Понятие о концентрации напряжений.
В местах резкого обрыва поперечного сечения возникает значительное увеличение действующих напряжений. Отношение возникающих в конструкции при резком изменении поперечного сечения к напряжениям, если бы этих напряжений не было, называется теоретическим коэффициентом концентрации напряжений.
Все места резкого изменения поперечного сечения надо конструктивно правильно оформлять, с тем, чтобы снизить концентрацию напряжений.
Поэтому в Регистрах требуются скругления в углах выреза. Также в углах выреза ввариваются утолщенные листы. В местах, где начинается надстройка, в углах ее соединения с палубой также ставят утолщенные листы. Продольные стенки надстроек плавно совмещают с фальшбортом. Все вырезы в листовых конструкциях, также делают закругленными.
Понятие и выбор системы набора.
Наибольшее распространение получила классификация систем набора по признаку ориентации отдельных пластин, образуемых опорным контуром из балок. Системы набора бывают: продольная, поперечная, смешанная, комбинированная.
При этом перекрытие может состоять только из балок одного направления и сечения. Такой набор называется однородным. Однако, масса такого перекрытия будет больше, чем масса перекрытия, состоящего из рамного и холостого набора.
Поперечная система набора состоит из балок, направленных поперек судна и дополнительно подкрепляется продольными рамными связями. Она является наиболее старой системой набора. Применялась в деревянном судостроении, а позднее она была перенесена в стальное судостроение. Пластины и холостой набор ориентированы поперек судна, поэтому корпус хорошо воспринимает общий поперечный изгиб и поперечное сжатие; борта лучше сопротивляются нагрузкам, возникающим при швартовке и ударах льдин. Кроме того, удается использовать “арочный” эффект. При криволинейных обводах эта система технологичнее. Недостатком является малая прочность корпуса при общем изгибе. Применяется на судах небольшой длины: буксирах, толкачах, катерах, а также на ледоколах, рыболовных судах и оконечностях всех судов.
Продольная система набора состоит в основном из балок, ориентированных вдоль судна. Основным достоинством является увеличение общей продольной прочности судна. При этой системе большинство связей входит в эквивалентный брус. Кроме того, устойчивость одной и той же пластины в продольном направлении,примерно, в 4 раза больше, чем в поперечном. Все это позволяет сделать корпус прочным при меньших размерах обшивки, а следовательно и массе. В последнее время все большее распространение получают суда с большими коэффициентами полноты и протяженной цилиндрической вставкой. В районе цилиндрической вставки продольная система является более технологичной, т.к. позволяет использовать на всю длину профильный прокат, идущий на балки, улучшаются условия применения автоматической сварки. Благодаря большому числу вырезов во флорах, для прохода продольных балок ускоряется перетекание жидкости. Недостатками являются: меньшая приспособленность к восприятию местных нагрузок при навалах, ударах льда и др.; на продольных балках борта может задерживаться вода, что приводит к ускорению коррозии; усложняется зачистка от остатков груза.
Комбинированная система набора корпуса состоит из комбинаций систем набора. Наибольшее распространение получила система набора, разработанная академиком Шиманским Ю.А. еще в 1918г. По этой системе палуба и днище набраны по продольной системе набора, борта по поперечной.
Смешанная (клетчатая) система набора состоит из продольных и поперечных балок, расстояние между которыми практически одинаковое. Применяется при проектировании днищевых перекрытий крупных рудовозов, судов, перевозящих тяжелые грузы.
На судовое перекрытие действуют две группы сил: нормальное к обшивке (давление забортной воды, усилия при швартовке и пр.), действующее в плоскости перекрытия (от общего изгиба). Исходя из того, какие силы преобладают, выбирается соответствующая система набора.
Для небольших судов с малым отношением L/H общий изгибающий момент невелик и целесообразно применять поперечную систему набора. При больших значениях момента применение продольной системы дает выигрыш в массе при той же прочности. Кроме того, изгибающий момент уменьшается к оконечностям и там целесообразно применять поперечную систему набора, которая лучше воспринимает местные нагрузки. Данная система в оконечностях более технологичная. По бортам, в районе НО, нормальные напряжения от общего изгиба малы и там также целесообразно применять поперечную систему набора. Для повышения устойчивости в районе ширстрека может применяться продольная система набора.