какое расстояние между шпангоутами

Определение расстояния между шпангоутами.

Устойчивость круговой цилиндрической оболочки при действии внешнего давления весьма существенно зависит от её длины. Поэтому для повышения устойчивости оболочки прочного корпуса ГА промежуток между поперечными переборками разбирается на ряд коротких оболочек путем установки кольцевых ребер жесткости. Расстояние между соседними шпангоутами определяется из условия, чтобы устойчивость обшивки соответствовала бы заданной критической нагрузке. При использовании для определения верхней критической нагрузки формулы Саутсвелла-Папковича предельная шпация может быть найдена из следующего соотношения

, (1.16)

Коэффициент , учитывающий влияние уровня напряжений на устойчивость, определяется по формуле

(1.17)

в которой , а может быть найдено при известном либо из графика рис. 1.1, либо вычислено с помощью выражения (с учетом, что ):

(1.18)

В этом случае для определения коэффициента получим зависимость

(1.19)

При критических напряжениях весьма близких к , т. е. , коэффициент следует брать равным одной третьей ( =0,33).

Отметим, что расстояние между шпангоутами, как это следует из формулы (1.16), существенно зависит от марки выбранного материала.

Поэтому, если шпация получается нетехнологичной, т. е. слишком маленькой или слишком большой (для большинства ГА = 50÷100 см), то это свидетельствует, что при заданных габаритных размерах отсека прочного корпуса и глубине погружения неудачно выбрана марка материала и при возможности её следует заменить.

Очевидно, что этозамечаниесправедливо и в отношении выбираемой толщины обшивки прочного корпуса.

Определение геометрических характеристик профиля шпангоута.

Шпангоуты, являясь опорами для обшивки, должны иметь достаточную жесткость, чтобы сохранить свою круговую форму при нагрузке, соответствующей моменту потери устойчивости обшивки между шпангоутами, т. е. при нагрузке . Считая оболочку в пределах отсека достаточно длинной, момент инерции шпангоута вместе с примыкающим к нему присоединенным пояском может быть определен из условия устойчивости шпангоута как изолированного кольца по формуле

, (1.20)

где — размер шпации, определенный в п. 1.3.3. Площадь шпангоута без присоединенного пояскаF связана с моментом инерцииJ зависимостью

, (1.21)

. (1.22)

В качестве действительной площади шпангоута должно быть выбрано наибольшее значение из вычисленных по формулам (1.21), (1.22).

Таким образом в результате расчета получены следующие элементы

Найденные значения этих параметров мoгyт на 20-30% отличаться от действительных значений. Как отмечалось ранее, указанные параметры должны удовлетворять помимо прочностных, так и технологическим и конструктивным требованиям, поэтому для увязки этих требований необходимо выполнить третье приближение.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 1516 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Какое расстояние между шпангоутами

Расчеты и чертежи в любительском судостроении.

Определение объемного водоизмещения и посадки судна. Часть 1

Чтобы определить положение неподвижного судна на воде, надо уметь определять объем подводной части корпуса и положение ЦТ этого объема по длине судна.

Для вычисления объема корпуса, отсекаемого каждой ватерлинией, вычисляют объемы отсеков, заключенных между каждой парой соседних теоретических шпангоутов, а затем складывают их. Объем каждого отсека можно достаточно точно вычислить как полусумму отсекаемых площадей шпангоутов, умноженную на расстояние между ними т. е. на величину шпации:

S₁ S₂ — площади двух соседних шпангоутов, отсекаемые данной ватерлинией;

L₁ — шпация — расстояние между теоретическими шпангоутами.

Чтобы вычислить отсекаемые ватерлинией площади шпангоутов, можно применить способ трапеций. Поясним этот способ на примере. Пусть требуется вычислить площадь половины шпангоута, изображенной на рисунке.

Разбивка площади шпангоута на трапеции.

Разделим вычисляемую площадь равно отстоящими горизонталями (ватерлиниями) на ряд трапеций. Отрезки этих горизонталей между ДП и очертанием шпангоута называются ординатами. Все ординаты перенумеруем, как это показано на рисунке. Площадь каждой трапеции, заключенная между двумя соседними ординатами, равна по рисунку. Разбивка полусумме ординат, умноженной на расстояние между ними. Так, на пример, площадь трапеции между ординатами 1 и 2 равна:

h — расстояние между ординатами.

Площадь же половины шпангоута, отсекаемая самой верхней ватерлинией, равна сумме всех трапеций или же, иначе, сумме всех ординат без полусуммы крайних, умноженной на расстояние между ординатами. Для половины шпангоута, изображенной на рисунке, площадь равна:

Вычисление по этой формуле площади шпангоута рисунке приведено в таблице.

Таблица. Вычисление площади шпангоута.

Так как на рисунке показана лишь половина шпангоута, результат вычисления надо умножить на 2; следовательно, полная площадь шпангоута, вычерченного на рисунке, равна

S₁=630X2=1260 мм 2 = 12,6 см 2

Если, пользуясь формулой 1, вычислим объемы всех отсеков, то, сложив эти объемы, получим объем корпуса по данную ватерлинию. Вычисление объема корпуса можно несколько сократить: не вычислять объем каждого отсека в отдельности, а вычислить объем корпуса посредством формулы 2, подставив в нее вместо значений ординат значения площадей шпангоутов; тогда формула для вычисления объемного водоизмещения будет выглядеть так:

V — объем корпуса, отсекаемый ватерлинией I;

S₀ S₁ S_3. S_n — площади шпангоутов, отсекаемые данной ватерлинией.

L — расстояние между шпангоутами.

Как видно, объем корпуса равен сумме площадей шпангоутов без полусуммы крайних, умноженной на расстояние между шпангоутами. Вычисления по формуле удобно производить в виде таблицы.

Таблица. Вычисление площади шпангоута по данную ВЛ. (пример)

Таким образом, вычисление водоизмещения по данную ватерлинию будет заключаться в заполнении 11 или 21 (по числу шпангоутов) таблиц, аналогичных таблице «вычисление площади шпангоута», и одной таблицы, аналогичной таблице «вычисление площади шпангоута по данную ВЛ». Все вычисления производим по теоретическому чертежу, выполненному в определенном масштабе, поэтому результат вычисления объема для его перевода на натуру следует соответственно увеличить на масштабное число в кубе. Так, если в нашем примере масштаб чертежа, по которому производились вычисления, равен 1 : 10, то вычисленный объем для натуры составит:

V _нат = 852 см 3 Х 10 3 = 852 000 см 3 = 0,852 м 3

Читать далее: Определение объемного водоизмещения и посадки судна. Часть 2.

Источник

Шпангоут

Шпангоут (нидерл. spanthout, от spant — «ребро» и hout — «дерево») — поперечное ребро корпуса судна;[1] деревянный или металлический поперечный элемент жёсткости обшивки корпуса корабля, летательного аппарата или котла восьмиосного вагона-цистерны. В кораблестроении и судостроении это также элемент теоретического чертежа — сечение корпуса вертикальной поперечной плоскостью.

Поскольку корпус судна имеет U-образную форму вблизи миделя и V-образную в оконечностях, шпангоуты делают из деревьев, преимущественно имеющих уже естественную кривизну, однако часто шпангоуты невозможно изготовить из целого дерева, поэтому их делают составными. Нижнюю часть шпангоута, соединяющуюся с килем, называют флортимберсом. В оконечностях флортимберсы имеют заострённую форму (пиковые флортимберсы). К флортимберсу с обеих сторон примыкают футоксы, нумеруемые от флортимберса. В зависимости от размеров корабля число футоксов может меняться. Верхнюю часть шпангоута называют топтимберсом.

Обычно шпангоуты делают двухслойными, при этом слои совмещают так, чтобы половина высоты одного слоя накладывалась на середину другого. Оба слоя скрепляют нагелями. Реже оба слоя устанавливают с зазором при помощи деревянных вставок и соединительных шипов, но и в этом случае в нижней части шпангоута слои всегда подгоняют вплотную друг к другу. На малых судах шпангоуты тоже могут быть наборными. На небольших шлюпках шпангоуты часто изготовляют из одного искусственно выгнутого куска дерева. Шпангоуты могут состоять из нескольких склеенных друг с другом пластин. Такие клеёные шпангоуты часто выполняют как одно целое с бимсом.

Последний задний шпангоут в наборе деревянного судна называется фашенписом.

На металлических (клёпаных и сварных) судах шпангоуты подразделяются на основные, холостые (промежуточные) и рамные. Основной шпангоут — это поперечное ребро жесткости бортовой обшивки, установленное на каждой поперечной шпации, и соединенное с флорами и бимсами в шпангоутную раму. Рамный шпангоут — усиленный шпангоут, предназначенный для местного усиления корпуса, а также может служить опорой для несущих продольных связей. Рамные шпангоуты обычно устанавливаются через 3–4 шпации, однако в некоторых районах судна (машинное отделение, форпик) их могут устанавливать на каждой шпации. Холостые или промежуточные шпангоуты используются в качестве ледовых, швартовных или других усилений, и ставятся между основными шпангоутами. Холостые шпангоуты не соединяются с флорами и бимсами в раму, обрываясь на обшивке. Шпангоуты являются основными балками бортового перекрытия при поперечной системе набора и устанавливаются на каждой практической шпации, являясь опорами для продольных связей. При продольной системе набора корпуса, как правило, устанавливаются только рамные шпангоуты, через 3–4 шпации.

Для основных и промежуточных шпангоутов применяют профильный прокат — полособульб, уголок, рамные же имеют как правило тавровый профиль.

Источник

Термины :: Шпангоут

Шпанго́ут в дословном переводе голландского языка означает «деревянное ребро», и, несмотря на некоторую неточность этого перевода, шпангоут судна действительно является «ребром» корпуса. Если же давать техническое определение, то шпангоут представляет собой поперечный элемент силового набора корабельного корпуса (сферой применения данного термина является также строительство самолетов, где он обозначает ребро жесткости фюзеляжа воздушного судна). Предназначены шпангоуты, во всех сферах применения данного термина, для придания необходимой жесткости конструкции и скрепления продольных элементов силового набора корпуса.

Интервал между двумя соседними шпангоутам судна называется шпацией.
Нумерация шпангоутов начинается с носа и заканчивается на корме.

Классификация шпангоутов

Шпангоуты судов можно классифицировать на две большие группы: деревянные и металлические. Среди преимуществ первой группы следует отметить малый объемный вес, легкость обработки и невысокую стоимость. Вторая же группа обладает большей прочностью, долговечностью и устойчивостью к нагрузкам.

Деревянные шпангоуты, в свою очередь, делятся на две категории: гнутые (состоят из цельного бруса) и футоксовые (состоят из нескольких элементов). Для изготовления гнутых шпангоутов, как правило, применяются породы деревьев, имеющие природную кривизну ствола. Однако этой кривизны часто бывает недостаточно, поэтому более широко используются футоксовые шпангоуты. Данные шпангоуты состоят из флортимберса и футоксов.

Флортимберсом называется та часть, которая непосредственно примыкает к килю.
Футоксы же крепятся уже к флортимберсу с каждой из обеих сторон.

Количество футоксов, составляющих каждый шпангоут, напрямую зависит от размеров и водоизмещения судна. На катерах шпангоуты, как правило, изготавливаются из цельного, принудительно согнутого куска древесины или фанеры.

Металлические шпангоуты обладают по ряду причин более разветвленной классификацией. Различают рамные, основные и промежуточные металлические шпангоуты. Рамный шпангоут представляет собой укрепленный шпангоут, задачами которого являются местное усиление корпуса судна и соединение продольных несущих конструкций. Рядовое ребро силовой составляющей обшивки судна называется основным шпангоутом. Он устанавливается на всех шпациях.

Особое положение среди шпангоутов судна занимает мидель-шпангоут. Если подходить с конструктивной стороны, он ничем не отличается от обычного реального шпангоута. Однако мидель-шпангоут расположен строго на середине длины перпендикуляров чертежа судна и именно поэтому играет важнейшую роль при расчетах коэффициента полноты корпуса судна, а также значения лобового сопротивления судна. При выполнении чертежей мидель-шпангоут не входит в общую нумерацию шпангоутов, а обозначается специальным знаком. При выполнении чертежей мидель-шпангоут часто ошибочно принимают за одноименную плоскость сечения корпуса.

Подводя итог, следует подчеркнуть, что шпангоуты судна выполняют важнейшую роль для достижения необходимых значений жесткости конструкции корпуса, а также для соблюдения созданной на чертежах формы корпуса в различных поперечных плоскостях.

Источник

Шпангоут

Содержание

Шпангоут в судостроении

Бортовая балка набора корпуса судна. В корабельном наборе шпангоут бывает цельный и составной. Последний состоит обычно из двух рёбер, нижним концом укрепленных на киле. Рёбра изогнуты по форме днища корабля и продолжаются вверх на высоту борта. Сверху (под палубой) рёбра соединены между собой поперечной балкой (бимсом), который используется как опора для палубного настила. Вдоль борта шпангоуты соединяются стрингерами, которые идут от носа к корме по корпусу судна. Между собой шпангоуты никак не соединяются, а с остальными элементами продольного и поперечного набора они соединяются с помощью кницы: косой распорки (для деревянного набора) или треугольного листа металла (для стального). Шпангоут, расположенный на половине длины называется мидель-шпангоутом, остальные — «передними» или «задними» относительно миделя. Число шпангоутов зависит от длины судна и требуемой прочности корпуса, расстояние между шпангоутами (шпация) выбирается из стандартного ряда. Шпангоуты нумеруются от носа в корму либо от кормы к носу. В носовой и кормовой оконечностях судна шпангоуты часто ставятся не поперечно, а под углом, чтобы они стояли перпендикулярно обшивке корпуса. Такие шпангоуты называют поворотными.

Деревянные корабли

Поскольку корпус судна имеет U-образную форму вблизи миделя и V-образную в оконечностях, шпангоуты часто невозможно изготовить из целого дерева, поэтому их делают составными. Нижнюю часть шпангоута, соединяющуюся с килем, называют флортимберсом. В оконечностях флортимберсы имеют заострённую форму (пиковые флортимберсы). К флортимберсу с обеих сторон примыкают футоксы, нумеруемые от флортимберса. В зависимости от размеров корабля число футоксов может меняться. Верхнюю часть шпангоута называют топтимберсом.

Обычно шпангоуты делают двухслойными, при этом слои совмещают так, чтобы половина высоты одного слоя накладывалась на середину другого. Оба слоя скрепляют нагелями. Реже оба слоя устанавливают с зазором при помощи деревянных вставок и соединительных шипов, но и в этом случае в нижней части шпангоута слои всегда подгоняют вплотную друг к другу. На малых судах шпангоуты тоже могут быть наборными. На небольших шлюпках шпангоуты часто изготовляют из одного искусственно выгнутого куска дерева. Шпангоуты могут состоять из нескольких склеенных друг с другом пластин. Такие клеёные шпангоуты часто выполняют как одно целое с бимсом.

Последний задний шпангоут в наборе деревянного судна называется фашенписом.

Металлические корабли

На металлических (клёпаных и сварных) судах шпангоуты подразделяются на основные, холостые (промежуточные) и рамные. Основной шпангоут — это поперечное ребро жесткости бортовой обшивки, установленное на каждой поперечной шпации, и соединенное с флорами и бимсами в шпангоутную раму. Рамный шпангоут — усиленный шпангоут, предназначенный для местного усиления корпуса, а также может служить опорой для несущих продольных связей. Рамные шпангоуты обычно устанавливаются через 3-4 шпации, однако в некоторых районах судна (машинное отделение, форпик) их могут устанавливать на каждой шпации. Холостые или промежуточные шпангоуты используются в качестве ледовых, швартовных или других усилений, и ставятся между основными шпангоутами. Холостые шпангоуты не соединяются с флорами и бимсами в раму, обрываясь на обшивке. Шпангоуты являются основными балками бортового перекрытия при поперечной системе набора и устанавливаются на каждой практической шпации, являясь опорами для продольных связей. При продольной системе набора корпуса, как правило, устанавливаются только рамные шпангоуты, через 3-4 шпации.

Для основных и промежуточных шпангоутов применяют профильный прокат — полособульб, уголок, рамные же имеют как правило тавровый профиль.

Проектирование судов

Авиастроение

Шпангоут выполняется из различных профилей (как правило, в виде кольца или овала) и прикрепляется к балкам продольного набора.

Нормальные шпангоуты обеспечивают сохранение поперечного сечения фюзеляжа. Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах, где фюзеляж подвергается большим нагрузкам (стыковые узлы, узлы крепления, перегородки гермоотсеков и т. п.), и по границам больших вырезов в фюзеляже. Нормальные шпангоуты обычно имеют рамную конструкцию и изготавливаются методом штамповки или гибки из цельного листа. Усиленные шпангоуты выполняются в виде замкнутой рамы двутаврового или швеллерного сечения. Конструктивно такая рама изготавливается сборной или монолитной. В местах установки перегородок силовой шпангоут полностью зашивается стенкой, подкреплённой вертикальными и горизонтальными профилями, или сферической оболочкой с радиально расположенными подкрепляющими элементами.

Источник