С.4.3 Уточненный анализ удара судна на внутренних водных путях

(1) Динамическое ударное усилие F_d допускается определять по формулам (С.8) – (С.13). В этом случае рекомендуется использовать среднее значение массы для соответствующего класса судна
в таблице С.3 и расчетную скорость v_rd = 3 м/с, увеличенную на скорость течения.

(2) При необходимости учета гидродинамической массы рекомендуется применять для этого значения, соответствующие 10 % вытесненной массы воды для лобового удара и 40 % — для бокового.

(3) При упругих деформациях (при E_def £ 0,21 МНм) расчетное динамическое ударное усилие допускается рассчитывать по формуле (С.8)

, МН. (С.8)

(4) При пластических деформациях (при E_def > 0,21 МНм) расчетное динамическое ударное усилие допускается рассчитывать по формуле (С.9)

, МН. (С.9)

Энергия деформации E_def, МНм, соответствует имеющейся кинетической энергии E_a в случае лобового удара. В случае бокового удара под углом a < 45° предполагают, что удар является скользящим, и энергию деформации рассчитывают следующим образом:

E_def = E_a · (1 – cosa). (С.10)

(5) Для расчетов ударных усилий на основе вероятностных методов можно использовать информацию о вероятностных моделях базисных переменных, которые определяют энергию деформации или ударные характеристики судна.

(6) При выполнении динамического анализа конструкций ударные усилия следует моделировать в виде полусинусоидальных волновых импульсов при F_dyn < 5 МН (упругий удар) или в виде трапецеидальных импульсов при F_dyn > 5 МН (пластический удар). Длительность нагрузки и другие подробности представлены на рисунке С.3.

Упругий удар (F_dyn £ 5 МН)

Рисунок С.3, лист 1 — Функция зависимости нагрузки и времени при ударе судна

Соответственно при упругой и пластической реакции судна

Пластический удар (F_dyn > 5 МН)

t_r — время исчерпания упругости, с;

t_p — время пластического удара, с;

t_e — время упругой реакции, с;

t_a — эквивалентная продолжительность удара, с;

t_s — общая продолжительность удара, с; t_s = t_r + t_p + t_e;

с — упругая жесткость судна, равно 60 МН/м;

F₀ — упруго-пластическое предельное усилие, равно 5 МН;

х_е — упругая деформация (≈ 0,1 м);

v_n — а) скорость движения v_r при лобовом ударе;

b) скорость судна под прямым углом к точке удара, v_n = v_rsina при боковом ударе.

Учитываемая масса m*:

а) при лобовом ударе: общая масса судна;

b) при боковом ударе: m* = (m₁ + m_hydr)/3,

где m₁ — масса судна и m_hydr — добавочная гидродинамическая масса.

Рисунок С.3, лист 2

(7) Если известно расчетное значение усилия удара, например из таблицы С.3, и необходимо рассчитать длительность нагрузки, то массу m* допускается рассчитывать следующим образом:

— при F_dyn > 5 МН — приравнивая E_def, формула (С.9), к кинетической энергии E_a = 0,5 m*v_n²;

— при F_dyn £ 5 МН — непосредственно по формуле m* = (F_dyn/v_n)² * (1/c), МН · с²/м.

(8) Если расчетная скорость не указана в проекте, то рекомендуется использовать значение
v_rd = 3 м/с, увеличенное на скорость течения; в портах допускается применять скорость 1,5 м/с. Угол a может быть принят равным 20°.