Разработка технических предложений на проектирование (создание) малых и специализированных научно исследовательских судов нового поколения для выполнения геофизических, экологических и других видов исследований, страница 3

Конструкции ледовых подкреплений корпуса судов класса Arc4 и Arc5 отличаются в основном только величиной расчетных усилий от ударов льда по наружной обшивке бортов и днища. При этом границы районов ледовых подкреплений у обоих этих классов практически одинаковы. У класса Arc5 верхняя граница ледового пояса бортовой обшивки должна быть не менее 0,15 м выше, чем у Arc4, а нижняя – на 0,18 м ниже. Такая маленькая разница совершенно не существенна, т.к. реальный раскрой наружной обшивки производится целыми стальными листами, имеющими ширину около 2,0 м,  и реальные границы ледового пояса несколько отличаются от требуемых Регистром в сторону увеличения ширины ледового пояса.

Ледовые подкрепления у обоих классов требуется иметь по всей длине бортов судна, а также для днища и скуловых конструкций только в носовых районах судна. Имеется отличие от класса Arc5 для скуловых частей наружной обшивки по сравнению с классом Arc4 – класс Arc5 требует утолщать скуловую обшивку в миделевом районе, а Arc4 – нет. При этом усиленный бортовой набор для скуловых конструкций класса Arc4  требует устанавливать и в миделевом районе (см. рис. 3.10.2.1.3-1 «Правил»).

Что касается величин расчетных давлений льда на бортовую и на днищевую обшивку, то класс Arc 5 требует увеличивать эти давления на ≈50% по сравнению с классом Arc 4.

У данного конкретного судна высота борта до верхней палубы равна 5,5 м и осадка – 3,6 м. поэтому усиленный бортовой набор, требуемый в районах ледовых подкреплений, представляет собой обычные шпангоуты, изготовленные из полособульбовых профилей, которые опираются своими концами на второе дно и на верхнюю палубу. При этом ширина ледового пояса для прочности шпангоутов не имеет никакого значения.

В миделевом районе ледовых подкреплений расчетное давление льда на бортовую обшивку:

 кПа – для Arc 5;

 кПа – для Arc 4.

Высота пятна контакта льда с бортом:

  м – для Arc 5;

 м – для Arc 4.

Требуемая толщина бортовой обшивки в районе ватерлинии:

 мм – для Arc 5;

 мм – для Arc 4;

 м – для Arc 5;

 м – для Arc 4;

 мм.

Т.е. для судна без ледовых подкреплений требуется бортовая обшивка 8 мм, для класса Arc 5 – 11 мм, для Arc 4 – 10 мм. Это касается только района ватерлинии. Для нижней части борта выше скулы толщина ледового пояса требуется:

 мм – для Arc 5;

 мм – для Arc 4.

Основные и промежуточные шпангоуты должны иметь момент сопротивления:

 см³ – для Arc 5;

 см³ – для Arc 4.

Для Arc 5 требуется шпангоут из полособульба ⌠16^а с W_ф=187 см³, для Arc 4 - ⌠14^а с W_ф=131 см³.

Разница в весе бортового набора – 13 кг/м².

Таким образом, в миделевом районе класс Arc 5 требует увеличить на 1 мм толщину ледового пояса бортовой обшивки, что увеличит вес обшивки на 8 кг для каждого 1 м² площади ледового пояса, и увеличить на 20 мм высоту бортовых шпангоутов, что увеличит вес на 13 кг на 1 м² площади борта.

Анализ весовых характеристик корпусов судов и разработка рекомендаций по оценке уровня их металлоемкости при различных ледовых классах (см. выпуск 30862 ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова) показывает, что вес ледовых подкреплений судна с классом Arc 5 составляет 11,0% от веса металлического корпуса без надстроек, а для класса Arc 4 – 11,7%.

Оценка веса металлического корпуса данного судна без надстроек показывает следующее:

- вес металлического корпуса без надстроек и без ледовых подкреплений – 380 т;

- вес ледовых подкреплений класса Arc 5 – 42 т;

- вес ледовых подкреплений класса Arc 4 – 46 т.

Таким образом, ценой незначительного увеличения массы металлического корпуса и без изменений энергетической установки судно может увеличить свою ледопроходимость и безопасность работы во льдах. С точки зрения прочности корпуса целесообразно принять ледовый класс Arc5.

1.2. С точки зрения энергетической установки суда, имеющие классы Arc 4 и Arc 5 в соответствии с требованиями п. 2.1.1. части VII Правил РС должны иметь мощность на гребных валах, кВт Р_min не менее определяемой по формуле:

Р_min = f₁∙ f₂ ∙f₃∙(f₄∙D+P₀),

Где f₁ =0,9 – для пропульсивных установок с ВРШ или электроприводом;