При расчете на местную прочность отдельные конструкции корпуса судна представляются в виде перекрытий, рам, изолированных балок и пластин.
Перекрытие - это система пересекающихся и взаимно связанных балок, концы которых закреплены на так называемом опорном контуре. Опорный контур днищевых и палубных перекрытий образуют борта судна и поперечные переборки, опорный контур бортовых перекрытий - поперечные переборки, днище и палуба судна.
Балки перекрытия располагают параллельно сторонам опорного контура (рис. 1, а). Те балки, которых в перекрытии больше, называются балками главного направления; балки, перпендикулярные им, называются перекрестными балками.
При расчете перекрытия полагают, что нагрузка воспринимается балками главного направления и передается перекрестным балкам, которые должны иметь достаточную жесткость, так как они предназначены для разгрузки балок главного направления. Если жесткость перекрестных балок мала, то они могут даже загружать балки главного направления, что иногда используется для разнесения сосредоточенных нагрузок на большее число балок главного направления.
Днищевые перекрытия рассчитывают на действие нагрузки от гидростатического давления забортной воды, веса грузов, оборудования и механизмов, находящихся на днище. Нагрузка должна соответствовать тому положению судна на волне, для которого вычислены напряжения от общего изгиба.
Расчет бортовых перекрытий производят на гидростатическую нагрузку, распределенную по треугольнику и отвечающую положению судна на волне. Местная прочность связей палубного перекрытия проверяется на действие равномерно распределенной нагрузки от веса находящегося на палубе груза и веса воды, попадающей на палубу во время шторма. Нагрузки, на которые рассчитываются перекрытия, регламентируются «Нормами прочности морских судов».
Если число балок обоих направлений небольшое, то перекрытия рассчитывают методом приравнивания прогибов. При нескольких перекрестных балках расчет перекрытия может быть сведен к расчету балок главного направления, загруженных реакциями со стороны перекрестных связей и внешней нагрузкой (рис.1, а). Если число балок главного направления велико, то они как бы создают для перекрестных балок упругое основание. В этом случае расчет перекрытия сводится к расчету перекрестных балок на упругом основании.
Конструктивные элементы и связи корпуса судна:
а - ахтерпиковая переборка, b - коробчатая балка, с - надстройка, d - носовая оконечность, е - кормовая оконечность, f - район грузового люка, g - район между грузовыми люками, h - район машинного отделения, i - главная палуба в районе угла грузового люка 1 — палуба ахтерпиковой цистерны; 2 — дейдвудная труба; 3 — верхний пояс обшивки; 4 — стенка; 5 — нижний пояс обшивки; 6 — настил палубы; 7 — продольный комингс люка; 8 — поперечный комингс люка; 9 — ширстрек; 11 — скуловой пояс; 12 — настил второго дна; 13 — днищевая обшивка; 14 — цепной ящик; 15 — твиндек; 16 — таранная переборка; 17 — ют; 18 — аварийный выход; 19 — ахтерпик; 20 — гребной вал; 21 — дейдвудная труба; 22 — ахтерштевень; 23 — перо руля; 24 — баллер руля; 25 — бак; 26 — форпик; 27 — бортовой стрингер; 28 — твиндечный шпангоут; 29 — трюмный шпангоут; 30 — верх-ная (главная) палуба; 31 — туннель гребного вала; 32 — карлингсы; 33 — днищевые стрингеры; 34 — вертикальный киль; 35 — машинная шахта; 36 — верхний световой люк; 37 — навигационный мостик; 38 — шлюпочная палуба; 39 — палуба средней надстройки; 40 — верхняя (главная) палуба; 41 — фундамент главного двигателя; 42 — шпангоут надстройки; 43 — крайний междудонный лист; 44 — рамный бимс; 45 — рамный шпангоут; 46 — ромбоидальный лист-накладка; 47 — пиллерс; 48 — носовые брештуки; 49 — продольное ребро.
Под рамами понимают балки набора, расположенные в одной плоскости и жестко соединенные между собой. На рис. 1, б показаны схемы шпангоутных рам однопалубного и двухпалубного судна. Рамы состоят из флора, шпангоутов и бимсов. Поскольку у промысловых судов флоры значительно больше шпангоутов, полагают, что шпангоуты жестко заделаны на флорах, и производят расчет шпангоутных рам без днищевых ветвей (рис. 1, б). Шпангоутные рамы однопалубных судов рассчитывают методом трех моментов, многопалубных судов — методом угловых деформаций. Расчетной является гидростатическая нагрузка, распределенная по всей высоте борта по закону треугольника.
Изолированные балки - это такие балки, прочность которых может быть рассчитана отдельно от прочности перекрытия. Они намного меньше других связей перекрытия. К числу изолированных балок относятся, например, ребра жесткости, установленные по днищу между флорами. Вследствие симметрии конструкции и нагрузки такие ребра жесткости рассчитывают как балки, жестко заделанные на флорах и загруженные давлением воды (рис. 1, в).
Под пластинами понимают части листов наружной обшивки, настилов палуб, платформ и двойного дна между балками набора (рис. 1, г). Балки набора служат для пластины опорным контуром. Как правило, пластины имеют симметричные пролеты и нагрузку, поэтому их можно считать жестко заделанными на опорном контуре. Если отношение сторон опорного контура велико, то пластину можно полагать гнущейся в средней части по цилиндрической поверхности. В этом случае расчет пластины сводится к расчету балки единичной ширины, вырезанной из пластины вдоль короткой стороны.
Поскольку пластины участвуют в изгибе вместе с балками набора, в расчетное сечение балок включают части пластин, прилегающие к балкам—так называемые присоединенные пояски. Ширина присоединенного пояска определяется по «Нормам прочности».
В связях, участвующих одновременно в обеспечении общей и местной прочности, производится суммирование напряжений от общего и местного изгибов. Например, в днищевой обшивке суммируются напряжения от общего изгиба, изгиба днищевой пластины вместе с продольными балками набора и изгиба самой пластины. Напряжения от местного изгиба позволяют оценить местную прочность судовых конструкций, а суммарные напряжения от общего и местного изгибов — общую прочность корпуса судна.
