Проектирование конструкции корпуса судна

Конструктивный мидель-шпангоут линейного контейнеровоза.dwg

ФГОУ ВПО "АГТУ" гр. М-951
Основные характеристики Тип судна: линейный контейнеровоз Класс судна по РМРС: КМ Ice3 R2-RSN Длина между перпендикулярами L=206
м Ширина теоретическая В=32
м Осадка Т=12м Высота борта на миделе Н=17
м Коэффициент общей полноты=0
3 Скорость эксплуатационная Vэк=20узл. Общая контейнеровместимость
Теоретичекий чертеж линейного контейнеровоза
КП-185101.65-042839-2008
Главные размерения Тип судна линейный контейнеровоз Класс Регистра РМРС КМ 2 OUT1 Conteiner Ship Длина наибольшая Lнб
м 218 Длина между перпендикулярами Lпп
Ширина теоретическая В
м 12 Высота борта на миделе Н
Коэффициент общей полноты 0
3 Скорость эксплуатационная Vэк
т 52140 Общая контейнеровместимость
линейного контейнеровоза
Конструктивный мидель-шпангоут

Конструктивный чертеж корпуса линейного контейнеровоза.dwg

ФГОУ ВПО "АГТУ" гр. М-951
Основные характеристики Тип судна: линейный контейнеровоз Класс судна по РМРС: КМ Ice3 R2-RSN Длина между перпендикулярами L=206
м Ширина теоретическая В=32
м Осадка Т=12м Высота борта на миделе Н=17
м Коэффициент общей полноты=0
3 Скорость эксплуатационная Vэк=20узл. Общая контейнеровместимость
Теоретичекий чертеж линейного контейнеровоза
КП-185101.65-042839-2008
Главные размерения Тип судна линейный контейнеровоз Класс Регистра РМРС КМ 2 OUT1 Conteiner Ship Длина наибольшая Lнб
м 218 Длина между перпендикулярами Lпп
Ширина теоретическая В
м 12 Высота борта на миделе Н
Коэффициент общей полноты 0
3 Скорость эксплуатационная Vэк
т 52140 Общая контейнеровместимость
ЭПЮРЫ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
линейного контейнеровоза
Конструктивный чертеж корпуса
Ахтерпик 11400 мм; шпация 600 мм
толщина обшивки - 19 мм
МО 23100 мм; шпация 700 мм
толщина обшивки - 16 мм
Трюм N6 28700 мм; шпация 700 мм
толщина обшивки - 12 мм
Коффердам N2 1400 мм; шпация 700 мм
Форпик 11400 мм; шпация 600 мм
Трюм N1 15000 мм; шпация 600 мм
толщина обшивки - 23 мм
Трюм N2 28300 мм; шпация 600 мм
Поперечная водонепроницаемая
Главные размерения: Длина наибольшая
Lнб - 218 м; Длина между перпендикулярами
м; Ширина теоретическая
Т - 12 м; Высота борта на миделе
м; Скорость эксплуатационная
Vэк - 20 уз; Дедвейт
DWT - 52140 т; Общая контейнеровместимость
толщина обшивки внутреннего борта
междубортных платформ - 10 мм; диафрагмы с 19 по 52 шп. устанавливаются через 2 шпации
с 52 по 299 шп. - через 3 шпации
Вид на главную палубу (1:250)
Вид на второе дно (1:250)
толщина обшивки - 8 мм
толщина обшивки - 10 мм
карлингсы - тавр N10 и N14
балки основного набора - пб N7 и N24а
стрингеров - 14 мм; сплошные флоры с 19 по 52 шп. устанавливаются через 2 шпации
с 52 по 299 шп. - через 3 шпации"

Курсовая по КК.docx

Задачей данного курсового проекта является проектирование конструкций корпуса линейного контейнеровоза.
Контейнеровоз — судно предназначенное для перевозки грузов в контейнерах международного образца и имеющее ячеистые направляющие конструкции в трюмах.
Контейнеровозы отличаются большим раскрытием палубы над грузовыми трюмами что исключает такую трудоемкую операцию как горизонтальное перемещение груза в трюме. Грузовое устройство как правило отсутствует: грузовые операции выполняют портовыми средствами со специальных причалов – терминалов.
Контейнерные перевозки особенно выгодны при смешанном сообщении так как позволяют доставлять груз с минимальными затратами и обеспечивать хорошую сохранность груза.
Главные размерения судна:
- Длина наибольшая (Lнб) – 218 м;
- Длина между перпендикулярами (Lпп) – 2068 м;
- Ширина теоретическая (В) – 3266 м;
- Осадка (Т) – 12 м;
- Высота борта на миделе (Н) – 173 м;
- Коэффициент общей полноты () – 0793;
- Скорость эксплуатационная (Vэк) – 20 узлов;
- Дедвейт (D) – 52140 т;
- Общая контейнеровместимость (TEU) – 3225:
в трюмах (TEU) – 1392
на палубе (TEU) – 1833.
Предполагаемый класс судна – КМ AUT2 основной символ и дополнительные знаки которого означают:
- КМ – самоходное судно построенное по правилам и освидетельствованное Регистром;
- – судно отвечающее требованиям раздела 3 «Аварийная посадка и остойчивость» [2] при затоплении двух смежных отсеков при расчетных повреждениях борта;
- AUT2 – объем автоматизации позволяет эксплуатацию механической установки одним оператором из ЦПУ без постоянного присутствия обслуживающего персонала в машинных помещениях.
Архитектурно-конструктивный тип судна
Ячеистые контейнеровозы – это суда с избыточным надводным бортом.
В корпусе данного контейнеровоза одна палуба и одна платформа в машинном отделении которое располагается в корме.
В корме также располагается надстройка с служебными и жилыми помещениями
Носовая оконечность с бульбом и набрана по поперечной системе как и кормовая.
Контейнеровоз имеет двойное дно набранное по продольной системе с тоннельным килем. Вместо балок основного направления устанавливаются облегченные стрингеры.
Имеет двойные борта набранные по поперечной системе набора. Бортовые стрингеры представлены платформами. Вместо рамных шпангоутов установлены диафрагмы.
Десять поперечных переборок с однородной системой набора образуют шесть трюмов с ячеистыми направляющими предназначенных для стандартных 20-футовых контейнеров и два коффердама. Люки трюмов выполнены одинарными понтонного типа. Крышки выполнены без седловатости как и палуба.
Верхняя палуба открытого типа набрана по продольной системе как и платформа в машинном отделении. Поперечные перемычки между люками выполнены в виде коробчатой конструкции.
Выбор шпации размещение переборок и размеры грузовых люков
Согласно 1.1.3 части II [2] шпация - расстояние между балками основного набора принимаемое исходя из нормальной шпации ао определяемой по формуле:
ао = 0002L+048 (3.1)
ао = 00022068+048 0894 м
Для судов неограниченного района плавания разрешено отклонение от нормальной шпации ±25%. Исходя из этого окончательно принимаем ао = 07 м.
Для форпика и ахтерпика принимаем шпацию равную 06 м.
Шпация между переборкой форпика и сечением 02L в корму от носового перпендикуляра — не более 07 м. В этом районе так же принимаем шпацию равную 06 м.
Согласно 1.1.6.3.1 части II [2] форпиковая или таранная переборка должна располагаться на расстоянии не менее 5 % длины судна и не более 3 м плюс 5 % длины судна от носового перпендикуляра. Следовательно принимаем длину форпика 114 м из конструктивных соображений что равно 19 шпациям.
Длина ахтерпика составляет обычно (004 – 007)L в зависимости от типа кормы. Из конструктивных соображений принимаем длину ахтерпика равной длине форпика 114 м что равно 19 шпациям.
Длину машинного отделения в корме принимаем согласно прототипу 231 м.
Длина трюмов контейнеровоза должна быть кратна длине 20-футовых контейнеров с учётом интервалов между их торцами но расстояние 30 м между водонепроницаемыми поперечными переборками не должно превышать указанное в 2.7.1.3 части II [2]. Разбиваем оставшуюся длину корпуса на 6 грузовых трюмов и 2 коффердама для увеличения местной и поперечной прочности бортов.
Таким образом поперечные переборки размещены согласно таблице 3.1.
Так как данное судно длиной более 185 м минимальное число водонепроницаемых поперечных переборок определяется по согласованию с Регистром.
Вырезы для люков в верхней палубе контейнеровоза выполняют максимально возможной ширины допустимой с точки зрения прочности и кратной ширине контейнеров с учётом интервалов для направляющих. По данным [3] ширина люков обычно составляет 79-85% ширины судна.
Таким образом принимаем для трюма №1 люк 126х19 м для трюма №2 и № 6 – 2 люка 128х243 м для трюмов №3-5 – два люка 128х28 м.
Для контейнеровозов применяют люковые закрытия понтонного типа.
Выбор системы набора перекрытий корпуса
Ввиду данного типа судна главных размерений и особенностей конструкции корпуса принимаем поперечную систему набора для перекрытий носовой и кормовой оконечностей надстройки и борта.
Продольную систему набора принимаем для перекрытий днища и палубы.
Выбор материала для основных элементов корпуса
Для изготовления элементов конструкций корпуса предусматривается применение судостроительной стали согласно 1.2.2 части II [2]. Для надстроек и рубок допускается применение алюминиевых сплавов.
При выборе стальных листов и профилей для изготовления конструкций следует учитывать множество факторов. Среди них отметим: степень ответственности связи характер напряжённого состояния элемента конструкции температуры эксплуатации прочностные и пластические свойства стали коррозионную стойкость; стоимость стального проката.
Степень ответственности связей корпуса определяем согласно 1.2.3.7 и таблице 1.2.3.7-1 части II [2].
Расчетную температуру конструкций принимаем 0 °С так как в предполагаемом классе судна нет обозначений подразумевающих эксплуатацию судна в ледовых условиях.
Требуемую категории стали определяем в соответствии с рис. 1.2.3.1-1 – 1.2.3.1 – 3 части II [2].
При выборе стали также ориентируемся на таблицу 1 [1] согласно которой для судов длиной более 200 м рекомендуемые категории стали А40 D40 E40 F40 по ГОСТ52927-2015.
Для изготовления элементов корпуса принимаем следующие категории судостроительной стали представленные в таблице 5.1.
Наименование элементов корпуса
Расчетная температура конструкции Та
Требуемая категория стали
Принятая категория стали
Набор днища и второго дня
Определение нагрузок действующих на корпус судна
Размеры большинства конструкций корпуса судна определяются действующими на них внешними нагрузками. Нагрузки условно делятся на общие (определяющие изгиб корпуса судна в целом) и местные (вызывающие напряжение и деформацию отдельных конструкций).
На первом этапе проектирования конструкции корпуса рассчитываются на местные нагрузки.
Расчет производится в соответствии с 1.3 части II [2].
1. Расчет нагрузок при статическом положении судна на тихой воде
При положении судна на тихой воде расчетное давление воды на все точки поверхности борта и днища изменяется пропорционально заглублению точек под поверхностью воды. Таким образом на уровне конструктивной ватерлинии (КВЛ) это давление будет равно нулю а на уровне днища в районе диаметральной плоскости (ДП) будет равно произведению осадки судна на плотность воды и ускорение свободного падения.
Pтв = Тρg = 121025981 = 12066 кПа.
2. Расчет нагрузок действующих на судно при волнении
Согласно 1.1.3.4 части II [2] основным параметром расчетных нагрузок и ускорений воспринимаемых корпусом судна со стороны моря является волновой коэффициент cw определяемый в зависимости от длины судна.
При 90 ≤ L ≤ 300 коэффициент cw определяется по формуле
Таким образом cw = 994.
Расчетное давление р кПа действующее на корпус судна со стороны моря определяется по формулам:
- для точек приложения нагрузок расположенных ниже летней грузовой ватерлинии (ГВЛ)
- для точек приложения нагрузок расположенных выше летней ГВЛ
где pst – статическое давление кПа определяемое по формуле
zi – отстояние точки приложения нагрузки от летней ГВЛ м
pw – расчетное давление обусловленное перемещениями корпуса относительно профиля волны кПа.
Находим pst для чего принимаем zi равной осадке (Т). Следовательно pst равно 120 кПа.
В свою очередь pw определяется по формулам:
- для точек приложения нагрузок расположенных ниже летней ГВЛ
-для точек приложения нагрузок расположенных выше ГВЛ
a = 08Vэк(L103 + 04) + 15;
xl – отстояние рассматриваемого поперечного сечения от ближайшего (носового или кормового) перпендикуляра м.
Кроме того при расчете необходимо учесть следующие требования:
) При расчете рw для точек приложения нагрузок расположенных выше ГВЛ z
) Минимальная нагрузка действующая на верхнюю палубу (ВП) принимается 07рw согласно 2.6.3.1 части II [2] при выполнении условия
рmin = 0015L + 7 = 0015·2068 + 7 = 1010 кПа – в средней части и в корму от средней части.
Расчет нагрузок действующих на судно при волнении сведем в таблицу 6.2.1.
Построим эпюры расчетного давления на наружную обшивку корпуса при статическом положении судна на тихой воде и от воздействия на судно волны а также эпюры суммарного давления.
Рисунок 6.2.1 Эпюры расчетного давления на обшивку корпуса:
) на тихой воде; 2) при волнении; 3) суммарного давления.
Рисунок 6.2.1 Эпюры расчетного давления по длине корпуса для ВП
3. Нагрузки от перевозимого груза
Расчетное давление согласно 1.3.4.1 на перекрытия грузовых палуб платформ двойного дна от штучного груза определяется с учетом сил инерции по формуле
рг = hρгg(1+azg) ≥ 20 кПа
где h – расчетная высота укладки груза м;
ρг – плотность груза тм;
az – расчетное ускорение в вертикальном направлении от всех видов качки.
Сначала определим az согласно 1.3.3.1 по формуле 1.3.3.1-6 части 1 [2]:
ka = 05(1-333xlL) ≥ 0 в кормовой части судна.
Считаем ka для носовой части судна
ka = 16(1-25) = -04.
Считаем ka для кормовой части судна
ka = 05(1-333) = -03.
Принимаем ka = 0 и находим az.
Плотность груза максимально загруженного двадцатифутового контейнера принимаем 08 тм3.
Для того чтобы определить расчетное давление от перевозимого груза на двойное дно найдем его высоту согласно 2.4.4.1 части II [2] по формуле
Следовательно находим рг которое равно 1625кПа ≥ 20 кПа принимаем рг от перевозимого груза на второе дно равным 20 кПа.
Для того чтобы определить расчетное давление от перевозимого груза на ВП принимаем её высоту равной высоте борта 173 м. Следовательно рг от перевозимого груза на ВП равно 15614 кПа.
Определение толщины обшивки днища и бортов настилов второго дна и палуб
Толщина обшивки днища бортов и толщина настилов палуб и второго дна должны удовлетворять обеспечению местной и общей прочности корпуса судна. Определение расчетных толщин выполняется в соответствии с требованиями Правил РС. Окончательная толщина листового материала принимается с учетом толщин указанных в ГОСТ на сортамент материала.
1. Определение толщины обшивки для днища и бортов
Согласно 1.6.4.4 части II [2] толщина настила или обшивки s мм загруженных поперечной нагрузкой должна быть не менее определяемой по формуле:
где m – коэффициент расчетного изгибающего момента который равен 158 согласно п.2.2.4.1 части II [2];
– коэффициент допускаемых напряжений определяемый согласно 2.2.4.1 части II [2];
a – расчетная шпация;
k = 12-05ab но не более 1;
– нормативный предел текучести по нормальным напряжениям МПа определяемый согласно 1.1.4.3 части II [2];
Δs - запас на износ мм определяемый согласно 1.1.5.1 части II [2].
Для расчета днищевой обшивки принимаем следующие значения:
- k принимаем равным 1;
- = 06 в средней части судна при продольной системе набора;
- = 07 в оконечностях в пределах 01L от носового или кормового перпендикуляра;
- = 235 при этом для стали категории D32 равен 078 следовательно равен 30128 МПа;
- р принимаем равным значениям р ниже ГВЛ по таблице 6.2.1;
- Δs = u(T-12) = 02(24-12) = 24
где u – среднегодовое уменьшение толщины связи ммгод вследствие коррозионного износа или истирания согласно 1.1.5.2 части II [2] принимаем 02 как для района балластных отсеков
Т – планируемый срок службы конструкции г принимаем 24.
Все расчеты для определения толщины обшивки днища сводим в таблице 7.1.1.
Но также необходимо учесть:
) 2.2.4.6 части II [1] согласно которому листы наружной обшивки примыкающие к ахтерштевню а также листы расположенные в местах крепления лап кронштейнов гребных валов должны иметь s не менее определяемой по формуле для судов L > 200 м
) 2.2.4.8 части II [1] согласно которому во всех случаях s должна быть не менее определяемой по формуле для судов L ≥ 30 м
) 2.8.4.6 части II [1] согласно которому s обшивки бульба должна быть не менее 008L+6 но может приниматься не более 25 мм следовательно smin для носовой оконечности 225 мм.
Расчет толщины бортовой обшивки аналогичен с некоторыми поправками:
- Δs = u(T-12) = 017(24-12) = 204
где u – среднегодовое уменьшение толщины связи ммгод вследствие коррозионного износа или истирания согласно 1.1.5.2 части II [2] принимаем 017 как для района переменных ватерлиний.
Все расчеты для определения толщины обшивки борта сводим в таблице 7.1.2.
2. Определение ширины и толщины горизонтального киля
Ширина горизонтального киля bk мм согласно 2.2.4.4 части II [2] должна быть не менее
bk = 800+5L = 800+52068 = 1834мм ≤ 2000 мм.
Принимаем bk равной 2000 мм.
Толщина горизонтального киля должна быть на 2 мм больше толщины обшивки днища следовательно 14 мм.
3. Определение ширины и толщины ширстрека
Согласно 2.2.4.5 толщина ширстрека в средней части судна должна быть не менее толщины прилегающих листов обшивки борта или настила палубы (палубного стрингера) в зависимости от того что больше. В оконечностях ширстрек может иметь толщину равную толщине бортовой обшивки в данном районе.
Принимаем толщину ширстрека в средней части равной 14 мм.
Ширина ширстрека bS мм определяется согласно формуле 2.2.4.4 части II [2] как и ширина горизонтального киля. Следовательно принимаем bS = 2000 мм.
4. Определение толщины настила второго дна и расчетной палубы
Толщина настила второго дна на миделе включая крайний междудонный лист должна быть не менее определяемой также по формуле 1.6.4.4 части II [1]. При этом:
- = 08 в средней части судна при продольной системе набора;
- = 09 в оконечностях в пределах 01L от носового или кормового перпендикуляра;
- также равен 30128 МПа для стали категории
- р представляет собой рг от перевозимого груза и равно 20 кПа;
- Δs = u(T-12) = 015(24-12) = 18
где u согласно 1.1.5.2 части II [2] принимаем 015 как для района балластных цистерн;
где u согласно 1.1.5.2 части II [2] принимаем 02 как для района машинного отделения (МО).
Сводим расчеты по определению s настила второго дна в таблицу 7.4.1.
Необходимо учесть что для судов L ≥ 80 м согласно 2.4.4.4 части II [2] в любом случае smin настила второго дна должна быть не менее определяемой по формуле
Толщина настила расчетной палубы определяется аналогично с некоторыми поправками:
- = 235 при этом для стали категории D40 равен 068 следовательно равен 34559 МПа;
- Δs = u(T-12) = 01(24-12) = 12
где u согласно 1.1.5.2 части II [2] принимаем 01 как для ВП.
Сводим расчеты по определению s настила расчетной палубы в таблицу 7.4.2.
Необходимо учитывать что согласно 2.6.4.1.5 части II [2] smin настила ВП должна быть не менее определяемой по следующим формулам:
) для верхней палубы между бортом и линией больших вырезов в средней части судна L ≥ 100 м
) для верхней палубы в оконечностях судна L ≥ 100 м и внутри линии больших вырезов а также для второй палубы
Проектирование днищевого набора
Ввиду данного типа судна и его главных размерений в корпусе должно быть предусмотрено устройство второго дна.
Двойное дно должно соответствовать требованиям 1.1.6.6 части II [2].
Для обеспечения продольной прочности корпуса предусмотрим в днищевом перекрытии неразрезной тоннельный киль который подкреплен на каждой шпации бракетами доведенными до ближайшего стрингера согласно 2.4.2.3 части II [2]. В оконечностях он переходит в вертикальный. Принимаем ширину киля 19 м.
Определяем толщину тоннельного киля согласно 2.4.4.2.1 части II [2].
где h = 18 м – требуемая высота вертикального киля которую мы определили ранее;
hф = 18 м – фактическая высота вертикального киля;
αk = 003L + 83 ≤ 112.
αk = 0032068 + 83 = 145. Принимаю αk = 112;
Δs = u(T-12) = 02(24-12) = 24 при u = 02 согласно 1.1.5.2 части II [2] как для балластных цистерн.
Согласно 3.1.2.1 части II [2] для судов с широким раскрытием палуб длиной 80 м и более должна предусматриваться продольная система набора двойного дна.
Согласно 2.4.2.5 части II [2] сплошные флоры при продольной системе набор должны быть установлены на расстоянии не превышающем двух шпаций:
- в машинном и котельном отделениях;
- в носовой оконечности в районе 025L от носового перпендикуляра;
- в трюмах предназначенных для перевозки тяжелых грузов.
Таким образом в районе 7-52 шп. и 232-320 шп. флоры устанавливаются на расстоянии двух шпаций.
В прочих районах допускается установка флоров через пять шпаций или 36 м в зависимости от того что меньше.
Следовательно в районе 52-232 флоры устанавливаются через 5 шпаций.
Согласно 2.4.4.3.1 части II [2] толщина сплошных флоров мм должна быть не менее определяемой по формуле
где α = 0023L+58=00232068+58 = 1056;
Δs = 24 при u = 02 как для балластных цистерн (принимаем при всех дальнейших расчетах проектирования днищевого набора);
= 068 для стали категории А40;
k = k1k2 где согласно 2.4.4.3-1 и 2.4.4.3-2 части II [2] для районов 7-52 шп. и 232-320 шп. k1 = 125 а для 52-232 шп. k1 = 185; k2 = 08;
Рассчитываем s флоров для районов 7-52 шп. и 232-320 шп.
Рассчитываем s флоров для района 52-232 шп.
s = 1056+24 = 136 = 14 мм
Но при этом согласно 2.4.4.3.1 части II [2] толщина стенок сплошных флоров smin в районе от форпиковой переборки до 025L от носового перпендикуляра в машинном отделении и пиках а также в трюмах судов которые при стоянке во время отлива могут оказаться на грунте должна быть не менее
smin = 0035L+6 = 00352068+6 = 135 мм.
Следовательно принимаем s всех флоров 14 мм.
Согласно 2.4.2.4.1 расстояние между днищевыми стрингерами днищевым стрингером и вертикальным килем или междудонным листом измеренное на уровне настила второго дна не должно превышать 50 м при продольной системе набора.
Принимаем данное расстояние равным 35 м.
Вместо продольных балок применяем облегченные стрингеры которые должны соответствовать 2.4.2.7.2 и 2.4.2.7.4 части II [2]. Устанавливаем их на расстоянии друг от друга 0875 м.
Так как s стрингеров должна быть не меньше s флоров принимаем ее равной также 14 мм.
Проектирование бортового набора
Ввиду данного типа судна и его главных размерений предусматриваем в корпусе конструкцию двойного борта.
Согласно 2.5.1.2 части II [2] двойным бортом считается бортовая конструкция состоящая из наружной и внутренней непроницаемых обшивок подкрепленных шпангоутами или продольными балками либо без таковых соединенных между собой листовыми элементами перпендикулярными этим обшивкам: вертикальными (диафрагмами) и (или) горизонтальными (платформами).
Двойной борт набран по поперечной системе.
Междубортное пространство принимаем равным 231 м.
Конструкция двойного борта должна соответствовать требованиям 2.5.2.2 части II [2].
Диафрагмы в МО располагаются через две шпации а в районе грузовых трюмов – через три.
Вместо бортовых стрингеров устанавливаются платформы через 175 м согласно 2.5.2.3.
Согласно 3.1.2.2 части II [2] все продольные связи борта должны быть неразрезными.
Также в трюме в районе скулы внутреннего борта предусмотрим прямоугольный уступ для удобного расположения контейнеров.
Рассчитаем толщину обшивки внутреннего борта согласно 2.5.4.10 части II [2] применяя 1.6.4.4 части II [2]. При этом учтем:
- n = 30128 МПа для стали категории
- Δs = 204 при u = 017 как для переменных ватерлиний.
Также необходимо учитывать что в любом случае s не должна быть менее
smin = 4+002L = 4+0022068=8 мм.
Принимаем s согласно расчета равной 10 мм.
Рассчитаем толщину диафрагм и платформ согласно 1.6.4.4 части II [2] учитывая требования 2.5.4.8.4 части II [2]. При этом:
- n = 346 МПа для стали категории А40;
- Δs = 12 при u = 01 как для трюмов для генерального груза.
Расчеты сведем в таблицу 9.1.
Также необходимо учесть 2.5.4.8.1 части II [2] где в любом случае smin диафрагм и платформ должна быть не менее определяемой по формуле
smin = 0018L+62 = 00182068+62 = 10 мм.
Согласно 2.5.2.2.2 части II [2] диафрагмы или платформы должны быть подкреплены ребрами жесткости согласно 1.7.3.2.
Согласно 2.5.4.7 и 2.5.4.1 части II [2] момент сопротивления шпангоутов сухогрузных судов при поперечной системе набора должен быть не менее определяемого в 1.6.4.1 части II [2]. При этом:
- m = 12 для шпангоутов наружного и внутреннего бортов в составе конструкции двойного борта;
- k = 065 для шпангоутов наружного борта;
- k = 075 для шпангоутов внутреннего борта.
Формула 1.6.4.1 выглядит следующим образом
k = 1+αкΔs согласно 1.1.5.3 части II [2].
Отметим что а – расстояние м между рассматриваемыми балками основного или рамного набора продольного или поперечного; н =346 для стали А40.
А Δs принимаем 12 при u=01 как для трюмов генеральных грузов.
Сведем расчеты по определению момента сопротивления холостого набора основного направления двойного борта в таблицу 9.2. И по [5] принимаем подходящий профиль – полособульб.
Для дальнейшего расчета нам необходимо определить ширину присоединенного пояска ребра жесткости наружного борта пролетом 175 м согласно 1.6.3.3 в зависимости от того что меньше по формулам:
ап = 05(а1+а2) = 05(07+07) = 07 м
где а1 и а2 – отстояние рассматриваемой балки набора от ближайших балок того же направления расположенных по обе стороны от рассматриваемой балки.
Таким образом принимаем ап = 029 м.
Расчет ребра жесткости (РЖ) наружного борта пб №24а и присоединенного пояска сводим в таблицу 9.3.
Затем определяем координату нейтральной оси
Момент инерции определяется как
Максимальное отстояние от нейтральной оси
Zmax = h-ZНО=24-800= 1600 см (9.3)
Минимальный момент инерции
Окончательно принимаем РЖ наружного борта пб №24а l = 175 м.
Аналогично производим расчеты для всех остальных профилей.
Расчет РЖ наружного борта пб №12 и присоединенного пояска сводим в таблицу 9.4.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 137.
Момент инерции по 9.2 = 72167 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1063 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 6792 см3.
Окончательно принимаем РЖ наружного борта пб №12.
Расчет РЖ внутреннего борта пб №20а и присоединенного пояска сводим в таблицу 9.5.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 574.
Момент инерции по 9.2 = 341042 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1426 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 23913 см3.
Окончательно принимаем РЖ внутреннего борта пб №20а l = 175 м.
Расчет РЖ внутреннего борта пб №12 п и присоединенного пояска сводим в таблицу 9.6.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 043.
Момент инерции по 9.2 = 18921 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1157 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 1636 см3.
По данному моменту сопротивлению подходящим пб является №8 но окончательно принимаем РЖ внутреннего борта пб №12.
Рассчитаем набор подкрепляющий платформы в междубортном пространстве. При этом:
Рассчитав момент сопротивления по 1.6.4.1 части II [2] и выбрав из сортамента [5] пб 20а расчет данного РЖ и присоединенного пояска сводим в таблицу 9.7.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 484.
Момент инерции по 9.2 = 372757 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1516 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 24585 см3.
Окончательно принимаем РЖ платформ двойного борта пб №20а.
Проектирование палубного набора
Конструкция палуб контейнеровоза должна отвечать требованиям 2.6.2 и 3.1 части II [2].
Согласно 3.1.2.1 части II [2] для судов длиной 80 м и более должна предусматриваться продольная система набора палубы.
Согласно 3.1.2.2 части II [2] продольные связи верхней палубы и бортов должны быть непрерывными в районе грузовых трюмов.
В районе 12 и 6 грузовых трюмов карлингсы устанавливаются через 0875 м бимсы – через две шпации.
В районе 3-6 грузового трюма палуба полностью открыта между грузовыми люками имеется поперечная перемычка коробчатой конструкции согласно 3.1.2.6 части II [2]. Одинарные переборки разделяющие трюмы усилены бимсами такой же коробчатой конструкции.
В районе МО карлингсы устанавливаются через 35 м холостой набор продольного направления – через 0875 м бимсы – через две шпации.
Радиус скругления углов вырезов определяем согласно 3.1.2.9 части II [2]:
- для смежных углов последовательно расположенных вырезов грузовых люков на верхней палубе должен быть не менее определяемого по формуле
где k = 0025 при отношении cb ≤ 004;
- в районах сопряжений открытых и закрытых частей корпуса (у машинного отделения в носу и т. п.) радиус скругления углов вырезов грузовых люков должен быть не менее определяемого по формуле
Таким образом получаем радиусы 082 м и 229 м соответственно.
Предусмотрим платформу в МО для размещения оборудования. Принимаем для нее такую же систему набора как и для ВП в этом же районе. Определяем s настила также согласно 1.6.4.4 части II [2]. При этом учтем:
- р = 18 кПа согласно 2.6.3.2 части II [2];
- k = 09 для остальных нижних палуб и платформ;
- n = 346 МПа при = 068 для стали категории А40;
- Δs = 132 при u = 011 как для нижних палуб.
Также необходимо учитывать что согласно 2.6.4.1.5 части II [2] в любом случае для третьей и других нижележащих палуб s не должна быть менее
smin = (5+001L) = (5+0012068) = 6 мм.
Принимаем s окончательно равной 6 мм.
Теперь проектируем холостой набор основного направления платформы в МО согласно 2.6.4.2 части II [2] учитывая:
- Δs = 144 при u = 112 как для генеральных грузов.
Рассчитав момент сопротивления по 1.6.4.1 части II [2] и выбрав из сортамента [5] пб 8 расчет данного РЖ и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.1.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 075.
Момент инерции по 9.2 = 17196 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 725 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 2371 см3.
Окончательно принимаем холостой набор платформы в МО пб №8.
Проектируем рамный набор основного направления – карлингсы – платформы в МО согласно 2.6.4.7 части II [2] учитывая что m = 18;
Рассчитав момент сопротивления по 1.6.4.1 части II [2] и выбрав сварной тавр №10 согласно [4] расчет рассматриваемого карлингса и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.2.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 140.
Момент инерции по 9.2 = 39277 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 860 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 4569 см3.
Окончательно принимаем карлингс платформы в МО тавр №10.
Проектируем бимсы платформы в МО согласно 2.6.4.2 учитывая что m = 10.
Рассчитав момент сопротивления по 1.6.4.1 части II [2] и выбрав сварной тавр №8 согласно [4] расчет бимса и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.3.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 132.
Момент инерции по 9.2 = 19807 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 668 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 2966 см3.
Окончательно принимаем бимс платформы в МО тавр №10.
Затем аналогично проектируем подпалубный набор ВП но за расчетную нагрузку принимаем давление от груза р = 15614 кПа.
Рассчитаем момент сопротивления продольной балки ВП в районе первого второго и шестого грузового трюма согласно 1.6.4.1 части II [2] и выбираем из сортамента [5] пб №24б. Расчет продольной балки и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.4.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 777.
Момент инерции по 9.2 = 679557 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1623 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 41861 см3.
Окончательно принимаем пб №24а.
Рассчитаем момент сопротивления бимса ВП в том же районе согласно 1.6.4.1 части II [2] и выбираем согласно [4] сварной тавр №16б. Расчет бимса и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.5.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 605.
Момент инерции по 9.2 = 170275 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 995 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 17121 см3.
Окончательно принимаем сварной тавр №16б.
Рассчитаем момент сопротивления карлингса ВП в том же районе согласно 1.6.4.1 части II [2] и выбираем согласно [4] сварной тавр №14. Расчет карлингса и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.6.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 289.
Момент инерции по 9.2 = 108200 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1111 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 9742 см3.
Рассчитаем момент сопротивления продольной балки ВП в районе третьего-пятого грузового трюма согласно 1.6.4.1 части II [2] и выбираем из сортамента [5] пб №7. Расчет продольной балки и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.7.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 096.
Момент инерции по 9.2 = 11038 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 604 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 1826 см3.
Окончательно принимаем пб №7.
Рассчитаем момент сопротивления карлингса ВП в том же районе согласно 1.6.4.1 части II [2] и выбираем согласно [4] сварной тавр №10. Расчет карлингса и присоединенного пояска сводим в таблицу 10.8.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 236.
Момент инерции по 9.2 = 34941 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 764 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 4575 см3.
Окончательно принимаем сварной тавр №10.
Проектирование переборок
В данном разделе рассмотрим непроницаемую переборку на 136 шп.
Данная переборка является плоской.
Система набора переборки однородная состоит из горизонтальных шельфов которые устанавливаются в плоскости платформ двойного борта и вертикальных рамных стоек которые устанавливаются в плоскости сплошных днищевых стрингеров.
Согласно [1] расчетной нагрузкой для непроницаемых переборок сухогрузных судов является аварийная нагрузка действующая при затоплении отсека (трюма) и определяемая по формуле
р = ρgzн = 1025981173 = 15586 кПа.
Количество поясов обшивки переборки принимаем равным 2 исходя из данных ГОСТ 19903-2015.
Вычислим s обшивки переборки согласно 1.6.4.4 части II [2] учитывая требования 2.7.4.1 части II [2]:
- k = 09 для остальных переборок;
- n = 30128 МПа при = 078 для стали категории
- Δs = 12 при u = 01 как для верхнего пояса обшивки;
- Δs = 156 при u = 013 как для нижнего пояса обшивки.
В результате вычислений получаем s = 22 мм и s = 223 мм для верхнего и нижнего пояса соответственно.
Также согласно 2.7.4.1 части II [2] smin для судов L > 150 м определяется по формуле
smin = 4+001150 = 7 мм.
Кроме того в 2.7.4.1 части II [2] говорится что листы обшивки переборок могут иметь толщину не превышающую толщины соответствующих поясьев настила второго дна при одинаковых пролетах пластин и пределах текучести стали.
Ввиду конструкции данной переборки и всех предыдущих расчетов принимаем s обшивки переборки равной s настила второго дна – 11 мм. Толщина нижнего пояса должна быть на 1 мм больше.
Проектируем вертикальные рамные стойки согласно 2.7.4.3 части II [2] где
- m = 11 в трюмах согласно таблице 2.7.4.3-2;
- k = 075 для всех остальных балок;
- Δs = 12 при u = 01 как для трюмов генеральных грузов.
Согласно [4] выбираем для вертикальной рамной стойки сварной тавр №25а дальнейшие расчеты тавра с присоединенным пояском сводим в таблицу 11.1.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 833.
Момент инерции по 9.2 = 810601 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1667 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 48626 см3.
Окончательно принимаем сварной тавр №25а.
Для горизонтального шельфа выбираем согласно [4] сварной тавр №25б дальнейшие расчеты тавра с присоединенным пояском сводим в таблицу 11.2.
Координата нейтральной оси по 9.1 = 1068.
Момент инерции по 9.2 = 922860 см4.
Максимальное отстояние от нейтральной оси по 9.3 Zmax = 1432 см.
Минимальный момент сопротивления по 9.4 = 64452 см3.
Окончательно принимаем сварной тавр №25б.
Проектирование пиллерсов ограждений палуб и люков
Пиллерсы в данном случае располагаются главным образом в МО. Оси пиллерсов в междупалубных помещениях и трюмах должны располагаться на одной вертикали концы пиллерсов должны подкрепляться кницами. Сечение пиллерсов обычно трубчатое.
Стенка балки набора к которой крепится верхний конец пиллерса должна быть подкреплена кницами чтобы обеспечить передачу нагрузки на пиллерс. Пиллерсы должны устанавливаться на сплошные флоры и стрингеры которые должны быть подкреплены вертикальными бракетами. Вырезы во флорах и стрингерах под пиллерсами не допускаются.
Принимаем для пиллерсов сталь категории D40.
Согласно 2.9.3.1 части II [2] нагрузка на пиллерс Р кН определяется по формуле
где р – расчетное давление на вышележащую палубу кПа;
bm = 0875 м – средняя ширина палубы поддерживаемой пиллерсом;
– сумма нагрузок от расположенных выше пиллерсов которые могут передаваться на рассматриваемый пиллерс кН.
Для начала определим нагрузку на пиллерс поддерживаемый ВП:
Р = 15614140875 = 19127 кПа.
Тут же можно определить площадь сечения пиллерса см2 в первом приближении согласно [1] по формуле
= 40РReH = 4019127390 = 1962 см2.
Согласно 2.9.4.2 smin стенки пиллерса должна быть 6 мм. Примем таковой.
Определяем приблизительно диаметр пиллерса 110 мм. Окончательно принимаем согласно [6] трубу 114х6.
Узел крепления для данного пиллерса принимаем 110188 [8] – крепление пиллерса четырьмя неравнобокими кницами без фланцев.
Теперь можем аналогично определить нагрузку на пиллерс уже с учетом нагрузок от расположенных выше пиллерсов поддерживающий платформу в МО и его геометрические характеристики:
Р = 18140875+19127 =21332 кПа
= 4021332390 = 2188 см2.
Также принимаем s стенки 6 мм. Приблизительный диаметр тогда будет 130 мм. Окончательно принимаем согласно [6] трубу 133х6.
Узел крепления для данного пиллерса принимаем 110189 [8] – крепление пиллерса четырьмя неравнобокими кницами с фланцами.
Открытые палубы корпуса и надстройки судов с целью безопасного передвижения людей и перемещения грузов должны ограждаться по краям. Принимаем первый тип ограждений – трубный леер представляющий собой вертикальные стойки с отверстиями через которые пропускают трубы стальные прутки или цепи.
Стойки устанавливают на расстоянии не более 15 м одна от другой и прочно крепят фланцами к палубам или к выступающим кромкам листов образующих у кромок бортов или у краев надстроек ватервейсы. При чем по крайней мере каждая третья стойка должна быть с контрфорсом. В некоторых случаях для установки трапов сходней или передачи палубного груза на отдельных участках леерные ограждения делают съемными. Высота леерных ограждений должна быть не менее 1 м от палубы.
Принимаем 11 м от палубы.
Просвет под самым нижним леером леерных ограждений не должен превышать 230 мм. Расстояние между другими леерами должно быть не более 380 мм принимаем 290 мм.
На верхней палубе устанавливаем непрерывные комингсы так как их целесообразно устанавливать в районе нескольких люков.
Согласно [7] высота комингсов грузовых люков для морских судов на открытых палубах надводного борта и возвышенного квартердека а также на открытых палубах надстроек расположенных в пределах 14 длины судна от носового перпендикуляра должна быть не менее не менее 600 мм на открытых палубах надстроек расположенных вне пределов 14 длины судна от носового перпендикуляра — 450 мм.
Учитывая конструктивные особенности судна и характер распределения контейнеров в трюме принимаем высоту комингса минимальной.
S вертикальных листов комингса принимаем 11 мм согласно графику на рисунке 2 [7].
Принимаем неразрезную конструкцию верхнего пояска комингса. Его s принимаем равной s вертикальный листов – 11 мм.
На судах перевозящих палубные грузы стойки подкрепляющие вертикальные листы комингса следует устанавливать на расстоянии не более двух шпаций. Устанавливаем сплошные стойки в плоскости рамных бимсов. Их s принимаем также 11 мм.
Длина сбегов продольных комингсов грузовых люков должна быть для морских судов - 15h считая от поперечного комингса (h — высота комингса) для стали с ReH ≤ 390 МПа. Значит эта длина составляет 09 м.
В соединении балок основного набора катеты книц С см определяются согласно 1.7.2.2.1 части II [2] по формуле
где W – момент сопротивления сечения закрепляемой балки см3;
s – толщина кницы мм.
Толщина кницы принимается равной толщине стенки закрепляемой балки. Она может быть уменьшена на 1 мм если толщина стенки больше 7 мм; на 2 мм если толщина стенки больше 12 мм.
Если кница соединяет две балки разного профиля при определении размеров кницы используются характеристики меньшего профиля.
Высота кницы определяется как h ≥ 07c.
Согласно 1.7.2.2.2 части II [2] при длине свободной кромки кницы l мм больше 45s необходимо наличие фланца (пояска). Ширина фланца должна быть не менее 50 мм ширина пояска — не менее 75 мм. S пояска не должна быть меньше s кницы.
Соединения балок рамного набора рекомендуется выполнять скругленными кницами согласно 1.7.2.3 части II [2].
Согласно 1.7.2.3.1 части II [2] высота и ширина книц соединяющих балки рамного набора между собой или с переборками должны быть (если нет особых указаний) не менее высоты стенки рамной балки (или меньшей из соединяемых рамных балок). S кницы принимается равной меньшей s стенки соединяемых рамных балок. Зазоры в соединениях рамных балок не допускаются.
Также согласно 1.7.3.2 части II [2] в соединениях балок рамного набора кницы должны иметь по свободной кромке поясок или отогнутый фланец. Если свободные пояски книц переходят в пояски балок рамного набора то при различных размерах свободных поясков балок ширина и толщина свободного пояска по кромке кницы должны плавно изменяться. Площадь свободного пояска (или фланца) приставной кницы следует принимать не менее 08 площади меньшего пояска соединяемых балок рамного набора.
Таким образом сводим все выводы и расчеты по определению характеристик книц в таблицу 13.1.
Платформы в междубортном пространстве
На основании расчетов и размерах принятых балок из конструктивных соображений принимаем следующие характеристики книц представленные в таблице 13.2 согласно [8].
Проверка общей прочности
Проверка общей прочности корпуса в курсовом проектировании сводится к определению минимального момента сопротивления сечения Wmin и минимального момента инерции сечения I.
Wmin см3 определяется согласно 1.4.6.7 части II [2] по формуле
где Сb = 0793 – коэффициент общей полноты;
сw = 994 – волновой коэффициент который определен в 6.2;
принимаю среднего значения 072.
I см4 определяется согласно 1.4.6.9 части II [2] по формуле
Курсовой проект разработан для линейного контейнеровоза общей контейнеровместимостью 3225.
Предполагаемый класс судна – КМ AUT2.
Главные размеры корпуса:
- Высота двойного дна – 18 м;
- Ширина междубортного пространства – 231 м;
- Количество непроницаемых переборок – 10 шт.
Материал используемый для корпуса сталь – категорий А40 D32 D40 ГОСТ Р 52927 – 2015.
Оконечности набраны по поперечной системе набора.
Днище набрано по продольной системе набора. Толщина обшивки днища в районе оконечностей 23 и 19 мм в средней части 16 и 12 мм. Толщина настила второго дна 12 мм. Имеется тоннельный киль толщина которого 19 мм. Толщина сплошных и облегченных стрингеров и сплошных флоров 14 мм.
Двойной борт набран по поперечной системе. Толщина обшивки борта в районе оконечностей 23 и 19 мм в средней части 16 и 12 мм. Толщина обшивки внутреннего борта 10 мм. Толщина платформ и диаграмм 10 мм. Набор основного направления представлен в виде полособульба №24а 20а 12 ГОСТ21937-76.
Палуба набрана по продольной системе. Большая часть ВП открыта от борта до борта. Толщина настила ВП 10 мм. Набор основного направления – полособульб №24б и №7 ГОСТ21937-76. Рамный набор палубы – тавр №16б и №10.
В МО предусмотрена платформа набранная также по продольной системе набора. Толщина настила платформы 6 мм. Набор основного направления – полособульб №8 ГОСТ21937-76. Рамный набор платформы – тавр №10 и №8.
Конструкции элементов корпуса спроектированы в соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов Российского Морского Регистра Судоходства 2015.
Список используемой литературы
Методические указания выполнению курсового проекта для студентов специальности 18010165 по курсу «Конструкция корпуса морских судов» «Проектирование конструкций корпуса судна» – Чеченев А.В. АГТУ КСЭКМТ 2010;
«Правила классификации и постройки морских судов. Том 1» Российского Морского Регистра Судоходства 2015;
Учебник 4-е издание в двух томах «Конструкция корпуса морских судов. В двух томах» - Барабанов Н.В. - СПб.: Судостроение 1993. -304 с.;
Учебное пособие к практическим занятиям к выполнению курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 1401 по курсам «Конструкция корпуса судов Прочность корабля» «Профили балок судового набора. Методика выбора оптимальных характеристик профилей балок судового набора» – Чеченев А.В. АГТУ КСЭКМТ 2005;
ГОСТ 21937-76 Полособульб горячекатаный несимметричный для судостроения;
ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные;
Методические указания выполнению курсового проекта для студентов специальности 18010165 по курсу «Конструкция корпуса морских судов» «Проектирование комингсов грузовых люков» – Чеченев А.В. АГТУ КСЭКМТ 2011;
РИДФ.360043.101 «Рабочий альбом типовых конструкций. Типовые корпусные конструкции из стали для надводных кораблей и судов».