Конструктивная спецификация судна

Выбор судостроительной стали

 

Для изготовления элементов конструкций корпуса судна применяются специальные судостроительные стали, изготовляемые под надзором РС.

В качестве основной характеристики прочности стали принимается верхний предел текучести.

Выбор стали для элементов конструкции корпуса осуществляется исходя из принятой для данного элемента толщины, расчетной температуры при эксплуатации и степени ответственности согласно графикам.

В соответствии с заданием рассматриваемое судно проектируется на класс с категорией ледового усиления Ice2.

Расчетная температура окружающего воздуха для данной ледовой категории может быть принята равной T_A= -10°C.

Толщина связей судов с аналогичными размерениями составляет 10¸15 мм.

Учитывая тяжесть условий эксплуатации судна для изготовления корпусных конструкций, относящихся к III и II группам ответственности можно прининять сталь повышенной прочности. Категория стали А. Марка стали А32 с R_eH = 315 МПа.

Для связей I группы ответственности также может быть принята сталь категории А, A32 с R_eH = 315 МПа.

Технические условия на стальной прокат для судостроения, изготовляемый под надзором РС, определяются межгосударственным стандартом ГОСТ 5521–93.

Толстолистовой прокат марки А32 изготовляют в виде листов и резаных листов (из рулонов) толщиной 5¸50 мм. Листы толщиной от 4 до 20 мм изготовляют с интервалом 0,5 мм, свыше 20 мм – с интервалом 1,0 мм.

Технические требования для стали А32:

Химический состав стали А32 по плавочному анализу ковшевой пробы должен соответствовать, в %, следующим требованиям:

С – не более 0,18; Мn – 0,9-1,6; Si – 0,15-0,50; Р – не более 0,035; S – не более 0,035; Сr – не более 0,20; Ni – не более 0,40; Сu – не более 0,35; Мo – не более 0,08;

Аl – растворимый в кислотах – 0,015-0,06; Nb – 0,02-0,05; V – 0,05-0,1.

Раскисление – сталь спокойная.

Механические свойства толстолистового, широкополосного универсального, полосового и фасонного проката при испытании на растяжение приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 - Механические свойства стали А32

Временное сопротивление Rm, МПа	Предел текучести ReН, МПа, не менее	Относительное удлинение A5, %, не менее	Работа удара KV, Дж, при температуре испытаний –20°С и толщине проката до 50 мм, не менее
440-590	315	22	31

 

В качестве расчетных характеристик материала конструкции корпуса принимаются:

 – расчетный нормативный предел текучести по нормальным напряжениям, который рассчитывается по формуле:

 

 

 – коэффициент использования механических свойств стали.

Расчетный нормативный предел текучести по касательным напряжениям:

 

Конструктивная спецификация судна

 

Исходные данные для проектирования приведены в таблице 1. Общий вид прототипа приведен на рисунке 1.

 

Таблица 1 – Исходные данные для проектирования

Длина	L	108,0 м
Ширина	B	14,0 м
Высота борта	D	7,6 м
Осадка	d	5,3 м
Коэффициент общей полноты	д	0,718
Дедвейт	DW	3700 тонн
Скорость хода	u	13 уз
Дальность плавания	r	4000 миль
Автономность	А	40 сут.
Экипаж	n	22 чел
Категория ледовых усилений	Ice2
Тип двигателя	МОД
Количество гр. винтов	nв	1
Продольные переборки	nпрX lпр	1
Двойной борт	lдб
Расположение палубного набора	Поверх палубы
Тип переборок	Гофрированные с непосредственным креплением к второму дну и палубе
Количество марок стали	1

 

Рисунок 1 – Общий вид прототипа

Архитектурно-конструктивный тип судна определяется назначением судна: прежде всего родом груза, который судно должно перевозить, условиями эксплуатации, особенностями проведения грузовых операций. Архитектурно-конструктивный тип судна характеризуется совокупностью признаков, определяющих структуру конструктивного мидель-шпангоута судна:

формой и количеством корпусов;

количеством, расположением и протяженностью надстроек;

положением машинно-котельного отделения (МКО) по длине судна;

высотой надводного борта;

количеством и конструкцией палуб;

системой набора отдельных перекрытий;

числом и степенью раскрытия палуб;

установкой внутренних бортов, продольных переборок;

размерами и общей протяженностью грузовых помещений и др.

Указанные факторы не только формируют структуру конструктивного мидель-шпангоута, но и определяют прочностные характеристики корпуса и эксплуатационные качества судна.

Объектом разработки данной работы является танкер-химовоз DW= 3700т.

Судно проектируется на класс Правил РМРС (Российский Морской Регистр Судоходства) КМ Iсe 2. Район плавания судна: неограниченный.

Длина между перпендикулярами- 108 м; ширина – 14 м; высота борта – 7,6 м, осадка – 5,3 м.

Танкер представляет собой одновинтовой теплоход с баком, кормовым расположением машинного, насосного отделений и жилой рубки.

В соответствии с требованиями международных конвенций судно имеет двойное дно между пиковыми переборками и двойные борта в грузовой части. Его наличие – важный фактор повышения живучести при повреждении наружной обшивки днища, а образованные им объёмы междудонного пространства служат ёмкостями для приёма водяного балласта, хранения топлива.

В районе цилиндрической вставки расположена одна продольная переборка в ДП. Гофрированная конструкция.

Продольная и поперечные переборки делят грузовые отсеки на 5 танков. Грузовая часть отделяет от МО и форпика коффердамам (короткими пустыми отсеками длиной обычно в одну шпацию).

Тип двигателя – МОД. В качестве главного двигателя используется дизель «МАН» K6SZ52/105CL максимальной мощностью 5300 кВт при 165 об/мин, работающий на топливе вязкостью 800 сСт непосредственно на винте регулируемого шага. Электроэнергия вырабатывается валогенератором мощностью 720 кВт, двумя дизель-генераторами мощностью по 600 кВт и одним аварийным дизель-генератором мощностью 80 кВт. Валогенератор имеет привод от повышающего редуктора, установленного на валу главного двигателя. Мощность валогенератора достаточна для обеспечения электроэнергией потребителей на ходу судна, включая систему подогрева груза.

 

2. Выбор шпации и система набора

 

Выбор шпации и системы набора производим согласно Правилам Регистра. Нормальная шпация (расстояние между балками основного набора) в средней части судна определяется по формуле:

 

 

где: а₀ – нормальная шпация, м;

L – расчётная длина корпуса судна, м.

В носовой оконечности судна (форпике) и кормовой оконечности (ахтерпике) шпация должна быть не более 0,6 м, в переходном районе, т.е. между переборкой форпика и сечением 0,2L в корму от носового перпендикуляра - не более 0,7 м. Во всех случаях шпация основного набора не должна превышать 1 м.

После определения расчётной шпации необходимо выбрать практическую, стандартную шпацию из установленного отраслевым стандартом ряда: 0,4; 0,5; 0,55; 0,6; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1 м. В транспортном судостроении шпацию выбирают по экономическому критерию, т. е. по минимуму суммарных затрат на материал и изготовление конструкции. Оптимальная шпация обычно превышает нормальную на 10% и более.

Для заданных исходных данных определяем расчетную нормальную шпацию в средней части судна

принимаем практическую шпацию в средней части:

а₀ = 0.7м.

В носовой оконечности судна (форпике) и кормовой оконечности (ахтерпике) принимаем шпацию: а_ф = а_ахт = 0.6 м.

В переходном районе: а_п.р = а₀ = 0.7 м;

В районе машинного отделения принимаем шпацию: а_м = 0.7 м;

Исходя из практики современного судостроения, в отношении конструкции, рамная шпация на судах в переходном районе принимается равной 2-5 обычных шпаций, для танков в переходном районе а_р.н=2а₀.

Система набора перекрытий в средней части – продольная, в оконечностях – поперечная. Поперечное сечение проектируемого танкера приведено

Балки рамного набора устанавливаются через рамную шпацию. Определим размер рамной шпации для различных районов рассматриваемого судна, приняв ее равной трем обычным шпациям, т.е.

а_р.н. = 3а₀.

Имеем

в средней части судна и машинном отделении:

а_{р.н. ср.ч}. = 3а_{0 ср.ч} = 3×0.7 =2,1;

в оконечностях:

а_{р.н. окон}. = 2а_{0 окон} = 2×0.6 = 1.2 м;

для танков в переходном районе принимаем шпацию равную 0,7 м,что дает совпадение с нормальной шпацией в среднем районе:

а_{р.н. п.р}. = 2а_{0 п.р} = 2×0.7 = 1.4 м.

Размер рамной шпации необходим при принятии решения о длине отсеков при расстановке поперечных переборок по длине судна.