ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ОБЩИХ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Секции корпуса судна - это сложные сварные конструкции, раз­личающиеся габаритами, конфигурацией, весом и степенью насыщен­ности элементами. С точки зрения особенностей их изготовления, сек­ции удобно разделить на три условные группы:

I) плоскостные секции с относительно малой высотой набора, ха­рактеризующиеся небольшой жесткостью, например выгородки, палубные и бортовые секции и др.;

2) плоскостные секции с высоким набором, характеризующиеся большей жесткостью, например секции двойного и одинарного дна с флорами и стрингерами;

3) объемные секции с криволинейными очертаниями, характе­ризующиеся значительной жесткостью, например объемные дни­щевые секции, секции оконечностей и др.

Обычно секции изготовляют в условиях сборочно-сварочных цехов из готовых элементов; полотнищ, балок и определенного числа деталей, - направляемых на сборку россыпью. Более рационален раздельный ме­тод сборки и сварки, позволяющий максимально использовать механи­зированные способы сварки. В то же время общие сварочные деформа­ции неизбежны при любой последовательности сборки и сварки секций.

Поэтому количественная оценка ожидаемых общих сварочных де­формаций конкретной секции необходима не только для выбора опти­мального варианта ее изготовления, но и для решения о назначении специальных мероприятий, обеспечивающих требуемую точность из­готовления секции.

Расчет общих сварочных деформаций секций сводят к расчету де­формаций конструкций балочного типа, С этой целью секции первых двух групп расчленяют на составляющие балки, а секции третьей груп­пы заменяют условной составляющей балкой.

Расчленение на составляющие балки производят следующим образом. В рассматриваемом направлении (продольном пли поперечном) выделя­ют элемент набора с присоединенным пояском полотнища. Ширина при­соединенного пояска назначается равной расстоянию между набором, если оно менее 60 толщин полотнища, и равной 50 толщинами, если имеет мес­то обратное неравенство. В составляющую бачку включают также примы­кающие к ней части элементов перекрестного набора на ширине присое­диненного пояска. Далее, согласно методике определения общих сварочных деформаций в балочных конструкциях (см. подразд. 17.4), определяют об­щие сварочные деформации составляющей балки. Если секция расчленя­ется на одинаковые составляющие бачки, то ее деформации будут такими же, как и деформации одной составляющей балки. В противном случае определяют деформации нескольких составляющих балок, которые харак­теризуют деформации секции в соответствующих сечениях. При эл ом пред­полагается, что деформации одной составляющей балки не оказывают вли­яния на деформации соседних балок.

Указанное допущение оправдано для нежестких секций, для жестких же допущение о независимости деформаций составляющих балок, раз­личных по сечению или по условиям выполнения процесса сварки, не­приемлемо. Приближенное определение общих сварочных деформаций
таких секции осуществляется введением понятия об условной составля­ющей бачке.

Для определения параметров жесткости условной балки секцию раз­бивают на составляющие балки. Для каждой из них определяют гео­метрические характеристики сечения, затем результаты усредняют, по­лучая значения параметров жесткости условной балки: ее высота, площадь сечения, момент инерции и другие параметры равны средним арифметическим значениям от соответствующих величин составляю­щих балок. Далее определяют общие сварочные деформации условной балки по методике, изложенной в под разд. 17.4, и полагают, что эти зна­чения деформаций характеризуют деформации секции в целом в рас­сматриваемом направлении.

Расчет деформаций секций (составляющих или условных балок) выполняют с учетом изменения параметров жесткости на отдельных технологических этапах, Общие деформации укорочения и изгиба сек­ции определяют суммированием соответствующих величин, возника­ющих на каждом технологическом этапе ее изготовления.

Для того чтобы суммировать укорочення, полученные по цент­ральным осям секции на отдельных этапах ее изготовления, необходи­мо произвести пересчет этих укорочении на укорочение по централь­ной оси готовой секции. Этот пересчет производится по формуле

ЛД, = ЛІ/, + ф)- zk,

где Лі(| - укорочение секции (балки) по центральной оси готовой сек­ции; - укорочение секции (балки) по центральной оси на k-м этане; Ф, - угол поворота концов секции (балки) на k-м этапе: zf - расстояние между центральными осями готовой секции и не полностью собранной секции на k-м этапе.

Зная общее укорочение по центральной оси готовой секции и угол поворота ее концов, можно определить смещение любых ее точек. На­пример, определить укорочение готовой секции по полотнищу и стрел­ку ее прогиба посередине:

(17.25)

(17,26)

где г - координата средней плоскости полотнища готовой секции. Приближенная оценка общих сварочных деформации корпуса суд­на также сводится к расчету деформации балочной конструкции (эк'ви-
валентного бруса). Горизонтальное и вертикальное искривления кор - нуса судна, возникающие при его сборке и сварке на стапеле, могут быть оценены аналогично по формулам

07.27)

где н ф, - общие углы поворота одной оконечности судна но отно­шению к другой соответственно вокруг осей Z и К: L - длина корпуса судна.

Общин угод поворота оконечностей корпуса судна, возникающий в результате сварки монтажных швов на стапеле, равен сумме углов по­ворота, образующихся по мере формирования корпуса на различных этапах стапельной сборки и сварки:

где£ - количество технологических этапов на стапеле, каждый из кото­рых характеризуется постоянной жесткостью конструкции.

В свою очередь, углы поворота одной части конструкции корпуса по отношению к другой от монтажных швов, выполняемых на данном тех­нологическом этапе, могут быть определены по формулам (см. под - разд. 17.4):

где / ,./, - моменты инерции сечения конструкции (корпуса судна пли его части) на данном технологическом этапе; Д V' - объем продольного укорочения i-го монтажного сварного соединения, расположенного вдоль судна; ДГ' - объем поперечного укорочения /-го монтажного сварного соединения, расположенного поперек судна; z. у. z, у - координаты центров тяжестей объемов укороченні! Д V, и ДІ’ относительно центра

тяжести сечения конструкции на данном технологическом этапе.

В заключение следует заметить, что на величину обьемов укороче­нии монтажных швов существенное влияние могут оказать усилия, воз­никающие от веса корпуса и от реакциіі кильблоков.