.

Прочность плавучих доков и общие характеристики внешних сил

Постановка судна в док производится после устранения крена и дифферента, после согласования данных с докмейстером.

Нормы прочности плавучих доков

Изгиб и кручение корпуса дока вызываются следующими факторами:

  1. собственным весом дока;
  2. весом докуемых судов;
  3. весом балласта в каждый момент погружения и всплытия (включая полное всплытие);
  4. перераспределением сил поддержания на волнении;
  5. местными усилиями при аварийном состоянии, при спуске дока со стапеля и т. д.

Усилия, возникающие в корпусе от собственного веса дока

Вследствие относительной однородности конструкций корпуса дока по длине, силы веса его в большой степени уравновешены силами поддержания и не вызывают значительных продольных усилий. Большие продольные усилия вызываются неравномерно расположенными по длине дока машинными, котельными и насосными отделениями, постами управления, грузовыми кранами и другими сосредоточенными и «полусосредоточенными» весами. Величины продольных изгибающих моментов и перерезывающих сил от собственного веса дока хотя и являются относительно небольшими, должны учитываться в расчетах, так как они могут суммироваться с изгибающими моментами и перерезывающими силами, возникающими при постановке судов в док и в других случаях.

Ремонт корабля
Корабль на косметическом ремонте
Источник: pixabay.com

Неравномерное распределение собственного веса по ширине дока вызывает значительные поперечные изгибающие моменты и перерезывающие силы. Основным фактором является наличие башен, создающих сосредоточенные силы на концах понтона при равномерных или даже уменьшающихся от диаметральной плоскости к башням силах поддержания.

Распределение веса между понтонами и башнями дока, вызывающее перегиб понтона в поперечном направлении, усугубляется размещением в башнях запасов топлива и воды, машинно-котельных и насосных отделений и различного оборудования.

Несимметричное распределение собственного веса дока относительно диаметральной плоскости и плоскости мидель-шпангоута вызывает скручивание корпуса относительно разных осей.

Читайте также: Некоторые вопросы проектирования и постройки корпусов доков

Усилия, возникающие в доке при постановке судов

Эпюра реакций килевой дорожки зависит от многих факторов, основными из которых являются:

  • соотношение длин докуемого судна и понтонов дока;
  • эпюра весовой нагрузки судна;
  • длина свешивающихся за килевой дорожкой оконечностей судна;
  • относительная жесткость корпусов судна и дока;
  • характер распределения по длине дока сил поддержания (форма строевой по шпангоутам дока), особенно форма понтонов в оконечностях дока;
  • начальный прогиб судна или непрямолинейность килевой дорожки;
  • изменение жесткости кильблоков по длине дока.

Для снижения усилий в случае необходимости используется частичная балластировка дока.

При одновременной постановке в док двух или нескольких судов с несимметричным распределением их веса относительно диаметральной плоскости или мидель-шпангоута дока возникает скручивание корпуса дока.

Дополнительные крутящие моменты могут появляться также при несимметричной частичной балластировке дока, предпринимаемой для выравнивания крена и дифферента дока от несимметричной установки судов.

Усилия, возникающие при погружении и всплытии дока

В процессе погружения и всплытия в корпусе дока возникают дополнительные продольные и поперечные изгибающие моменты и перерезывающие силы, а также крутящие моменты, вследствие неравномерного заполнения балластных отсеков в понтонах и башнях. Наряду с этим изменяются начальные усилия от постановки судов и от собственного веса.

Контейнеровоз
Грузовое судно Yang Ming
Источник: pixabay.com

Особое внимание должно быть обращено на расчет прочности конструкций в отсеках, где при затоплении дока для получения необходимого уровня балласта искусственно создаются воздушные подушкиСуда на подводных крыльях и воздушной подушке.

Усилия, возникающие при эксплуатации или переводе дока на волнении

Ремонтные плавучие доки располагают обычно в закрытых акваториях судостроительных или судоремонтных заводов и баз, защищенных от набегающих с моря волн. В некоторых случаях доки приходится эксплуатировать в условиях ограниченного (1—3 балла) волнения.

Перевод ремонтных доков морем — явление эпизодическое. Транспортные доки проектируют и строят специально для перевода судов, что приближает их к обычным надводным судам. Дополнительные напряжения на волнении достигают в доках существенных величин и должны суммироваться с начальными напряжениями от влияния собственного веса дока и веса докуемых судов.

Скручивающие моменты на волнении также достигают в доках значительных величин. Они суммируются со скручивающими моментами от собственного веса, от веса поставленных судов и неравномерно принятого балласта и вызывают дополнительные (к изгибным) касательные и нормальные напряжения.

При переводе морем доки воспринимают значительные местные удары волн в днище и башни. Расчеты общей и местной прочности доков (особенно ремонтных) на волнении должны определить:

  • возможность перевода дока морем в заданных условиях (или допустимую балльность моря);
  • необходимость предварительной балластировки дока для уменьшения начального изгиба от собственного веса и поставленных в док судов;
  • минимально допустимую осадку дока при переводе морем;
  • необходимость установки временных или постоянных подкреплений корпуса дока для эксплуатации или перевода на волнении.

Случайные и аварийные нагрузки, действующие на док

К случайным и аварийным нагрузкам относятся ветровая, ледовая и ударная нагрузки на внешние конструкции дока (борта, торцовые переборки понтонов и башен), давление воды на поперечные переборки и другие конструкции при аварийном затоплении отсеков и др.

Рекомендуется к прочтению: Вопросы теории корабля и технические графики

К ним можно отнести также усилия, возникающие при спуске дока со стапеля, при доковании или самодоковании дока.

Нормы прочности плавучих доков

Вопрос о допускаемых при расчетах конструкций напряжениях и запасах прочности очень сложен. Нормы прочности, рекомендуемые для корпусов плавучих доков, приведены в таблице.

Queen Mary 2
Судно Queen Mary 2 на ремонте в плавучем доке
Источник: pixabay.com

При доковании судна наряду с прочностью дока должна быть проверена по соответствующим нормам прочность судна.

В процессе проектирования транспортных доков, предназначенных исключительно для внутренних водных путей, указанные нормы допускаемых напряжений могут быть, по согласованию с заказчиком, повышены до значений, предусмотренных для судов внутреннего плавания.

Таблица. Нормы прочности плавучих доков
№ п/пХарактеристика усилийНаименование конструкций докаХарактеристика напряженийДопускаемые напряжения или запас прочностиПримечание
1Общий изгиб ремонтного дока с судном на тихой воде или на заданном ограниченном волнении (то же при самодоковании)а) Все продольные связи дока, участвующие в общем изгибе (связи I категории)а) Нормальные напряжения0,6σТ
б) Стапель-палуба днище понтоновб) Приведенные напряжения при плоском напряженном состоянии0,6σТ
в) Борта и внутренние стенки башенв) Касательные напряжения0,35σТ
г) Запас по предельным моментам1,7
2Общий изгиб транспортного дока с судном при эксплуатации или переводе на волнении (при статической постановке на волну)а) Все продольные связи дока, участвующие в общем изгибе (связи I категории)а) Нормальные напряжения(0,5-0,6)σТВ зависимости от р-на эксплуатации дока и типа переводимого судна
б) Стапель-палуба днище понтоновб) Приведенные напряжения при плоском напряженном состоянии0,6σТ
в) Борта и внутренние стенки башенв) Касательные напряжения(0,30-0,35)σТ
г) Запас по предельным моментам2,0-1,7
3Общий изгиб ремонтного или транспортного дока порожнем (без судна) на волнении (при статической постановке на волну)Аналогично п. 1Аналогично п. 1Аналогично п. 1
4Общий изгиб транспортного дока с судном на волнении с учетом динамических составляющих усилий или совместно с кручением на «косом» курсеа) Все связи, участвующие в общем изгибеа) Нормальные напряжения(0,6-0,7)σТВ зависимости от р-на эксплуатации дока и типа переводимого судна
б) Стапель-палубаб) Приведенные напряжения при плоском напряженном состоянии0,7σТ
в) Борта и внутренние стенки башенв) Касательные напряжения0,4σТ
г) Запас по предельным моментам1,5-1,35
5Общий изгиб ремонтного или транспортного дока порожнем (без судна) на волнении с учетом динамических составляющих усилий или совместно с кручением на «косом» курсе (при переводе доков морем)а) Все связи корпуса, участвующие в общем изгибе (связи I категории)а) Нормальные напряжения(0,7-0,8)σТВ зависимости от вероятности попадания на расчетную волну, от р-на плавания и задания на проектирование
б) Стапель-палуба и днище докаб) Приведенные напряжения при плоском напряженном состоянии0,8σТ
в) Борта и внутренние стенки башенв) Касательные напряжения(0,40-0,45)σТ
г) Запас по предельным моментам1,35
6Поперечный изгиб дока при постановке судов или на волненииа) Стапель-палуба и днище докаа) Нормальные напряженияσI÷51 + μ = σI÷51,3
б) Поперечные переборки понтоновб) Касательные напряженияАналогично касательным напряжениям пп. 1-5
в) Приведенные напряжения по теории касательных напряженийσпр = σ2 + 4τ2аналогично нормальным напряжениям пп. 1-5
7Совместный общий и местный изгиб:Продольные ребра жесткости днища и борта (связи III категории) монолитных доков;Суммарные нормальные напряжения0,8σТ
а) при доковании судов или статической постановке на волнупластины днища и борта (связи категории IV категории)
б) с учетом динамических составляющих0,9σТ
8Постоянные эксплуатационные нагрузки:Днище, стапель-палуба, борта и внутренние стенки башен, палуба безопасности, поперечные и продольные переборкиа) Нормальные напряжения в жестких связях и пролетах пластин0,6σТ
а) гидростатическое давление при погружении и всплытии
б) нагрузки при доковании судовб) Нормальные напряжения в опорных сечениях пластин0,8σТ
в) нагрузки при создании воздушных подушек и при испытании отсеков сжатым воздухом
9Случайные и аварийные нагрузки:Аналогично п. 8а) Нормальные напряжения в жестких связях и пролетах пластин0,8σТ
а) Аварийное затопление отсеков или погружение дока по топ-палубе
б) удары волн в днище, борта, торцовые стенки, волноломы и кормовые закрытия доковб) Нормальные напряжения в опорных сечениях пластин при поперечном изгибеДопускается переход за предел текучести
в) местные усилия при спуске, доковании или самодоковании дока
10Ледовая нагрузкаБорта и торцовые переборки доковНормальные напряженияσТ
11Общий изгиб при спуске (продольном и поперечном)Аналогично п. 1Аналогично п. 10,7σТ

Во всех случаях, где это не оговаривается особо, допускаемые касательные напряжения принимаются равными

τдоп = 0,57 σдоп.

При проверке прочности балок, работающих на изгиб, в случае совпадения в одном сечении максимальных нормальных и касательных напряжений, приведенные напряжения должны определяться по одной из теорий прочности, например по формуле теории наибольших касательных напряжений:

σприв = σ2 + 4τ2.

Запас устойчивости сжатых связей должен быть не меньше требуемого запаса прочности (по отношению к пределу текучести). Критические (исправленные эйлеровы) напряжения определяются с учетом отступления от закона Гука.

Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Февраль, 26, 2020 80 0
Читайте также