Файл: Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 91

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

повышаются его начальная стоимость и эксплуатационные расходы. В этих случаях целесообразно надстройки и рубки на пассажирских судах, паромах и промысловых судах с развитыми верхними кон­ струкциями изготовлять из алюминиевых сплавов. Увеличение стоимости изготовления и установки таких надстроек и рубок компенсируется сокращением затрат на постройку основного кор­ пуса и улучшением эксплуатационных показателей. Так, в резуль­ тате применения алюминиевых сплавов на пассажирских судах «Орпана», «Канберра», «Франс» водоизмещением 40 000—60 000 т пассажпровместнмость каждого судна увеличилась на 200—300 че­ ловек без изменения размерений.

Экономически обосновано применение алюминиевых сплавов и на судах, имеющих ограничения по габаритам или осадке. Напри ­ мер, использование алюминиевых сплавов для конструкций над­ стройки пассажирского лайнера «Юнайтед Стейтс» позволило уменьшить его ширину и д а л о возможность проходить ему через Панамский канал, т. е. значительно сократило время рейса.

Из приведенных примеров видно, что проблема уменьшения рас­ хода материалов для постройки корпуса судна и соответствующего выбора марки материала не сводится только к анализу технических требований и проведению расчетов прочности, а требует всесторон­ них технико-экономических обоснований, т.е. комплексной оценки оптимальности принимаемых конструктивных решений.

§ 9. Нормирование размеров связей

корпуса

и использование Правил классификационных

обществ

Прогнозирование поведения конструкции в предполагаемых ус­ ловиях ее эксплуатации и обеспечение надежности при минималь­ ных з а т р а т а х на изготовление и эксплуатацию всегда считались основной задачей при проектировании, постройке и ремонте судов. Все эти соображения в той или иной форме неявно учитывались путем назначения размеров конструкций на основании условных нагрузок, расчетных схем и норм допускаемых напряжений .

Нормирование размеров связей в П р а в и л а х классификационных обществ при принятых в них условных расчетных нагрузках и схе­ мах осуществлено на основе обобщения огромного практического опыта эксплуатации обычных транспортных судов умеренных раз­ мерений (длиной до 150—180 м ) . В этих нормах в очень неявной форме отражены не только зафиксированные в П р а в и л а х гарантии надежности, но и определенные нормативы рентабельности, тех­ нико-экономические показатели судов, которые признаны оптималь­ ными. Такой подход к требованиям классификационных обществ можно считать достаточно установившимся [79], [96].

109

Вместе с тем во всех П р а в и л а х имеются оговорки относительно области их применения, зависящей от назначения судна, района и

условий его плавания . Существуют т а к ж е

ограничения, касаю ­

щиеся размерений судна как абсолютных

(предельные длины су­

дов, конструктивные элементы которых можно выбрать в соответ­

ствии с П р а в и л а м и ) ,

так

и

относительных

(специально

оговари­

ваются соотношения размерений, при которых можно

использовать

П р а в и л а ) . Таким

образом, на любом

этапе

развития

судостроения

неизбежна определенная ограниченность П р а в и л

в отношении

ти­

пов и размерений судов, конструкции корпуса,

конструкционных

материалов,

нормативов

надежности

и

особенно

технологии

по­

стройки. Это объясняется тем,

что

П р а в и л а

могут признавать

на­

метившиеся

изменения

техники

и

технологии судостроения

лишь

после накопления

достаточного

статистического

материала,

под­

т в е р ж д а ю щ е г о правомерность изменений и

установленные

гаран­

тии безопасности эксплуатации судов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ввиду такого положения

неизбежно

параллельное существова­

ние наряду

с П р а в и л а м и

норм

прочности,

основанных

на

новых

методах анализа условий эксплуатации судов и расчета

конструк­

ций. Именно сочетание Правил с такими

документами

призвано

обеспечить

получение

достаточно

обоснованных

проектных

ре­

шений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чтобы создавать подлинно оптимальные

конструкции

корпуса,

при разработке и корректировке их норм прочности

(точнее — на­

дежности)

особое

внимание

следует

о б р а щ а т ь на

экономическое

обоснование вводимых нормативов, как это в неявной форме отра­ жено в П р а в и л а х классификационных обществ. Постановка такой задачи у ж е назрела, и, несмотря на большие методологические, теоретические и практические трудности, ее необходимо решать. Использование статистических методов открывает определенные возможности в этом направлении.

Некоторые вопросы технико-экономического обоснования нор­

мативов

прочности

корпусных

конструкций рассмотрены

ниже

на примере норм

общей

продольной прочности корпусов

тан­

керов.

 

 

 

 

 

При

выборе размеров

связей

корпуса, обеспечивающих общую

прочность, П р а в и л а классификационных обществ учитывают глав­ ным образом два различных критерия — предельной и усталостной прочности, которые соответствуют двум типам отказов.

 

В первом случае под отказом понимается

авария, приводящая

к

окончательному выводу

судна из эксплуатации, а возможно, и

к

его гибели. П о л а г а я , что

спасение э к и п а ж а

полностью гаранти­

руется соответствующими мероприятиями и судовыми устройст­ вами, рассмотрим лишь чисто экономические составляющие послед­ ствий аварии:

ПО

— ущерб, связанный с потерей судна во время рейса

 

 

 

 

Us=(\-tltc)Cc

+

CD,

 

 

 

 

 

(11.33)

где

С с = Стг + С« — полная

строительная

стоимость

судна;

 

Cw = SwG — строительная

стоимость

корпуса

судна;

 

 

C s — ч а с т ь строительной

стоимости

судна

(без стои­

 

 

 

 

мости

корпуса),

не з а в и с я щ а я

от

номинального

 

 

 

 

уровня

безотказности

корпуса;

 

 

 

 

 

CD = STPDW

— стоимость

груза;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•Sir — удельная

стоимость

постройки

корпуса

судна;

 

sr p

— удельная стоимость

груза;

 

 

 

 

 

 

Dw—

грузоподъемность судна;

 

 

 

 

 

 

 

t,

tc

— время

безотказной

эксплуатации

и

установлен­

 

 

 

 

ный срок с л у ж б ы судна;

 

 

 

 

 

 

 

— ущерб, связанный с выводом судна из дальнейшей

эксплуа­

тации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ua=3c(l-Wtc.

 

 

 

 

 

 

 

 

(11.34)

где

Э с — часть

среднегодового финансового

результата

эксплуата­

ции

судна, не

з а в и с я щ а я

от

капитальных

з а т р а т

на

постройку и

п р е д с т а в л я ю щ а я собой годовую фрахтовую

ставку за вычетом рас ­

ходов на содержание команды,

з а т р а т

на топливо

и прочих рейсо­

вых расходов. Учитывая, что в среднем

половина

пробега

 

танкеров

приходится на балластные переходы,

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Э с = 0 , 5 s n D ^ 7 > c p - ^ c a v

 

 

 

 

(11.35)

где

/ > 0 д — среднегодовые

з а т р а т ы

на

 

содержание

и

переходы

 

судна;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tf — полный

годовой

фонд ходового времени, ч/г;

 

 

 

vCp — средняя

эксплуатационная скорость, уз;

 

 

 

 

 

за — стоимость одной тонно-мили

перевозки;

 

 

 

 

 

— экономические санкции в связи с загрязнением

моря,

пропор­

циональные количеству потерянного

груза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ / c = s c D w r .

 

 

 

 

 

 

 

(11.36)

В итоге полный

ущерб в связи с рассматриваемым

отказом

 

 

 

 

U= Us+

U3+

U^swDw^,

 

 

 

 

 

(11.37)

где cps — безразмерный экономический показатель постройки и экс­ плуатации судна, зависящий от размереннй, скорости, численности команды и других эксплуатационно-экономических характеристик судна.

На основании (11.33) — (11.37) имеем

? , = Ф ( 1 - ^ С ) + ФК ,

(11.38)

где

Ф = - % - +

0 , 5 ^

 

\v

\v

 

\vI V

s

u

 

s

5

ф„

. s r p

 

T f V c p t c - ^

(11.39)

s\vuw

~Ь $с

(11.40)

 

Тогда

уравнение экономической ответственности

(II.5)

прини­

мает вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dC{v

I dr

•s\vDw%-

 

 

 

 

(11.41)

 

 

 

 

 

 

dW

d\V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

соответствии с изложенным выше (см. §

6)

вероятность от­

каза принимается

в форме закона

Вейбулла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р = ехр

s K

p r — My. в

 

 

 

 

(11.42)

 

 

 

 

 

м ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

Sup — опасное

для прочности

судна напряжение

в его свя­

 

 

 

зях

(предел

текучести);

 

 

 

 

 

 

М т . в — абсолютное

значение

наибольшего

возможного

 

 

 

в

 

эксплуатации изгибающего

момента

на

тихой

м,

 

 

воде;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р,

км — п а р а м е т р ы

закона

Вейбулла .

 

 

 

 

 

С

учетом

распределения экстремальных

амплитуд

н а г р у з к и

в соответствии

с

(11.18)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - Г =

Р т

= - ^ - Р = ^ е х р

S|<p^ — М т . в

1М

 

(11.43)

 

 

 

 

 

 

М ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где т с

— средний

период

процесса

нагруженпя

в

соответствии

 

 

с (11.27).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Масса металлического корпуса танкеров принята в форме, пред­

ложенной Б. М. Конторовичем [55]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G = AW + f,

 

 

 

(11.44)

где А

и

/ — величины,

зависящие

от

размерений

судна,

размеров

рубок

и механических

характеристик

материала, в частности, если

W измеряется

в м3 , a G — в т, то A =8L/D — в т / м 3 .

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dT_ =

J _ k ^ (sKpW — M T

dW

M cp

d C w = s w A ,

 

 

(11.45)

dW

 

 

 

sKp\V

— M T . D

•M

(11.46)

• exp

M cp

 

M cp

 

 

112

Смотрите также файлы