Розрахунки плавучих опор та пристроїв
При розрахунку плавучості опор для перевезення та монтажу прогонових будов повинні бути перевірені:
а)за першим граничним станом(на розрахункові навантаження):
- стійкість плавучих опор та плавучої системи в цілому;
- плавучість окремої опори, що баластується через донні отвори в піддонах;
- міцність плашкоутів (барж), облаштування та сполучних ферм;
б)за другим граничним станом(на нормативні навантаження): обсяг водного баласту та ємність баластових резервуарів, з урахуванням допустимих осадів, деформації плавучих опор та вантажних облаштувань.
- Перелік та поєднання навантажень наведено в табл. 8.3.
При розрахунку плавучих опор на міцність, при другому поєднанні навантажень, коефіцієнт поєднань тимчасових навантаженьnсприймається рівним 0,95. До тимчасових навантажень відносяться всі навантаження, крім навантажень 2, 3 і 8.
Коефіцієнти надійності навантаження gfприймаються за табл. 8.4.
Плавучістьплавучих опор визначають за формулою (3.3), згідно з якою гранична водотоннажність плавучої системи має бути більшою за суму розрахункових ваг: ваги плашкоута з опорою та облаштуваннями, та ваги перевозиться прогонової будови з облаштуваннями.
Перелік та поєднання навантажень на плавучі опори
Примітки. 1. Наведені навантаження враховуються при розрахунках плавучих опор у поздовжньому та поперечному напрямках.
2. Наведені навантаження № 1, 2, 6 та 7 обчислюються за вказівками розділу 4, з відповідними коефіцієнтами надійності, умов роботи та навантаження за табл. 3.1 та 4.13.
3. Гідростатичний тиск води визначається за вказівками розд. 4. При розрахунку плашкоутів та барж на вигин та поперечну силу від гідростатичного тиску в рівні днищаплашкоута (баржі) форма епюру гідростатичного тиску повинна відповідати формі епюри об'єму витісненої плашкоутом (баржею) води.
Коефіцієнти надійності gf
Стійкістьплавучої системи – це здатність опори, виведеної дією зовнішніх сил із положення рівноваги, повертатися в нього після припинення дії цих сил. Розрахунок стійкості ведуть дію розрахункових навантажень. При цьому розглядають рівновагу плавучої системи при дії нахиляють і відновлюють навантажень.
У разі коли плашкоути не завантажені баластом або мають твердий баласт, положення якого при нахилі системи не змінюється, центр ваги системи збігається з віссю симетрії плашкоуту.
При баластуванні плашкоутів водним баластом перетікання його в похилому положенні системи призводить до усунення центру тяжкості системи і зменшення стійкості.
- Розрахунок облаштування плавучих опор (рис. 8.10) здійснюють на вузлові навантаження від прогонової будови.
РУ =, (8.29)
де–число вузлів (веж з елементів МІК-С) спирання прогонової будови на облаштування;Wпс =wп L Hjпс –розрахункове вітрове навантаження на прогонову будову; wп = q0 k c -інтенсивність вітрового навантаження (4.20);L, HіВ– відповідно повна довжина, висота та ширина прогонової будови; jпс –коефіцієнт заповненнядля гратчастої прогонової будови.
Мал. 8.10. Схема плавучої системи для транспортування прогонової будови
Вузол облаштування(вежа з елементів МІК-С) конструюється з 4 стійок. Навантаження на одну стійку з урахуванням власної ваги облаштуванняGобс
NСТ =. (8.30)
За набутим значеннямNСТпідбираютьпереріз стійок із розрахункових навантажень на елементи МІК-С, наведених у дод. 7.
- Вантажопідйомність плашкоутів для перевезення прогонових будов забезпечується достатньою кількістю понтонів.
Необхіднакількістьпонтонівппу плавсистемі визначають за формулою
пп = ,(8.31)
де SQj- розрахункова вага плавсистеми;Qо =26,3тс - вантажопідйомність одного понтону КС при сухому борту 0,5 м, при постановці понтону плашмя (33,0 тс - при постановці понтона на ребро) - дод. 5.
Розрахункова вага плавсистеми визначають як суму
деР- розрахункова вага будови, що перевозиться, з облаштуваннями;Gоп– вага плавучих опор з облаштуваннями та обладнанням.
Вагу облаштування плавучих опор можна розрахувати за дод. 7, а вага облаштувань та обладнання у курсових роботах можна прийняти орієнтовно у розмірі 15 % від ваги облаштування.
Вага плашкоутів з понтонів КС в даному випадку враховувати не слід, оскільки зазначена вище вантажопідйомність понтона передбачає зовнішнє навантаження на нього. У всіх інших розрахунках вагу понтонів треба враховувати.
Gрег =кв Аghрег–вага регулювального баласту, необхідного для регулювання осаду плавучих опор на випадок можливих коливань рівня води за час одного циклу перевезення;
hрег - приймається за даними водомірних постів (у курсових роботах можна прийняти рівним 0,1 м);
А –загальна площа плашкоутів за ватерлінією. Для плавсистеми із двох плавучих опор, зображеної на рис. 8.10, -А =2В L,деВ- ширина плашкоуту, м;L -довжина плашкоуту, м;
g-об'ємна вага прісної води;
кв= 0,97 - коефіцієнт повноти водотоннажності для понтонів;
G1 = кв Аgh1– вага баласту, необхідного для опускання плавсистеми при встановленні прогонової будови на опори (можна прийнятиh1 = 0,2 м) ;
G2= 0,05Р –вага баласту для усунення крену або диферента плавсистеми при неточній постановці прогонової будови;
Gост =кв Аghост - вага залишкового (мертвого) баласту. Для понтонів, що баластуються наливом води насосамиhост = 0,1 м, для баластованих через донні отвориhост = 0,08 м;
Кн – коефіцієнт надійності, що приймається рівним: для плавучих опор з понтонів КС, що баластуються через донні отвори – 1,125, для плавучих опор, що баластуються за допомогою насосів – 1,20.
- Розрахунок баластування плавучих опор здійснюють за формулою визначення загальної ваги баласту
Gб = + Gрег +G1 + G2 + Gост, (8.33)
де– нормативна вага прогонової будови з облаштуваннями.
Місткість баластових резервуарів повинна вміщувати
VБП = ,
при цьому слід враховувати, що при баластуванні через донні отвори рівень води в баластних понтонах не може бути вищим за рівень води за бортом.
Продуктивність балювальних засобів (компресорів або насосів) повинна бути такою, щоб забезпечувати баластування плавучих опор протягом 1,5-2,0 год. і розбаластування протягом 2,0-2,5 год.
- Плавучість опор при баластуванні через донні отвори забезпечується небаластовими понтонами. Число небаласних понтонів у плашкоуті
Пнп = .
При визначенніGопвраховують лише вагу баластових понтонів.
- Стійкість плавучої системи визначається умовою
деr-метацентричний радіус
r=,(8.35)
де=2– момент інерції площі плашкоутів на рівні ватерлінії щодо поперечної осіХ;S – сума власних моментів інерції поверхні баласту в понтонах щодо осей, що проходять через центр тяжкості цих поверхонь паралельно осі способу плавучої опори; S =nбп, тутnбп- кількість баластних понтонів у плавсистемі; SVр- об'єм (водотоннажність) зануреної частини опор плавсистеми, який визначається як SVр =, де g - об'ємна вага води;а –відстань від центру ваги плавучої системи до центру водотоннажності.
- Осадка плавучих опорtГ, м, від розрахункових вітрових навантажень, що викликають крен абодиферент окремої опори (плавучої системи) визначається за формулою
де j–кут крену або диферента плавучої опори (системи);b –половина розміру плавучої опори в площині моменту, що хрещує (дифференцує).
Кут диферента плавсистеми визначають із формули
tgj=,
де SMw- сумарний момент щодо центру водотоннажності від розрахункових вітрових навантажень, що припадає на плавопори;т= 1,2 - коефіцієнт, що враховує динамічний вплив вітру при його поривах
деWпс =wп L Hjnc- розрахункове вітрове навантаження на прогонову будову;Wоп = 2wп bоп hопj1– розрахункове вітрове навантаження на опори.
Тут wпвизначається приgo= 0,5 КПа (50 кгс/м 2 ); j1 =0,9 - коефіцієнт заповнення для облаштування опор з елементів МІК-С.
При розрахунках стійкості, опади та диференту за умовами (8.34) та (8.36) всі навантаження повинні прийматися розрахунковими. Значення коефіцієнта навантаження для власноговаги плашкоута з облаштуванням та обладнанням повинно прийматися у їхньому невигідному значенні (0,9 або 1,1).
- Осадку плавучих опорвід вертикальних навантаженьвизначають за формулою
tв =. (8.37)
Значення величин див. формули (8.31), (8.32).
Додаткове осадження плавучих опор від вітрового навантаження (при диференті)
Повне осідання плавучих опор
Розмір сухого борту при диференті
деН– висота понтону КС у плашкоуті.
При диференті плавучої системи від дії розрахункового вітрового навантаження край палуби в будь-якій точці не повинен йти під воду, а край днища - виходити з води.