Учет конструктивных особенностей рам судового корпуса на стадии расчетного проектирования

• Автор: Славгородская, Александра Владимировна
• Шифр специальности: 05.08.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 185 с.

ВВЕДЕНИЕ
При решении задачи повышения эффективности морских перевозок выявилась тенденция к увеличению размеров судов, особенно танкеров, навалочников, судов с горизонтальным способом погрузки и контейнеровозов. Выбор наиболее эффективной конструкции таких больших судов - чрезвычайно ответственный этап, так как из-за необычных размеров возникает ряд технических проблем.
Поперечную прочность принято определять при помощи сравнительных расчетов, поскольку трудно произвести точный конструктивный расчет для судовой конструкции, а также вследствие существующей практики нормирования прочности. Этот сравнительный расчет, основанный на опыте постройки, является вполне надежным только для судов обычных размеров. Для больших судов оригинальной серии, вследствие их особых конструкций и измерений, он неприемлем. Одна из тенденций мирового, в том числе и отечественного судостроения, - уменьшение нормативного срока эксплуатации судов. Реализация этого направления приводит к уменьшению весовых критериев судна, в том числе и корпусных конструкций за счет уменьшения запасов на износ и коррозию. В связи с этим актуальной является проблема обеспечения прочности конструкций и экологической безопасности в экстремальных условиях.
Сварные соединения имеют большей частью такие детали, как бимсовые кницы и бракеты на концах ребер жесткости. Указанные концевые узлы функционируют как отдельные конструкции. В таких конструкциях могут фиксироваться предельно высокие напряжения возле книц, связывающих элементы рамного набора. В связи с этим при исследовании прочности конструкций следует обращать внимание на концентрацию напряжений в углах книц, влияние вырезов в них, а также на прочность при их изгибе.

Нигде нет такой необходимости в компромиссе, как в вопросе проектирования конструктивных соединений. С одной стороны, требуется, чтобы они соответствовали условиям прочности и жесткости при различных видах нагрузок, а с другой стороны - были достаточно просты при изготовлении и дешевы. Эти требования являются несовместимыми, поэтому всегда приходится делать выбор между конструктивной простотой и соответствием техническим требованиям. Рассчитывая такие конструкции, как правило, влиянием деформаций сдвига на поведение поперечных связей обычных грузовых судов пренебрегают. В то же время для танкеров и навалочников, у которых высота связей велика по сравнению с их длиной, влияние деформаций сдвига довольно существенно.
Существующая практика нормирования прочности в большинстве случаев предполагает использование простейших расчетных моделей на основе стержневой аппроксимации корпуса и его элементов, что не позволяет в полной мере воспользоваться современными методами исследований. Поэтому в настоящее время целесообразно избрать некоторый компромиссный вариант, т.е. совместить расчетные схемы, рекомендованные Регистром, и уточненные методы для определения напряжений в опасных точках конструкции.
В первом случае используется стержневая аппроксимация судовых рам. Во втором - пластинчатая. Методом решения рассматриваемых задач, как утвердилось в мировой практике, является метод конечных элементов.
Автор выражает искреннюю признательность доктору технических наук, профессору, заслуженному работнику высшей школы, заведующему кафедрой механики деформируемого твердого тела К.П. Горбачеву за предоставленную возможность использовать как базовый разработанный им программный комплекс для расчета судовых конструкций методом конечных элементов.

ГЛАВА 1. ПРАВИЛА КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ОБЩЕСТВ И МЕТОД РАСЧЕТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1. Классификационные правила - эволюция практики проектирования судовых конструкций
История познания условий работы корпусных конструкций, а значит, и отражение этих знаний в соответствующих документах может быть условно разделена на три периода. Это позволяет легче ориентироваться в истории развития методов проектирования конструкций.
Период эмпирических знаний. Развитие и усовершенствование судов и их конструкций до определенного времени носило стихийный характер. На протяжении веков происходило нечто вроде "естественного отбора": конструкции, более приспособленные к воздействию внешней среды, выживали с большей вероятностью. Кроме того, накапливался опыт как отрицательный, так и положительный. Опыт (стрела) являлся единственным источником знания.
Накапливаемый опыт как-то фиксировался: сначала, по-
видимому, в устной форме, а затем в виде каких-то письменных рекомендаций (схем, описаний), что могло бы считаться некоторым обобщением практики изготовления судовых конструкций. Метод

Рис. 1.15. Повреждения (трещины) набора главной палубы и борта мучного трюма плавбазы: а -в бимсе, б —в рамном шпангоутте, в -в перемычке, г - расположение трещин в наборе главной палубы