Local stresses in the keel when the ship is docked

Abstract

При постановке судна в док на днищевые перекрытия со стороны килевой дорожки действуют значительные реактивные усилия, вызывающие местные деформации и напряжения в киле, стрингерах и флорах. С днищевых связей усилия передаются в основном на поперечные переборки и в меньшей степени на бортовые перекрытия, что вызывает общий изгиб корпуса судна. Расчеты общей прочности при постановке судов и кораблей в док показывают, что напряжения от общего изгиба корпуса незначительны. Дополнительные локальные напряжения от местного изгиба продольных днищевых связей, и в первую очередь в киле, при использовании балочных моделей либо не учитываются совсем, либо определяются достаточно условно. Альтернативой является использование метода конечных элементов (МКЭ) при достаточно подробном пространственном моделировании связей судна, дока и опорного устройства, что весьма затратно. В данной работе предлагается достаточно простая методика оценки локальных напряжений в киле при постановке судна в сухой док. Методика основана на использовании теории изгиба балок на сплошном упругом основании. Приводится пример расчета баржи-площадки. Показано, что напряжения в киле баржи вблизи поперечных переборок могут достигать недопустимо больших значений. Полученные результаты подтверждаются расчетом по МКЭ трехмерной модели баржи. When the ship is docked, significant reactive forces act on the bottom slabs from the keel track side, causing local deformations and stresses in the keel, stringers and floras. From the bottom braces, forces are transmitted mainly to the transverse bulkheads and, to a lesser extent, to the side floors, which causes a general bending of the ship's hull. Calculations of the total strength when ships and ships are docked show that the stresses from the general bending of the hull are insignificant. Additional local stresses from local bending of longitudinal bottom ties, and primarily in the keel, when using beam models, are either not taken into account at all, or are determined rather conditionally. An alternative is to use the finite element method (FEM) with a sufficiently detailed spatial modeling of the ship, dock and support device connections, which is very costly. This paper proposes a fairly simple method for assessing local stresses in the keel when the ship is in dry dock. The technique is based on the use of the theory of bending of beams on a solid elastic foundation. An example of calculation of the platform barge is given. It is shown that stresses in the keel of a barge near transverse bulkheads can reach unacceptably high values. The results obtained are confirmed by FEM calculations of a three-dimensional model of the barge.