Прочность крепежного материала.

4.1. Производители крепежного материала должны обеспечивать информацией, по крайней мере, о номинальной разрывной прочности материала, выраженной в килоньютонах (кН)*.

4.2 «Максимальная крепежная нагрузка – (Maximum securing load-MSL) – является термином, используемым для определения допустимой нагрузки, применимой к креплению груза к судну. «Безопасная рабочая нагрузка» - (Safe working load – SWL) – может быть заменена на MSL в целях крепления, при условии, что она равна или превышает по величине прочность, определяемую MSL.

 

Значения MSL для различных крепежных устройств даны в таблице 1, если не указаны в пункте 4.3.

 

MSL леса следует принимать равную 0.3 кН/см² под прямым углом к волокнам.

­­­

Таблица 1 – Определение MSL из разрывной прочности.

Материал	MSL
Соединительные скобы, кольца, палубные рымы, талрепы из мягкой стали. Растительный трос Тканая лента Стальной трос (новый) Стальной трос (бывший в употреблении) Стальная лента Цепи	50% от разрывной прочности   33% от разрывной прочности 50% от разрывной прочности 80% от разрывной прочности 30% от разрывной прочности 70% от разрывной прочности 50% от разрывной прочности

 

4.3. Для отдельных крепежных устройств, например, растительная лента с натяжным механизмом для крепления контейнеров, допустимая рабочая нагрузка может быть утверждена и промаркирована полномочным органом. Ее следует принимать в качестве MSL.

 

4.4. Когда компоненты крепежного устройства соединены друг с другом, например, трос с соединительной скобой к палубному рыму, следует использовать минимальное значение MSL одного из элементов этого устройства.

 

Упрощенный, или эмпирический метод.

5.1. Общее значение MSL всех крепежных устройств с каждой стороны грузового места, как с правого борта, так и с левого, должны быть равны весу этого места.**

 

5.2. Этот метод, в котором в расчет принимается значение поперечного ускорения в 1g (9.81 м/с²), применяется к судам почти любого размера, независимо от места размещения, условий погрузки и крепления, сезона и района плавания. Этот метод, однако, не принимает во внимание ни неблагоприятные влияния углов заводки найтовов и неоднородного распределения сил среди крепежных устройств, ни благоприятного влияния трения.

 

5.3. Углы поперечных найтовов к палубе не должны превышать 60°, а также важно, чтобы использовались соответствующие материалы для обеспечения соответствующего трения. Дополнительные найтовы с углами, превышающими 60° могут применяться для предотвращения опрокидывания, но они не используются в расчетах упрощенным методом.

 

_____________

* 1 кН ≈ 100 кг

_______________________________________

** Вес грузового места должен выражаться в кН.

 

Коэффициент безопасности.

При использовании методов расчета равновесия для оценки прочности крепежных устройств, коэффициент безопасности используется, чтобы принять в расчет вероятность неравномерности распределения сил среди элементов крепления или понижения эффективности вследствие неправильной компоновки этих элементов, или других причин. Коэффициент безопасности используется в формуле, чтобы вывести расчетную прочность (Calculated strength –CS) из MSL и показанную в соответствующем методе расчета.

                                    

 

Несмотря на введение такого коэффициента безопасности, следует проявить осторожность и использовать элементы крепления, изготовленные из одинаковых материалов и имеющих одинаковую длину, для того, чтобы обеспечить однородную эластичную работу крепежного устройства

 

Усовершенствованный метод расчета.

Принятие внешних сил.

Внешние силы, воздействующие на грузовое место в продольном, поперечном и вертикальном направлениях следует получать, используя формулу:

 

F_(x,y,z) = m x a_(x,y,z) + Fw_(x,y) + Fs_(x,y),

 

Где:

F_(x,y,z) = продольные, поперечные и вертикальные силы.

m = масса грузового места

a_(x,y,z) = продольные, поперечные и вертикальные ускорения (см таблицу 2)

Fw_(x,y) = продольные и поперечные силы ветровой нагрузки.

Fs_(x,y) = продольные и поперечные силы ударов волн.

 

Основные данные ускорений представлены в таблице 2.

 

Таблица 2. Основные данные ускорений

Примечания:

Данные значения поперечного ускорения включают компоненты силы тяжести, килевой и вертикальной качки параллельно палубе. Данные вертикальные ускорения не включают компоненты статического веса груза

Основные данные ускорения следует считать действительными при следующих условиях эксплуатации:

.1 эксплуатация в неограниченном районе

 

.2 эксплуатация в течение всего года

 

.3 длительность рейса 25 дней

 

.4 длина судна 100 метров

 

.5 эксплуатационная скорость 15 узлов

 

.6 отношение B/GM ≥ 13 (В = ширина судна, GM = метацентрическая высота)

 

При плавании в ограниченном районе можно рассмотреть уменьшение этих значений, принимая во внимание время года и длительность рейса.

 

Для судов, чья длина отлична от 100 метров, а эксплуатационная скорость отлична от 15 узлов, значение ускорений следует исправить коэффициентом, указанным в таблице 3.

 

Таблица 3 – Поправочные коэффициенты на длину и скорость.

Длина (м) Скорость (у)	50	60	70	80	90	100	120	140	160	180	200
9	1,20	1,09	1,00	0,92	0,85	0,79	0,70	0,63	0,57	0,53	0,49
12	1,34	1,22	1,12	1,03	0,96	0,90	0,79	0,72	0,65	0,60	0,56
15	1,49	1,36	1,24	1,15	1,07	1,00	0,89	0,80	0,73	0,68	0,63
18	1,64	1,49	1,37	1,27	1,18	1,10	0,98	0,89	0,82	0,76	0,71
21	1,78	1,62	1,49	1,38	1,29	1,21	1,08	0,98	0,90	0,83	0,78
24	1,93	1,76	1,62	1,50	1,40	1,31	1,17	1,07	0,98	0,91	0,85

 

В случае, если для сочетания длина/скорость нет прямого табличного значения, следует использовать следующую формулу для получения поправочного коэффициента, где значение скорости (v) выражена в узлах, а (L) – длина между перпендикулярами в метрах:

 

             Поправочный коэфициент

 

Эту формулу нельзя использовать для судов, чья длина менее 50 метров или более 300 метров.

 

Кроме того, для судов с соотношением B/GM менее 13, значения поперечного ускорения должны корректироваться поправкой, приведенной в таблице 4.

 

Таблица 4. Поправочный коэффициент на B/ GM < 13.

 

B/ GM	7	8	9	10	11	12	13 или выше
На палубе, высоко	1,56	1,40	1,27	1,19	1,11	1,05	1,00
На палубе, низко	1,42	1,30	1,21	1,14	1,09	1,04	1,00
Твиндек	1,26	1,19	1,14	1,09	1,06	1,03	1,00
Нижний трюм	1,15	1,12	1,09	1,06	1,04	1,02	1,00

 

Следует принять во внимание следующее:

 

В случае значительной бортовой качки с амплитудой более +/- 30º данные значения поперечного ускорения могут быть превышены. Чтобы избежать такой качки следует предпринять эффективные меры.

 

В случае следования в море на высокой скорости в условиях сильного слеминга (удары встречной волны), данные значения продольного и вертикального ускорения могут быть превышены. Следует рассмотреть возможность уменьшения скорости.

 

При следовании на большой попутной волне, в случае, если остойчивость судна ненамного превышает требуемый минимум, судно может испытывать большую амплитуду бортовой качки, при этом можно ожидать поперечные ускорения, значения которых выше приведенных значений. Следует рассмотреть возможность смены курса.

 

Силы ветра и моря, действующие на грузовые места, размещенные на главной палубе, следует учитывать просто:

 

Сила влияния давления ветра = 1 кН/м²

Сила от ударов волн = 1 кН/м²

 

Удары волн могут вызвать силы, гораздо большей величины, чем указано выше. Это значение следует рассматривать как остаточную неизбежность после принятых соответствующих мер, призванных избежать влияния волн.

 

Силы ударов волн следует применять к высоте грузового места не выше 2 метров от поверхности палубы или крышек люка. 

 

При плавании в ограниченных районах силой ударов волн можно пренебречь.

 

Равновесие сил и моментов.

Желательно, чтобы расчет равновесия выполнялся для оценки:

 

- скольжения в поперечном направлении на правый и левый борт

- опрокидывания в поперечном направлении на правый и левый борт

- скольжения в продольном направлении в условиях пониженного трения в продольном направлении

 

В случае симметричности крепежной конструкции, достаточно выполнить один расчет для одного из направлений.

 

Трение способствует предотвращению скольжения. Следует применять следующие коэффициенты трения (μ):

 

Таблица 5 – Коэффициенты трения

 

Соприкасающиеся материалы	Коэффициент трения (μ)
Лес – лес, мокрый или сухой Сталь - лес или сталь – резина Сталь – сталь, сухая Сталь – сталь, мокрая	0.4 0.3 0.1 0.0

 

Поперечное скольжение

 

Расчет равновесия должен отвечать следующему условию (также смотрите рис 1):

 

F_y ≤ µ x m x g + CS₁ x f₁ + CS₂ x f₂ +…+CS_n x f_n,

 

Где:

 n – количество рассчитываемых найтовов

 

F_y – поперечная сила от предполагаемой нагрузки (кН)

 

µ - коэффициент трения

 

m – масса грузового места (т)

 

g - ускорение силы тяжести земли = 9,81 м/сек²

 

CS – расчетная прочность поперечного крепления (кН)

 

                                           

f – функция µ и вертикального угла крепления α (см таблицу 6).

ά(отриц)

Рис 1- Равновесие поперечных сил

 

Угол вертикального крепления α больше 60º уменьшает эффективность крепления, показанного на этом рисунке, имея в виду скольжение грузового места. Следует рассмотреть исключение этого крепления из расчетов равновесия сил, если это не повлечет опрокидывания; либо после заведения найтова хорошо его «набить», а в рейсе постоянного его «подтягивать».

 

Любой горизонтальный угол крепления, т.е. отклонение от поперечного направления, не должен превышать 30º, в противном случае следует рассмотреть возможность исключения этого крепления из расчета равновесия поперечного скольжения.

α         µ	- 30	- 20	-10	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0.3	0.72	0.84	0.93	1.00	1.04	1.04	1.02	0.96	0.87	0.76	0.62	0.47	0.30
0.1	0.82	0.91	0.97	1.00	1.00	0.97	0.92	0.83	0.72	0.59	0.44	0.27	0.10
0.0	0.87	0.94	0.98	1.00	0.98	0.94	0.87	0.77	0.64	0.50	0.34	0.17	0.00

Примечание: µ = sinα  + cosα

В качестве альтернативы таблице 6 для определения сил в крепежной системе, можно использовать метод, описанный в параграфе 7.3, для учета поперечных и продольных компонентов сил крепления.

 

Поперечное опрокидывание.

Расчет равновесия должен отвечать следующему условию (также смотри рис 2):

 

F_y x a ≤ b x m x g + CS₁ x c₁ + CS₂ x c₂ + … CS_n x c_n,

Где:

 

F_y, m, g, CS, n пояснены в пункте 7.2.1.

 

а – плечо рычага опрокидывания (м) (смотри рис 2)

 

b – плечо рычага устойчивости (м) (смотри рис 2)

 

с – плечо рычага силы крепления (м) (смотри рис 2)

 

 

Рис 2 – Равновесие поперечных моментов

 

Продольное скольжение

 

При нормальных условиях поперечное крепление в достаточной мере обеспечивает элементы продольного крепления способностью удерживать груз от продольного скольжения. В случае каких-либо сомнений, расчет равновесия должен отвечать следующему условию:

 

F_x ≤ μ(m x g – F_z) + CS₁ x f₁ + CS₂ x f₂ + … + CS_n x f_n

 

Где:

 

Fx – продольная силы от принятой нагрузки (kN)

 

μ, m, g, n - пояснены в пункте 7.2.1.

 

Fz – вертикальная сила от принятой нагрузки (kN)

 

CS – расчетная прочность продольных средств крепления (kN)

 

                                                           

Примечание: продольные элементы поперечных крепежных устройств не должны приниматься более 0,5CS

7.2.4. Пример с расчетами

Пример с расчетами для этого метода показан в дополнении 1 Приложения 13.