PKO - kolokwium 2.pdf - Podstawy konstrukcji okrętów - drakomir

Str 3

45. Wyjaśnij termin „krytyczna sztywność więzarów podpierających usztywnienia poszycia”

46. Dlaczego pęknięcia zmęczeniowe kostrukcji spawanych występują w spoinach lub w ich

bezpośrednim sąsiedztwie?

47. Uzasadnij że w elementach konstrukcji kadłuba występują naprężenia dynamiczne (tzn

zmienne w czasie)

Str 4

48. Co znaczy termin „wykres Wohlera”

49. Na czym polega klasyfikacja połączeń spawanych?

Str 5

50. Co oznacza termin „naprężenia geometryczne”

51. Hipoteza Palmgrena – Minera. Kryterium trwałości zmęczeniowej.

Str 6

52. Jak nalezy konstruowac kadluby statkow aby nie wystapily w nich pekniecia

zmeczeniowe

53. Wymien kryteria wytrzymalosciowe ktore musza spelniac kadluby statkow

Str 7

54. W jakim celu stosuje sie naddatki korozyjne elemntow konstrukcji stalowych kadlubow

statkow

55. Przedstaw podział stali stosowanych na kadłuby statków ze wzgl. na ich wytrzymałość

Str 8

56. Co oznacza termin kategoria stali?

57. Dlaczego kadłuby statku lub ich fragmenty są budowane ze stali o podwyższonej

wytrzymałości?

58. Jakie elementy konstrukcji statku bywają budowane ze stopów aluminium?

59. Przedstaw podstawowe typy połączeń spawanych stosowanych w konstrukcji statku?

Str 9

60.Przedstaw typy spoin pachwinowych stosowanych w konstrukcjach kadłubów statku.

61. Jak oblicza się wymagana grubość spoin pachwinowych??

62. Dlaczego na statkach zazwyczaj stosuje się dno podwójne??

Str 10

63. Przedstaw typowe konfiguracje dna podwojnego??

64. Przedstaw typowa konstrukcje dna podwojnego. Usztywnionego wzdluznie.

Str 11

65. Przedstaw typowa konstrukcje dna podwójnego usztywnionego poprzecznie.

Str 12

66. Przedstaw kilka wariantów połączeń usztywnień poszycia z wiązarami, które je

Podpierają

Str 13

67. Przedstaw typową konstrukcje dna pojedynczego

Str 14

68. Przedstaw typową konstrukcje pokładu statku bez otworów lukowych

Str 15

69. Przedstaw typową konstrukcję pokładu górnego statku z otworem lukowym,

usztywnionego poprzecznie, bez pilersów

str 16

70. Dlaczego pokład wytrzymałościowy dużego statku jest zbudowany we wzdłużn jest

zbudowany we wzdłużnym układzie wiązań

71. Przedstaw typową konstrukcję pokładu górnego statku usztywnionego wzdłużnie, z

otworem lukowym, bez pilersów

Str 17

72. Dlaczego przewiązki międzylukowe pokładu górnego dużego statku są zazwyczaj

usztywniane poprzecznie??

Str 18

73. Przedstaw spotykane warianty rozmieszczenia pilersów

Str 19

74. Przedstaw typową konstrukcję posadowienia pilersów na dnie podwójnym statku

Str 20

75. Przedstaw typową konstrukcję pokładu statku z dwoma rzędami otworów lukowych.

Str 21

76. Jaką rolę pełnią burty statku?

77. Jak wygląda rozkład naprężeń stycznych w burcie statku od zginania ogólnego

kadłuba?

Syt 22

78. Dlaczego burty statków są najczęściej usztywnione pionowo?

Str 23

79. Jaką role spełniają węzłówki wręgów burtowych??

Str 24

80. Przedstaw kilka wariantów węzłówek . w jakich sytuacjach należy zastosować

zagięcie lub mocnik krawędzi węzłówki.

Str 27

81. Jak dobiera się wymiary węzłówek wg Przepisów PRS

Str 28

82. Przedstaw typowe konfiguracje usztywnień i wiązarów burt.

83. Przedstaw kilka wariantów połączenia dolnego końca wręgu z dnem podwójnym.

Str 29

84. Przedstaw kilka wariantów połączeń górnego końca wręgu z pokładem.

85. Przedstaw typową konstrukcję burty w maszynowni statku.

Str 30

86. Przedstaw typową konstrukcję burty podwójnej usztywnionej poprzecznie.

Str 31

87. Przedstaw typową konstrukcje burty podwójnej usztywnionej wzdłużnie:

88. Jaką rolę pełnią grodzie na statku:

89. Na jakich statkach bywają stosowane grodzie wzdłużnie:

Str 32

90. Jakie są różnice pomiędzy grodziami wodoszczelnymi, a grodziami ograniczającymi

zbiorniki?

91. Przedstaw przykładową konstrukcje grodzi poprzecznej płaskiej.

Str 33

92. Przedstaw kilka wariantow usztywnienia grodzi płaskich.

Str 34

93. Przedstaw przykładową konstrukcje grodzi poprzecznej 2-poszyciowej .

45. Wyjaśnij termin „krytyczna sztywność więzarów podpierających usztywnienia

poszycia”

W sytuacji, gdy wiązary podpierające ściskane usztywnienia poszycia są stosunkowo

delikatne może dojść do wyboczenia w formie pokazanej na rys. VII.20. Przy wyboczeniu

dochodzi do ugięcia wiązarów.

Prawidłowo skonstruowane wiązary powinny pozostać nie wygięte – tak jak pokazano na rys.

VII.14. Wystąpi to wówczas, gdy ich sztywność ( moment bezwładności I przekroju

poprzecznego wraz z pasem współpracującym poszycia ) będzie większa od tzw. sztywności

krytycznej. Oznacza to, że osiągniemy wówczas największy możliwy poziom wartości ΣE

usztywnień poszycia, określony wzorem (10). Powiększanie I ponad jego wartość krytyczną

nie spowoduje zwiększenia wartości ΣE usztywnień poszycia.

Formuły do obliczania krytycznej wartości I podane są w Przepisach towarzystw

klasyfikacyjnych.

Omawiany problem może być np. istotny w przypadku wspomnianym wyżej, przy omawianiu

problemu krytycznej sztywności usztywnień poszycia.

46. Dlaczego pęknięcia zmęczeniowe kostrukcji spawanych występują w spoinach lub w

ich bezpośrednim sąsiedztwie?

a) Spoiny często usytuowane są tam, gdzie występuje spiętrzenie ( koncentracja )

naprężeń w konstrukcji.

b) Same spoiny doczołowe łączące arkusze blach stanowią rodzaj karbu – ze względu

na swój kształt.

c) W samych spoinach są zawsze wady i defekty mikrostruktury takie jak wtrącenia

żużla, lokalne braki przetopu, podtopienia, mikropęknięcia. Powyższe wady w

każdym cyklu naprężeń powiększają się, mikropęknięcia łączą się w większe

pęknięcia. Po pewnym czasie stają się widoczne gołym okiem. Przyrost wymiarów

tych mikropęknięć staje się większy z każdym cyklem naprężeń. W końcu pojawia

się pęknięcie na wskroś.

47. Uzasadnij że w elementach konstrukcji kadłuba występują naprężenia dynamiczne

(tzn zmienne w czasie)

Powodem występowania naprężeń dynamicznych jest fakt, iż statek porusza się po sfalowanej

wodzie, stan ten występuje stosunkowo często. Zmienia się wtedy miejscowa linia

zanurzenia. Sam statek wykonuje dodatkowo ruchy oscylacyjne. Dynamicznie zmienia się

więc i napór na wybraną część konstrukcji. To z kolei implikuje zmienne w czasie naprężenia

w tej części konstrukcji

48. Co znaczy termin „wykres Wohlera”

50. Co oznacza termin „naprężenia geometryczne”

52. Jak nalezy konstruowac kadluby statkow aby nie wystapily w nich pekniecia

zmeczeniowe

skutecznym sposobem jest zmniejszenie wartości .. – np. poprzez zgrubienie blachy,

zastosowanie usztywnienia poszycia o większym wskaźniku przekroju, itp.

Inna skuteczna opcja to zmniejszenie koncentracji naprężeń poprzez np.

zastosowanie węzłówki o „miękkim” zakończeniu, zastosowanie wycięć w

elementach konstrukcji o „lepszym” kształcie, itp.

Należy pamiętać, że w konstrukcjach ze stali o podwyższonej wytrzymałości

spełnienie kryterium trwałości zmęczeniowej jest trudniejsze niż w przypadku

konstrukcji ze stali o normalnej wytrzymałości.

Jest to wykres, na bazie którego oblicza się trwałości zmęczeniowe elementów konstrukcji

kadłubów. Utworzony jest na podstawie wyników obszernych badań eksperymentalnych

modeli (próbek) odwzorowujących typowe węzły konstrukcyjne konstrukcji spawanych.

Charakterystyczną cechą zjawiska zmęczenia materiału w rejonie spoin jest znaczny rozrzut

wyników dla z pozoru identycznych próbek .Wyniki mają charakter losowy. Cechę tą

przedstawiono schematycznie na rys. VIII.8, gdzie naniesiono możliwe położenie punktów

pomiarowych (symbol „x”) dotyczących połączenia doczołowego blach.

Osiami układu współrzędnych są: log Σ oraz log N . Σ oznacza zakres naprężeń a N – liczbę

cykli do zniszczenia próbki.

Tabele klasyfikacji węzłów konstrukcyjnych (patrz pytanie wyżej) nie obejmują wszelkich

przypadków, które można spotkać w konstrukcji kadłubów statków. W związku z tym

opracowano metodę szacowania wytrzymałości zmęczeniowej na podstawie tzw. zakresów

naprężeń geometrycznych i jednego wykresu Wöhlera.

Naprężenia geometryczne różnią się od naprężeń nominalnych i od rzeczywistych naprężeń w

miejscu potencjalnego pęknięcia zmęczeniowego ( rys.VIII.10 ). Są one wyznaczane na

podstawie wartości naprężeń w modelu konstrukcji obliczanych metodą elementów

skończonych ( MES ). [Stosowane są tzw. powłokowe lub bryłowe elementy skończone o

ściśle określonych wymiarach, zależnych od grubości blach tworzących analizowany węzeł

konstrukcji]. Aby wyznaczyć naprężenia geometryczne należy dokonać ekstrapolacji

naprężeń obliczonych MES w ściśle określonych miejscach kadłuba, w kierunku miejsca

zakładanego pęknięcia zmęczeniowego. Ekstrapolacji podlegają naprężenia główne o

największych wartościach.

W wielu przypadkach wartości naprężeń geometrycznych można wyznaczyć poprzez

pomnożenie naprężeń nominalnych przez współczynnik koncentracji naprężeń. Wartości

współczynników koncentracji naprężeń dla wielu popularnych węzłów konstrukcyjnych

można znaleźć w przepisach towarzystw klasyfikacyjnych.

53. Wymien kryteria wytrzymalosciowe ktore musza spelniac kadluby statkow

A. Kryterium naprężeń dopuszczalnych ( uplastycznienie materiału )

Konstrukcja powinna być taka, że naprężenia w jej elementach nie powinny przekraczać

poziomu dopuszczalnego, określonego w Przepisach klasyfikacji i budowy statków.

Powyższe naprężenia są obliczane dla tzw. obciążeń obliczeniowych, podanych w Przepisach

j.w.

Stosowane są kryteria dla naprężeń normalnych, stycznych i zredukowanych.

B. Kryterium stateczności

Elementy konstrukcji kadłuba nie powinny ulegać wyboczeniu w warunkach ekstremalnych

obciążeń. Oznacza to, że naprężenia krytyczne elementów konstrukcji poddanych

jednoosiowemu ściskaniu, czystemu ścinaniu lub złożonym stanom naprężeń ( jednoczesne

ściskanie w jednym lub dwóch kierunkach i ścinanie ) powinny być odpowiednio większe od

naprężeń wywoływanych przez obciążenia obliczeniowe.

C. Kryterium trwałości zmęczeniowej

Elementy konstrukcji kadłuba statku nie powinny ulegać pękaniu zmęczeniowemu w ciągu

założonego okresu eksploatacji statku ( zwykle 20 lub 25 lat ).

51. Hipoteza Palmgrena – Minera. Kryterium trwałości zmęczeniowej.

Koncepcja wykresu Wöhlera

Wyniki pomiarów zastępuje się linią ciągłą złożoną z dwóch odcinków linii prostej, która

przebiega w pobliżu punktów odpowiadających uzyskanym wynikom dla próbek o

najmniejszej trwałości zmęczeniowej. Ta linia ciągła nosi nazwę „ wykres Wöhlera” .

Przebiega ona poniżej linii

odpowiadającej średnim wartościom Σ dla zadanych wartości N . Tylko około

5% wyników eksperymentów wykazuje mniejszą trwałość zmęczeniową niż wynika to z

wykresu Wöhlera.

Istotą hipotezy Palmgrena – Minera jest założenie, że efekty zmęczenia od działania

poszczególnych bloków sumują się wprost a kolejność działania poszczególnych ..

nie ma znaczenia. Zgodnie z tą hipotezą obliczany jest tzw. stopień zużycia

zmęczeniowego D:

gdzie:

IB – założona liczba bloków naprężeń;

ni – liczba cykli naprężeń w i- tym bloku .. = ..i;

ni = p(..i) .iNL;

p(..i), .i – patrz rys. VIII.12;

NL – liczba wszystkich cykli naprężeń, które wystąpią w ciągu całego okresu

eksploatacji statku; NLwyznacza się wg Przepisów ( np. [7]) – w

zależności od długości statku; dla 20 lat eksploatacji dużego statku

- liczba cykli do zmęczenia przy .. = ..i , określana wg

wykresu

Wöhlera o parametrach K i m.

Konstrukcja kadłuba powinna być zaprojektowana tak, aby D _ 1,0 .

Gdy D>1,0 to spodziewane są pęknięcia zmęczeniowe.

Istotną cechą zjawiska zmęczenia elementów konstrukcji kadłuba statku jest to, że

małe i umiarkowane wartości .. ( tzn. przekraczane z prawdopodobieństwem

10-4 do 10-1 ) „odpowiadają za ok. 90% wartości D. Oznacza to, że na zmęczenia

konstrukcji kadłuba niewielki wpływ mają obciążenia ekstremalnie duże, które mogą

spowodować przekroczenie doraźnej wytrzymałości konstrukcji.

D. Kryterium sztywności konstrukcji

Kryterium to ma znaczenie w przypadku konstrukcji ze stopów aluminium lub z laminatów.

Odkształcenia konstrukcji ( ugięcia ) pod wpływem obciążeń obliczeniowych nie powinny

przekraczać wartości dopuszczalnych.

Zwykle stosowane jest kryterium:

gdzie:

f – ugięcie ( np. przęsła usztywnienia pomiędzy wiązarami );

l – rozpiętość ( boku płyty poszycia, usztywnienia lub wiązara ).

E. Kryterium nośności granicznej

Termin „nośność graniczna” oznacza wartość obciążenia, przy którym element konstrukcji

traci zdolność równoważenia obciążenia, tzn. zamienia się w „mechanizm” – odkształcenia

staja się duże wskutek płynięcia plastycznego materiału lub wskutek wyboczenia.

Nośność graniczna elementów konstrukcji kadłuba powinna więc być odpowiednio większa

od ekstremalnych obciążeń.

Kryteria nośności granicznej są stosowane w niżej podanych wymaganiach Przepisów

klasyfikacji i budowy statków ( E1 do E3).

E1. Wymagane grubości poszycia mniej odpowiedzialnych rejonów kadłuba ( np. ściany

nadbudówek, poszycie kadłuba w częściach skrajnych, itp.) są obliczane wg wzoru, który

wynika z opisu wyczerpania nośności granicznej płyty zginanej walcowo.

E2. Usztywnienia grodzi wodoszczelnych. Dopuszcza się niewielkie odkształcenia plastyczne

w warunkach awaryjnego zatopienia przedziału wodoszczelnego kadłuba.

49. Na czym polega klasyfikacja połączeń spawanych?

Każdy rodzaj połączenia spawanego (czy też węzła konstrukcyjnego) ma inną trwałość

zmęczeniową, więc położenie wykresu (krzywej) Wohlera dla każdego rodzaju będzie inne.

Jego położenie jest zależne od współczynnika K charakteryzującego dany rodzaj połączenia

spawanego

E3. W warunkach zginania ogólnego większość towarzystw klasyfikacyjnych stosuje w

swych Przepisach Kryterium:

Gdzie:

Mgr – wartość momentu zginającego, przy której następuje utrata sztywności kadłuba

w warunkach zginania ogólnego;

M – obliczeniowa wartość momentu zginającego ( suma momentu na wodzie spokojnej

i falowego );

c – współczynnik bezpieczeństwa o wartości rzędu 1,15.

56. Co oznacza termin kategoria stali?

60.Przedstaw typy spoin pachwinowych stosowanych w konstrukcjach kadłubów statku.

Kategoria stali jest miarą jej jakości. Im wyższy symbol literowy tym większa

ciągliwość stali i niższa temperatura przejścia w stan kruchy ( większa odporność na tzw.

„kruche pękanie”). Większa jest przy tym cena tony takiej stali.

54. W jakim celu stosuje sie naddatki korozyjne elemntow konstrukcji stalowych

kadlubow statkow

Niektóre z elementów konstrukcji kadłubów statków intensywnie korodują wraz z upływem

czasu. Dotyczy to zwłaszcza wiązań w zbiornikach balastowych, w zbiornikach tankowców i

w ładowniach masowców.

Przepisy towarzystw klasyfikacyjnych wymagają malowania konstrukcji w zbiornikach

balastowych oraz fragmentów konstrukcji ładowni masowców. Stosowane są farby

epoksydowe lub równoważne.

Należy pamiętać, że kryteria wytrzymałościowe omówione w rozdziałach VI do IX dotyczą

57. Dlaczego kadłuby statku lub ich fragmenty są budowane ze stali o podwyższonej

wytrzymałości?

Stal PW jest stosowana ze względów ekonomicznych, tzn. konstrukcja ze stal PW jest

zazwyczaj tańsza w wykonaniu niż równoważna konstrukcja ze stali NW – zwłaszcza w

przypadku środkowych części kadłubów dużych statków, gdzie występuje problem

zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości w warunkach zginania ogólnego.

tzw. grubości netto elementów konstrukcji.

Grubości netto blach poszycia, ścianek usztywnień i wiązarów należy powiększyć o tzw.

naddatki korozyjne. Dotyczy to rejonów konstrukcji wymienionych wyżej.

Naddatki korozyjne stanowią zapas grubości elementów konstrukcji. Ich zastosowanie

oznacza, że konstrukcja będzie jeszcze wystarczająco wytrzymała po względnie długim

okresie eksploatacji, gdy naddatki korozyjne ulegną degradacji przez korozję.

W praktyce towarzystwa klasyfikacyjne dopuszczają zazwyczaj skorodowanie konstrukcji

większe niż zastosowane naddatki korozyjne. Konstrukcje kadłubów starych statków są więc

bardziej naprężone niż konstrukcje nowe.

Wartości naddatków korozyjnych są określone w Przepisach klasyfikacji i budowy statków.

W zależności od rejonu konstrukcji przybierają one wartości rzędu 0,5 mm do 5 mm.

58. Jakie elementy konstrukcji statku bywają budowane ze stopów aluminium?

Stosowane są często na całe kadłuby niewielkich statków – zwłaszcza gdy potrzebne

jest uzyskanie małej masy konstrukcji ( np. kutry patrolowe ). Ze stopów aluminium

wykonywane bywają nadbudówki lub pokładówki statków o kadłubach stalowych, pokrywy

lukowe, drzwi wodoszczelne, itp.

59. Przedstaw podstawowe typy połączeń spawanych stosowanych w konstrukcji statku?

61. Jak oblicza się wymagana grubość spoin pachwinowych??

Grubość obliczeniowa a spoin pachwinowych (patrz rys. 4.2.3.1= rys. XII.4)) powinna być nie

mniejsza od określonej wg wzoru:

a =ΑΒs [mm] , (4.2.3.1)

α – współczynnik wytrzymałości spoiny według tabeli 4.2.3.1-1;

β – współczynnik dobierany według tabeli 4.2.3.1-2;

s – grubość cieńszego elementu dostawianego, [mm].

Grubość spoiny pachwinowej, a, powinna być także nie mniejsza niż:

2,5 mm dla s = 4 mm,

3,0 mm dla 4 < s _ 10 mm,

3,5 mm dla 10 < s _ 15 mm,

0,25 s dla s > 15 mm.

55. Przedstaw podział stali stosowanych na kadłuby statków ze wzgl. na ich

wytrzymałość

podwyższonej wytrzymałości-PW32 PW36 PW40

normalnej wytrzymałości –NW

stopy aluminium

żadnej innej stali tam nie wyczytałem

62. Dlaczego na statkach zazwyczaj stosuje się dno podwójne??

Rola dna podwójnego

Dno podwójne zabezpiecza statek przed zalaniem przestrzeni powyżej dna wewnętrznego w

warunkach awaryjnych, gdy dojdzie do zetknięcia dna statku z dnem akwenu lub zderzenia z

innym obiektem pływającym.

Zalety dna podwójnego

Dzięki zastosowaniu dna podwójnego uzyskuje się gładką powierzchnię podłogi w

ładowniach statku.

Dno podwójne zwiększa bezpieczeństwo statku zwiększając jego odporność na zatonięcie w

warunkach awaryjnych.

W dnie podwójnym powstaje użyteczna przestrzeń, w której są usytuowane zbiorniki balastu

wodnego, paliwa, wody pitnej, itp.

63. Przedstaw typowe konfiguracje dna podwojnego??

65. Przedstaw typowa konstrukcje dna podwójnego usztywnionego poprzecznie.

66. Przedstaw kilka wariantów połączeń usztywnień poszycia z wiązarami, które je

podpierają

64. Przedstaw typowa konstrukcje dna podwojnego. Usztywnionego wzdluznie.

Rys. XII.1 Podstawowe typy połączeń spawanych

Znaczenie cyfrowych oznaczeń na tym rysunku:

1 – gródź poprzeczna;

2 – denny wzdłużnik środkowy;

3 – dennik szczelny;

4 – dennik pełny;

5 – dennik otwarty;

6 – poszycie dna wewnętrznego;

7 – wycięcie dla wręgu;

8 – pionowe usztywnienie dennika.

Do łączenia usztywnień lub wiązarów z poszyciem stosuje się

Połączenia teowe

Połączenia doczołowe

Spoiny pachwinowe są również powszechnie stosowane do łączenia środników i mocników

usztywnień oraz wiązarów.

Wzdłużne usztywnienia dna i dna wewnętrznego przenoszą naprężenia normalne od zginania

ogólnego statku. W związku z powyższym, w części środkowej stosunkowo dużego statku

powinny one przechodzić przez denniki w sposób ciągły a poszczególne odcinki tych

usztywnień powinny być spawane

ze sobą doczołowo. Dzięki takim rozwiązaniom uzyskujemy konstrukcję wystarczająco

odporną na pękanie zmęczeniowe.

Na statkach mniejszych lub skrajnych częściach statków większych usztysnienia mogą być

przerywane na dennikach

Możliwe warianty połączeń usztywnień z dennikami pokazuje rysunek

1 – poszycie burty;

2 – gródź poprzeczna;

3 – wręg;

4 – usztywnienie grodzi poprzecznej;

5 – płyta poszycia tzw. zbiornika obłowego ( zbiorniki obłowe są typowe dla masowców );

6 – denny wzdłużnik środkowy;

7 – wzdłużnik boczny;

8 – dennik;

9 – wzdłużne usztywnienie dna;

10 – węzłówki ( dokowe, obłowe, płyty wspornikowe ).

67. Przedstaw typową konstrukcje dna pojedynczego

68. Przedstaw typową konstrukcje pokładu statku bez otworów lukowych

69. Przedstaw typową konstrukcję pokładu górnego statku z otworem lukowym,

usztywnionego poprzecznie, bez pilersów

Na niewielkim statku zastosowane będą pokładniki poprzeczne opierające się na elementach

„1” i „3” pokazanych na rys. 2. Najczęściej będzie zastosowany dodatkowy wzdłużnik

pokładowy w PS statku – patrz rys. 1. Pamiętajmy, że zrębnice luku przejmują

obciążenie działające na pokrywy luku.

Rys. XIII.25 Fragment typowej konstrukcji dna małego statku

Dno pojedyncze jest zazwyczaj konstruowane w poprzecznym systemie wiązań, gdyż jest

łatwiejsze do wykonania

niż dno w układzie wzdłużnym i nie ma na ogół problemów z zapewnieniem odpowiedniej

wytrzymałości kadłuba.

Fragment tej konstrukcji widoczny na rysunku

heh ale masz i strone w acrobacie

Znaczenie symboli cyfrowych:

1- denny wzdłużnik środkowy

2- wzdłużnik boczny

3- dennik

4- usztywnienie środnika dennika

5- gródź poprzeczna

6- węzłówka

Rys. XIII.30 Zbiornikowiec o pojedynczym kadłubie

Pokłady tego typu charakterystyczne są dla zbiornikowców i statków roro. W tych pokładach

występują tylko niewielkie otwory włazów do zbiorników itp. Zazwyczaj stosowany jest

wzdłużny system usztywnienia. Klasyczny przykład takiego pokładu to pokład górny

zbiornikowca (o pojedynczym kadłubie) pokazane na rysunku. Widać wzdłużnie pokładniki

opierające się na pokładnikach ramowych. Pokładniki są połączone z wiązarami na różne

sposoby.

W przypadku chemikaliowców pożądane jest zapewnienie gładkich powierzchni ścian

zbiorników ładunkowych. Warunek ten wymusza takie rozwiązanie konstrukcji pokładu

górnego, że wzdłużnie usztywnienia i pokładniki ramowe są usytuowane na zewnątrz

poszycia pokładu. Konstrukcja takiego pokładu będzie więc podobna do tej na rysunku 2 po

jego obróceniu wokół osi wzdłużnej o 180 stopni. Pokłady bez otworów lukowych to także

pokłady ładunkowe i pokład górny statków roro. Mają one regularną budowę, gdzie

wzdłużnie pokładniki opierają się na regularnie rozstawionych pokładnikach ramowych.

Stosowane są także wiązary w formie wzdłużników pokładowych, które pomagają

rozprowadzić skupione obciążenia od kół pojazdów lub kontenerów

na kilka sąsiednich pokładników ramowych. Charakterystyczny jest względnie mały odstęp

pokładników, które może wynosić zaledwie 500 mm na statku o długości ok 150m.

Spowodowane to jest dążeniem do zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości płyt poszycia

poddawanych zginaniu

znacznym ciśnieniem nacisku kół pojazdów rozłożonych na względnie małych

powierzchniach odcisków

Rys1. Główne wiązary pokładu z otworem lukowym

Wzdłużniki dna i denniki najczęściej mają formę dźwigarów teowych ale mogą być

wykonane z profili walcowanych

Rys2. Poprzeczny system usztywnienia pokładu

70. Dlaczego pokład wytrzymałościowy dużego statku jest zbudowany we wzdłużn jest

zbudowany we wzdłużnym układzie wiązań

72. Dlaczego przewiązki międzylukowe pokładu górnego dużego statku są zazwyczaj

usztywniane poprzecznie??

73. Przedstaw spotykane warianty rozmieszczenia pilersów

Spotykane warianty rozmieszczenia pilersów

Na dużym statku racjonalne jest zastosowanie wzdłużnego systemu usztywnienia pasów

pokładu wytrzymałościowego przy burtach, które przenoszą naprężenia normalne od zginania

ogólnego kadłuba i poprzecznego usztywnienia pasów pokładu między sąsiednimi lukami

( nad grodziami poprzecznymi ), zwanych przewiązkami międzylukowymi. W ten sposób

powstaje konstrukcja przewiązek odporna na wyboczenie w warunkach ich ściskania wskutek

naporu wody na burty statku.

Na statkach większych zastosowany będzie wzdłużny system usztywnienia pokładu. Pojawią

się dodatkowo pokładniki ramowe ( poz. „2” ), które będą podpierały

pokładniki wzdłużne.

71. Przedstaw typową konstrukcję pokładu górnego statku usztywnionego wzdłużnie, z

otworem lukowym, bez pilersów

Na statkach większych zastosowany będzie wzdłużny system usztywnienia pokładu ( rys. 3).

Pojawią się dodatkowo pokładniki ramowe (poz. „2”), które będą podpierały

pokładniki wzdłużne.

Rys 3. Pokład usztywniony wzdłużnie

Na dużym statku racjonalne jest zastosowanie wzdłużnego systemu usztywnienia pasów

pokładu wytrzymałościowego przy burtach, które przenoszą naprężenia normalne od zginania

ogólnego kadłuba i poprzecznego usztywnienia pasów pokładu między sąsiednimi lukami

( nad grodziami poprzecznymi ), zwanych przewiązkami międzylukowymi. W ten sposób

powstaje konstrukcja przewiązek odporna na wyboczenie w warunkach ich ściskania wskutek

naporu wody na burty statku.Symbol „1” oznacza pokładniki wzdłużne a „2” – pokładniki

poprzeczne. Zauważmy, że pokładniki

poprzeczne muszą być doprowadzone przynajmniej do pierwszego pokładnika wzdłużnego za

otworem lukowym.

Pozytywna rola pilersów polega na tym, że stanowiąc praktycznie nieprzesuwne w kierunku

pionowym podpory, zmniejszają one długości przęseł zginanych belek ( wzdłużników

pokładowych i końcowych pokładników luku ). W ten sposób zmniejsza się wymagana

wartość wskaźnika wytrzymałości ich przekroju poprzecznego i wystarczające są ich

względnie małe wymiary. Gdyby nie stosować pilersów to wymienione wyżej wiązary

opierałyby się tylko na burtach i grodziach poprzecznych.

Wada pilersów polega na tym, że utrudniają one operacje ładunkowe. Są one jednak

popularne w konstrukcjach klasycznych drobnicowców i statków typu Ro – Ro.

Pilersy na kolejnych kondygnacjach statku powinny w zasadzie być ustawiane w jednej osi

pionowej i doprowadzone aż do dna statku, które ma zawsze masywną konstrukcję i stanowi

dla nich solidne podparcie.

74. Przedstaw typową konstrukcję posadowienia pilersów na dnie podwójnym statku

75. Przedstaw typową konstrukcję pokładu statku z dwoma rzędami otworów lukowych.

76. Jaką rolę pełnią burty statku?

Na większych statkach stosowane będą węzłówki „1” zapewniające płynne

wprowadzenie reakcji pokładu w pilers „2”.

Na dużych statkach transportujących kontenery na pokrywach luków pokładu górnego

( kontenerowce, drobnicowce ) wymagane są „potężne” pokrywy lukowe, jeżeli stosowany

jest tylko jeden otwór lukowy na całej szerokości statku. Problemów z konstrukcją takich

pokryw luków można uniknąć poprzez zastosowanie 2 rzędów otworów lukowych na

szerokości statku ( patrz rys. XIII.49). Dzięki temu pokrywy luku o znacznie bardziej

delikatnej konstrukcji są w stanie przenieść obciążenie od tej samej liczby kontenerów na

pokładzie. Pokrywy opierają się na wzdłużnej przewiązce pomiędzy lukami, której szerokość

odpowiada zazwyczaj szerokości kontenera ( 8 stóp). Przewiązka ta zazwyczaj opiera się na

grodzi wzdłużnej w PS statku.

Znaczenie symboli cyfrowych na rys. XIII.49:

1 – burta;

2 – gródź poprzeczna;

3 – gródź wzdłużna w PS;

4 – wzdłużne zrębnice luków;

5 – poprzeczne zrębnice luków;

6 – pokładnik ramowy;

7 – wzdłużnik przewiązki.

WstĘp

Burty większości statków to burty pojedyncze ( na drobnicowcach, masowcach,

holownikach, barkach, itp.). Składają się one z poszycia, usztywnień poszycia ( wręgów) i

wiązarów ( wręgi ramowe, wzdłużniki burtowe ).

Na wielu statkach stosowane są burty podwójne ( zbiornikowce, kontenerowce, statki

wielozadaniowe, itp. ). Ich konstrukcja przypomina konstrukcję dna podwójnego statku.

Rola burt

Dolny koniec pilersa postawiony na dnie statku dobrze jest usytuować na skrzyżowaniu

dennika i wzdłużnika. Jeżeli w dnie nie ma tam wzdłużnika, to

dobrze jest zastosować dodatkowy wzdłużnik – wstawkowo pomiędzy dennikami. Dobrze jest

przy tym zastosować fragment zgrubionego poszycia dna wewnętrznego pod pilersem i

węzłówki powyżej dna.

1 – wzdłużnik denny;

2 – wzdłużnik denny wstawkowy;

3 – denniki pełne;

4 – zgrubione poszycie dna wewnętrznego.

Burty statku stanowią wodoszczelną barierę kadłuba, gdyż stykają się wprost z wodą w

akwenie.

Poszycie burt zapewnia wytrzymałość kadłuba na ścinanie w warunkach zginania ogólnego

w płaszczyźnie pionowej. W przypadku statku bez grodzi wzdłużnych jedynie poszycie burt

przenosi naprężenia styczne Τ równoważące siłę poprzeczną Q .

Udział wiązań burt w zapewnianiu odpowiednio dużej wartości wskaźnika wytrzymałości

przekroju całego kadłuba jest raczej niewielki. Wyjątkiem są statki z szerokimi otworami

lukowymi, gdzie oś obojętna kadłuba leże względnie blisko dna. W takich sytuacjach

zgrubianie poszycia w górnych rejonach burt i stosowanie tam masywnych usztywnień

wzdłużnych dość efektywnie podwyższa wartość wskaźnika przekroju kadłuba.

W przypadku statków z burta podwójną przestrzenie w tych burtach są wykorzystywane

zazwyczaj jako zbiorniki balastowe.

77. Jak wygląda rozkład naprężeń stycznych w burcie statku od zginania ogólnego

kadłuba?

Siła porzeczna Q generowana przy zginaniu ogólnym kadłuba wywołuje rozkład

naprężeń stycznych Τ w poszyciu burt o rozkładzie schematycznie pokazanym na rys. XIII.50.

Rys. XIII.49 Pokład górny z 2 rzędami luków ładunkowych

Rys.XIII.50 Naprężenia styczne w burtach przy zginaniu ogólnym

78. Dlaczego burty statków są najczęściej usztywnione pionowo?

79. Jaką role spełniają węzłówki wręgów burtowych??

80. Przedstaw kilka wariantów węzłówek . w jakich sytuacjach należy zastosować

zagięcie lub mocnik krawędzi węzłówki.

Dlatego iż siła poprzeczna Q generowana przy zginaniu ogólnym kadłuba wywołuje rozkład

naprężeń stycznych T w poszyciu burt. Za czym idzie to iż burty są obciążone obciążeniem

lokalnym w formie ciśnienia. Ciśnienie obliczeniowe jest sumą ciśnienia hydrostatycznego

falowego pw. Obciążenia lokalne burty są równoważone przez poziome siły reakcji i burt. Im

bliżej dna tym większa wartość ciśnienia obliczeniowego. Usztywnia pionowe są stosowane

w rejonach nie bezpośrednio sąsiadujących z pokładem wytrzymałościowym. Ciśnienie

obliczeniowe zwiększa się w kierunku dna co pozwala stopniować wymiary wręgów

burtowych na statkach wielopokładowych. Mocniejsze wręgi są wymagane w niżej

położonych rejonach burt.

Węzłówki są powszechnie stosowane w konstrukcji kadłubów statków ( nie tylko w

konstrukcji burt ).

Węzłówki spełniają następujące funkcje:

a) umożliwiają łatwy montaż kadłuba z usztywnionych płatów konstrukcji, które po

spasowaniu są łączone właśnie węzłówkami;

b) zwiększają wytrzymałość końcowych odcinków belek ( usztywnień poszycia lub

wiązarów); zwiększa się tam zdolność do przenoszenia momentów zginających i sił

ścinających a wskaźnik przekroju łączonych belek może być mniejszy niż w

analogicznej konstrukcji, gdzie belki byłyby łączone ze sobą bez węzłówek; zmniejsza

się formalnie rozpiętość belek przyjmowana do obliczeń wymaganego wskaźnika

przekroju ( patrz rys. VI.13 );

c) węzłówki zmniejszają koncentrację naprężeń w końcowych rejonach łączonych belek

w stosunku do analogicznej konstrukcji, gdzie belki byłyby łączone bezpośrednio bez

stosowania węzłówek.

Zagięcie lub mocnik należy zastosować gdy iloraz długości swobodnej krawędzi do jej

grubości przekracza 50 wymagane jest zastosowanie zagięcia swobodnej krawędzi węzłówki

lub zastosowanie tam usztywnienia spawanego. Rozwiązanie takie zabezpiecza węzłówkę

przed wyboczeniem.

Najprostszy typ wĘzłówek.

Rys.XIII.50 Naprężenia styczne w burtach przy zginaniu ogólnym

Rys. VI.13 Model belkowy przęsła wręgu

Rys. XIII.51 Obciążenie lokalne burty

Rys. XIII.52 Klasyczny sposób usztywnienia burty

WĘzłówki o łagodnie zakoŃczonych skrajach

WĘzłówki nakładkowe

81. Jak dobiera się wymiary węzłówek wg Przepisów PRS

Węzłówki przenoszące naprężenia od zginania ogólnego zginania są wymiarowane wg

kryterium dopuszczalnych naprężeń w ich krawędziach lub wg kryterium trwałości

zmęczeniowej.

Wymagana grubość węzłówki (netto) jest obliczana wg wzoru:

gdzie:

W- wymagana wart. wskaźnika przekroju usztywnienia łączonego węzłówką, [cm3];

k1 = 0,3 – dla węzłówek bez mocnika lub zagięcia wzdłuż swobodnej krawędzi;

k1 =0,2 – dla węzłówek z mocnikiem lub zagięciem;

Długość ramienia węzłówki , mająca związek z wymiarami a1 i a2 nie powinna być mniejsza

niż:

gdzie:

W - wymagana wart. wskaźnika przekroju usztywnienia łączonego węzłówką, [cm3];

tw – wymagana grubość węzłówki

c = 70 - dla węzłówek z mocnikiem lub zagięciem wzdłuż swobodnej krawędzi;

c = 75 – dla węzłówek bez mocnika lub zagięcia wzdłuż swobodnej krawędzi.

Wymiary a1 i a2 powinny spełniać warunki:

a1 + a2 2a

a1 0,75a

a2 0,75a

Jeżeli długość swobodnej krawędzi węzłówki przekracza 50 , to wzdłuż tej krawędzi

należy

zastosować mocnik lub zagięcie o szerokości nie mniejszej niż:

gdzie:

W – wymagana wart. wskaźnika przekroju usztywnienia łączonego węzłówką, [cm3];

82. Przedstaw typowe konfiguracje usztywnień i wiązarów burt.

Typowe konfiguracje usztywnień i wiązarów przedst. na rys.

Znaczenie symboli:

1- gródź poprzeczna;

2- poszycie pokładu;

3- poszycie dna;

4- wręg;

5- wręg ramowy;

6- wzdłużnik burtowy;

7- wręg wzdłużny.

84. Przedstaw kilka wariantów połączeń górnego końca wręgu z pokładem.

86. Przedstaw typową konstrukcję burty podwójnej usztywnionej poprzecznie.

Wariant „a” to typowe rozwiązanie dla konstrukcji w poprzecznym systemie wiązań a wariant

„c”- dla pokładu usztywnionego wzdłużnie.

Wariant „b” jest podobny do „a” ale zastosowano łatwą w montażu węzłówkę nakładkową.

Rozwiązanie takie jest dopuszczalne na mniejszych statkach.

Wariant „d” to wzdłużne usztywnienia burty i pokładu połączone węzłówką. Takie

rozwiązanie zmniejsza rozpiętość usztywnień burty i pokładu a więc pozytywnie wpływa na

ich wytrzymałość pozwalając zmniejszyć ich wymiary. Dodatkowo węzłówka pozwala na

oparcie na niej nadburcia.

85. Przedstaw typową konstrukcję burty w maszynowni statku.

83. Przedstaw kilka wariantów połączenia dolnego końca wręgu z dnem podwójnym.

Możliwe konstrukcje połączenia wręgu z dnem podwójnym przedstawiono na rys.

Znaczenie symboli cyfrowych na tym

rysunku:

1 – poszycie burty;

2 – poszycie pokładu;

3 – wzdłużnik burtowy;

4 – wręg ramowy;

5 – dno wewnętrzne;

6 – węzłówka.

Zastosowanie w maszynowni statku

konstrukcji z wręgami ramowymi i

wzdłużnikami

burtowymi wymuszają Przepisy towarzystw

klasyfikacyjnych ( np. [1] ). Dzięki takiej

masywnej konstrukcji jest ona sztywna i

zapobiega to powstawaniu drgań

wymuszonych (przez instalację napędową ) o

zbyt dużych amplitudach.

Rys. XIII.70

Warianty „a” i „b” to rozwiązania klasyczne, z zastosowaniem węzłówki.

Węzłówki zmniejszają użyteczną objętość ładowni. W związku z tym na mniejszych statkach

bywa stosowane połączenie bezwęzłówkowe, pokazane jako wariant „c”. Wręg jest

przewleczony przez dno wewnętrzne i opiera się bezpośrednio o dennik lub węzłówkę

obłową. Na dnie wewnętrznym stosuje się uszczelkę.

Burty podwójne są powszechnie stosowane na takich statkach jak zbiornikowce,

kontenerowce, statki wielozadaniowe, masowce.

Konstrukcja burty podwójnej przypomina konstrukcję dna podwójnego. Wręgi ramowe w

formie przegród łączących burtę z burtą wewnętrzną przypominają denniki a pokłady dolne są

podobne do wzdłużników dna podwójnego.

Konstrukcję burty podwójnej niewielkiego statku pokazano na rys. XIII.70. Burty i burty

wewnętrzne są usztywnione pionowo. Zastosowano pokładniki poprzeczne o względnie dużej

wysokości i małej rozpiętości. Pełnią one jednocześnie rolę węzłówek w górnych rejonach

przęseł wręgów.

Charakterystyczne wymiary węzłówek.

PKO - kolokwium 2.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: