Материал: Курсовая

2) Минимальный момент сопротивления определяется как стандарт общей прочности исходя из многолетних наблюдений за прочностью этих судов.

Минимальный момент сопротивления определяется по формуле:

Размеры всех продольных неразрывных элементов корпуса обеспечивающие требуемый момент сопротивления должны быть неизменёнными в пределах средней части судна.

Момент инерции поперечного сечения корпуса в средней части определяется по формуле:

3.2 Расчет фактического момента сопротивления в поперечном сечении корпуса

Момент сопротивления расчетного сечения корпуса определяется для палубы и днища. В расчетном моменте сопротивления сечения корпуса учитываются все непрерывные продольные связи.

Для расчета требуется выполнить схему поперечного полусечения корпуса судна.

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

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

Фактический момент сопротивления палубы и днища:

Сравним значения полученный в п.3.1 и в п.3.2.

Таблица 3.2.2 – Сравнение значений расчетных с фактическими.

Так как прочность не обеспечивается следует последовательно увеличивать размеры деталей, до тех пор, пока фактическая прочность не превысит минимальную.

В таблице 3.2.3 представлен новый расчет эквивалентного бруса.

В результате второго приближения полученно:

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

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

Фактический момент сопротивления палубы и днища:

Сравним значения полученный в п.3.1 и в п.3.2.

Таблица 3.2.2 – Сравнение значений расчетных с фактическими.

Следовательно, общая прочность обеспеченна.

4 Обеспечение местной прочности, устойчивости

4.1 Расчёт нормальных и касательных напряжений на миделе

Нормальные напряжения на корпус судна определяются по следующей формуле:

,

где М_Т – расчётный изгибающий момент, действующий на судно, М_Т = кНм;

W – момент сопротивления, см³;

Напряжения на палубу:

Напряжения на днище:

Касательные напряжения действующие на корпус судна определяются по формуле ниже:

где – расчетная срезывающая сила действующая сила, действующая на корпус, = 6288,9 кН;

- статический момент плоскости относительно нейтральной оси, определяемый по формуле:

– площадь поперечного сечения пластины;

– расстояние центра масс пластины до оси;

– момент инерции всего поперечного сечения судна, см⁴;

– толщина рассматриваемой пластины.

1) Ширстрек:

2) Ледовый пояс:

3) Скуловой пояс:

На рисунке 4.1 изображены эпюры нормальных и касательных напряжений.

4.2 Расчёт нормальных напряжений на палубе

При расчете эквивалентного бруса необходимо учесть работу «гибких» связей. «Гибкие» – связи, теряющие устойчивость при общем изгибе, а также связи, у которых при расчете работоспособности приходится считаться с влиянием начальной погиби и поперечной нагрузки на продольные нормальные напряжения. При сжатии устойчивость ребер практически всегда обеспечена. Устойчивость же пластин вызывает сомнение. [5]

Рисунок 4.1 – Нагружение палубной пластины от общего изгиба судна

Действующие сжимающие напряжения Ϭ_С, МПа определяются по формуле:

,

где М_Т – расчётный изгибающий момент, действующий на судно, кНм;

I – момент инерции всего поперечного сечения судна, см⁴;

z_i - расстояние рассматриваемой связи от нейтральной оси, м;

η – коэффициент использования механических свойств материала;

;

Критические сжимающие напряжения Ϭ_cr определяются по формуле:

Ϭ_cr = Ϭ_e, при Ϭ_e ≤ 0.5R_eH;

Ϭ_e – эйлеровы нормальные напряжения, Мпа, определяются по формуле:

,

где S – фактическая толщина листа (S – Δ = 12 – 2 = 10 мм);

n – коэффициент, зависящий от вида нагружения пластин и отношения сторон;

,

где γ – отношение сторон пластины, γ = 700/3500 = 0.2;

ε =1.1 - для пластины, подкрепленной балками полособульбового профиля;

 - коэффициент, учитывающий степень неравномерности сжатия кромок пластины (отношение большего напряжения к меньшему, действующих по краям пластины, с учетом знака напряжения)  = 1;

;

МПа;

Ϭ_e ≤ 0.5R_eH

82,59 ≤ 0,5×335, тогда Ϭ_cr = Ϭ_e = 82,59 МПа;

Проверка:

Ϭ_С ≤ Ϭ_cr

79,70 ≤ 82,59 – условие выполняется, следовательно, устойчивость палубной пластины обеспечена.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта был выполнен расчёт общей прочности судна, местной прочности некоторых наиболее нагруженных элементов, а также расчёт на устойчивость последних. Некоторые толщины элементов конструкции корпуса были изначально подобраны из условия местной прочности. В результате можно сделать вывод что общая и местная прочность с заданными толщинами элементов обеспечена.

Список литературы

1. В. А. Зуев. Проектирование конструктивного мидель – шпангоута морских транспортных судов 2002г. НГТУ/Нижний Новгород/;

2. В. А. Зуев, Н. В. Калинина, Ю. И. Рабазов, Выбор основных характеристик морских транспортных судов на начальной стадии проектирования. Нижний Новгород НГТУ 2007 год;

3. Зуев В. А., Рабазов Ю. И. Основные направления по повышению технического уровня и конкурентоспособности судов смешанного(река-море) плавания/Нижний Новгород/2011г;

4. Российский Морской Регистр Судоходства. Правила и классификация постройки морских судов;