Онтроль общей продольной прочности судна в эксплуатации

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 с боль­шим раскрытием палуб (в частности, балке­ров), особенно при плавании на косом вол­нении.

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 расчётным ме­тодом, с помощью диаграмм контроля прочно­сти, а также с помощью вычислительной техники.

Удачным и перспективным оказался ком­бинированный метод, сочетающий в себе береговой этап — расчёт прочности с по­строением рабочих диаграмм контроля прочно­сти и судовой этап — упрощённые расчёты с помощью бортовой 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 (чис-ленно равные весу) Р_i грузов, за­пасов и балласта, расстоянии х_нi от центров этих масс до плоскости данного сечения. Затем вычисляется сумма мо-ментов . На диаграмме контроля проч-ности (рис. 5.12) по горизонтали, соответствую-щей дифференту судна, в метрах, отклады-вается дедвейт , и через полученную точку а проводится вертикаль, на которой откла-дывается сумма моментов , млн. тс м. 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 линий «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. 5.13) 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 вычислительной техники для контроля загрузки с учётом необходимой посадки, остойчивости и прочности позволяет быстро и достаточно точно проверить 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 тяжёлых 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.

Регулирование и контроль за обеспечени­ем местной прочности палубных перекрытий, платформ, двойного дна, люковых закрытий осуществляется путём 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.

Заключение

Понятие прочности является одной из со­ставляющих более широкого по содержанию по­нятия надёжности корпуса судна (технического средства). Под надёжностью сооружения пони­мают его способность выполнять заданные фун­кции в заданных условиях эксплуатации в тече­ние заданного срока службы с требуемой степе­нью гарантии. В отличие от прочности надёж­ность определяется не только возможностью раз­рушения, но и рядом других характеристик, например, нарушением плотности (водотечностью), нарушением штатной работы оборудования из-за деформаций корпуса или вибрации конструкций.

Прочность и надёжность корпуса обеспечива­ется совокупностью различных мероприятий расчётно-конструкторского, технологического, эк­сплуатационного характера, а также модельны­ми и натурными испытаниями конструкций. Условно все такие мероприятия принято отно­сить к одному из четырёх направлений (проблем) строительной механики корабля (СМК):

1) про­блема внешних воздействий — какие внешние си­ловые воздействия и в каких условиях испыты­вает корпус и его конструкции (численного зна­чения, повторяемость, время действия и т. д.); кроме этого изучаются внешние воздействия, могущие повлиять на свойства и работоспособ­ность материала корпуса (температура, агрессив­ная среда и др.);

2) проблема внутренних уси­лий — какое напряженно-деформированное со­стояние возникнет в корпусе и его элементах при воздействии на них известных (заданных) внешних сил;

3) проблема опасных состояний — при каких напряженно-деформированных состояни­ях (НДС) или комбинациях внешних нагрузок возможно разрушение конструкций;

4) пробле­ма нормативов, запасов и гарантий прочности — какие запасы требуется ввести в расчётные зна­чения внешних и внутренних усилий, чтобы кор­пус мог надёжно исполнять свои функции; ка­кие контрольные операции и специальные ме­роприятия нужны для гарантии требуемого уров­ня прочности и надёжности корпуса.

Литература

1. Фрид Е.Г. Устройство судна: Учебник. – Л.: Судостроение, 1990.

2. Допатка Р., Перепечко А. Книга о судах. Пер. с нем. - Л.: Судостроение, 1981.

3. Нечаев Ю.И., Царёв Б.А., Челпанов И.В. Профессия – судостроитель (Введение в специальность): Учебник. – Л.: Судостроение, 1987.