Выбор категории и марки материала корпуса

При проектировании судов важным является обоснованное применение материала. При этом для проектируемых судов возможно применение сталей нормальной прочности (категории А, В, Д, Е) с пределом текучести и сталей повышенной прочности категорий А32, Д32, Е32, F32 с ; А36, Д36, Е36, F36 с ; А40, Д40, Е40, F40 с согласно требований Правил Регистра (глава 1.2 «Материалы»).

При выборе категории и марки стали следует придерживаться зависимости характеристик стали от размерений судна (см. табл. 2.1) – увеличение размеров судов требует использования сталей с более высокими механическими свойствами. Это позволяет решить одну из важных задач – уменьшение массы корпуса.

 

Таблица 2.1 - Рекомендуемые характеристики стали в зависимости от длины судна

 

Длина судна, м до 120 120-190 190-230 более 230
ReH, МПа

 

Наиболее часто для изготовления корпусных конструкций используют следующие стали:

обычные углеродистые стали (ВСт.3, Ст.4С) – с пределом текучести ReH=235 МПа;

стали повышенной прочности (СПП): 09Г2 - ReH=315 МПа;

10Г2С1Д - ReH=355 МПа;

10ХСНД - ReH=395 МПа;

С 1 июля 2009 г. действует национальный стандарт РФ ГОСТ Р52927 «Прокат стальной для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности», обязательный к исполнению.

Выбор стали для элементов конструкций корпуса, в том числе подверженных длительному воздействию низких температур, производится согласно рис. 1.2.3.1-1 ¸1.2.3.1-3 Правил МРС (Морского Регистра судоходства) для различных групп связей, исходя из фактически принятой для данного элемента толщины и расчетной температуры конструкций, определяемой по методике Регистра. Расчетная температура атмосферного воздуха (ТА) при выборе материала принимается согласно п. 1.2.3.3 (47) в зависимости от ледовой категории судна:

минус 400С - для ледоколов категорий Icebreaker9, Icebreaker8, Icebreaker7, для судов ледового плавания Arc9, Arc8, Arc7, Arc6, Arc5;

минус 300С - для ледоколов категории Icebreaker6, для судов ледового плавания Arc4;

минус 100С - для судов ледового плавания Ice3, Ice2;

00С - для судов ледового плавания Ice1 и судов без ледовых усилений.

Элементы конструкций корпуса в зависимости от уровня напряженности, сложности узлов, а также последствий их разрушения для безопасности судна в целом (в зависимости от степени ответственности конструкций) подразделяются на три группы (см. табл. 1.2.3.7 Правил).

Категория стали выбирается по графикам рис. 1.2.3.1-1 ¸1.2.3.1-3 Правил в зависимости от группы конструкций (I, II, III), температуры атмосферного воздуха (ТА), а также толщины элементов конструкции.

Поскольку проектирование конструкций только начинается и толщины конструкций еще неизвестны, при выборе материала (при использовании указанных графиков) можно использовать условно толщину 10 – 20 мм.

Рекомендуемая последовательность работы по выбору материала корпуса:

  1. По графикам (рис. 1.2.3.1) выбрать рекомендуемые категории стали.
  2. В зависимости от длины судна выбрать категорию стали.
  3. Составить обоснование выбранной категории стали. При этом можно воспользоваться материалами: /1/, гл. VI; /2/, § 29.
  4. Привести химический состав, механические свойства и состояние поставки выбранной стали (том II Правил, часть XIII, п.3.2).
  5. Определить основные регистровские характеристики выбранного материала.

 

 

Определение основных регистровых характеристик материала

В соответствии с п. 1.1.4.3 Правил МРС в качестве расчетных характеристик материала конструкций корпуса принимаются:

- ReH – верхний предел текучести, МПа;

- sn - расчетный нормативный предел текучести по нормальным напряжениям, МПа, определяемый по формуле

, (2.1)

где - коэффициент использования механических свойств стали, определяемый по таблице

Таблица 2.2 - Значения коэффициента

 

ReH
1,0 0,78 0,72 0,68

 

- - расчетный нормативный предел текучести по касательным напряжениям, МПа, определяемый по формуле

. (2.2)

Правила задают нормативные значения допускаемых напряжений

(2.3)

(2.4)

где - коэффициенты допускаемых нормальных и касательных напряжений, приводимые в соответствующих главах Правил.