Конструктивный мидель шпангоут сухогрузного судна

Конструктивный мидель шпангоут сухогрузного судна

Курсовой проект

Конструктивный мидель шпангоут сухогрузного судна

Введение

Расчет главных размерений судна

Контроль

Судно соответствует требованиям Правил.

Сухогрузное судно с кормовым расположением МКО и жилой надстройкой, баком, ютом, наклонным форштевнем без бульбы, транцевой кормой. Судно двухпалубное с грузовыми люками, двойным дном, одинарным бортом. Делится на водонепроницаемые отсеки поперечными переборками в соответствии с требованиями Правил. Судно с избыточным надводным бортом. Перевозимый груз штучный: контейнеры, ящики, груз на поддонах (паллетах).

1. Выбор системы набора перекрытий, марки и категории стали, шпации

Так как L>100÷120 м - днище и верхняя палуба - продольная система набора;

Борт и нижняя палуба - по поперечной системе набора;

L=141 м марка стали принимается 09Г2С с R_eH=315 МПа и коэффициентом использования механических свойств η=0,78;

Нормативный предел текучести

301 МПа.

. Вычерчивание обводов мидель-шпангоута

Высота второго дна

 м.

Нормальная шпация:

, принимаем 0.75 м.

Радиус скругления скулы равен высоте двойного дна = 1,12 м.

Длины ахтерпика, форпика и МО:

 мм;  мм;  мм.

Длина трюмной части:

 мм.

Длина первого носового трюма:

 мм.

Длина оставшейся грузовой части:

 мм,

разделив на длину одной шпации 750 мм получим 125 шпаций. Т.е. в оставшейся грузовой части будет 5 трюмов по 25 шпаций.

Проверка по обшей длине:

 мм.

Высота трюма и твиндека.

Принимаем Н_ТР=5200 мм; Н_ТВИН=4480 мм.

. Расчетные нагрузки на корпус со стороны моря и под грузом

Расчетные нагрузки на корпус судна со стороны моря обозначаются статическим Pst и динамическим Pw давлением воды.

Статические нагрузки

Статические нагрузки, действующие на корпус судна со стороны моря, определяются по формуле:

,

где  - расстояние от КВЛ до расчетной точки;

Для днища  кПа;

Для второго дна  кПа;

Для нижней палубы  кПа;

Для КВЛ и ВП  кПа.

Волновые нагрузки.

Для точек приложения усилий, расположенных ниже ВЛ:

,

где  - волновое давление на уровне ВЛ; ;

 при  м;

.

 - параметр, учитывающий скорость судна =16 уз.

;

,

где  для поперечных разрезов в нос от миделя;

 - расстояние рассматриваемого поперечного разреза от ближайшего перпендикуляра, м.

.

Результат умножения  будет не меньше 0,6.

Теперь сможем рассчитать :

 кПа.

При  для днища:

 кПа;

При  для 2 го дна:

 кПа;

При  для нижней палубы:

 кПа;

При  для КВЛ:

 кПа.

Давление выше КВЛ:

 кПа;  кПа.

Для ВП  м.

 кПа.

Суммарная нагрузка

Для днища  кПа;

Для 2 го дна  кПа;

Для нижней палубы  кПа;

Для КВЛ  кПа;

Для ВП  кПа.

Нагрузка, вызванная перевозимым грузом

Расчетное давление на второе дно от контейнеров определяется по формуле:

 кПа,

где  - расчетный вес груза, берем 1 т/м³;

 - ускорение свободного падения, 9.81 м/c²;

 - высота расположения груза, для второго дна 5.20 м, для нижней палубы - 4.48 м;

 - расчетное ускорение в вертикальном направлении, м/c²:

 м/c²,

где  - составляющие ускорений от вертикальной, килевой и бортовой качек:

 м/с².

 м/с²,

где период килевой качки

 c;

угол дифферента

 рад;

отстояние от центра тяжести судна до расчетной точки  м.

 м/с²,

где период бортовой качки

 с,

где с = 0.8; В-ширина судна, равная 19.1 м; h - начальная метацентрическая высота, равная  м.

угол крена  рад;

расстояние от ДП до борта  м;

Поэтому, нагрузка от груза на второе дно:

 кПа;

Нагрузка от груза на нижню палубу:

 кПа.

мидель шпангоут груз судно

4. Стандарт общей прочности

Определение необходимых характеристик: момента инерции, момента сопротивления корпуса судна.

Момент сопротивления корпуса судна

,

 МПа,

где  - коэффициент использования механических свойств, равен 0.78 для марки стали 09Г2С;

 - суммарный изгибающий момент

Расчетный изгибающий момент:

348276 кНм;

Волновой изгибающий момент, вызывающий перегиб корпуса судна:

429036 кНм;

Волновой изгибающий момент, вызывающий прогин судна:

-504084 кНм,

где  - волновой коэффициент, а  - коэффициент общей полноты.

777312 кНм;

852360 кНм;

За суммарный изгибающий момент принимаем его максимальное значение.

3.8 м³;

Момент сопротивления поперечного сечения корпуса в средней части судна должен быть не менее:

3.57 м³;

За момент сопротивления корпуса принимаем большее его значение 3.8 м³.

Момент инерции поперечного сечения корпуса в средней части должен быть не менее:

19.38 м⁴.

Полученные величины W и I используются для сравнения с геометрическими характеристиками эквивалентного бруса, которые рассчитываются для миделевого сечения корпуса судна.

5. Набор корпуса судна по Правилам

Ширина горизонтального киля не более 2000 мм. Толщина его должна быть на 2 мм больше, чем толщина внешней обшивки дна. Ширина скулового пояса определяется положением верхней и нижней кромок. Нижняя кромка соответствует точке соединения плоской части обшивки дна с криволинейной. Верхняя кромка в расчетах должна быть выше второго дна не менее чем на 200 мм. Толщину скулового листа выбираем большую из смежных поясьев.

Проектирование наружной обшивки корпуса

Проектирование наружной обшивки днища

Расчетная схема пластины внешней обшивки дна:

· Толщина внешней обшивки днища относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 15.8;

a - шпация, равна 0.75 м;

, принимаем равным 1;

 - расчетная суммарная нагрузка на обшивку днища, 91.4 кПа;

 - для продольной системы набора равен 0.6;

 - нормативный предел текучести, 301 МПа;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.17 мм/год;

Таким образом,

10.47 мм, принимаем 11 мм.

· Толщина наружной обшивки днища из условий устойчивости:

Сжимающие напряжения в днище от общего продольного изгиба

 МПа.

Момент инерции поперечного разреза корпуса

, см⁴;

 - момент сопротивления палубы в средней части судна, 3.8 м³;

D - высота борта, 10.8 м;

Отстояние нейтральной оси от ОП  м;

 м⁴

Принимаем  м⁴.

183.7 МПа.

Критические напряжения 183.7 МПа определяются из условий устойчивости пластин наружной обшивки, при этом k=1.0 - коэффициент запаса устойчивости для пластин.

Так как , то расчетная формула эйлеровых напряжений будет иметь вид:

188.9 МПа.

Толщина пластины внешней обшивки, котороя соответсвует условиям стойкости:

13.97 мм, принимаем 14 мм,

где b - сторона пластины, принимающая нормальные сжимающие напряжения, равна 0.75 м;

n - коэффициент, учитывающий систему набора и распределение сжимающих нагрузок по высоте пластины, равен 4;

 мм, принимаем 2 мм, так как  мм.

· Толщина наружной обшивки днища относительно условий минимальной строительной толщины:

Минимальная строительная толщина должна быть не меньше, чем:

мм.

Прямая проверка устойчивости назначенной толщины днищевой обшивки. Для заведомого обеспечения устойчивости принимаем толщину наружной обшивки S=16 мм;

; 183.7 МПа.

 МПа;

При отношении  расчетная формула для критических напряжений будет иметь вид:

 МПа;

 устойчивость обеспечена.

· Выбор толщины горизонтального киля:

 мм.

Проектирование наружной обшивки борта.

Расчетная схема пластины внешней обшивки борта:

· Толщина внешней обшивки борта относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 15.8;

a - шпация, равна 0.75 м;

1.13, принимаем равным 1;

 - расчетная суммарная нагрузка на обшивку борта, 82.2 кПа;

 - для поперечной системы набора борта равен 0.6;

 - нормативный предел текучести, 301 МПа;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.17 мм/год;

Таким образом,

 мм,

принимаем 10 мм.

· Толщина наружной обшивки борта из условий устойчивости:

k=1.0 - коэффициент запаса устойчивости для пластин.

Сжимающие напряжения в борту от общего продольного изгиба

138.7 МПа.

Отстояние нейтральной оси от ОП  м;

Критические напряжения 138.7 МПа определяются из условий устойчивости пластин наружной обшивки.

Толщина пластины внешней обшивки, котороя соответсвует условиям стойкости:

,

где b=H_ТР=5.2 м - сторона пластины, принимающая нормальные сжимающие напряжения (расстояние от 2 го дна до нижней палубы);

n - коэффициент, учитывающий систему набора и распределение сжимающих нагрузок по высоте пластины:

Так как,

;

=1.1 для пластины, которая подкреплена балками полособульбового профиля;

Для нахождения  необходимо по отношению треугольников найти сжимающее напряжение в нижней палубе и взять как  отношение меньших напряжений к большим (для 2 дна и нижней палубы).

 МПа.

65.9;

138.7 МПа, т.к.

 для одинарного борта в сухом трюме.

17.5 мм, принимаем 18 мм для заведомого обеспечения устойчивости.

· Толщина наружной обшивки борта относительно условий минимальной строительной толщины:

Минимальная строительная толщина должна быть не меньше, чем:

мм;

Выбираем толщину наружной обшивки борта S_БОР=18 мм;

Принимаем толщину скулового листа S_СКУЛ=S_ДН=18 мм.

Проектирование настила верхней палубы.

Расчетная схема пластины верхней палубы:

· Толщина настила верхней палубы относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 15.8;

a - шпация, равна 0.75 м;

, принимаем равным 1;

 - расчетная суммарная нагрузка на настил палубы:

 МПа;

 МПа;

 - для продольной системы набора равен 0.6;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.1 мм/год;

Таким образом,

4.69 мм, принимаем 5 мм.

· Толщина настила верхней палубы из условий устойчивости:

Сжимающие напряжения в палубе от общего продольного изгиба при прогибе

 МПа.

Момент инерции поперечного разреза корпуса

, см⁴;

 - момент сопротивления палубы в средней части судна, 3.8 м³;

D - высота борта, 10.8 м;

Отстояние нейтральной оси от ОП

 м;

19.38 см⁴;

201.4 МПа.

Критические напряжения 201.4 МПа определяются из условий устойчивости пластин настила верхней палубы, при этом k=1.0 - коэффициент запаса устойчивости для пластин.

Так как , то расчетная формула эйлеровых напряжений будет иметь вид:

218.4 МПа.

Толщина пластины внешней обшивки, котороя соответсвует условиям стойкости:

12.87 мм, принимаем 14 мм,

где b - сторона пластины, принимающая нормальные сжимающие напряжения, равна 0.75 м;

n - коэффициент, учитывающий систему набора и распределение сжимающих нагрузок по высоте пластины, равен 4;

 для верхней палубы.

· Толщина настила верхней палубы относительно условий минимальной строительной толщины:

Минимальная строительная толщина должна быть не меньше, чем:

мм.

· Прямая проверка устойчивости назначенной толщины настила палубы:

Принимаем толщину настила  мм и .

201.4 МПа, при 201.4 МПа.

258.4 МПа.

При отношении  расчетная формула для критических напряжений будет иметь вид:

219 МПа

Условие  выполняется.

Проектирование настила нижней палубы.

Нижняя палуба проверяется только по минимальной строительной толщине:

 мм.

Принимаем S_НП=8 мм для заведомого обеспечения прочности.

Проектирование балок днища, второго дна и настила второго дна

Проектирование настила второго дна

Расчетная схема пластины обшивки второго дна:

·
Толщина настила второго дна относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 15.8;

a - шпация, равна 0.75 м;

, принимаем равным 1;

 - наибольшее расчетное давление, кПа;

 - коэффициент продольной системы набора, равен 0.8;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.15 мм/год;

Найдем наибольшее расчетное давление.

o   Р₁ расчетное давление от единичного груза на второе дно (пункт 3.4) равно 62.1 кПа;

o   испытательное давление

 кПа;

o   давление аварийного затопления

 кПа;

o  
расчетное давление на конструкцию второго дна, если междудонное пространство заполнено балластом ( - высота воздушной трубки):

 кПа;

.

Выбираем  кПа для дальнейших расчетов.

9.89 мм, принимаем 10 мм.

· Второе дно на устойчивость не проверяется

·        Толщина настила второго дна относительно условий минимальной строительной толщины:

 мм.

Округляем S_ВД=10 мм для заведомого обеспечения устойчивости, но так как в трюме будет отсутствовать деревянный настил, то толщину настила под грузовыми люками увеличим на 2 мм и окончательно примем S_ВД=12 мм.

Набор днищевого перекрытия

Набор двойного дна расположен между настилом второго дна и наружной обшивкой.

Опорным контуром днищевого перекрытия являются два борта и две смежные поперечные переборки.

Основной набор - это продольные балки днища и второго дна, расположенные на каждой шпации. Сплошные флоры расположены через 3 шпации. Под поперечными переборками располагаются водонепроницаемые флоры.

В диаметральной плоскости находится вертикальный киль. Расстояние между вертикальным килем и днищевым стрингером равняется 4,5 метра.

Проектирование сплошных флоров

Сплошной флор в диаметральной плоскости имеет такую же высоту, как и вертикальный киль h=1.12 м.

· Толщина сплошного флора относительно условий прочности:

,

где ;

a - шпация, равна 0.75 м;

;

0.78 коэффициент использования механических характеристик материала;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.2 мм/год;

9.64 мм;

Принимаем 10 мм.

· Толщина сплошного флора относительно условий минимальной строительной толщины:

 мм.

Лист сплошного флора подкрепляется вертикальными ребрами жесткости, которые расположены в плоскости продольных балок днища и второго дна.

· Толщина ребра жесткости определяется как:

 мм.

 мм.

Принимаем РЖ сплошного флора 8×80 мм.

Проектирование вертикального киля

· Толщина вертикального киля из условия прочности:

,

где ; принимаем ;

h_Ф - фактическая высота вертикального киля, равна 1.12 м;

 м;

0.78, коэффициент использования механических хар-к материала;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.2 мм/год;

13.52 мм, принимаем 14 мм.

· Толщина ВК из условий непроницаемости:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 15.8;

a = h_ф/2 - меньшая сторона панели ВК, равна 0.56 м;

b - большая сторона панели ВК, равна 0.75 м

;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.6;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.2 мм/год;

 - максимальное расчетное давление, кПа;

Найдем наибольшее расчетное давление.

 кПа;

 - высота воздушной трубки, 1.5 м;

124.5 кПа;

 - расстояние от середины высоты панели вертикального киля до верхней палубы в ДП, м;

10.89 м;

 - давление клапана, 15 кПа;

Выбираем 124.5 кПа для дальнейших расчетов.

10.6 мм.

Толщина вертикального киля должна быть на 1 мм больше, чем толщина сплошного флора, но не меньше чем:

 мм;

 мм;

 мм.

Принята толщина вертикального киля 14 мм.

Посередине высоты вертикального киля для заведомого обеспечения устойчивости стенки размещаем ребро жесткости, которое принимаем профилем Р20а.

Проектирование днищевого стрингера

Толщина днищевого стрингера должна быть не меньше толщины сплошного флора. Принимаем S_ДС=12 мм.

Проектирование продольных балок днища

· Момент сопротивления продольных балок днища относительно условию прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 12;

a - шпация, равна 0.75 м;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.6 для балок дна;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - расчетное давление для балок днища, 91.4 кПа;

l - пролет балки, 2.25 м;

160 см³;

0.108;

Поправка на износ и коррозию 1.26;

201.6 см³.

· Минимальная строительная толщина стенки балки:

 мм.

По моменту сопротивления из таблицы 1 принимаем Р18б (h стенки=180 мм; S=11 мм; b бульба=44 мм; f=25.8 см²; W=218 см³).

· Проверка изношенного полособульба за половину срока службы:

; коэффициент запаса устойчивости .

183.7 МПа - сжимающие напряжения в днище от общего продольного изгиба;

202.1 МПа.

,

где i - момент инерции поперечного сечения изношенной балки;

f - площадь поперечного сечения изношенной балки, см²;

l - прогон балки, 2.25 м;

,

где h - высота стенки изношенной балки, см;

F - площадь стенки изношенной балки, см²;

F₁ - площадь свободного пояска изношенной балки, см²;

F₂ - площадь присоединенного пояска изношенной балки, см².

Для определения момента инерции изношенного полособульба заменяем его тавром:

,

где f - площадь поперечного сечения бульба без присоединенного пояска, 25.8 см²;

h - высота профиля, 18 см;

S_C - толщина стенки полособульба, 1.1 см;

b - ширина бульба, 4.4 см;

Таким образом, толщина свободного пояска 1.82 см;

Высота стенки тавра будет:

16.18 см;

,  см, принимаем  см;

Изношенная площадь поперечного сечения

.

Расчетный тавр

=16.2 см; F=14.6 см²; F₁=8.4 см²; F₂=105 см².

2976 см⁴;

128.0 см²;

946 МПа;

289 МПа;

 МПа - устойчивость обеспечена.

Проектирование продольных балок второго дна

· Момент сопротивления продольных балок второго дна относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 12;

a - шпация, равна 0.75 м;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.6 для балок дна;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - наибольшее расчетное давление на второе дно, 112.3 кПа;

l - прогон балки, 2.25 м;

196.7 см³;

0.1;

Поправка на износ и коррозию

;

244.2 см³.

· Минимальная строительная толщина стенки балки:

 мм.

По моменту сопротивления из таблицы 1 выбираем несимметричный профиль Р20а (h стенки=200 мм; S=10 мм; b бульба=44 мм; f=27.4 см²; W=268 см³).

Проектирование бортового набора

В районе грузового отсека внешняя обшивка борта подкрепляется балками основного набора - шпангоутами. Рамные шпангоуты и бортовые стрингеры отсутствуют как в трюмном, так и в твиндечном помещениях.

Проектирование трюмных шпангоутов

· Момент сопротивления трюмного шпангоута из условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 18;

a - шпация, равна 0.75 м;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.65;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - расчетное давление посередине пролета балки, , кПа;

67 кПа;

3.58 м - расстояние от КВЛ до расчетной точки;

l - высота трюмной части, 5.2 м;

386 см³;

;

Поправка на износ и коррозию ;

425 см³.

По моменту сопротивления из таблицы 2 выбираем симметричный профиль 2468 (h стенки=240 мм; S=8.5 мм; b бульба=71 мм; f=33.17 см²; W=442 см³).

 - проверка не требуется.

Давление на уровне середины пролёта трюмного шпангоута:

 кПа;

Давление на уровне середины пролёта твиндечного шпангоута (середина пролета твиндечного шпангоута находится на 1,26 м выше уровня осадки, поэтому статического давления воды на шпангоут не будет):

 28.2 кПа.

Проектирование твиндечных шпангоутов

· Момент сопротивления трюмного шпангоута из условий прочности

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 10;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.65;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - расчетное давление посередине пролета балки, 31.5 кПа;

l - высота твиндека, 4.48 м;

217 см³;

;

Поправка на износ и коррозию ;

242 см³.

Из таблицы 1 выбираем несимметричный профиль Р20а (h стенки=200 мм; S=10 мм; b бульба=44 мм; f=27.4 см²; W=268 см³).

Проектирование скуловых книц

· Размер катета книц определяется по формуле:

35.35 см,

где W - Расчетный момент сопротивления подкрепляемой балки, 425 см³;

S - толщина подкрепляемой балки, 8.5 мм.

·        толщина кницы должна равняться толщине подкрепляемой балки S=8.5 мм, если длина свободной кромки кницы оказывается больше  см, то свободная кромка должна иметь фланец или поясок

50 см.

Все кницы 200<C<400 должны иметь фланец b=50 мм.

Принимаем кницу: .

Набор палубных перекрытий

Основные балки перекрытия - продольные подпалубные балки имеют опоры на рамных бимсах и на поперечных переборках

Рамные бимсы имеют опоры на комингс-карлингсах и бортах. Комингс-карлингс опирается на рамные бимсы.

Проектирование продольных подпалубных балок

· Момент сопротивления продольных подпалубных балок относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 12;

a - шпация, равна 0.75 м;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.45;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - расчетное давление посередине пролета балки, , кПа;

 кПа;  кПа;

 = 2.25 м;

36.6 см³ < 200 см³;

;

Поправка на износ и коррозию ;

48.6 см³.

Из таблицы 1 выбираем несимметричный профиль Р12 (h стенки=120 мм; S=6.5 мм; b бульба=30 мм; f=11.2 см²; W=68 см³).

· Проверка устойчивости:

; коэффициент запаса устойчивости .

201.4 МПа - сжимающие напряжения в верхней палубе (5.1.3);

 МПа.

,

где i - момент инерции поперечного сечения изношенной балки;

f - площадь поперечного сечения изношенной балки с присоединенным пояском, см²;

l - пролёт балки, 2.25 м;

Износ для верхней палубы сухого отсека для устойчивости равен 0, поэтому момент инерции Р12 берем из таблицы 1: i=767 см⁴.

297 МПа;

231 МПа;

 МПа - устойчивость обеспечена.

Проектирование рамных полубимсов

· Момент сопротивления рамного полубимса из условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 10;

a - 2.25 м;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.65;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - расчетное давление на ВП,  кПа;

l - пролёт балки, 5.05 м;

460 см³.

Из таблицы 5 принимаем Т25а (; f_проф=29.4 см²; I=13000 см⁴; f_пояс=100 см²; W=470 см³).

,

где h - высота стенки балки, равна 25 см;

 - надбавка за износ и коррозию, 0.14 см;

 - ширина свободного пояска балки, равна 12 см;

 - ширина присоединенного пояска,  см;

68 см³.

528 см³.

Высота рамного полубимса должна быть в 2 раза больше высоты продольной подпалубной балки.

Из таблицы 5 принимаем Т28а (; f_проф=34 см²; I=13600 см⁴; f_пояс=100 см²; W=560 см³).

· Момент инерции рамного полубимса:

,

где l - прогон рамного бимса меж опорами, равен 4.5 м;

с - расстояние между рамными бимсами, 2.25 м;

 - расстояние между продольными палубными балками, 0.75 м;

 - фактический момент инерции продольной подпалубной балки с присоединенным пояском, 767 см⁴ (для Р12);

, поэтому:

1.22;

0.6.

0.095.

5143 см⁴.

Фактический момент инерции балки I=13000 см⁴ > требуемого  см⁴, значит жесткость обеспечена.

· Площадь стенки рамного полубимса:

,

где 89.1 кН;

;

 - высота стенки рамного бимса, 28 см;

 - надбавка за износ и коррозию, 1.44 см;

 - надбавка на износ и коррозию, мм;

Т - средний срок службы судна, равен 24 года;

U - скорость коррозии борта, равна 0.12 мм/год;

171.6 МПа;

12.0 см².

 см² - площадь стенки обеспечена.

Проектирование бимсовых книц верхней палубы.

Толщина кницы равняется толщине стенки меньшей балки S=11 мм, а катеты равняются высоте меньшей балки С=220 мм (Р22а - твиндечный шпангоут).

Принимаем кницу 11×220×220.

Проектирование комингс-карлингса верхней палубы.

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 10;

a - ширина палубы, поддерживаема комингс-карлинсом, 7.025 м;

 м.

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.35;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - расчетное давление на ВП,  кПа;

l - пролёт карлингса между пилерсами, 14.25 м;

21232 см³.

 см³ → 23355 см³.

Определение фактического момента сопротивления продольного комингс-карлингса определяется при помощи расчета геометрических характеристик этой рамной связи:

Отстояние нейтральной оси от оси сравнения:

73.5 см;

Главный центральный момент инерции поперечного сечения:

3395095 см⁴;

Минимальный момент сопротивления комингс-карлингса:

39260 см³;

 см³, значит прочность обеспечена.

Проектирование полубимсов нижней палубы.

· Момент сопротивления полубимсов нижней палубы относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 10;

a - шпация, равна 0.75 м;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.65;

 - нормативный предел текучести, 301 Мпа;

Р - расчетное давление на нижнюю палубу от груза, 53.5 кПа;

l - расстояние от комингс-карлингса до борта, 5.05 м;

;

Поправка на износ и коррозию ;

581 см³.

По моменту сопротивления из таблицы 2 выбираем симметричный профиль 27812 (h стенки=270 мм; S=12 мм; b бульба=82 мм; f=48.33 см²; W=660 см³).

Проектирование бимсовых книц нижней палубы

· Размер катета кницы определяется по формуле:

31.8 см,

где W - Расчетный момент сопротивления трюмного шпангоута, 425 см³;

S - толщина подкрепляемой балки, 10.5 мм.

·        толщина кницы должна равняться толщине подкрепляемой балки S=10.5 мм, если длина свободной кромки кницы оказывается больше  см, то свободная кромка должна иметь фланец или поясок  см.

Все кницы 200<C<400 должны иметь фланец b=50 мм.

Принимаем кницу: .

Проектирование карлингс-комингса нижней палубы

· Момент сопротивления карлингс-комингса нижней палубы относительно условий прочности:

,

где m - коэффициент изгибающего момента, равен 10;

a - ширина палубы, поддерживаема комингс-карлинсом, 7.025 м;

 - коэффициент допустимых напряжений, равен 0.65;

 - нормативный предел текучести для стали 10ХСНД, 346 МПа;

Р - расчетное давление на нижнюю палубу от груза, 53.5 кПа;

l - пролёт карлингса между пилерсами, 14.25 м;

31511 см³.

 см³ → 34662 см³.

· Оптимальная высота стенки карлингс-комингса:

,

где W - Момент сопротивления карлингс-комингса, равен 34662 см³;

=S_ст.кк, 30 мм;

124.7 см.

Принимаем h=1200 мм.

; , см²; К=4.5;

360 см²;

209 см².

237.5 см² - площадь присоединенного пояска к-к грузового люка НП (принимаем толщину НП 20 мм);

; ;

Площадь полки коминск-карлинса:  225 см².

 мм;

 см; Принято В_пол = 65 см.

Фактическая площадь свободного пояска  см².

Принимаю коминс-карлингс .

 см³;

 см³ - прочность обеспечена.

Проектирование пиллерсов и фальшборта

Проектирование твиндечных пилерсов

Пиллерсы обеспечивают передачу усилий с конструкций палуб на расположенные ниже конструкции корпуса. Чаще их изготавливают из металлических труб, но пиллерсы могут быть изготовлены и из швеллеров, двутаврового профиля и коробчатыми.

В конструкции набора палубы пиллерс располагают на пересечении карлингса и рамного бимса, на втором дне на пересечении сплошного флора и днищевого стрингера.

· Нагрузка на пиллерс в твиндеке:

,

где l_m - длина палубы поддерживаемая пиллерсом, вдоль карлингсом между серединами их прогонов, 8.25 м;

b_m - ширина палубы, поддерживаемая пиллерсом, 7.025 м;

P_ВП - расчетное давление на верхнюю палубу от груза, 22.4 кПа;

1298 кН;

Из таблицы 6.7 принимаю пиллерс 12×377 (длиной 6 м, Р=1367 кН).

Проектирование трюмных пилерсов

· Нагрузка пиллерса в трюме:

,

где P_НП - расчетное давление на нижнюю палубу от груза, 53.5 кПа;

4399 кН;

Поскольку полученная нагрузка больше табличного, то нужно определить площадь поперечного сечения пиллерса (К=2 коэффициент запаса прочности):

, оценочно определяем 292 см²;

Принимаем  мм.

46.5 см; Принимаем 52 см.

 см⁴;

 см²;

 - пролет пиллерса, 6 м;

 МПа;

301 МПа;

 см²;

 см²;

Фактическая площадь пиллерса см² больше требуемой  см2.

Принимаем пиллерс 20×520.

Проектирование накладных листов

 мм;

 мм;

Принимаю подкладной лист 16×640.

Проектирование фальшборта

На сухогрузных судах фальшборт не принимает участия в общем продольном изгибе корпуса судна. Высота фальшборта должна быть не менее 1 м от верхней палубы.

Обшивка фальшборта в средней части судна к ширстреку не приваривается, а крепится стояками, которые должны быть расположены на расстоянии l≤1.8 м один от одного. Соединение стояка с обшивкой должно быть не менее половины высоты фальшборта.

Расстояние между стойками принимаю равной 1,5 м (2а).

Толщина обшивки фальшборта:

 мм, принимаю  мм;

· толщина стойки фальшборта:

 мм;

По свободной кромке стойки должен быть отогнутый фланец, ширина которого:

 мм.

. Проверка общей продольной прочности

После определения размеров связей конструктивного мидель-шпангоута сухогрузного судна вычерчивается расчетная схема эквивалентного бруса, в которую входят все продольные связи корпуса, которые берут участие в общем продольном изгибе. Полученные геометрические характеристики сравниваются с минимальными, предвари-тельно рассчитанные в пункте 4.

Расчет эквивалентного бруса

Отстояние нейтральной оси от оси сравнения.

 м,

где А - сумма статических моментов площадей связей, см²м;

В-сумма площадей поперечных сечений связей, см².

Главный центральный момент инерции поперечного сечения судна относительно нейтральной оси

 м⁴,

где С - сумма переносных и собственных моментов инерции поперечных сечений связей, см²м²;

 м⁴ - жесткость корпуса обеспечена!

Моменты сопротивлений поперечных сечений корпуса

· Момент сопротивления поперечного сечения ВП:

 м³,

где D - высота судна, 10.8 м;

 м³ - поскольку условие не выполняется - необходимо увеличить .

· Момент сопротивления поперечного сечения днища:

 м³;

 м³ - прочность днища обеспечена!

Так как , то увеличиваем некоторые связи верхнего пояска эквивалентного бруса.

До:

После:

 м;

 м⁴;

 м⁴ - жесткость корпуса обеспечена!

 м³;

 м³ - прочность ВП обеспечена!

 м³;

 м³ - прочность днища обеспечена!

Вывод: Общая продольная прочность обеспечена!

Список использованной литературы

1. Проектування конструктивного мидель-шпангоута суховантажних суден: Методични вказивки / В.Г. Матвеев, А.И. Кузнецов, Б.М. Мартинец, Б.М. Михайлов, О.М. Узлов, М.О. Цибенко, Г.В. Шарун. - Николаев: УДМТУ, 2002. - 76 с.