ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Предлагается подход к определению критерия безопасности плавания судов во льдах из условия их неповреждаемости при самом опасном ледовом явлении - сжатии.

Контактное давление льда передается на корпус судна и воспринимается его обшивкой и набором. Это давление в первую очередь воспринимает обшивка ледового пояса и передает её далее на бортовой набор. Предельные условия, исключающие повреждения обшивки корпуса принимаются граничными для обеспечения безопасности судна во время ледовых сжатий.

Ледовые нагрузки на корпус судна при разрушении ледяного покрова во время сжатия можно определить по формуле:

, (1)

гдеf,u- эмпирические коэффициенты, для нагрузок на холостую шпацию приняты равными 1.5 и 0.7 соответственно;

h- толщина льда, м;

k _a- коэффициент, показывающий отношение длины холостой шпации к толщине обшивки;

t- толщина обшивки корпуса, м;

- предел прочности льда на сжатие,Па.

Прочность льда - характеристика, меняющаяся во времени. Изменение прочностей льда на изгиб и сжатие при его разрушении происходит в одинаковых про­порциях, то есть:

, (2)

где_со- предел прочности на сжатие зимнего неразрушенного льда, Па;

- относительная прочность льда;

k _p- коэффициент, учитывающий влияние податливости обшивки:

, (3)

Учитывая, что суда речного флота работают в ледовых условиях лишь относительно небольшой период навигации, допустимо производить расчёт предельных нагрузок на обшивку в упругопластической зоне. Иными словами, для обшивки корпуса допускается на­личие некоторых остаточных деформаций (прогибов), не превышающих заданных пределов. Согласно исследованиям в области строительной прочности корабля, до­пустимые давления на обшивку, при которых прогибы не превосходят допустимые значения, определяются:

, (4)

где_s- предел текучести материала обшивки корпуса, Па;

- допустимое относительное давление на обшивку корпуса, определяемое по графику (см. рисунок) при заданных значениях относительного допускаемого прогиба обшивки корпуса судна и относительной высоты зоны приложения ледовой нагрузки .

Относительный допускаемый прогиб обшивки и рассчитывается по формуле:

, (5)

гдеk _w- коэффициент, показывающий допустимое отношение прогиба к толщине обшивки, рассчитываемый согласно требованиям Речного Регистра;

Е - модуль упругости материала обшивки корпуса, Па

- коэффициент Пуассона для материала обшивки корпуса.

График для определения относительного допустимого давления на обшивку корпуса судна

Относительная высота зоны приложения ледовой нагрузки находится:

, (6)

гдеb_н- высота зоны приложения ледовой нагрузки (для случая сжатия судна льдамиb_н=h), м.

Учитывая непревышение расчетных ледовых нагрузок (1) над допускаемыми (4), определяется минимально допустимая разрушенность (относительную прочность) льда для его заданной толщины. Полученные характеристики льда будут являться граничными для данного судна из условия неповреждаемости корпуса при ледовых сжатиях:

, (7)