Часть G. Руководящие указания

Часть G
Руководящие указания

4.28 Руководящие указания для главы 4

4.28.1 Указания по детальному расчету внутреннего давления для статических расчетов

4.28.1.1 В настоящем разделе предоставлены указания по расчету связанного динамического давления жидкости для целей статических проектных расчетов. Это давление может использоваться для определения внутреннего давления, упомянутого в 4.13.2.4, где:

.1 - это связанное давление жидкости, определенное с использованием максимальных расчетных ускорений.

.2 - это связанное давление жидкости, определенное с использованием ускорений в конкретном месте.

.3 должно быть наибольшим из и , рассчитанным, как указано ниже:

(МПа),

(МПа).

4.28.1.2 Внутреннее давление жидкости - это давление, создаваемое результирующим ускорением в центре тяжести груза вследствие движения судна, указанного в 4.14.1. Значение внутреннего давления жидкости , обусловленного совместным действием силы тяжести и динамическими ускорениями, рассчитывается, как указано ниже:

(МПа),

где:

= безразмерное ускорение (т.е. отнесенное к ускорению силы тяжести), обусловленное нагрузками силы тяжести и динамическими нагрузками, действующее в произвольном направлении (см. рис. 4.1).

Для крупногабаритных танков должен использоваться эллипсоид ускорений, принимающий в расчет ускорения в поперечном вертикальном и продольном направлениях.

= наибольшая высота жидкости (м) над точкой, где требуется определить давление, измеряемая от оболочки танка в направлении (см. рис. 4.2).

При определении величины должны приниматься в расчет купола танков, рассматриваемые как часть принятого общего объема танка, если общий объем куполов танков не превышает следующей величины:

,

где:

= объем танков без учета куполов; и

FL = предел заполнения в соответствии с главой 15.

= максимальная плотность груза () при расчетной температуре.

Должно быть рассмотрено направление, которое дает максимальную величину или . Приведенная выше формула применяется только к полным танкам.

4.28.1.3 Могут быть применены равноценные процедуры расчета.

4.28.2 Примерные формулы для составляющих ускорения

4.28.2.1 Следующие формулы приведены в качестве рекомендуемых для составляющих ускорения, обусловленного движением судна и соответствующего уровню вероятности для Северной Атлантики, и применяются к судам длиной свыше 50 м при движении с эксплуатационной скоростью или близкой к ней:

- вертикальное ускорение, как определено в 4.14.1:

,

- ускорение в поперечном направлении, как определено в 4.14.1:

- ускорение в продольном направлении, как определено в 4.14.1:

,

где:

= длина судна, используемая для определения размеров связей корпуса, как определено в признанных стандартах (м);

= коэффициент общей полноты;

В = наибольшая теоретическая ширина судна (м);

х = продольное расстояние (м) от миделя до центра тяжести танка с содержимым; х положительно в нос от миделя и отрицательно в корму;

у = расстояние в поперечном направлении (м) от диаметральной плоскости до центра тяжести танка с содержимым;

z = расстояние по вертикали (м) от действующей ватерлинии судна до центра тяжести танка с содержимым; z положительно вверх и отрицательно под ватерлинией;

К = 1 в общем случае. Для индивидуальных условий загрузки и формы корпуса может оказаться необходимым определение К при помощи следующей формулы:

K = 13GM/B, где K 1, a GM - метацентрическая высота (м);

; и

V = эксплуатационная скорость (узлы);

, , = максимальные безразмерные ускорения (т.е. отнесенные к ускорению силы тяжести) в соответствующих направлениях. Для целей расчета они рассматриваются как действующие независимо друг от друга, не включает составляющей от статического веса, включает составляющую от статического веса в поперечном направлении вследствие бортовой качки, а включает составляющую статического веса в продольном направлении вследствие килевой качки. Ускорения, определенные по приведенным выше формулам, применимы к судам только при ходе с эксплуатационной скоростью или близкой к ней, но не при стоянке на якоре или в иных условиях, близких к состоянию покоя в открытых акваториях.

4.28.3 Категории напряжений

4.28.3.1 Для оценки напряжений в настоящем разделе определены категории напряжений, как указано ниже.

4.28.3.2 Нормальные напряжения - это напряжения, перпендикулярные рассматриваемой плоскости.

4.28.3.3 Мембранные напряжения - это равномерно распределенная составляющая нормальных напряжений, равная средней величине напряжений по толщине рассматриваемого сечения.

4.28.3.4 Напряжения изгиба - это переменные напряжения по толщине рассматриваемого сечения за вычетом мембранных напряжений.

4.28.3.5 Напряжения сдвига (касательные) - это составляющая напряжений, действующих в рассматриваемой плоскости.

4.28.3.6 Главные напряжения - это напряжения, вызванные приложенной нагрузкой, которые уравновешивают внешние силы и моменты. Основная характеристика главных напряжений состоит в том, что они не являются самоограничивающимися. Главные напряжения, значительно превышающие предел текучести, вызывают отказ или, по меньшей мере, значительные деформации.

4.28.3.7 Главные общие мембранные напряжения - это главные мембранные напряжения, распределенные в конструкции таким образом, что в результате наступления состояния текучести перераспределения нагрузки не происходит.

4.28.3.8 Главные местные мембранные напряжения возникают тогда, когда мембранные напряжения вследствие давления или иных механических нагрузок, связанные с главным эффектом или эффектом прерывности, приводят к чрезмерному искажению в передаче усилий на другие части конструкции. Такие напряжения классифицируются как главные местные мембранные напряжения, хотя они обладают некоторыми признаками вторичных напряжений. Зона напряжений может рассматриваться как местная, если:

и

,

где:

= расстояние в меридиональном направлении, в пределах которого эквивалентные напряжения превышают 1,1f;

= расстояние в меридиональном направлении до другого района, где пределы главных общих мембранных напряжений превышены;

R = средний радиус сосуда;

T = толщина стенок сосуда в районе, где превышены пределы главных общих мембранных напряжений; и

f = допускаемые главные общие мембранные напряжения.

4.28.3.9 Вторичные напряжения - это нормальные напряжения или напряжения сдвига, развиваемые вследствие ограничений на деформирование, оказываемых смежными конструкциями, или развиваемые вследствие самоограничения конструкции. Основным признаком вторичных напряжений является их самоограничение. Местная текучесть или незначительные изменения формы могут удовлетворить условиям, приводящим к появлению этих напряжений.

Рис. 4.1. Эллипсоид ускорений

Рис. 4.2. Определение величин внутреннего давления

Рис. 4.3. Определение высоты жидкости для точек 1, 2 и 3

Циклы нагружения

= наиболее вероятное максимальное напряжение в течение срока эксплуатации судна.

Ось, указывающая количество циклов нагружения, является логарифмической; величина приводится в качестве примера оценки.

Рис. 4.4. Упрощенное распределение нагрузок