Оценка общей площади судов

Проектирование корпусов судов, удовлетворяющих требованиям прочности и долговечности, осуществляется методами обобщенного прототипа (правилами Российского Речного Регистра) и расчетными. В учебном пособии для стандартных судов внутреннего и смешанного плавания предлагается использовать Правила РРР. Расчет площади судна начинается еще на этапе проектирования, поэтому ошибки в исчислениях недопустимы.

В общем случае для оценки прочности судового корпуса решаются проблемы по определению внешних продольных нагрузок, внутренних усилий и необходимых запасов прочности. Связанные с проектированием конструкций расчеты носят проверочный характер.

Расчетные внешние нагрузки, действующие на корпус судна, представляются состоящими из двух частей: сил и моментов, действующих на тихой воде и дополнительных усилий на волнении. Волновое воздействие на судно реализуется в виде волновых нагрузок, изменяющихся с периодом, близким к периоду волн, ударов волн в днище и развалы бортов (слеминг), а также в виде волновой вибрации.

В расчетах общей прочности, когда корпус моделируется в виде пустотелой коробчатой балки, нагрузки представляются в виде интегральных характеристик – перерезывающих сил и изгибающих моментов. В частности, изгибающий момент представляется состоящим из изгибающих моментов на тихой воде, волнового и ударного. В Правилах РРР сумма волнового и ударного моментов называется дополнительным волновым моментом.

Читайте также: Конструкция судовых перекрытий

Суда внутреннего и смешанного плавания, в отличие от морских судов, подвергаются многочисленным эксплуатационным нагрузкам при посадке на мель, швартовке, шлюзовании, погрузке и выгрузке. При плавании в весенний – осенний период их корпуса подвергаются воздействию ледовых нагрузок.

По Правилам РРР за расчетные принимаются полные значения изгибающих моментов и перерезывающих сил при продольном изгибе путем суммирования моментов и сил на тихой воде и на волнении.

У речных низкобортных судов при L/H > 25 за счет изгиба корпуса существенно изменяются силы поддержания воды по длине судна, что приводит к уменьшению изгибающих моментов на тихой воде на 20-30 %.

Величина ударного изгибающего момента в большой степени зависит от осадки носом. Удары волн могут увеличить дополнительный момент на волнении в два раза. В связи с этим Правилами РРР ограничивается минимальная осадка носом для судов класса М-СП, М-ПР, О-ПР.

В частности, осадка носом судна класса М-СП во всех случаях нагрузки должна быть не менее 1,7 м для судов L ≥ 60 м и не менее 0,9 м для судов L ≤ 25 м. Осадка судов класса М-ПР должна быть не менее 1,4 м для судов L ≥ 60 м и не менее 0,75 м для судов L ≤ 25 м.

Осадка судов класса О-ПР должна быть не менее 0,9 м для всех случаев нагрузки при L ≥ 60 м и не менее 0,75 м при L ≤ 25 м. В формировании эквивалентного бруса и определении напряжений от общего изгиба корпуса морских и речных судов принципиальных отличий нет. Общая и местная прочность проверяется по нормальным и касательным напряжениям, а также по предельным моментам для вновь построенного судна и по предельным моментам в конце срока службы с учетом износа и остаточных деформаций.

Расчетные значения изгибающих моментов для прогиба и перегиба в расчетном сечении корпуса необходимо вычислять алгебраическим суммированием изгибающих моментов на тихой воде с дополнительным волновым изгибающим моментом в этом сечении:

$M_p = M_{тв}+M_{дв} Форм. 1$

Расчетные значения перерезывающих сил для прогиба и перегиба в расчетном сечении необходимо определять суммированием абсолютных значений перерезывающих сил на тихой воде и на волнении:

$N_p = \left|N_{тв}\right|+\left|N_{дв}\right| Форм. 2$

В курсовом проекте за расчетное сечение принимается мидель-шпангоут.

Определение изгибающих моментов и перерезывающих сил, действующих на судно на тихой воде

Плавающее судно находится под действием сил тяжести и сил поддержания, которые в целом уравновешены. Корпус судна представляет собой упругую непризматическую балку, у которой распределение сил тяжести и сил поддержания непостоянны и распределены по длине неодинаково. Это приводит к появлению перерезывающих сил и изгибающих моментов:

$N = \underset{0}{\overset{x}{\int }}q\left(x\right)dx M = \underset{0}{\overset{x}{\int }}\underset{0}{\overset{x}{\int }}q\left(x\right)dxdx, Форм. 3$

где:

• N, M – перерезывающая сила и изгибающий момент;
• q(x) – нагрузка представляющая собой алгебраическую сумму сил тяжести и сил поддержания в каждом поперечном сечении по длине судна x.

Для вычисления изгибающих моментов и перерезывающих сил на тихой воде следует интегрировать кривую нагрузки по 21-й равноотстоящей ординате для наиболее неблагоприятных случаев нагрузки.

В курсовом проекте допускается определять искомые величины для одного случая – судно в полном грузу и 100 %-ными запасами. Кроме этого, допускается определять максимальные значения изгибающих моментов и перерезывающих сил по формулам

$M_{тв} = \frac{DgL}{k} N_{тв} = \frac{4M_{тв}}{L}, Форм. 4$

где:

• k – коэффициент, определяемый по прототипу или по статистическим дан ным (табл. 1).

Для судов с отношением L/H > 25 изгибающий момент и перерезывающую силу на тихой воде надо определять с учетом гибкости корпуса.

Тогда

$M_{тв} = \beta M_{тв}^0, N_{тв} = \beta N_{тв}^0, Форм. 5$

где:

• $M_{тв}^0, N_{тв}^0$

  – изгибающий момент и перерезывающая сила на тихой воде без учета влияния гибкости корпуса;

• β – коэффициент, учитывающий гибкость корпуса, определяемый по формуле

$\beta = \frac{1}{\left(1+1,226·{10}^{–2}{\displaystyle \frac{L^{4}B}{EI}}{\alpha }^2\right)}, Форм. 6$

где:

• I — момент инерции площади поперечного сечения корпуса;
• Е – модуль упругости материала корпуса;
• α – коэффициент полноты расчетной ватерлинии.

В заключение следует отметить, что для сухогрузного суднаСпециализированные суда для перевозки сухих грузов на тихой воде при ходе порожнем, как правило, возникает перегиб судна (в палубе возникают напряжения растяжения, в днище – сжатия). При ходе в грузу картина меняется: возникает отрицательный изгибающий момент, вызывающий прогиб судна.

Дополнительные изгибающие моменты

Наибольшие дополнительные моменты возникают когда длина волны λ примерно равна длине судна, а мидель-шпангоут совпадает с вершиной или подошвой волны. Эти расчетные случаи называются постановкой на вершину или подошву волны. При этом при постановке на вершину волны возникает дополнительный момент, вызывающий перегиб судна, а на подошву волны – прогиб. Очевидно, что наиболее опасным будет случай, когда момент на тихой воде и дополнительный момент имеют одинаковый знак, так как величина суммарного момента получается наибольшей. Так, если судно на тихой воде испытывает перегиб, для него следует выполнить постановку на вершине волны.

Для речных судов, имеющих гибкий корпус и большое отношение L/H, частоты собственных изгибных колебаний первого тона не велики и часто оказываются близкими к частотам волн. Этот весьма опасный случай для речных судов называют волновой вибрацией. Волновая вибрация в околорезонансной зоне может привести к значительным дополнительным моментам и поэтому должна учитываться в расчетах.

Для судов класса «М-СП», корпуса которых более жесткие, такой учет не обязателен, поэтому рассмотрим отдельно учет дополнительных моментов в соответствии с «Правилами» для судов класса «М-СП» и других.

Дополнительные изгибающие моменты для судов класса “М-СП”, “М-ПР”, “О-ПР”

В качестве нормативной расчетной характеристики волнового режима принимается волна высотой 3,5 м 3 %-ной обеспеченности.

Дополнительный волновой изгибающий момент (кНм) определяется по следующей зависимости:

$M_{д} = \pm 9,81k_0{k}_1{k}_2\delta B{L}^{2}h, Форм. 7$

где:

• k₀ – коэффициент, вычисляемый по формуле:

$k_0 = 1,24–1,7\frac{B}{L}\le 1,0,$

• k₁ – коэффициент, значения которого определяются по формуле:

$k_1 = 0,042+0,124·{10}^{–3}L–0,391·{10}^{–2}\sqrt{L},$

• k₂ – коэффициент, определяемый по формуле:

$k_2 = 2–20\frac{T_{н}}{L}\ge 1,0,$

• h – расчетная высота волны, м.

Значения L, T и δ принимаются, исходя из расчетного случая нагрузки при определении изгибающего момента на тихой воде.

Для судов класса “М-ПР” в качестве нормативной расчетной характеристики волнового режима принимается высота волны 3 %-ной обеспеченности 3,0 м.

Дополнительный волновой изгибающий момент должен определяться в соответствии с формулой 6. Значения коэффициента k определяется по табл. 2.

Для судов класса “О-ПР” в качестве нормативной расчетной характеристики волнового режима принимается высота волны 3 %-ной обеспеченности высотой 2,0 м.

Дополнительный волновой изгибающий момент должен определяться в соответствии с формулой 7. Значения коэффициента k₁ определяется по табл. 3.

Если длина судна в табл. 2 и 3 не совпадает с расчетной, определение коэффициента k₁ проводится линейной интерполяцией.

Дополнительный волновой изгибающий момент принимают постоянным в средней части судна на длине 0,5L, так как показано на рис. 1.

Дополнительные изгибающие моменты для судов классов “М”, “О”, “Р”, “Л”

Дополнительный волновой изгибающий момент на миделе судна (кНм) определяется по формуле:

$M_{дв} = \pm \left(k_p{M}_{в}+M_{у}\right), Форм. 8$

где:

• М_в – изгибающий момент, вызванный непосредственно действием волн;
• М_у – изгибающий момент, вызванный ударом волн в носовую оконечность;
• k_р – коэффициент, учитывающий влияние волновой вибрации (коэффициент динамичности).

Волновой изгибающий момент, кНм, определяется по формуле:

$M_{в} = 0,255\epsilon k_{\delta }{k}_{т}{k}_{в}B{L}^{2}h, Форм. 9$

где:

• h – расчетная высота волны, м;
• ε – коэффициент, определяемый по табл. 4.

Коэффициенты k_δ, k_т, k_в определяются по формулам:

$k_{\delta } = e^{–1,6\left(1–\delta \right)},$

$k_{т} = e^{–1,14\frac{Т}{\eta h}·\frac{\delta }{2\delta +1}},$

$k_{в} = \left[1–e^{–\frac{0.19\delta B}{\eta h}}\right]\frac{\eta h}{0,19\delta B},$

где:

• η – коэффициент, принимаемый по табл. Конструкция судовых перекрытий“Значения коэффициента k₂“.
• Коэффициент k_p рассчитывается по формуле:

$k_p = 1+\frac{{{\omega }_{к}}^2/{\sigma }^2}{\sqrt{\left[{\left(1–{\displaystyle \frac{{{\omega }_{к}}^2}{{\sigma }^2}}\right)}^2+{\left({\displaystyle \frac{2k_{\mu }{\omega }_{к}}{\sigma }}\right)}^2\right]}}, Форм. 10$

где:

• ${\omega }_{к} = {\omega }_{ср}+1,92k_{\nu } v_{тв}/L, c^{–1}$

  – средняя частота волнения,

$\sigma = k_s\sqrt{\frac{I}{\left(1,2+B/3Т\right)gD{L}^3}},$

$k_{\mu } = 0,061\left(1–0,047\sigma –0,008{\sigma }^2\right)\ge 0,$

где:

• I – момент инерции поперечного сечения эквивалентного бруса на миделе, м⁴.

Собственная частота изгибных колебаний корпуса ω_ср определяется по табл. 3.

Коэффициент k_v вычисляется по формулам:

$k_v = 1+1,18\frac{10\eta h}{L}–28,0{\left(\frac{10\eta h}{L}\right)}^2+61,7{\left(\frac{10\eta h}{L}\right)}^3,$

если 

$\frac{10\eta h}{L}\le 0,3;$

$k_v = 0,5–0,8\left(\frac{10\eta h}{L}–0,3\right)+{\left(\frac{10\eta h}{L}–0,3\right)}^2,$

если 

$\frac{10\eta h}{L}>0,3.$

• v_тв – скорость хода судна на тихой воде, км/ч;
• k_δ = 123 · 10⁴ – для грузовых судов;
• k_δ = 117 · 10⁴ – для пассажирских судов;
• k_δ = 104 · 10⁴ – для буксиров и толкачей.

Ударный изгибающий момент определяется по формуле:

$M_{у} = k_{у}{\phi }_{1}DgL, Форм. 11$

где:

• $k_{у} = 5,33·{10}^{–4}{\phi }_0\sigma v_0,$
• ${\phi }_1 = 1,0 при {Т}_{н}\le {Т}_{н}^0,$
• ${\phi }_1 = 3–2\frac{{Т}_{н}}{{Т}_{н}^0} при {Т}_{н}^0<{Т}_{н}<1,5{Т}_{н}^0,$
• ${\phi }_1 = 0 при {Т}_{н}\ge 1,5{Т}_{н}^0,$
• T_н – осадка носом для расчетного случая нагрузки, м,
• ${Т}_{н}^0$

  – пороговая осадка носом, м, равная

$T_{н}^0 = \left(0,68+\frac{0,21k_v{v}_{тв}}{\sqrt{L}}\right)\eta h,$

• φ₀ – коэффициент, равный

${\phi }_0 = 1–1,03b_0–{b_0}^2–0,417{b_0}^3,$

$b_0 = 4,32\sqrt{\delta \left(B/L\right)\left(T/L\right)},$

• величина v₀ вычисляется по формуле:

$v_0 = \left[0,336+0,104k_v\frac{v_{тв}}{\sqrt{L}}\right]v_1+0,024k_{v}vтв,$

• величина v₁ принимается по табл. 5.

Максимальное значение дополнительной волновой перерезывающей силы, кН, определяется по формуле:

$N_{дв} = \frac{4M_{дв}}{L}. Форм. 12$

Поскольку ее максимальное значение наблюдается в районах ±0,25L от оконечностей, на миделе следует принимать значение

${N_{дв}}^{\otimes } = 0,7N_{дв}. Форм. 13$

Расчетные значения изгибающих моментов для прогиба и перегиба в миделевом сечении корпуса необходимо вычислять алгебраическим суммированием моментов на тихой воде с дополнительным моментом (Формула 1).

Расчетные значения перерезывающих сил необходимо определять суммированием абсолютных значений перерезывающих сил на тихой воде и дополнительной волновой перерезывающей силы (Формула 2).

Форма распределения дополнительных волновых моментов и перерезывающих сил, рекомендуемая Правилами РРР, приведена на рис. 2.

Оценка прочности судов длиной менее 50 м

Для судов длиной 50 м и менее Правилами РРР регламентируется суммарное значение площади поперечного сечения палубы или днищевого пояса в зависимости от того, что меньше.

Эта площадь, см², должна быть не менее

$F = \frac{DL}{H}\left(\frac{0,1L/T–1}{k_1}+k_2\right)\eta , Форм. 14$

где:

• D – водоизмещение судна в полном грузу;
• k₁ – коэффициент, определяемый по табл. 6;
• k₂ – коэффициент, равный для самоходных судов 1,0/L;
• для несамоходных 0,67/L;
• η – коэффициент, равный для связей палубного пояса, не несущих местной нагрузки, 0,65;
• для связей днищевого и палубного пояса, несущего местную нагрузку, 0,75.

Значение выражения, стоящего в скобках формулы 13, не должно приниматься более 0,125.

При вычислении площади поперечного сечения палубы включаются:

• 65 % площади настила палубы при продольной системе набора;
• полная площадь участков настила шириной 0,25 шпации с каждой стороны каждой продольной связи при поперечной системе набора;
• 10 % остальной площади сечения настила при поперечной системе набора;
• непрерывные продольные ребра жесткости, непрерывные комингсы и карлингсы;
• верхний участок ширстрека, возвышающийся над палубой, а также участок ширстрека ниже палубы высотой 0,25 шпации при поперечной системе набора и 0,25 шпации при продольной.

Если полученное фактическое значение площади палубы превышает нормированное (Формула 18) значение, расчет общей прочности можно не проводить.

Определение фактического момента сопротивления

Для расчета фактического момента сопротивления и момента инерции поперечного сечения необходимо изобразить в масштабе на формате А4 поперечное полусечение со всеми продольными связями, участвующими в общем изгибе судна (рис. 3). Здесь же представляются размеры связей и их порядковый номер.

Расчет удобно вести в табл. 6.

При заполнении таблицы продольные одноименные связи, имеющие одинаковые размеры и расположенные на одном уровне, обычно объединяют в группы. В первый столбец заносят номера групп продольных связей, во второй – наименования и размеры листовых связей или номера профилей по сортаменту для каждой группы, в третий столбец – площади поперечных сечений каждой группы связей, F_i, (для профилей без присоединенного пояска), в четвертый – отстояние центра тяжести этих связей от оси сравнения – z_i.

Предлагается к прочтению: Дополнительные или усиленные конструкции корпуса судна

Ось сравнения выбирается произвольно. Удобно принять ее, например, на основной плоскости. В пятый столбец заносят произведения F_iz_i (статические моменты), а в шестой – произведения

$F_i{z}_i^2$

(переносные моменты инерции площади связей). В седьмой столбец записывают собственные моменты инерции связей I_c, которые определяются или по характеристикам в сортаменте (для профилей), или по формуле

$I_c = s{h}^3/12$

(s – толщина связи, h – ее высота).

Отстояние нейтральной оси от оси сравнения, м, определяют по формуле:

$e = \frac{\Sigma F_i{z}_i}{\Sigma F_i} Форм. 15$

Учитывая, что момент инерции относительно нейтральной оси сечения равен моменту инерции относительно оси сравнения за вычетом площади сечения на квадрат расстояния между ними, получим:

$I_{ф} = 2\left(\Sigma F_i{z}_i^2+\Sigma I_0–e^2\Sigma F_i\right). Форм. 16$

Фактический момент сопротивления:

• днища

$W_g = I/e; Форм. 17$

• палубы

$W_n = I/\left(H–e\right). Форм. 18$

Нормальные и касательные напряжения, действующие в связях эквивалентного бруса при общем изгибе вычисляются по формулам:

${\sigma }_i = \frac{M_p}{I}{z}_i, Форм. 19$

${\tau }_i = \frac{N_{p}S}{It}, Форм. 20$

где:

• σ_i, τ_i – нормальные и касательные напряжения в связях эквивалентного бруса;
• S – статический момент относительно нейтральной оси части площади сечения, отсекаемой по линии, нормальной к площади сечения;
• t – толщина стенки эквивалентного бруса.

Расчет нормальных напряжений

Обычно рассчитывают для прогиба и перегиба, однако в курсовом проекте допускается расчет выполнить один раз – для максимальных значений расчетного изгибающего момента. Расчет удобно делать в таблице форма которой приведена ниже.

Отстояние от нейтральной оси и расчетные моменты необходимо вычислять со своими знаками.

Полученные фактические значения нормальных и касательных напряжений необходимо сравнить с допускаемыми, нормы которых в долях от предела текучести приведены в табл. 9.

За опасные нормальные и касательные напряжения принимаются

$\left[\sigma \right] = R{e}_{н},$

$\left[\tau \right] = 0,57R{e}_{н}. Форм. 21$

Если нормальные напряжения в связях корпуса не превышают критических, связи не теряют устойчивость и расчет эквивалентного бруса не требуется. Для проверки необходимо вычислить критические напряжения пластин.

Примечания:

1 Для связей, указанных в п. 1 табл. 8, нормируемые значения допускаемых напряжений в долях предела текучести должны приниматься равными для судов:

• класса «М»
• 0,70 – при Re_н = 235 МПа,
• 0,65 – при Re_н = 315 МПа,
• 0,62 – при Re_н = 355 МПа,
• 0,60 – при Re_н = 390 МПа;

• классов «О», «Р» и «Л»
• 0,75 – при Re_н = 235 МПа,
• 0,70 – при Re_н = 315 МПа,
• 0,67 – при Re_н = 355 МПа,
• 0,64 – при Re_н = 390 МПа.

2 В расчетах прочности корпуса судна при подъеме из воды и спуске на воду, при испытании на непроницаемость и герметичность, а также при затопленном отсеке судна нормируемые значения допускаемых суммарных напряжений (от общего изгиба и от местной нагрузки) необходимо принимать равными 0,95 предела текучести материала связей.

3 Для изолированно работающих связей (пиллерсы и раскосы), проверяемых на устойчивость, нормируемые значения допускаемых напряжений при сжатии должны приниматься равными 0,50, для пересекающихся раскосов – 0,75 критического напряжения, но не более 0,50 предела текучести материала связей.

Критические напряжения пластин, сжатых вдоль длинной кромки, МПа, должны вычисляться по формуле:

${\sigma }_{кр} = {\sigma }_{э} при {\sigma }_{э}\le 0,6R{e}_{н} Форм. 22$

${\sigma }_{кр} =\left(1,63–0,8\sqrt{\frac{R{e}_{н}}{{\sigma }_{э}}}\right)$

при

$0,6R{e}_{н}\prec {\sigma }_{э}\prec R{e}_{н} Форм. 23$

где:

• σ_э – Эйлеровы напряжения;

   

  ${\sigma }_{э} = 78,5{\left(100t/a\right)}^2$

• t – толщина пластины, см;
• а – длина короткой кромки пластины, см.

Если

, то дальнейший расчет эквивалентного бруса надо вести с учетом редукционного коэффициента, представляющего собой отношение критического напряжения к напряжению в жестких связях

$\phi = {\sigma }_{кр}/{\sigma }_{ж.с}. Форм. 24$

Если

${\sigma }_{э}\succ {\sigma }_{ж.с} \phi \succ 1,0$

, явления потери устойчивости нет. В этом случае редукционный коэффициент принимают равным 1. Если

${\sigma }_{э}\prec {\sigma }_{ж.с}$

, то

$\phi \prec 1$

и пластина теряет устойчивость. Коэффициент φ показывает, какая часть пластины воспринимает такие же напряжения, как и смежная с ней жесткая связь.

Для расчетов вводят понятие приведенной площади сечения пластины к нередуцируемой площади относят относят ширину 0,25b с каждой стороны продольного опорного контура. В этом случае приведенная площадь пластины

$F_{пр} = \frac{b}{2}\left(1+\phi \right)t, Форм. 25$

где:

• b – ширина пластины.

Если некоторые пластины в сжатой зоне эквивалентного бруса теряют устойчивость, то проводят расчет эквивалентного бруса во втором приближении. Цель второго приближения вычислить исправленные площади пластин, потерявших устойчивость, ввести их в таблицу расчета эквивалентного бруса и для уменьшенной площади вновь определить напряжения в продольных связях корпуса при общем изгибе.

Определение напряжений от общего изгиба во втором приближении производят раздельно для положения судна на вершине и на подошве волны, так как в этих случаях разные связи теряют устойчивость и редукционные коэффициенты связей различны.

Будет интересно: Листовые конструкции корпуса судна

Подсчитав исправленные площади сечения, статические моменты и моменты инерции площадей относительно оси сравнения, определяют отстояние нейтральной оси во втором приближении (раздельно для изгиба на вершине волны и на подошве волны).

Напряжения во втором приближении определяют вполне аналогично первому.

Если напряжения от общего изгиба судна, вычисленные во втором приближении отличаются от напряжений первого не более чем на 5 %, дальнейшие уточнения не производят.

Расчеты общей предельной прочности

Во всех случаях должна быть проверена общая прочность корпуса судна по предельным моментам. Под предельным понимается момент, изгибающий корпус судна и вызывающий в наиболее удаленной кромке напряжения, равные пределу текучести материала.

Определению подлежат два предельных момента M_пр (кНм), один при прогибе, другой при перегибе судна:

$M_{пр} = \pm {10}^{–3}R{e}_{н}W, Форм. 26$

где:

• Re_н – предел текучести материала, МПа;
• W – фактический момент сопротивления эквивалентного бруса (днища или палубы), определяемый по формуле 16 или 17.

Однако в курсовом проекте допускается предельный момент вычислять один раз.

При вычислении момента сопротивления необходимо редуцировать гибкие связи корпуса (пластины), принимая напряжения на одной из кромок эквивалентного бруса, равными пределу текучести. Редукционные коэффициенты при поперечной системе набора можно назначать по табл. 9.

При продольной системе набора редукционные коэффициенты сжатых пластин определяются по формуле:

$\phi = R{e}_{н}/\left|{\sigma }_{ж}\right|, Форм. 27$

где:

• $\left|{\sigma }_{ж}\right|$

  – абсолютное значение сжимающего напряжения жестких связях, МПа, полученное при расчете эквивалентного бруса.

Редукционный коэффициент не должен быть более 1.

Для обеспечения прочности корпуса по предельному моменту должно выполняться условие:

$\left|M_{пр}\right|\ge k\left|M_p\right|, Форм. 28$

где:

• k – коэффициент запаса прочности по предельному моменту;
• М_р – расчетный изгибающий момент при прогибе и перегибе, кНм.

Значения коэффициента k, независимо от марки применяемой стали, определятся следующим образом:

• если палуба или непрерывный комингс (за исключением судов с двойными бортами классов «О», «Р», «Л») загружены поперечной нагрузкой k = 1,5;

• если поперечная нагрузка на палубу и непрерывный комингс отсутствуют, k = 1,35. Здесь предполагается, что напряжение в предельном со стоянии и днище не превышает 

  $\left|{\sigma }_{д.пр}\right|\le 0,9R{e}_{н}$

  ;

• если поперечная нагрузка на палубу и непрерывный комингс отсутствуют, а

  $0,9R{e}_{н}<\left|{\sigma }_{д.пр}\right|\le R{e}_{н}, то k = 1,5\frac{\left|\sigma д.пр\right|}{R{e}_{н}}.$

Для грузовых судов прочность корпуса по предельному моменту должна быть дополнительно проведена по условию:

$M_{пр}\ge k_{пр}DLg Форм. 29$

где:

• k_пр — коэффициент предельного момента, определяемый по табл. 10;
• D – водоизмещение судна, т.

Примечание:

• а – длина меньшей,
• b – длина большей стороны пластины.

Определение дополнительных волновых изгибающих моментов для судов, эксплуатирующихся с ограничениями, не ответствующими классу

Судам, длительное время находящимся в эксплуатации, может быть понижен класс РРР, а некоторым судам при переоборудовании или модернизации может быть повышен класс РРР. При этом изменяются дополнительные волновые моменты, что должно быть учтено в расчетах прочности.

Предлагаемая методика Методика определения дополнительн6ых волновых изгибающих моментов для судов, эксплуатирующихся с ограничениями, не соответствующему классу РРР.x регламентирует назначение величин расчетных дополнительных изгибающих моментов при введении дополнительных ограничений условий эксплуатации судов с классом РРР.

Действие методики распространяется на грузовые и пассажирские суда классов “Р”, “О” и “М” длиной от 50 до 140 м и соотношениями главных размеренийОпределение главных размерений и водоизмещения буксирных судов, приведенными в табл. Общие вопросы проектирования судовых конструкций“Максимальные соотношения главных размерений судов” и на грузовые суда классов “О-ПР”, “М-ПР” и “М-СП” длиной от 50 до 140 м.

При введении ограничений по волнению допускается устанавливать следующие высоты волн для судов класса:

• “М-СП” – 3,0 и 2,5 м;
• “М-ПР” – 2,0 м;
• “О-ПР” – 1,5 м;
• “М” – 2,5 и 2,0 м;
• “О” – 1,5 и 1,2 м;
• “Р” – 0,9 и 0,6 м.

Здесь для всех судов, кроме класса “О” и “Р”, указана высота волн 3 %-ной обеспеченности. Для судов класса “О” и “Р” принимается высота волн 1 %-ной обеспеченности.

Дополнительный волновой изгибающий момент с учетом дополнительных ограничений условий эксплуатации определяется по формуле:

$M_{дв}^{огр} = k_3{M}_{дв}, Форм. 30$

где:

• M_дв — дополнительный волновой изгибающий момент, определяемый в зависимости от класса судна;
• k₃ — коэффициент, учитывающий уменьшения момента при введении дополнительных ограничений.

Величина k₃ определяется по табл. 11. Промежуточные значения определяются линейной интерполяцией.

Суда внутреннего и смешанного плавания с дополнительными ограничениями по волнению могут быть допущены к эксплуатации в бассейнах, разряд которых соответствует классу судна.