Подкрепление одиночных вырезов в палубе корпуса судна

Предлагаемая полезная модель относится к судостроению, точнее к листовым конструкциям судового корпуса, а именно к плоским вварным листовым подкреплениям вырезов в палубе корпуса судна и предназначена для уменьшения области повышенных напряжений, доведения их до неопасного уровня в работе корпуса судна и может быть использована при проектировании палубных вырезов. Принципиальным отличием заявляемой полезной модели является то, что линейные размеры контуров вварного листа определены на основе неиспользуемого ранее полного учета области повышенных напряжений и степени раскрытия палубы. Для расчета области повышенных напряжений и определения на ее основе формы вварного листа использованы следующие метод и специально созданные средства: - Алгоритм решения задачи о концентрации напряжений, полученный методами математической упругости и в частности методом Н.И.Муехелишвили. - Специально созданная программа для ПЭВМ, позволяющая установить зоны повышенных напряжений, с учетом их многокомпонентности. Именно заявляемая возможность полного учета области повышенных напряжений и соответствующая ей форма вварного листа подкрепления выреза в палубе корпуса судна позволяют увеличить: - усталостную долговечность и безопасность корпуса судна, - сроки его эксплуатации и межремонтных периодов. Сущность полезной модели поясняется чертежами. 1 с.п.ф-лы, 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Предлагаемая полезная модель относится к судостроению, точнее к листовым конструкциям судового корпуса, а именно к плоским вварным листовым подкреплениям вырезов в палубе корпуса судна и предназначена для уменьшения области повышенных напряжений, доведения их до неопасного уровня в работе корпуса судна и может быть использована при проектировании палубных вырезов.

В судостроении для компенсации потерянной площади в результате образования вырезов и одновременного уменьшения концентрации механических напряжений, вызываемой наличием этих вырезов, в листовых конструкциях судового корпуса используются утолщенные листы. При назначении формы утолщенных и усиленных листов в районе вырезов в палубе необходимо ориентироваться на поле повышенных напряжений вокруг вырезов. Утолщенные с повышенными механическими свойствами листы прикреплены к палубе у выреза при помощи сварки, а место установки этих листов должно занимать всю зону повышенной концентрации напряжений, в которой величина напряжений представляет опасность для надежной работы конструкции. Сварные швы листов подкрепления одиночных вырезов должны располагаться вне зоны высокой концентрации напряжений. Такое расположение швов исключает влияние на усталостную прочность дополнительной концентрации напряжений, обусловленной технологическими дефектами, такими, как неоднородность структуры и механических характеристик сварного шва и около шовной зоны, геометрические дефекты швов и другие (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов: Учебник. - СПб.: Судостроение, 1993. - 336 с.).

Таким образом, рациональное подкрепление вырезов должно предполагать не столько наибольшее снижение максимальных напряжений у вырезов, сколько

наилучшее их восприятие листами подкрепления с обеспечением высокой усталостной долговечности.

В настоящее время площадь вварных листов конструкций подкрепления назначается такой, чтобы за пределами вварного листа оставались повышенные напряжения, превышающие номинальные напряжения основной конструкции корпуса в 1,5 раза. В то же время конструктивные элементы корпуса, располагающиеся в непосредственной близости от кромок выреза, могут оказать на их напряженное состояние как положительное, так и отрицательное влияние.

Соответствующим конструктивным оформлением комингсов, промежуточных палуб, близостью основных конструкций корпуса, таких как борт, можно добиться снижения напряжений на (10-15)%. Поэтому комингсы и ребра жесткости, устанавливаемые по кромкам вырезов, не следует рассматривать как средство, заменяющее вварные утолщенные листы, в конструкции корпуса они дополняют друг друга.

Известно подкрепление одиночных вырезов в палубе корпуса судна, выполненное в виде утолщенных вварных листов из стали повышенных механических свойств, прикрепленных в зоне повышенной концентрации напряжений к палубе у выреза. Форма листов представляет прямоугольник, имеющий в верхней его части выемку, сформированную продольной кромкой палубного выреза, при ширине средней части вварного листа 1,25R или 0,125b, если R=0,1b. Здесь и далее в описании b - ширина палубного выреза, R - радиус углового округления палубного выреза. Значение R=0,1b использовано для перехода к размерам вварных листов через ширину палубного выреза b, так как это значение R=0,1b в конструкциях палубных перекрытий, ослабленных вырезами, является наиболее распространенным или обычно принимаемым значением (Бойцов Г.В., Палий О.М. Прочность и конструкция корпуса судов новых типов. -Л., Судостроение, 1979. - С.223-224.)

С учетом отмеченного, рассмотрены остальные параметры вварных листов. Крайняя точка пересечения контуров выреза и вварного листа расположена на расстоянии 1,25R или 0,125b от продольной кромки выреза.

Четыре выступающие за поперечную кромку выреза части у четырех вварных по углам выреза листов имеют длину, равную радиусу углового округления R или 0,1b каждая. Ширина концевой стороны выступающей части вварного листа составляет 2,5R или 0,25b.

Взаимосвязь параметров этого подкрепления позволяет охватить небольшую по площади часть палубы у выреза (Повреждения и пути совершенствования судовых конструкций/Н.В.Барабанов, Н.А.Иванов, В.А.Новиков, Г.П.Шемендюк. -2-е изд., перераб. И доп. - Л., Судостроение, 1989. - с.53. - Рис.2.22). В результате сварные швы соединения этого подкрепления с палубой все располагаются в зоне очень высоких напряжений, что увеличивает уровень макроконцентрации напряжений у выреза технологическими дефектами от сварки, тем самым снижается усталостная долговечность палубы, ослабленной вырезом (Фиг.1, а).

От данного недостатка частично свободно другое известное подкрепление одиночных вырезов в палубе корпуса судна, содержащее утолщенные вварные листы из стали повышенных механических свойств, прикрепленных в зоне повышенной концентрации напряжений к палубе у выреза, с шириной средней части вварного листа, равной 0,25b. Положение крайней точки пересечения контуров выреза и вварного листа определяется величиной (0,5-1,0)R) от продольной кромки выреза. В то же время, длина четырех выступающих частей двух вварных листа увеличена до 0,3b каждая, а ширина концевой стороны выступающей части вварного листа доведена до 0,35b (Повреждения и пути совершенствования судовых конструкций/Н.В.Барабанов, Н.А.Иванов, В.А.Новиков, Г.П.Шемендюк. -2-е изд., перераб. И доп. - Л., Судостроение, 1989. - С.53. - Рис.2,23а).

Взаимосвязь указанных параметров этого подкрепления позволяет лучше воспринимать максимальные напряжения у палубных вырезов листами подкрепления, повышая усталостную долговечность корпуса судна. Улучшение конструкции данного подкрепления достигнуто увеличением в два раза с 0,125b до 0,25b ширины средней части вварного листа, большей длиной четырех выступающих

за поперечную кромку частей у двух вварных листов подкрепления, которая доведена до величины 0,35b. Вместе с тем, зона повышенных напряжений в этом случае также полностью не перекрывается. Тем не менее, сравнение с предыдущим известным подкреплением говорит об очевидных преимуществах второго устройства, обусловленных опытом эксплуатации судов, ростом сведений о распределении напряжений в плоских элементах судовых корпусных конструкций, благодаря многочисленным теоретическим и экспериментальным исследованиям (Фиг.1,б).

В конструкции третьего аналога, наиболее близкого к заявляемой полезной модели и выбранного в качестве прототипа, преимущества второго аналога подкрепления одиночных вырезов в палубе корпуса судна получили дальнейшее развитие.

Устройство содержит утолщенные вварные листы из стали повышенных механических свойств, листы прикреплены в зоне повышенной концентрации напряжений к палубе у выреза, ширина средней части вварного листа 0,5b. Положение крайней точки пересечения контуров выреза и вварного листа определено, как и в предыдущем случае, величинами (0,5-1,0)R от продольной кромки выреза. В этом устройстве длина четырех выступающих за поперечную кромку выреза частей вварных листов имеет размер (0,75-1,0)b каждая, а ширина концевой стороны выступающей части вварного листа 0,25b (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов: Учебник. - 4-е изд., перераб. и доп. В двух томах. Том 2. Местная прочность и проектирование отдельных корпусных конструкций. - СПб.: Судостроение, 1993. - С.181. - Рис.139.).

В этом случае площадь подкрепления у выреза охватывает область повышенных напряжений. Вместе с тем, большая протяженность подкрепления за поперечную кромку является необоснованной. Необоснованность заключается в том, что утолщенный лист выходит за зону повышенных напряжений, располагается вне области палубы, которая требует компенсации по причине ослабления ее вырезом. Кроме того, форма вварных листов этого подкрепления не учитывает степень раскрытия палубы вырезом (Фиг.1, б).

От недостатков выбранных аналогов и прототипа свободна предлагаемая полезная модель, технической задачей которой является: обеспечение усталостной долговечности корпусов судов, имеющих палубные вырезы.

Реализация указанной технической задачи предлагаемой полезной моделью позволяет добиться следующего технического результата:

- Создание формы вварного листа подкрепления с возможностью полного учета области высоких напряжений.

- Повышение точности и обоснованности расчета параметров формы вварного листа за счет использования программного обеспечения.

- Заявляемая форма подкрепления позволяет увеличить усталостную долговечность и безопасность корпуса судна, сроки его эксплуатации и межремонтных периодов.

Для достижения указанного технического результата предложено подкрепление одиночного выреза в палубе корпуса судна, состоящее из продольно прикрепленных к палубному вырезу с помощью сварки двух утолщенных вварных листов одинаковой формы, изготовленных из стали повышенных механических свойств по сравнению со сталью, из которой изготовлен основной корпус судна.

Каждый вварной лист имеет форму прямоугольника, совмещенного его верхней стороной с нижним основанием равнобедренной трапеции, имеющей выемку в верхнем основании, которая является продольной кромкой палубного выреза и заканчивается округлениями углов по радиусу, равному 0,1 ширины палубного выреза, с расположенными на них крайними точками пересечения контуров выреза и вварного листа, удаленных на расстоянии (0,5-1,0) радиуса округления от продольной кромки палубного выреза. Причем вварные листы прикреплены с помощью сварки стыковым швом к палубному вырезу и выемка в верхнем основании свободна от сварных швов.

Ширина средней части вварного листа рассчитана в зависимости от ширины палубного выреза. При этом выступающие за поперечную кромку выреза

части вварного листа назначаются по длине и ширине каждая с учетом области повышенных напряжений возле выреза в палубе и ширины палубного выреза.

Принципиальным отличием заявляемой полезной модели является то, что полный учет области повышенных напряжений и степени раскрытия палубы определяют новые линейные размеры контуров вварного листа. При степени раскрытия палубы 0,5b<0,5(B-b)0,75b ширина средней части вварного листа и ширина концевой стороны выступающей части вварного листа установлены равными 0,5b и 0,35b соответственно, а при степени раскрытия палубы 0,5b(B-b)>0,75b эти же величины установлены равными 0,75b и 0,6b соответственно, где b - ширина палубного выреза, В - ширина палубы, a 0,5(B-b) - степень раскрытия палубы.

Для расчета области повышенных напряжений и определения на ее основе формы вварного листа использованы следующие метод и специально созданные средства:

- Алгоритм решения задачи о концентрации напряжений, полученный методами математической упругости и в частности методом Н.И.Мусхелишвили (Барабанов Н.В., Окишев В.А., Казанов Г.Т. Решение плоской задачи теории упругости методом Колосова - Мусхелишвили в общей постановке. -Владивосток: Труды ДВПИ, 1975. - Т.103. - С.3-12.).

- Специально созданная программа для ПЭВМ, позволяющая установить зоны повышенных напряжений, с учетом их многокомпонентности (Свидетельство №2004611559, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 24.06.04. Расчетный ресурс/Казанов Г.Т., Ильин П.А. (RU)) // Программа для ЭВМ. Базы данных. Топология интегральных микросхем: Оф, бюл. Роспатент, - М,:ФИПС, 2004).

Именно заявляемая возможность полного учета области повышенных напряжений и соответствующая ей форма вварного листа подкрепления выреза в палубе корпуса судна позволяют увеличить:

- усталостную долговечность и безопасность корпуса судна,

- сроки его эксплуатации и межремонтных периодов.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 показаны формы вварных листов - аналогов заявляемой полезной модели (для иллюстрации аналогов);

- на фиг.2 показана область повышенных напряжений у выреза в палубе и соответствующая 1/2 формы вварного листа подкрепления;

- на фиг.3 показана форма вварных листов подкрепления одиночного выреза в палубе, общий вид;

- на фиг.3а показана форма вварных листов подкрепления со степенью раскрытия палубы 0,5(B-b)>0,75;

- на фиг.3б показана форма вварных листов подкрепления со степенью раскрытия палубы 0,5b<0,5(B-b)0,75b.

На чертеже фиг.2 представлена 1/4 области повышенных напряжений у выреза в палубе корпуса судна и соответствующая ей 1/2 формы вварного листа подкрепления, где:

- 1 - палубный вырез;

- 2 - точка пересечения контуров выреза и вварного листа;

- 3 - 1/2 контура вварного листа подкрепления;

- 3' - совокупность линий, являющихся геометрическим местом точек повышенных напряжений в палубе и образующих область повышенных напряжений;

- b - ширина палубного выреза;

- AD - 1/2 часть контура выемки вварного листа подкрепления, совпадающая с частью контура области повышенных напряжений и одновременно являющаяся частью продольной кромки палубного выреза, заканчивающейся округлениями углов по радиусу, равному 0,1 ширины палубного выреза, с расположенными на ней крайней точкой 2 пересечения контуров выреза и вварного листа, удаленной на расстоянии (0,5-1,0) радиуса округления от продольной кромки палубного выреза;

- AD, A₁D₁, А ₂Д₂, А₃О ₃, A₄D₄ - линии, образованные точками палубы, в которых развиваются повышенные напряжения, превышающие допускаемые напряжения в корпусе судна более, чем на 15%, то есть более установленной допустимой погрешности;

- ED₄D₃D ₂D₁DA - 1/4 часть контура области повышенных напряжений, образованная линией ED ₄, линией, проходящей через точки D₄ ,D₃,D₂,D ₁,D и линию AD, за которыми во внешнем напрвлении от выреза напряжения в палубе равняются допускаемым напряжениям основного корпуса судна или превышают их менее, чем на 15%.

На чертеже фиг.3 представлен общий вид формы вварных листов подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна, где:

- 1 - палубный вырез;

- 2 - точки пересечения контуров выреза и вварного листа;

- 3 - вварные листы;

- 4 - палуба;

- 5 - ширина концевой стороны выступающей части вварного листа, ее размер обозначен буквой е;

- 6 - ширина средней части вварного листа, ее размер обозначен буквой d.

- 7 - длина части вварного листа, выступающей за поперечную кромку выреза, ее размер обозначен буквой с;

- l - длина палубного выреза;

- b - ширина палубного выреза;

- В - ширина палубы;

- R -радиус углового округления палубного выреза.

Горизонтальными стрелками в левой и правой частях чертежа указано равномерное распределение напряжений в палубе на удалении от палубного выреза, где его влияние на распределение напряжений уже отсутствует.

На чертеже фиг.3а представлена форма вварных листов подкрепления со степенью раскрытия палубы 0,5(В-b)>0,75b, где:

- l - длина палубного выреза;

- b - ширина палубного выреза;

- В - ширина палубы;

- R - радиус углового округления палубного выреза;

- 0,755 - размер d (он же позиция 6 на фиг.3) ширины средней части вварного листа;

- (0,5-1,0)R - положение крайней точки пересечения контуров выреза и вварного листа;

- 0,6b - размер е (он же позиция 5 на фиг.3) ширины концевой стороны выступающей части вварного листа;

- 0,3b - размер с (он же позиция 7 на фиг.3) длины части вварного листа, выступающей за поперечную кромку выреза.

На чертеже фит.3б представлена форма вварных листов подкрепления со степенью раскрытия палубы 0,5b<0,5(B-b)<0,75b, где:

- l - длина палубного выреза;

- b - ширина палубного выреза;

- В - ширина палубы;

- R - радиус углового округления палубного выреза;

- 0,5b - размер d (он же позиция 6 на фиг.3) ширины средней части вварного листа;

- (0,5-1,0)R - положение крайней точки пересечения контуров выреза и вварного листа;

- 0,35b - размер е (он же позиция 5 на фиг.3) ширина концевой стороны выступающей части вварного листа;

- 0,3b - размер с (он же позиция 7 на фиг.3) длины части вварного листа, выступающей за поперечную кромку выреза,

ПРИМЕРЫ

Для решения поставленной технической задачи предложено подкрепление одиночных вырезов в палубе корпуса судна, состоящее из продольно прикрепленных

к палубному вырезу двух одинаковой формы утолщенных вварных листов из стали повышенных механических свойств. Механическое напряжение:

где F_упр - сила упругости,

S - площадь сечения тела,

а в утолщенных листах S увеличивается и способствует, уменьшая в утолщенных листах подкрепления, увеличению прочности подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна.

Модуль Юнга легированных сталей с повышенными механическими свойствами больше чем модуль Юнга обычных углеродистых сталей, следовательно повышенная прочность изделий из легированных сталей позволяет им выдерживать с одной стороны большие механические напряжения и деформации, а с другой стороны, при равных механических напряжениях, уменьшать внутренние упругие силы в них по сравнению с изделиями из углеродистых сталей, следовательно усталостная прочность утолщенных вварных листов с повышенными механическими свойствами выше чем в стальном корпусе судна из углеродистой стали, что приводит к увеличению долговечности корпуса судна.

Форма вварного листа была получена в виде прямоугольника, совмещенного его верхней стороной с нижним основанием равнобедренной трапеции, имеющей выемку в верхнем основании, являющуюся продольной кромкой палубного выреза, заканчивающуюся округлением углов по радиусу 0,1 ширины палубного выреза b, с расположенными на них крайними точками пересечения контуров выреза и вварного листа, удаленных от продольной кромки на расстоянии (0,5-1,0) радиуса округления R. Причем вварные листы прикреплены с помощью сварки стыковым швом к палубным вырезам, а выемка в верхнем основании трапеции, являющаяся продольной кромкой палубного выреза, свободна от сварных швов.

Форма и контуры вварного листа определены с учетом компонент напряжений в совокупности, ранее не учитывающейся в решении подобных задач, а именно, с учетом макроконцентрации напряжений при любой комбинации циклических нагрузок. Форма вварного листа определена при помощи известных до даты приоритета методов расчета и специально созданных средств решения поставленной технической задачи, таких как:

- Алгоритм решения задачи о концентрации напряжений, полученный методами математической упругости и в частности методом Н.И.Мусхелишвили. Алгоритм основан на точном математическом моделировании областей, напряженное состояние которых изучается. Точное воспроизведение границ областей у вырезов в палубе позволяет устанавливать важные зависимости для коэффициентов концентрации напряжений, которые при грубом моделировании искажены настолько, что теряют всякий смысл и не содержат какой-либо полезной информации. (Барабанов Н.В., Окишев В.А., Казанов Г.Т. Решение плоской задачи теории упругости методом Колосова - Мусхелишвили в общей постановке. -Владивосток: Труды ДВПИ, 1975. - Т.103. - С.3-12.).

- Специально созданная программа для ПЭВМ, позволяющая установить зоны повышенных напряжений, с учетом их многокомпонентности, для установки утолщенных или повышенных механических свойств вварных листов. Программа предназначена для расчетного определения ресурса судовых корпусных конструкций в условиях макроконцентрации напряжений при любой комбинации циклических нагрузок. В ней реализуется подход к оценке долговечности конструкции в рамках термодинамической концепции усталости, когда определяются напряжения, эквивалентные сложному напряженному состоянию и сопоставляются с допускаемыми, гарантирующими определенный ресурс (Свидетельство №2004611559, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 24.06.04. Расчетный ресурс/Казанов Г.Т., Ильин П.А. (RU)) // Программа для ЭВМ. Базы данных. Топология интегральных микросхем: Оф. бюл. Роспатент. - М.: ФИПС, 2004).

В результате сочетания указанных метода и средств создана возможность полного учета компонент механического напряжения при определении области их повышенных значений и влияния отдельных конструкций в районе вырезов на формирование этой области.

При степени раскрытия палубы, равном 0,5(B-b)>0,75b область повышенных механических напряжений сформирована, главным образом, под влиянием самого выреза. Величина напряжений в этой области изменяется наличием комингсов, сварных швов их соединения с палубой, но форма области соответствует той, которая развивается во всех плоских элементах конструкций в виде широких пластин, ослабленных вырезами.

Позицией 3' на фиг.2 показана четвертая часть такой области, граница которой с палубой проходит по линии ED ₄D₃D₂D ₁D, а с вырезом - по линии его контура между точкой А и крайней точкой пересечения контуров выреза и вварного листа, обозначенной позицией 2 фиг.2. Утолщенный вварной лист из стали повышенных механических свойств, прикрепленный сваркой к палубе у выреза в зоне повышенной концентрации напряжений, должен занимать всю эту зону повышенной концентрации напряжений, величина механических напряжений в которой представляет опасность для надежной работы конструкций. 1/2 формы утолщенного вварного листа из стали повышенных механических свойств, соответствующая области повышенных напряжений у выреза в палубе, показана позицией 3 на фиг.2.

Размеры утолщенного вварного листа из стали повышенных механических свойств устанавлены через ширину палубного выреза b фиг.3. Для размера d позиция 7 фиг.3, используя фиг.2, 3, руководствуясь принятыми там обозначениями, чтобы охватить всю область повышенных напряжений, размер Одолжен равняться АЕ. Этому условию соответствует уравнение d=АЕ. Полученные значения АЕ и b на чертеже (фиг.2) представлены в одинаковых единицах измерения, величина АЕ переведена в безразмерную делением на b. В математических символах такому переходу к безразмерной величине соответствует выражение АЕ: b=0,74468. По правилам приближенных вычислений и соображениям

удобства использования этой величины на практике она принята равной 0,75. Следовательно, ширина средней части вварного листа имеет размер, равный 0,75b. То есть величина d получена равной 0,75b. Другие размеры вварного листа подкрепления одиночного выреза в палубе установлены аналогичным образом:

- Длина части вварного листа, выступающего за поперечную кромку выреза с позиция 5 фиг.3: на фиг.2 измерены величины, соответствующие с и b, делением с на b, получено значение 0,3. То есть с:b=0,3, откуда с=0.3b.

Ширина концевой стороны выступающей части вварного листа е позиция 6 фиг.3: на фиг.2 измерены величины, соответствующие е и b, делением е на b, получено 0,6. То есть е:b=0,6, откуда е=0.6b.

Полученные в указанной выше последовательности размеры вварного листа подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна при степени ее раскрытия 0,5(B-b)>0,75b указаны на фиг.3а.

Размеры ширины средней части вварного листа 0,56 и ширины концевой стороны его выступающей части 0,35b на фиг.3б получены уменьшением на 0,25b соответствующих размеров вварного листа подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна при степени ее раскрытия 0,5(B-b)>0,75b фиг.3а. Это обусловлено тем, что при степени раскрытия палубы 0,5<0,5(В-6)0,75b фиг.3б борт корпуса судна приближен к продольной кромке выреза. С другой стороны напряжения в палубе при невысокой степени ее раскрытия, когда 0,5(B-b)>0,75b, на 10-15% превышают допускаемые напряжения во внешней части области повышенных напряжений. Контур этой части палубы соответствует обозначениям А ₃D₃D₄E. фиг.2. Известно, что соответствующим конструктивным оформлением комингсов и промежуточных палуб механическое напряжение может быть снижено на 10-15% (Повреждения и пути совершенствования судовых конструкций/Н.В.Барабанов, Н.А.Иванов, В.А.Новиков, Г.П.Шемендюк. -2-е изд., перераб. И доп. - Л., Судостроение, 1989. - с.61).

Если борт при степени раскрытия палубы 0,5<0,5(В-b)0,75b будет расположен на линии ЕС фиг.2, то уровень напряжений во внешней части A₃D₃ D₄E фиг.2 области повышенных напряжений будет приближен к уровню допускаемых напряжений и перестанет быть повышенным. Размер АЕ=d через ширину выреза b при степени раскрытия палубы 0,5(B-b)>0,75b уже установлен и приведен выше, он равняется 0,75b. Чтобы получить размер А ₃Е через ширину выреза b, измеренные А₃ Е и b на чертеже фиг.2, представлены в одинаковых единицах измерения, величина А₃Е переведена в безразмерную делением на b, что соответствует уравнению А₃ Е:b=0,25, откуда А₃Е=0,25b. В этом случае ширина средней части вварного листа, через ширину выреза Ь при степени раскрытия палубы 0,5<0,5(B-b)0,75b будет определена следующим образом: (АЕ-А ₃Е)=АА₃, подстановкой известных через b размеров АЕ=0,75b и А₃Е=0,25b, в результате получено АА₃=0,5b. Теперь, чтобы была охвачена вся оставшаяся область повышенных напряжений, размер d должен быть равен АА₃. Тогда в математических символах d=АА₃, соответственно d=0,5b, так как во внешней части А₃D ₃D₄Е области повышенных напряжений напряжения будут доведены до уровня основной конструкции близко прилегающим к палубе бортом.

Если при степени раскрытия палубы 0,5<0,5(B-b)0,756 фиг.3б ширина средней части вварного листа d уменьшена на 0,256, то и ширина концевой стороны выступающей части вварного листа будет меньше на такую же величину, что соответствует выражению е=0,66-0,25b=0,35b. Остальные размеры вварного листа подкрепления не подлежат изменениям по отношению к тем, которые указаны на фиг.3а для вварного листа подкрепления при степени раскрытия палубы 0,5(B-b)>0,75b.

Перечисленная совокупность установленных признаков обеспечивает заявленному подкреплению одиночных вырезов следующие достоинства:

- Параметры конструкции вварного листа подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна получены расчетами по специально созданной программе, когда с заданной точностью вычисляются и анализируются напряжения

в точках у выреза в палубе, устанавливается область повышенных напряжений и соответствующая этой области форма вварного листа подкрепления. Такой подход в определении напряженного состояния у вырезов в палубе и других плоских корпусных конструкциях устраняет недостатки суммирования напряжений от действия отдельных нагрузок на корпус судна, делает возможной автоматизированную обработку обширной информации с эффективным использованием ПЭВМ, обеспечивается необходимая точность и сокращается время вычислений.

- Предлагаемой полезной моделью устраняются все, рассмотренные с помощью аналогов, конструктивные недостатки существующих подкреплений одиночных вырезов, а выявленная взаимосвязь параметров ранее не встречалась в подобных конструкциях.

- Достижению технических результатов способствовали, созданные в процессе изучения конструктивного оформления подкрепления одиночных вырезов в палубе корпуса судна, инструментальные средства теоретических исследований в виде алгоритма точного математического моделирования областей, напряженное состояние которых изучается, и программы «Расчетный ресурс» на его основе, для расчетного определения ресурса судовых корпусных конструкций в условиях макроконцентрации напряжений при любой комбинации циклических нагрузок.

- Расход материала при изготовлении конструкции предлагаемой полезной модели строго обоснован, что исключает чрезмерное ослабление конструкции и излишние затраты материала.

- Сокращается протяженность сварных швов в палубе, которая является наиболее нагруженной и наиболее ответственной корпусной конструкцией в обеспечении прочности корабля, так как на палубе располагается основное судовое оборудование и различные помещения. Вместе с бортами и днищем палуба образует корпус судна в виде составной балки, воспринимающей все эксплуатационные нагрузки и обеспечивающей все функции, обусловленные предназначением судна.

- Теоретически и практически обоснованная рациональная форма подкрепления обеспечивает лучшее восприятие высоких напряжений листами подкрепления, в результате область повышенных напряжений сокращается, уровень напряжений в ней снижается, тем самым повышается усталостная долговечность корпуса судна в целом.

Полезная модель промышленно применима, так как материалы и технологические процессы ее изготовления остаются такими же, как для аналогичных изделий судостроительной и других отраслей промышленности.

1. Подкрепление одиночных вырезов в палубе корпуса судна, состоящее из утолщенных вварных стальных листов, прикрепленных с помощью сварки стыковым швом к палубному вырезу стального корпуса судна в зоне повышенных напряжений, причем форма вварного листа подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна представлена в виде прямоугольника, совмещенного его верхней стороной с нижним основанием равнобедренной трапеции, имеющей выемку в верхнем основании, свободную от сварных швов и являющуюся продольной кромкой палубного выреза, заканчивающуюся скруглением углов по радиусу 0,1 ширины палубного выреза с расположенными на них крайними точками пересечения контуров выреза и вварного листа подкрепления, удаленных от продольной кромки на расстоянии (0,5÷1,0) радиуса округления, а ширина средней части вварного листа подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна рассчитана в зависимости от ширины палубного выреза, при этом выступающие за поперечную кромку выреза части вварного листа имеют длину и ширину каждая с возможностью учета области повышенных напряжений в палубе и ширины палубного выреза, отличающееся тем, что с возможностью полного учета области повышенных напряжений и степени раскрытия палубы, определяющих линейные размеры контуров вварного листа, при степени раскрытия палубы 0,5b<0,5(B-b)0,75b ширина средней части вварного листа и ширина концевой стороны выступающей части вварного листа подкрепления одиночного выреза в палубе корпуса судна установлены равными 0,5b и 0,35b соответственно, а при раскрытии палубы 0,5(B-b)>0,75b эти же величины установлены равными 0,75b и 0,6b соответственно, где b - ширина палубного выреза, В - ширина палубы, а 0,5(B-b) - степень раскрытия палубы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расчет области повышенных напряжений произведен с помощью программного обеспечения.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что форма вварного листа с учетом области повышенных напряжений установлена с помощью программного обеспечения.