Реферат На Тему Прочность Корпуса Судна
Реферат На Тему Прочность Корпуса Судна
Понравился сайт? Поделись им с друзьями:
Корпус судна во время постройки, эксплуатации и ремонта испытывает различные по величине и характеру нагрузки. На него постоянно действует сила тяжести, медленно изменяющаяся во времени в зависимости от состояния нагрузки. Во время постройки или докового ремонта она уравновешивается реакциями построечных или доковых опор. При плавании в условиях спокойного моря (на тихой воде) сила тяжести уравновешивается силами поддержания, которые легко и точно можно рассчитать по масштабу Бонжана , предварительно определив осадки носом и кормой. Но равновесие существует для судна в целом. Если мысленно разрезать его в плоскости каждого теоретического шпангоута на элементарные отсеки, способные сдвигаться в вертикальном направлении относительно друг друга, то окажется, что в одном отсеке силы тяжести больше, чем силы поддержания (например, в оконечностях), в другом - меньше. В результате возникает общий продольный изгиб корпуса. У большинства грузовых судов как в грузу, так и балласте на тихой воде наблюдается перегиб - опускание оконечностей, когда палуба растягивается, а днище сжимается; для танкеров в полном грузу характерен прогиб (палуба сжата, днище растянуто). На волнении силы поддержания изменяются (с периодом порядка 10 с или несколько меньше), что вызывает изменение напряжений от общего изгиба. На вершине волны наблюдается максимальный перегиб, на подошве - максимальный прогиб. Судно на волнении испытывает качку, при которой появляется множество других сил (силы инерции самого судна, гидродинамические силы сложной структуры, ударные нагрузки, обусловленные ударами волн в днище - слемингом или в развал борта в надводной части), оказывающих влияние на суммарный изгибающий момент.
Различают общую и местную прочность судна . Общая прочность - это прочность корпуса судна в целом, с учетом нагрузок, распределенных по всей длине. Для большинства судов рассматривается общая продольная прочность, связанная с изгибом в вертикальной плоскости. При плавании косым курсом по отношению к волнению определенную опасность может представлять изгиб в горизонтальной плоскости, когда один борт растягивается, а другой - сжимается. Иногда приходится учитывать поперечную прочность, в частности, для широких низкобортных судов с большим раскрытием палубы и для плавучих доков, а также прочность при скручивании. Местная прочность - это прочность отдельных перекрытий, балок, рам, пластин в составе корпуса.
Всякий расчет прочности связан с решением трех взаимосвязанных проблем: внешних сил (нагрузок, действующих на корпус судна и его конструкции), внутренних сил (нормальных и касательных напряжений, возникающих в элементах конструкции при действии заданной системы внешних сил) и оценки прочности (нормирования допускаемых напряжений и т.п.).
Общая прочность судна рассчитывается, исходя из критериев предельной и усталостной прочности. Критерий предельной прочности предполагает, что при однократном воздействии максимальной опасной волны корпус судна не разрушится, т.е. наибольшие растягивающие напряжения не превысят предел текучести материала корпуса, с учетом потери устойчивости отдельных сжатых связей (выпучивания пластин). Усталостная прочность учитывает возможность появления трещин при многократном (циклическом) нагружении. Важно, что для каждого расчета регламентируются характеристики расчетной волны и способы определения изгибающих моментов. Кроме того, устанавливаются нормы допускаемых напряжений. Не следует думать, что при эксплуатации судна никогда не могут возникнуть изгибающие моменты, превышающие расчетный - во-первых, современное состояние науки не позволяет найти максимально возможные нагрузки, во-вторых, экономически выгоднее допустить с малой вероятностью перелом корпуса, но избежать чрезмерного утяжеления корпусов всех судов без исключения.
Оценка прочности конструкций при изгибе производится путем сопоставления напряжений, возникающих при действии расчетной нагрузки на конструкцию, с допускаемыми, зависящими от применяемого материала и условий работы (например, вида нагрузок - статические или динамические).
Нормальные (растягивающие или сжимающие) напряжения при изгибе ( корпуса судна или отдельных балок) рассчитываются по формуле, полученной в науке «сопротивление материалов»:
где M - изгибающий момент в расчетном сечении,
W - момент сопротивления сечения, зависящий от его формы и размеров. Например, для прямоугольника шириной b и высотой h
При проектировании судна толщины листовых конструкций, в первую очередь палубы и днища, определяются с учетом изгибающих моментов, возникающих в корпусе на расчетной волне, за исключением небольших судов, для которых эти толщины определяются, главным образом, из соображений местной прочности и коррозионного износа за срок службы (примерно 20 - 25 лет). При этом необходимо обеспечить требуемый момент сопротивления эквивалентного бруса по обоим критериям.
Эквивалентный брус - это схематизированное поперечное сечение судна в средней части по его длине. В состав эквивалентного бруса включаются все непрерывные продольные связи, имеющие достаточную протяженность. В составе корпуса имеются так называемые “прерывистые связи”, например, надстройки, комингсы грузовых люков и т.п., включение которых в состав эквивалентного бруса производится по определенным правилам. Если некоторые сжатые пластины или балки продольного набора при расчетной нагрузке теряют устойчивость, их площадь соответственно уменьшается.
Определение характеристик эквивалентного бруса производят в таблице, примерный вид которой приведен в табл. 10. В таблицу заносятся данные для половины сечения; толщины связей, расположенных в ДП, при определении площадей делятся пополам. Значения в таблице - условные.
Здесь F - площади продольных связей, включенных в состав эквивалентного бруса, z - отстояния их ЦТ от горизонтальной оси сравнения, положение которой выбирают произвольно, но лучше, если оно будет близким к действительному положению нейтральной оси, т.е. примерно посередине высоты миделевого сечения , Fz - статические моменты площадей, Fz 2 - переносные, а i - собственные моменты инерции. А , В , С - суммы чисел в соответствующих столбцах ( С - в двух последних). Теперь момент инерции эквивалентного бруса можно найти по формуле:
а момент сопротивления - по формуле
где z max - максимальное (по абсолютной величине) отстояние связи (как правило, палубы, иногда днища) от нейтральной оси (не от оси сравнения).
Изгибающие моменты в миделевом сечении рассчитывают по формулам, приведенным в Нормах прочности, в зависимости от размеров и других характеристик судна и высоты расчетной волны.
Местная прочность перекрытий и их элементов (балок, пластин), рам, а также других конструкций проверяется на действие определенных расчетных нагрузок, чаще всего обусловленных давлением воды (для палуб и борта; для днищевых перекрытий учитывается противодавление груза). При этом в практических расчетах используются сравнительно несложные расчетные схемы и методы расчета. В последние годы, благодаря успехам науки о прочности и быстрому совершенствованию вычислительной техники, начинают применяться усложненные расчеты, когда общие и местные нагрузки не разделяются, а их воздействие на конструкции оценивается совместно. Для этой цели в разных странах разработаны специальные компьютерные программы. Широкое внедрение таких программ в практику проектирования судовых корпусов в известной мере ограничивается несовершенством норм прочности - выясняется, что без их корректировки более точные методы расчетов ведут к утяжелению конструкций.
Кроме нагрузок, возникающих при плавании судов на волнении, приходится особо рассчитывать прочность при спуске с наклонного стапеля, при постановке в док, когда на отдельные конструкции корпуса действуют повышенные сосредоточенные нагрузки, способные вызвать повреждения.
Прочность корпуса судна — Студопедия
Конструкции корпуса корабля
Прочность корпуса судна
Реферат - Местная и общая прочность судна . Особенности...
Понятие о прочности и конструктивных элементах корпуса судна
Двигательная Активность Реферат По Физкультуре
Сочинение На Тему Бунтующее Сердце Вступление
Контрольная Работа По Алгебре Целые Выражения
Сочинение Имя России Александр Невский
Сочинение Рассуждение На Тему Черствость