CC BY
11[7] Максимаджи А.И. Прочность морских транспортных судов. Вопросы применения стали повышенной прочности. - Л.: Судостроение, 1976 - 312 с.
TO A QUESTION OF OVERALL STRANGTH NOTES FOR SHIPS OF "RIVER-SEA" TYPE WITH RUSSIAN RIVER REGISTER'S
CLASS S. N. Girin, A. M. Frolov
Principles of rating of hull overall strangth for ships with Russian River Register's class by original method are adduced. In this method (in contradistinction to Notes of Russian River Register) overall strangth check is performed on extreme wave conditions, wich can take place in case of mistaken weatherforecast.
УДК 629.122/123:539.4
С. Н. Гири и, к. т. н., доцент.
Л. М. Фролов, к. т. н., доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
О НАЗНАЧЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЗАПАСА ПРИ ПРОВЕРКЕ ОБЩЕЙ ПРОЧНОСТИ СУДОВ СМЕШАННОГО ПЛАВАНИЯ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХ МОМЕНТОВ
На основе расчетов типоразмерного ряда судов классов «М-СП 3,5», «М-пр 3,0» и «О-пр 2,0» Российского Речного Регистра дается рекомендация выбора нормативной величины коэффициента запаса прочности по предельному моменту в отношении к расчетному, вычисленному для максимальной высоты волны в соответствии с предложенной авторами методикой. Анализируется долговечность судов с учетом установленных Правилами Речного Регистра скоростей изнашивания.
В работах [1] и [2] излагается предложенная авторами новая методика оценки продольной прочности судов смешанного плавания (ССП). Эта методика, на наш взгляд, в большей степени по сравнению с действующими Правилами Российского Речного Регистра (ПРР) отражает физическую сторону взаимодействия корпуса судна с волной. Однако при оценке прочности ПРР учитывают опыт эксплуатации судов, поэтому к назначению коэффициентов запаса прочности в новой методике необходимо подходить с большой осторожностью. В настоящее время, по-видимому, нет оснований для изменения стандарта прочности ССП, регламентируемого действующими ПРР. Следовательно, при назначении коэффициентов запаса в предлагаемой методике необходимо стремиться к равенству минимальных моментов сопротивления, получаемых по методике и по ПРР.
С этой целью произведены сопоставительные расчеты для серии судов классов «М-СП 3,5», «М-пр 3,0» и «О-пр 2,0», исходные данные по которым приведены в табл. 1. При вычислении максимальной высоты волны в табл. 1 приняты условия:
1. Удаление от мест убежища для судов классов «М-СП 3,5» и «М-пр 3,0» равно 50 миль, а для класса «О-пр 2,0» - 20 миль;
2. Скорость хода судов на тихой воде равна 10,8 уз (20 км/ ч);
3. Максимальная высота волны удовлетворяет неравенству (h3o/i)nBX < L/16,5.
В табл. 2 и 3 приведены расчетные значения изгибающих моментов, вычисленные для сухогрузов и танкеров для наиболее неблагоприятного значения изгибающего момента на тихой воде, характеризующегося коэффициентом ш = 0,5 (см. [2]).
В табл. 4 + 6 приведены значения минимальных моментов сопротивления, вычисленных по ПРР и предлагаемой методике при значении коэффициента запаса прочности по предельному моменту по отношению к расчетному моменту на максимальной волне (см. [2]) к, = 1,25. Из этих таблиц следует, что имеет место очень близкое совпадение величин минимальных моментов сопротивления (отношение моментов находится в диапазоне 0,95 + 1,05). Аналогичные вычисления для танкеров также дают близкие результаты, укладывающиеся в диапазон 0,94 -г 1,04.
Таблица !
Исходные данные для расчета требуемых моментов сопротивления эквивалентного бруса судов разной длины
Расчетная величина Длина судна расчетная, м
60 80 100 120 140
Ширина судна, м 9,9 12,1 14,3 15,4 16,5
Высота борта, м 3,3 4,1 4,8 5,2 6,0
Высота эквивалентного бруса сухогрузных судов, м 4,37 5,17 5,87 6,27 7,07
Высота эквивалентного бруса танкеров, м 3,50 4,34 5,09 5,51 6,33
Осадка средняя в балласте, м 2,00 2,20 2,50 2,60 2,80
Осадка средняя в грузу, м 2,50 3,00 3,30 3,40 3,50
Осадка носом в балласте, для класса «М-СП 3,5», м 1,70 1,70 1,70 1,70 1,70
Осадка носом в балласте, для класса «М-пр 3,0», м 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40
Осадка носом в балласте, для класса «О-пр 2,0», м 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90
Осадка носом в грузу, м 2,50 3,00 3,30 3,40 3,50
Коэффициент общей полноты судна в балласте 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80
Коэффициент общей полноты судна в грузу 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85
Предел текучести материала комингса сухогрузных судов и палубы танкеров, МПа 235 235 295 295 345
Предел текучести материала днища сухогрузных судов, МПа 235 235 235 235 235
Предел текучести материала днища танкеров, МПа 235 235 295 295 345
Шпация (расстояние между балками продольного и поперечного набора), мм 550 550 550 550 550
Максимальная высота волны, м для судов класса «М-СП 3,5» 3,65 4,85 5,34 5,24 5,15
Максимальная высота волны, м для судов класса «М-пр 3,0» 3,64 4,85 4,72 4,61 4,54
Максимальная высота волны, м для судов класса «О-пр 2,0» 2,96 2,89 2,83 2,73 2,66
Полученные результаты позволяют рекомендовать принять нормативное значение коэффициента запаса для нового судна ¿1 = 1,25.
Таблица 2
Расчетные значения изгибающих моментов при общем изгибе сухогрузных судов (т = 0,5)
Класс судна Удаление от места убежища, миль Длина судна, L, м Общая деформация корпуса Изгибающие моменты, МНм
На расчетном волнении М На максимальном волнении Мт,х По Правилам РРР Мр
«м-сп» 50 60 Перегиб 34,4 35,3 37,7
Прогиб 36,8 37,8 35,3
80 Перегиб 68,4 85,9 79,8
Прогиб 73,0 92,4 73,1
100 Перегиб 116,4 156,9 137,9
Прогиб 116.5 165,4 124,2
120 Перегиб 172,2 230,8 204,5
Прогиб 167,8 240,7 186,4
140 Перегиб 241,5 322,0 281,9
Прогиб 229,0 332,3 258,3
«М-пр» 50 60 Перегиб 27,7 31,4 31,2
Прогиб 29,6 33,7 27,9
80 Перегиб 54,8 73,6 65,1
Прогиб 52,7 77,8 55,4
100 Перегиб 92,6 124,1 111,2
Прогиб 80,7 127,0 92,9
120 Перегиб 136,1 181,6 163,7
Прогиб 114,0 183,4 138,8
140 Перегиб 192,3 254,0 225,5
Прогиб 159,5 254,6 194,0
«О-пр» 20 60 Перегиб 17.1 22,7 20,3
Прогиб 12,6 22,4 14,6
80 Перегиб 32,9 43,8 40,1
Прогиб 18,7 36,7 27,3
100 Перегиб 55,6 72,8 66,0
Прогиб 32,3 54,3 46,6
120 Перегиб 83,5 105,4 94,2
Прогиб 50,8 75,2 69,7
140 Перегиб 119,5 147,0 125,0
Прогиб 76,2 102,9 95,1
Таблица 3
Расчетные значения изгибающих моментов при общем изгибе танкеров (т = 0,5)
Класс судна Удаление от места убежища, миль Длина судна, 1.. м Общая деформация корпуса Изгибающие моменты, МНм
На расчетном волнении М На максимальном волнении Мш" По Правилам РРР Мр
«М-СП» 50 60 Перегиб 33,3 34,2 37,2
Прогиб 35,5 36,5 34,7
80 Перегиб 66,9 84,0 79,2
Прогиб 71,1 90,1 72,2
100 Перегиб 113,4 152,9 136,5
Прогиб 113,4 160,6 122,8
120 Перегиб 168,9 226,1 202,8
Прогиб 165,0 235,3 184,9
140 Перегиб 237,5 315,5 315,5
Прогиб 227,2 325,6 256,1
«М-пр» 50 60 Перегиб 26,1 30,3 30,8
Прогиб 28,5 32,4 27,4
80 Перегиб 53,5 71,8 64,5
Прогиб 51,5 75,7 54,9
100 Перегиб 90,1 120,6 110,0
Прогиб 79,5 123,2 92,2
120 Перегиб 133,6 177,6 162,4
Прогиб 113,9 179,5 138,4
140 Перегиб 189,7 248,8 223,6
Прогиб 161,6 250,0 193,9
«О-пр» 20 60 Перегиб 16,5 21,9 20,0
Прогиб 12,4 21,6 14,5
80 Перегиб 32,1 42,8 39,8
Прогиб 19,0 36,2 27,4
100 Перегиб 54,5 71,0 65,3
Прогиб 33,7 54,6 46,9
120 Перегиб 83,1 104,1 93,5
Прогиб 53,9 77,1 70,3
140 Перегиб 121,8 147,3 124,4
Прогиб 84,9 109,5 96,8
Таблица 4
Сопоставление моментов сопротивления комингса сухогрузных судов класса «М-СП 3,5», вычисленных по Методике и Правилам РРР
Длина судна, Ь, м т= |м„|/|Мд»| Момент сопротивления для комингса, м3 Отношение /(WK0M)|'
по Методике, по Правилам,
60 0,5 0,224 0,229 0,98
1,0 0,315 0,305 1,03
1,5 0,406 0,380 1,07
80 0,5 0,442 0,485 1.01
1,0 0,648 0,633 1,02
1,5 0,803 0,782 1,03
100 0,5 0,746 0,710 1,05
1,0 0,950 0,922 1,03
1,5 1,153 1,133 1,02
120 0,5 1,085 1,053 1,03
1,0 1,370 1,363 1,00
1,5 1,655 1,673 0,99
140 0,5 1,345 1,304 1,03
1,0 1,685 1,691 1,00
1,5 2,025 2,078 0,97
Таблица 5
Сопоставление моментов сопротивления комингса сухогрузных судов класса «М-пр 3,0», вычисленных по Методике и Правилам РРР
Длина судна, Ц м ш= |м„|/|Мд,| Момент сопротивления для комингса, м3 Отношение
по Методике, \\\„и по Правилам, ('\У,а,м)''
60 0,5 0,180 0,190 0,95
1,0 0,253 0,251 1,00
1,5 0,327 0,311 1,05
80 0,5 0,414 0,396 1,04
1,0 0,517 0,514 1,00
1,5 0,620 0,633 0,98
100 0,5 0,572 0,573 1,00
1,0 0,726 0,741 0,98
1,5 0,879 0,909 0,97
120 0,5 0,827 0,843 0,98
1,0 1,052 1,088 0,97
1,5 1,278 1,333 0,96
140 0,5 1,030 1,043 0,99
1,0 1,314 1,350 0,97
1,5 1,399 1,658 0,96
Таблица 6
Сопоставление моментов сопротивления комингса сухогрузных судов класса «О-пр 2,0», вычисленных по Методике и Правилам РРР
Длина судна, 1 . м т = |м„Имда| Момент сопротивления для комингса, м3 Отношение ^ ком СЛ ком)
по Методике, \УКОм по Правилам, (\УК0М)Р
60 0,5 0,120 0,123 0,98
1,0 0,157 0,161 0,98
1,5 0,194 0,198 0,98
80 0,5 0,234 0,244 0,96
1,0 0,302 0,315 0,96
1,5 0,371 0,387 0,96
100 0,5 0,329 0,340 0,97
1,0 0,421 0,441 0,95
1,5 0,513 0,542 0,95
120 0,5 0,476 0,485 0,98
1,0 0,612 0,634 0,97
1,5 0,748 0,782 0,96
140 0,5 0,596 0,578 1,03
1,0 0,766 0,765 1,00
1,5 0,936 0,953 0,98
Отношение между коэффициентами запаса изношенного судна примем таким же, как и для нового судна, т. е. (к^У кизн <= ^ / к = 1,25 / 1,40 = 0,89. С учетом отмеченной в [2] величины коэффициента кизн = 1,19 получим (к,,,,,)!- 1,05. Для оценки рекомендуемого нормативного значения коэффициента запаса по предельному моменту (кШн)1= 1,05 судна, находящегося в эксплуатации, выполнены сравнительные оценки долговечности судов по действующим ПРР и по новой методике. Схема эквивалентных брусьев для сухогрузов показана на рис. 1, а для танкеров - на рис. 2. Подбор размеров связей для новых судов выполнен в соответствии с ПРР с учетом требований к минимальным толщинам и с учетом обеспечения общей прочности.
г~
1 1. —1 1—
V г г 1 1 Ь 1 1 и и 1 г г г Г г г г Г г г г
Рис. 1. Схема эквивалентного бруса сухогруза
Рис. 2. Схема эквивалентного бруса танкера
В табл. 7 и 8 приведены полученные значения моментов сопротивления для сухогрузов и танкеров класса «М-СП 3,5», при этом звездочкой * отмечены значения при минимальных толщинах связей. Аналогично вычислены моменты сопротивления для судов остальных рассматриваемых классов.
Таблица 7
Моменты сопротивления эквивалентного бруса для сухогрузных судов класса "М-СП 3,5" при т = 0,5
Момент сопротивления XV, м3 Длина судна Ц м
60 80 100 120 140
для палубы требуемый 0,224 0,492 0,745 1,085 1,345
фактический 0,263* 0.504 0,745 1,135 1,371
для днища требуемый 0,261 0,574 1,027 1,494 2,062
фактический 0,420* 0,745* 1,150 1,582 2,064
Таблица 8
Моменты сопротивления эквивалентного бруса для танкеров класса "М-СП3,5" при т = 0,5
Момент сопротивления XV, м3 Длина судна Ь, м
60 80 100 120 140
для палубы требуемый 0,216 0,479 0,724 1,061 1,318
фактический 0,424* 0,713* 1,094* 1,286* 1,639*
для днища требуемый 0,252 0,559 0,845 1,237 1,537
фактический 0,345* 0,606* 0,919* 1,326* 1.653*
Для спроектированных таким образом судов выполнены расчеты предельных моментов с учетом указанных в Г1РР скоростей изнашивания. В табл. 9 приведены значения коэффициентов запаса вычисленных предельных моментов сухогрузов класса
«М-СП 3,5» по отношению к расчетным моментам на максимальной волне высотой (Ь3%)шах, а в табл. 10 по - отношению к расчетному моменту, вычисленному по ПРР.
Таблица 9
Коэффициенты запаса по предельным моментам с учетом нормируемых скоростей износа корпусов при плавании сухогрузных судов класса «М-СП 3,5» на максимальном волнении высотой (И3%)тах
Срок эксплуатации, лет Коэффициенты (к„„)1 при длине судна Ь, м
60 80 100 120 140
перегиб прогиб перегиб прогиб перегиб прогиб перегиб прогиб перегиб прогиб
0 1,76 1,63 1,40 1,28 1,34 1,25 1,37 1,30 1,36 1,28
2 1,72 1,60 1,37 1,26 1,31 1,23 1,34 1,29 1,33 1,27
4 1,67 1,56 1,34 1,24 1,29 1,20 1,31 1,27 1.30 1,26
б 1,62 1,52 1,31 1,22 1,26 1,18 1,27 1,24 1,27 1,25
8 1,58 1,49 1,29 1,20 1,24 1,16 1,24 1,21 1,24 1,23
10 1,54 1,45 1,26 1,17 1,20 ¡,14 1,20 1,18 1,23 1,20
12 1,49 1,42 1,23 1,15 1,16 1,13 1,16 1,15 1,18 1,17
14 1,45 1,38 1,20 1,13 1,12 1,11 1,11 1,12 1,15 1,14
16 1,41 1,34 1,18 1,11 1,08 1,09 1.07 1,08 1,12 1,11
18 1,36 1,30 1,15 1,09 1,05 1,07 1,02 1,04 1,09 1,08
20 1,32 1,27 1,12 1,08 - 1,05 - 1,01 1,06 1,05
22 1,28 1,22 1,07 1,05 - 1,02 - 1,03 1,02
24 1,24 1,18 1,04 1,02 - - - - 1,00 -
26 1,20 1,13 - - - - - - -
28 1,16 1,09 - - - - - - -
30 1,12 1,05 - - - - - - -
Аналогичные расчеты выполнены для судов остальных рассматриваемых классов. С учетом коэффициентов запаса по предельным моментам, имеющимся в действующих ПРР [4], а также рекомендуемого значения коэффициента (кизн)|= 1,05 можно получить прогнозируемые сроки эксплуатации судов, спроектированных в соответствии с действующими ПРР и по предлагаемой методике. Эти значения представлены в табл. 11 для сухогрузов и в табл. 12 для танкеров. Символом * в этих таблицах отмечены значения, полученные из условий плавания на расчетном волнении высотой [Ь3%], а остальные - на максимальном волнении высотой (Ь3%)так.
Результаты табл. 11 и 12 показывают, что в соответствии с Методикой прогнозируемые сроки службы судов примерно равны или несколько больше вычисленных по Правилам за исключением судов класса «О-пр». Кроме того, обращает на себя внимание резкое отличие сроков для судов класса «М-пр» от остальных, что, по-видимому, является недостатком Правил в части нормирования скоростей изнашивания. Очевидно, что прогнозный срок эксплуатации сухогруза длиной 60 м в данном классе равный 6 годам чрезвычайно мал и не отвечает реальным срокам.
Таблица 10
Коэффициенты кгоди сухогрузных судов класса "М-СП3,5", вычисленные по Правилам Российского Речного Регистра
Срок эксплуатации, 1, лет Коэффициенты 0<»т)| при длине судна Ц м
60 80 100 120 140
перегиб прогиб перегиб прогиб Перегиб прогиб перегиб прогиб перегиб прогиб
0 1,65 1,75 1,50 1,62 1,52 1,64 1,58 1.67 1,63 1,72
2 1,60 1,71 1,47 1,59 1,49 1,62 1,56 1,66 1,62 1,70
4 1,56 1,67 1,44 1,57 1,47 1,60 1,54 1,64 1,60 1,68
6 1,52 1,63 1,41 1,54 1,44 1,57 1,52 1,62 1,58 1,66
8 1,48 1,59 1,38 1,51 1,41 1,55 1,50 1,60 1,56 1,64
ю 1 1,44 1,55 1,35 1,48 1,39 1,52 1,47 1,58 Г, 54 1,62
12 1,40 1,52 1,33 1,46 1,36 1,50 1,44 1,56 1,52 1,60
14 1,36 1,48 1,30 1,43 1,33 1,47 1,41 1,54 1,51 1,58
16 1,32 1,44 1,27 1,41 1,31 1,45 1,38 1,52 1,49 1,56
18 1,28 1,40 1,24 1,38 1,28 1,42 1,33 1,50 1,46 1,54
20 1,24 1,36 1,21 1,35 1,26 1,40 1,27 1,48 1,42 1,52
22 1,20 1,31 1,18 1,32 1,23 1,37 1,22 1,46 1,37 1,50
24 1,18 1,26 1,16 1,29 1,20 1,35 1,17 1,43 1,31 1,48
26 1,12 1,21 1,13 1,26 1,15 1,32 1,12 1,39 1,25 1,45
28 1,08 1,17 1,10 1,24 1,09 1,30 1,06 1,35 119 1,41
Таблица 11
Прогнозируемые сроки службы сухогрузов
Класс Вид Длина судна, м
судна расчета 60 80 100 120 140
«М-СП 3,5» Методика 25' 22 18 16 20
Правила 17 14 10 15 21
«М-пр 3,0» Методика 11 16 16 14 14
Правила 6 13 16 15 15
«О-пр 2,0» Методика 22 21 24 19 20
Правила 25 18 25 22 27
Таблица 12
Прогнозируемые сроки службы танкеров
Класс судна Вид расчета Длина судна, м
60 80 100 120 140
«М-СП 3,5» Методика 21* 12 12 12 12
Правила 19 13 11 11 13
«М-пр 3 ,0» Методика 14 9 13 14 16
Правила 14 8 14 15 19
«О-пр 2,0» Методика 24 23 24 25 31
Правила 28 23 26 28 36
Список литературы
[1] Гирин С.Н., Фролов A.M. К вопросу о прочности и условиях эксплуатации судов смешанного плавания, проектируемых на класс Российского Речного Регистра / Труды ВГ'АВТ. - Вып. 299. - Н. Новгород, 2001. - С. 53-63.
[2] Гирин С.Н., Фролов A.M. К вопросу нормирования общей прочности судов смешанного плавания с классом Российского Речного Регистра. Статья в настоящем сборнике.
[3] Российский Речной Регистр. Правила (в 3-х томах). - Т. 1. - М.: Марин инжиниринг сервис, 1995-329 с.
[4] Российский Речной Регистр. Правила (в 3-х томах). - Т. 3. -М.: Марин инжиниринг сервис, 1995-430 с.
MARGIN COEFFICIENTS IN OVERALL STRANGTH CHECK OF SHIPS "RIVER-SEA" TYPE WITH RUSSIAN RIVER REGISTER'S CLASS BY A METHOD OF EXTREME MOMENTS
S. N. Girin, A. M. Frolov
Based on results of calculations for some ships with class "M-CIT", "M-np" and "O-np" Russian River Register, which had done by an original author's method, recommendation in rating magnitude of margin strange coefficient on extreme moment is given. The calculation method takes into account a possible excess of wave conditions, wich can take place in case of mistaken weatherforecast. Also article have an analyze of ship's durability with accounting of corrosive depreciation's velocities by a Notes of Russian River Register.
УДК 629.12.004.67
А. М. Борисов, старший преподаватель, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
РЕМОНТ ЖЕЛЕЗОБЕТОНОМ ДНИЩА БУНКЕРНОЙ БАРЖИ ПРОЕКТА Р85
В современных условиях интенсивного «старения» флота и отсутствия необходимого пополнения судов из нового судостроения актуальным является поиск экономичных способов восстановления прочности и водонепроницаемости изношенных корпусов судов с наименьшими затратами материалов и средств.
Предлагаемый метод усиления железобетоном изношенного днища бункерной баржи проекта Р85, имеющей двойное дно и двойные борта, позволяет выполнить ремонт на плаву (без использования судоподъемных средств) при минимальных затратах металла и трудоемкости работ. Срок эксплуатации баржи, имеющей к началу ремонта возраст 26 лет. может быть продлен до 48 лет в транспортном режиме при снижении грузоподъемности на 123 т (4,9 %).
В современных условиях при значительном сокращении судостроительных программ по замене изношенных судов, вызванных тяжелым экономическим состоянием многих судовых компаний и судостроительных предприятий, особенно актуальными становятся вопросы проведения поддерживающего ремонта изношенного корпуса судна при минимальных затратах трудоемкости и средств.
Требования эксплуатационной прочности судов с позиций действующих Правил Российского Речного Регистра (ПРРР) требует значительных капиталовложений для восстановления прочности и водонепроницаемости изношенных корпусов (особенно
