Результат интеллектуальной деятельности: БОРТОВОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и ремонте бортовых конструкций корпусов судов.

Известно бортовое перекрытие судна, содержащее обшивку и балки поперечного набора (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов. Л., Судостроение, 1981. - 552 с., с.42-43, рисунок 8«а»).

Недостатком данного перекрытия является невысокая прочность и завал балок набора при восприятии интенсивных локальных нагрузок, которые являются основной причиной повреждений.

Известно бортовое перекрытие судна, содержащее обшивку, балки поперечного набора, балки продольного набора (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов. Л., Судостроение, 1981. - 552 с., с.42-43, рисунок 8«г»).

Конструкция данного перекрытия обладает следующими недостатками:

- при действии интенсивных локально распределенных нагрузок (ледовых, нагрузок от кранцев) несущая способность балок набора нередко оказывается исчерпанной;

- при образовании вмятин может происходить завал балок набора, что существенно уменьшает несущую способность перекрытия.

В качестве ближайшего аналога принят узел подкрепления деформированного участка судового перекрытия (Авторское свидетельство №1615032, МПК B63B 9/00, B63B 3/26, опубл. 23.12.1990), содержащий обшивку или настил, балки набора и подкрепляющие элементы, приваренные к балкам набора, причем каждый подкрепляющий элемент приварен в средней части длины к полке подкрепляемой балки набора, а концами приварен к основаниям стенок соседних балок.

Данная конструкция обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что вследствие малой податливости подкрепляющих элементов балка набора поддерживается в основном реакциями с их стороны, а силы поддержания со стороны обшивки оказываются незначительными. При восприятии интенсивных локальных нагрузок это приводит к перегрузке подкрепляющих элементов и их разрушению, что снижает несущую способность балок набора и перекрытия в целом.

Изобретение решает задачу повышения несущей способности балок набора и надежности подкрепляющих элементов за счет одновременного включения в работу сил поддержания со стороны подкрепляющих элементов и обшивки.

Для решения поставленной задачи в известном бортовом перекрытии судна, состоящем из обшивки, балок набора, подкрепляющих элементов, соединенных с балками набора, предлагается на полках набора установить упругий брус, снабженный полосой, а каждым подкрепляющим элементом соединить полосу соответствующей балки набора с основаниями стенок смежных с ней балок набора.

В предлагаемом техническом решении балки набора, на которые действует эксплуатационная нагрузка, поддерживаются реакциями со стороны обшивки и упругого бруса, снабженного полосой, соединенной с подкрепляющими элементами, благодаря чему нагрузка, которую шпангоут может воспринять до образования в нем кинематически изменяемого механизма, повышается по сравнению с конструкцией ближайшего аналога, причем уровень напряжений в подкрепляющих элементах снижается.

На прилагаемых графических материалах изображено:

на фиг.1 - общий вид перекрытия;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - кривые несущей способности подкрепленных балок набора.

На графических материалах приняты следующие обозначения:

1 - обшивка;

2 - балка набора;

3 - подкрепляющий элемент;

4 - упругий брус;

5 - полоса;

А - кривая, соответствующая предлагаемой конструкции;

Б - кривая, соответствующая конструкции ближайшего аналога;

P₂₀ - нагрузка, соответствующая образованию кинематически изменяемого механизма в балке набора без установки подкрепляющих элементов;

P₂ - нагрузка, соответствующая образованию кинематически изменяемого механизма в балке набора после установки подкрепляющих элементов;

- нагрузка, соответствующая образованию кинематически изменяемого механизма в балке набора после установки подкрепляющих элементов в безразмерном виде;

а - поперечная шпация перекрытия;

b - расстояние между подкрепляющими элементами;

- отношение расстояния между подкрепляющими элементами к поперечной шпации перекрытия.

Конструкция бортового перекрытия состоит из обшивки 1 с установленными на ней балками набора 2, подкрепляющих элементов 3, соединенных с полосой 5, которой снабжен упругий брус 4, установленный на полках балок набора.

Бортовое перекрытие работает следующим образом. Внешняя интенсивная локально распределенная нагрузка воспринимается балкой набора 2, которая лежит на некотором упруго-пластическом основании, роль которого выполняют обшивка 1, подкрепляющие элементы 3 и упругий брус 4. Для определения параметров упруго-пластического основания балки набора выполняется расчет балки-полоски обшивки в соответствии с (Бураковский П.Е. Учет жесткости обшивки при деформировании связей судовых бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки // Сборник трудов ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова. - СПб, 2008. - Вып.41(325). - С.157-170). После этого получается зависимость сила-прогиб для нагруженных сосредоточенной силой подкрепляющих элементов, при достаточно большом числе которых их действие на балку набора может быть представлено не в виде сосредоточенных сил, а как реакция некоторого упруго-пластического основания. Далее определяется коэффициент жесткости основания, создаваемого упругим брусом, и согласно (Архангородский А.Г., Беленький Л.М., Литвин А.Б. Сминающиеся прокладки в судостроении и судоремонте. - Л.: Судостроение, 1966. - 132 с.) вычисляется интегральная жесткость основания, создаваемого подкрепляющими элементами и упругим брусом. Таким образом, балка набора может рассматриваться как балка, лежащая на упруго-пластическом основании, параметры жесткости которого соответствуют одновременному действию на балку как сил поддержания со стороны обшивки, так и со стороны основания с некоторой интегральной жесткостью, роль которого выполняют подкрепляющие элементы и упругий брус. Изменяя параметры устанавливаемых подкрепляющих элементов и упругого бруса, можно добиться требуемого повышения несущей способности балок набора. Анализ показывает, что в предлагаемой конструкции несущая способность балок набора выше, чем в конструкции ближайшего аналога, что обусловлено одновременным использованием в предлагаемой конструкции сил поддержания как подкрепляющих элементов с упругим брусом, так и пластин обшивки. На фиг.3 приведены кривые, соответствующие несущей способности балок набора, подкрепленных согласно конструкции ближайшего аналога (кривая «Б») и предлагаемой конструкции (кривая «А»). Представленные кривые построены для подкрепляющих элементов с площадью поперечного сечения 0,001 м² и упругого бруса сечением 0,06 м×0,06 м, поперечная шпация перекрытия а=0,6 м. Видно, что несущая способность балок набора в предлагаемой конструкции выше на 20%, чем в конструкции ближайшего аналога. Кроме того, использование упругого бруса позволяет избежать перегрузки и разрушения подкрепляющих элементов, так как материал и сечение бруса могут быть подобраны таким образом, чтобы течение его материала начиналось раньше, чем продольное усилие в подкрепляющих элементах достигнет предельного значения.