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÷120м – днище и верхняя палуба – продольная система набора;

Борт и нижняя палуба – по поперечной системе набора;

L<140=122,5 м принимается обычная углеродистая сталь с R_eH=235 МПа и коэффициентом использования механических свойств η=1;

Нормативный предел текучести МПа.

2.Вычерчивание обводов мидель-шпангоута

Высота второго дна

 м.

Нормальная шпация:

, принимаем 0.75 м.

Радиус скругления скулы равен высоте двойного дна = 1,1 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 100 шпаций. Т.е. в оставшейся грузовой части будет 4 трюмов по 25 шпаций.

Проверка по общей длине:

 мм.

Высота трюма и твиндека.

Принимаем Н_ТР=5000 мм; Н_ТВИН=3500 мм.

3. 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.

3.1 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.

3600+750х6=8100, а должно быть 8200 мм. Измените 3600 на 3700.

На длине 3700 поместится меньше 5 шпаций, поэтому 1 шпацию на рисунке уберите.(будет исправлено)

3.2 Волновые нагрузки.

Для точек приложения усилий, расположенных ниже ВЛ:

,

где  – волновое давление на уровне ВЛ; ;

 при  м;

.

 – параметр, учитывающий скорость судна=17,6 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 2го дна:

 кПа;

При  для нижней палубы:

 кПа;

При  для КВЛ:

 кПа.

Давление выше КВЛ:

 кПа;  кПа.

Для ВП  м.

 кПа.

3.3 Суммарная нагрузка.

Для днища  кПа;

Для 2го дна  кПа;

Для нижней палубы  кПа;

Для КВЛ  кПа;

Для ВП  кПа.

3.4 Нагрузка, вызванная перевозимым грузом.

Расчетное давление на второе дно от контейнеров определяется по формуле:

 кПа,

где   – расчетный вес груза, берем 0,5 т/м³;

 – ускорение свободного падения, 9.81 м/c²;

 – высота расположения груза, для второго дна 5 м, для нижней палубы – 3,5м;

– расчетное ускорение в вертикальном направлении, м/c²:

м/c²,

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

1.   м/с².

2.   м/с²,

где  период килевой качки c;

угол дифферента рад;

отстояние от центра тяжести судна до расчетной точки  м.

3.   м/с²,

где  период бортовой качки с,

где  с= 0.8;В– ширина судна, равная 16,4 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.

4. Стандарт общей прочности

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

4.1. Момент сопротивления корпуса судна

,

 МПа,

где  – коэффициент использования механических свойств, равен 1 для обычной углеродистой стали ;

 – суммарный изгибающий момент

Расчетный изгибающий момент:

211307кНм;

Волновой изгибающий момент, вызывающий перегиб корпуса судна:

254958,4кНм;

Волновой изгибающий момент, вызывающий прогин судна:

-305839,1 кНм,

где – волновой коэффициент, а – коэффициент общей полноты.

 кНм;

кНм;

За суммарный изгибающий момент принимаем его максимальное значение.

 м³;

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

м³;

За момент сопротивления корпуса принимаем большее его значение 3 м³.

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

 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 2000мм. Толщина его должна быть на 2мм 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 200мм. Толщину скулового листа выбираем большую из смежных поясьев.

5.1 Проектирование наружной обшивки корпуса.

5.1.1 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, 87,18 кПа;

– для продольной системы набора равен 0.6;

– нормативный предел текучести, 235 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, 11,4 мм, принимаем 12 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, 3м³;

D – высота борта, 9,6м;

Отстояние нейтральной оси от ОП  м;

 м⁴

Принимаем м⁴.

 МПа

Критические напряжения 109,5 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:

МПа.

Толщина пластины внешней обшивки, котороя соответсвует условиям стойкости:

 мм, принимаем 12мм,

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: