научная статья по теме ОБ УЧЁТЕ ВЕТРОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КОРПУС СУДНА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ НАГРУЗОК НА СТАПЕЛЬНЫЕ ОПОРНЫЕ УСТРОЙСТВА Машиностроение

Текст научной статьи на тему «ОБ УЧЁТЕ ВЕТРОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КОРПУС СУДНА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ НАГРУЗОК НА СТАПЕЛЬНЫЕ ОПОРНЫЕ УСТРОЙСТВА»

ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

Рис. 9. Интенсивность пластической деформации по Мизесу. Лепесток Рис. 10. Распределение пластических деформаций в окружном с припуском направлении. Лепесток с припуском

ных затрат, обеспечивая при их изготовлении требуемые параметры. Определен характер распределения пластических деформаций растяжения по поверхности сформированной заготовки.

Литература

1. Степанов В. Г., Брук М. Б., Панкратов В. П., Клестов М. И. Штамповка элементов корпусных конструкций//Л.: Судостроение, 1972.

2. РД ОСТ5Р.95078—2011. Корпуса металлических судов и другие сварные конструкции. Типовой технологический процесс фор-

мообразования листовых деталей методом последовательного локального деформирования.

3. Рябов В. М. Аналитические формулы связи напряжений и деформаций при статических и циклических нагружениях//Труды Крыловско-го ГНЦ. 2012. Вып. 71(355).

ОБ УЧЕТЕ ВЕТРОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КОРПУС СУДНА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ НАГРУЗОК НА СТАПЕЛЬНЫЕ ОПОРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Ю. М. Гуткин, канд. техн. наук (АО «ЦТСС» e-mail: inbox@sstc.spb.ru)

стапеля для случаев опирания корпуса на стапельные опоры при отсутствии кильблоков. При этом в качестве стационарных опорных устройств выступают бортовые клетки, разме-

Нагрузка от ветра на борт строящегося или ремонтируемого судна на стапеле вызывает перераспределение вертикальной нагрузки между построечными или транспортными опорами боковых опорных линий (рисунок). Оно определяется из условия статики, по которому опрокидывающий момент от ветровой нагрузки относительно верха опор воспринимается системой вертикальных сил, действующих по осям бортовых опорных линий. При этом полагается допустимым пренебрежение некоторой эксцентричностью передачи вертикальной нагрузки от опоры на стапель.

Сразу оговоримся, что наибольший интерес представляет вопрос об учете ветровых нагрузок с позиций влияния на напряженно-дефор- Схема к учету ветрового воздействия при определении нагрузок мированное состояние тела на стапельные опоры

я,

т:

Л

щ:

Я,

я,

щаемые в несколько рядов по ширине корпуса судна, а транспортных опор — судовозные тележки.

В простейшем случае (при двух продольных линиях бортовых клеток или при двухколейном рельсовом пути судовозной системы) опрокидывающий момент от ветровой нагрузки будет восприниматься парой вертикальных сил по осям продольных опорных линий. Эти силы должны прибавляться к нагрузкам от веса судна на опоры с подветренной стороны и вычитаться из этих нагрузок с наветренной стороны.

При большем расчетном числе этихлиний (обязательно четном, так как по осевой линии в случае размещения на ней клеток дополнительные нагрузки будут отсутствовать) составляющие нагрузок на опоры от ветровых воздействий могут определяться следующим образом (приведем уравнение равновесия при ветровой нагрузке УУ):

W„=2! Ra

(1)

1

где гщ — плечо равнодействующей ветровой нагрузки относительно верха опор; ^ — величина реакции /-того ряда опор; а — расстояние от /-того ряда

n

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ

опор до диаметральной плоскости (ДП) судна; п — количество рядов опор по одну сторону от ДП.

Предположив абсолютную жесткость корпуса судна в поперечном направлении и одинаковую жесткость опор, приходим к линейному закону изменения деформаций опор относительно ДП судна и соответствующему закону изменения R¡. Иными словами, реакция любого промежуточного ряда опор связана с реакцией наиболее удаленного от ДП п- ного ряда Rn зависимостью

Ъ = К^П .

(2)

Максимальная составляющая нагрузки на опоры от ветрового воздействия определится по формуле

0^га/Ха,2 .

(3)

Отдельного рассмотрения заслуживает вопрос определения ветровой нагрузки на боковую поверхность корпуса судна. Методическим документом, регламентирующим правила определения нагрузок на гидротехнические сооружения верфей1, рекомендуется оценку ветрового воздействия на корпус судна, стоящего на стапеле, прозводить аналогично тому, как это делается при определении нагрузок от судов на причальные сооружения2. Распространение норм, касающихся плавающих судов, на суда, находящиеся на берегу, представляется не слишком обоснованным. Более корректным в отношении них является использование норм, регламентирующих определение ветровых нагрузок на наземные здания и сооружения [2].

В соответствии с этими нормами ветровое давление на сооружение определяется с учетом климатического района, типа местности, соотношения поперечных размеров и протяженности сооружения.

Покажем на конкретном примере степень влияния ветровых воздействий на вертикальные нагрузки, передающиеся на горизонтальный стапель.

Исходные данные, принятые для расчета:

— месторасположение предприятия — Санкт-Петербург,

— расчетное судно — танкер дедвейтом 100 тыс. т,

— длина, ширина и высота корпуса судна — 250 м, 42,5 м и 21,4м соответственно,

— стапельные опорные устройства — четыре продольных ряда клеток с расстоянием между рядами 8 м (а1 = 4 м, а2 = 12 м),

— интенсивность вертикальной нагрузки от веса судна вдоль каждого ряда клеток — 375 кН/пог. м,

— бортовая парусность Г = 6400 м2,

— высотное положение центра тяжести бортовой парусности относительно днища корпуса г^ = 13 м,

— длина зоны размещения опорных клеток вдоль стапеля I. = 205 м,

— ветровой район России — II ([2] — приложение Ж, карта 3),

— тип местности — А (открытые побережья морей, озер и водохранилищ — п. 11.1.6 [2]).

Нормами предписывается ветровую нагрузку на сооружения определять как сумму средней чт и пульсационной составляющих чр. Величина этих составляющих вычисляется по формулам

= Ч0к(*в)с ;

Чр = WmC(zJu ,

р в' '

(4)

(5)

Суммарное ветровое давление на корпус судна при принятых расчетных параметрах составит

ЯМ = ГЫт + *р) = Ч^вМ! +

+ си>] = 4240кН .

На 1 пог. м опорной зоны ветровая нагрузка составит

W = ^/¡.оп = 20,7кН .

Этой нагрузке будет соответствовать дополнительная вертикальная нагрузка на крайний ряд опорных клеток, определяемая по (3)

*п = 0,5 Wrw

02 + а2

где ч0 — нормативное значение ветрового давления равное для II ветрового района 0,30 кПа (0,30 кН/м2); к(жв) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты и определяемый по п.п. 11.1.5 и 11.1.6 [2] (для заданного соотношения высоты и ширины корпуса судна и для местности типа А величина этого коэффициента принимается равной 1,25); с — аэродинамический коэффициент; — коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по п. 11.1.8 [2] для рассматриваемых условий равным 0,69; и — коэффициент пространственной корреляции пульсации давления ветра, принимаемый по п. 11.1.11 [2] равным 0,52.

Общий (для наветренного и подветренного бортов корпуса) аэродинамический коэффициент принимается равным с = 1,3.

= 10,1кН/пог.м .

Как видно, это увеличение составляет менее 3% от основной (весовой) составляющей нагрузки на опорный ряд, что, по сути, находится в пределах точности ее оценки. По этой причине ветровая составляющая опорных нагрузок, как правило, не учитывается при проектировании новых сооружений, для которых зачастую отсутствуют исчерпывающие данные по расчетным судам, позволяющие более или менее точно оценить нагрузки на стапель.

Необходимость учета ветровой составляющей может возникнуть при решении вопроса о возможности постройки или ремонта судов, по своим параметрам близких или даже превышающих таковые у проектных расчетных судов. В этих случаях при выполнении статических расчетов стапельных конструкций необходимо учитывать эксцентричность загружения стапеля относительно ДП судна.

Отдельного рассмотрения заслуживает вопрос влияния ветровых воздействий на корпус судна при его постановке на транспортные опоры — судовозные тележки. Правилами эксплуатации судовоз-ного оборудования [3] определена предельная сила ветра в 4 балла, при которой проводятся операции по передвижке, подъему

1Указания по определению нагрузок на гидротехнические сооружения судостроительных и судоремонтных заводов. Раздел I. Методический материал ГСПИ «Союзпроектверфь». Л., 1965.

2В настоящее время — [1].

а

2

п

ОРГАНИЗАЦИЯ и технология СУДОСТРОЕНИЯ

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

и спуску судов. Учитывая время необходимое для пересадки судна со стационарных на транспортные опоры и для его подготовки к движению, при оценке влияния ветра на опорные нагрузки «Указаниями» для этого случая рекомендуется повышать расчетную силу ветра до 6—7 баллов, но не более.

Этой балльности (по данным [4]) соответствуют скорости ветра в диапазоне 9,9...15,2 м/с. По формуле связи между скоростью ветра и его давлением, приведенной в СП.20.13330.2011, такому

диапазону скоростей соответствует диапазон ветровых давлений 0,04.0,10 кПа. Это давление в разы меньше определенного выше (для довольно умеренного II ветрового района) максимального нормативного давления равного 0,30 кПа, используемого для расчета стационарных наземных сооружений.

То есть влияние ветровых воздействий на перераспределение вертикальных нагрузок на транспортные опоры еще меньше, чем на опоры стационарные. Таким образом, в

рядовых случаях этим влиянием вполне можно пренебречь.

Литература

1. СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов); СП 38.13330.2012; актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*.

2. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

3. Правила устройства и безопасной эксплуатации судовозного и судоспускового оборудования. 741-12-330—75.

4. Кульмач П. П. Морские гидротехнические сооружения. Ч. I. Основы морской гидрологии и оградительные сооружения. ЛВВИСКУ Л., 1975.

РЕШЕНИЯ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИИ О РАЗВИТИИ ОТЕЧЕСТВЕННОГО СУДОСТРОЕНИЯ

21 апреля 2015 г.

Председатель Правительства Российской Федерации Д. А Медведев провёл совещание в апреле 2015 г., по итогам которого приняты, в частности, следующие решения (резолюция от 3 апреля 2015 г. № ДМ-П7-32пр).

Отмечена необходимость размещения заказов на строительство судов и морской техники для реализации шельфовых проектов по разработке и добыче углеводород

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Машиностроение»