникает напряженное состояние, характеризующееся нормальными и касательными напряжениями.

Нормальныенапряжения появляются от действия растягивающих или сжимающих усилий и направлены перпендикулярно к рассматриваемой площади поперечного сечения. Под воздействием изгибающего моментапроисходит изгиб корпуса и в продольных связях возникают продольные нормальные напряжения.

Для определения нормальных напряжений от продольного изгиба достаточно разделить действующий в районе миделя изгибающий момент на моменты сопротивления палубы и днища:

    [1.1]  ,        [1.2]

 

Величина М зависит от положения судна относительно профиля волны и достигает наибольших значений на вершине и подошве волны. Для этих условий и находятся соответствующие напряжения  и , где W_n - момент сопротивления палубы, а W_дн – момент сопротивления днища.

Приближенную оценку суммарного изгибающего момента находят по формуле:                        

                                                      [1.3]

где D - водоизмещение;

L - длина судна;

К - коэффициент,  составляющий  330—370  для крупных сухогрузных судов,

 

300-330 - для малых сухогрузных судов с машинным отделением в средней части и 240-280 с машинным отделением в корме, 370-420 для крупных и 320-380 для малых танкеров.

Касательныенапряжения обусловлены наличием сил, действующих параллельно плоскости сечения и стремящихся сместить отдельные сечения друг относительно друга.

Наибольшие касательные напряжения при продольном изгибе возникают в сечениях, расположенных в районе четверти длины судна от оконечностей. Величину этих напряжений определяют по формуле:

                                          

                                                       [1.4]

 

где N - суммарная перерезывающая сила;

  t - суммарная толщина продольных связей на данном уровне,   

J - полный момент инерции эквивалентного бруса

   S - статический момент относительно нейтральной оси площади сечения связей по одну сторону от точки, для которой вычисляются напряжения;

Требования к общей продольной прочности судна

Требования Правил Регистра к общей продольной прочности распространяются на суда длиной L большей либо равной 60 метров. Для таких судов требуется выполнение следующих условий:

                                      [1.5]   ,            [1.6]

                                [1.7],                [1.8]

 

где   и - фактические моменты сопротивления корпуса судна для точек палубы и днища соответственно (определяется путём анализа эквивалентного бруса);

   W и - требуемые моменты сопротивления при критерии прочности при перегибе и прогибе соответственно.

Кроме того, фактические моменты сопротивления корпуса не должны превышать величины:

                               [1.9]

 

Для судов ограниченного района плавания величину   следует откорректировать в соответствии с требованием Правил Регистра.

Момент инерции поперечного сечения  , должен быть не менее:

 

                                     [1.10]

Для судов ограниченного района плавания величину  следует откорректировать в соответствии с требованием Правил Регистра.

        

Вопросы для самоконтроля:

     1  Дать понятие прочности корпуса?

2 Какие внешние силы действуют на корпус судна?

3  Что возникает  в различных поперечных сечениях корпуса от воздействия на него внешних сил?

4 Какие характерные положения судна на волнении, при которых возникают опасные изгибающие и скручивающие моменты?

5 Какие напряжения, возникающие в связях корпуса, при общем продольном  изгибе судна?

  6 Кем и какие требования предъявляются к общей продольной прочности судна?

 

Рекомендуемая литература [ 1, 3, 5, 7 ]