Модули для пересчета составляющих оборудования корпуса

 

Наименование группы	Вид модулей
1. Дельные вещи	D ^2/3; (LBH) ^2/3
2. Неметаллические части корпуса и надстройки	D ^2/3; (LBH) ^2/3
2.1. Настил палубы	LB
3. Окраска, изоляция	D ^2/3; (LBH) ^2/3
4. Судовые устройства (в целом)	D; (LBH)
4.1. Якорные, швартовные, буксирные	ВТ; d ^3/4 ВТ
4.2. Рулевое	LT v^2
4.3. Грузовое	P гр^2/3
4.4. Люковые закрытия	LB ^2
5. Оборудование помещений	(п эк + п пас)
6. Палубные механизмы	D, LBH
7. Снабжение и инвентарь	D ^2/3; (LBH) ^2/3

 

В табл. 3.3 наряду с известными введены следующие обозначения: Р _гр – грузоподъемность; n _пас– численность пассажиров; n_эк – численность экипажа.

Расчет массы корпуса по формулам второй группы. Принципиальным отличием этих формул от рассмотренных выше является то, что они включают в себя параметры, характеризующие особенности формы корпуса. Такие формулы получают статистической обработкой нагрузок применительно к ряду судов с систематически изменяющимися элементами.

Наиболее известными примерами формул второй группы являются:

Формула Л.М. Ногида (для сухогрузных судов)

 

Р мк = Y мк d ^0,334 L ^1,25 В ^0,75 Н ^0,50,

(3.18)

 

которая после простых преобразований принимает вид

 

(3.19)

 

формула В.М. Векслера (для танкеров)

 

(3.20)

 

где Y _мк, Y¢ _мк – измерители массы.

Для несамоходных грузовых судов внутреннего плавания (сухогрузные баржи бункерного типа класса «О» в [3] получено

 

(3.21)

 

Данное выражение рекомендуется использовать при высоте борта ³3,5 м. При меньшей высоте борта точный результат дает формула

 

(3.22)

 

где r _мк– плотность материала корпуса.

Выражения (3.21) и (3.22) могут быть использованы и для расчета Р _мксамоходных грузовых судов пересчетом этой массы по данным судна-прототипа. При этом в качестве пересчета будет выступать та часть формулы, которая включает в себя элементы судна, а коэффициент пропорциональности и удельная плотность материала корпуса войдут в величину измерителя массы, который и надо будет находить, используя судно-прототип.

Расчет массы корпуса по формулам третьей группы. Эти формулы получены из задачи определения суммарной массы продольных связей, участвующих в обеспечении требуемого уровня общей продольной прочности корпуса. Масса этих связей в ряде случаев, особенно для судов с продольной системой, может достигать до 85–90% массы Р _мк, что позволяет полученные расчетные формулы с известной степенью точности распространить на массу всего металла корпуса.

Масса продольных связей Р _пс, участвующих в общей прочности, может быть определена через площадь их поперечного сечения F _пс (площадь эквивалентного бруса), длину судна L и коэффициент С, учитывающий форму корпуса

 

Р пс = r мк СF пс L.

(3.23)

 

Величина F _пс определяется минимально необходимым моментом сопротивления эквивалентного бруса W_min, обеспечивающим при известном расчетном изгибающем моменте М _р напряжения от общего изгиба в наиболее удаленных от нейтральной оси связях, не превышающие допустимых s _доп. Выразим в связи с этим момент сопротивления эквивалентного бруса W через его площадь поперечного сечения и коэффициент утилизации сечения h _п

 

(3.24)

 

Под коэффициентом утилизации профиля поперечного сечения, характеризующим его выгодность, понимается отношение

 

(3.25)

 

Для поперечного сечения эквивалентного бруса h = 0,45¸0,60, причем наибольшие величины соответствуют судам наибольшей длины.

Величина допустимых напряжений в крайних связях эквивалентного бруса

 

(3.26)

 

Изгибающий момент при приближенной оценке можно определить

 

(3.27)

 

где k – коэффициент момента; g – ускорение свободного падения.

Выразив в (2.24) момент сопротивления W через М _ри s _доп по формулам (3.26) и (3.27), площадь продольных связей будет равна

 

(3.28)

 

Коэффициент, учитывающий влияние формы корпуса на его массу, обычно в соответствии со статистическими данными принимают пропорционально d ^1/3

 

С = а с d ^1/3,

(3.29)

 

где а _с – эмпирический коэффициент.

Тогда, подставив (3.28) и (3.29) в (3.23), получим

 

(3.30)

 

Коэффициент К _ообъединяет в себе физические постоянныеи эмпирические величины, входящие в используемые выше выражения.

Формула (3.30), вследствие ряда принятых допущений, является, безусловно, приближенной, и ее практическую значимость следует, прежде всего, связывать с возможностью анализа параметров, наиболее существенно влияющих на Р _пс. В то же время, рассматривая коэффициент К _о как измеритель массы и определяя его по подходящему судну-прототипу, полученное выражение может использоваться и для практических расчетов в границах, соответствующих оговоренным выше условиям.

Расчет массы корпуса по формулам четвертой группы. Подход, принимаемый при получении расчетных формул, в этом случае состоит в постатейном пересчете масс отдельных конструкций корпуса. Такой расчет, безусловно, несколько увеличивает трудоемкость расчета массы корпуса, но в то же время повышает точность получаемых результатов. Это обуславливается следующими обстоятельствами: 1. разделение массы корпуса на отдельные составляющие позволяет подобрать для них наиболее обоснованные модули пересчета; 2) более точно можно учесть конструктивные особенности проектируемого судна по сравнению с прототипом; 3) суммарная погрешность результата уменьшается за счет взаимного погашения погрешностей с разными знаками, возникающих при расчете отдельных составляющих массы корпуса.

Идея постатейного пересчета Р _мк принадлежит профессору И.Г. Бубнову. Одну из первых систем формул для такого применения предложил проф. А.И. Балкашин. Позже был разработан ряд подобных систем, которые приведены в [4]. Единой, общепринятой системы формул пересчета в настоящее время нет. Применительно к грузовым судам внутреннего плавания система формул предложена в работе [3].

В качестве иллюстрации данного способа рассмотрим подход, изложенный в [4]. Применительно к судам с продольной системой набора корпуса, размеры связей которого определяются расчетом, масса Р _копределяется суммой

 

Р мк = å Рi, i = 1, 2, … 6,

(3.31)

 

где i ₁ – масса продольных связей, включая наружную обшивку, продольный и поперечный набор; Р ₂ – масса поперечных переборок; Р ₃ – масса местных переборок, выгородок, платформ; Р ₄ – масса надстроек и рубок; Р ₅ – масса оборудования; Р ₆ – прочие массы раздела.

С учетом предлагаемых модулей пересчета этих составляющих сумма (3.31) развернута в следующее выражение

 

Р мк = y 1 d ^4/3 L ^3 BTH ^-1 + y 2 d n пор ВН ^3/2 + + y 3 d LBH + y 4 W н + y 5 (d LBH) ^2/3 + y 6 LBH,

(3.32)

 

где y ₁, y ₂, … y ₆ – измерители соответствующих составляющих массы корпуса; n _пор – количество поперечных переборок; W _н – суммарный объем надстроек и рубок.