Общие сведения

Наиболее значительными и опасными видами общей деформации корпуса являются: общий продольный изгиб и кручение корпуса.

Прочность корпуса при общем продольном изгибе называется общей прочностью корпуса судна. Для транспортных судов, в особенности крупнотоннажных, наиболее опасной деформацией является общий изгиб. Различают прогиб и перегиб. При прогибе палуба оказывается сжатой, а днище растянутым, при перегибе — наоборот.

При плавании на волнении начальная деформация увеличивается и становится опасной, особенно при попадании корпуса с начальным прогибом на подошву волны и на вершину волны корпуса с начальным перегибом. Поэтому в практике эксплуатации судна необходимо в каждом рейсе постоянно контролировать состояние общей прочности корпуса.

Деформация кручения корпуса может оказаться опасной для судов новых типов с большим раскрытием палуб (в частности, балкеров), особенно при плавании на косом волнении.

Наряду с участием в общем продольном изгибе отдельные конструкции корпуса (палуба, днище, борта, переборки) участвуют в местном изгибе под воздействием местных усилий (давление груза, льда, забортной воды, причала, грунта, кильблоков дока), расчет и оценка которого производятся отдельно. В конструкциях, участвующих в общем и местном изгибе, напряжения суммируются.

Контроль прочности в судовых условиях.

Для предупреждения потери общей и местной прочности, вызванной неправильным (неблагоприятным) размещением грузов, необходим их контроль в каждом рейсе.

Общая прочность корпуса в судовых условиях может быть проверена расчетным методом, с помощью диаграмм контроля прочности, а также с помощью моделирующих (аналоговых) и цифровых приборов.

Расчетные методы в последнее время оказываются неприемлемыми в судовых условиях, так как более точные из них громоздки и неудобны, а более упрощенные не учитывают влияние распределения груза.

Удачным и перспективным оказался комбинированный метод, сочетающий к себе береговой этап - расчет прочности на ЭЦВМ с построением рабочих диаграмм контроля прочности и судовой этап - элементарные расчеты вручную или с помощью мини-ЭВМ.

До 1979 г. на суда выдавалась Инструкция по загрузке судна с рабочими диаграммами для контроля общей прочности. С 1979 г. эта Инструкция включена в виде раздела в новую типовую форму Информации об остойчивости и прочности грузового судна. С помощью такой Информации проверка прочности производится по изгибающим моментам и перерезывающим силам в тех сечениях корпуса, где могут возникнуть наибольшие напряжения.

Порядок проверки прочности по изгибающему моменту состоит в следующем: в стандартную таблицу Информации записываются массы (численно равные весу) Р_i грузов, запасов и балласта, расстоянии x_нi от центров этих масс до плоскости данного сечения. Затем вычисляется сумма моментов . На диаграмме контроля прочности (рис. 2.11)) по горизонтали, соответствующей дифференту судна, в метрах, откладывается дедвейт ; и через полученную точку проводится вертикаль, на которой откладывается сумма моментов , млн. тсм. Так получается точка А, характеризующая состояние прочности судна.

Прочность судна по изгибающему моменту в данном сечении считается достаточной, если точка А находится в безопасной зоне, т. е. лежит между линиями «Опасно — перегиб в рейсе» и «Опасно - прогиб в рейсе». Если точка А лежит за пределами линии «Опасно - перегиб на рейде» и «Опасно - прогиб на рейде», то прочность достаточна только для плавания в условиях рейда.

Аналогично проверяется прочность по перерезывающим силам, с той лишь разницей, что для этого используется другая диаграмма (рис. 2.16) и по вертикали откладывается часть дедвейта, расположенная в нос от контролируемого сечения. Если хотя бы для одного сечения прочность по изгибающему моменту или перерезывающим силам оказывается недостаточной для заданных условий плавания, необходимо перераспределить груз по длине судна.

Прогиб (перегиб) судна можно уменьшить или устранить перемещением груза или запасов ближе к оконечностям (мидель-шпангоуту).

Использование моделирующих приборов для контроля загрузки с учетом необходимой посадки, остойчивости и прочности позволяет быстро и достаточно точно промерить несколько вариантов загрузки и выбрать приемлемый, а иногда и оптимальный вариант.

С ростом скорости и размеров судов при плавании на волнении участились случаи слеминга, приводящего к повреждению днища и бортов судна. В наиболее тяжелых случаях повреждения охватывают до 30% длины судна в носу, а прогибы достигают 300 мм, что приводит к разрыву связей и обшивки корпуса, затоплению носовых трюмов.

Условия появления слеминга: волнение с встречных курсовых углов; близость кажущегося периода волнения собственному периоду килевой качки; кажущаяся крутизна волны не менее 1/50; скорость вертикальных колебаний корпуса не менее 3,5 м/с. Днищевой слеминг появляется при осадке носом менее 0,04— 0,05 длины судна.

Для судоводителя важно объективно оценить интенсивность удара при слеминге для решения вопроса о поддержании скорости без опасения повредить корпус.

Из средств приборного контроля слеминга в эксплуатационных целях известны лишь единичные приборы для оценки частоты ударов. Практически судоводитель вынужден оценивать интенсивность слемнига чисто субъективно, чаще всего по силе звука и частоте ударов в единицу времени.

Регулирование и контроль над обеспечением местной прочности палубных перекрытий, платформ, двойного дна, люковых закрытий осуществляется путем назначения для каждого перекрытия допускаемых удельных нагрузок. Величины этих нагрузок указаны на чертежах палуб судовой документации и обычно лежат в пределах 1,0—10 тс/м².

Особенностью проверки является то, что делают проверку М_изг (момент изгибающий) и Q_пер (перегибающей силы) в 5-9 сечениях. Остальная проверка совпадает с проверкой обычных судов.

58. Метацентр, центр величины и центр тяжести судна. Метацентрическая высота как мера начальной остойчивости судна. Признаки отрицательной начальной остойчивости судна и меры по её улучшению.

Метацентр - центр кривизны траектории, по которой перемещается центр величины С в процессе наклонения судна. Если наклонение происходит в поперечной плоскости (крен), М. называют поперечным, или малым, при наклонении в продольной плоскости (дифферент) - продольным, или большим. Соответственно различают поперечный (малый) г и продольный (большой) R метацентрические радиусы, представляющие собой радиусы кривизны траектории С при крене и дифференте. Возвышения над ОП М. поперечного ZM и продольного z^ определяются выражениями ZM=zc--r', Zje = zc--R, где zc-аппликата центра величины судна. Поперечный метацентрический радиус пропорционален отношению В2/Т, а продольный отношению L'*/T, поэтому для надводного неповрежденного судна всегда справедливо соотношение R^S>r.

Центр величины судна - точка приложения равнодействующей сил поддержания, действующих на судно.

Центр тяжести судна - точка приложения равнодействующей сил поддержания, действующих на судно.

Метацентрическая высота. 1. Расстояние между метацентром и центром тяжести судна. Различают М.В. поперечную (малую) h и продольную (большую) Н, значения которых вычисляют по формулам h = zc+r - zg; H = zc + R - Zg, где zc и zg - аппликаты центра величины и ЦТ судна, отсчитываемые от ОП; г, R - поперечный (малый) и продольный (большой) метацентрические радиусы. М.В. является мерой начальной остойчивости судна, определяющей восстанавливающие моменты при малых углах крена 8 или дифферента |з. Последние вычисляют по метацентрическим формулам остойчивости: Me = vV/z8; My-yVHty, где у - удельный вес воды; V - объемное водоизмещение судна. Таким образом, при возрастании М.В. остойчивость судна повышается. Для положительной остойчивости судна необходимо, чтобы метацентр находился выше ЦТ судна. Если М.В. отрицательна, то есть метацентр располагается ниже ЦТ судна, силы, действующие на судно, образуют не восстанавливающий, а кренящий момент, и судно плавает с начальным креном (отрицательная остойчивость). Действующими нормами остойчивости отрицательная М.В. не допускается. Радикальной мерой повышения остойчивости является увеличение ширины судна или снижение его ЦТ. Небольшое повышение М.В. может быть достигнуто также изменением формы подводной части судна (повышением центра величины, увеличением коэффициента полноты грузовой ватерлинии или уменьшением коэффициента общей полноты). При больших углах крена метацентрическая формула не обеспечивает необходимой точности, и восстанавливающий момент определяют по диаграмме остойчивости. 2. Величина смещения по вертикали ЦТ гиросферы относительно ее геометрического центра (см. Гирокомпас).

 

Признаком отрицательной метацентрической высоты является при построении диаграммы ситуация такого вида:

Для ликвидации отрицательной метацентрической высоты нужно:

1). Ликвидация свободной поверхности;

2). Принять балласт в узкие цистерны.