5. A hossz-szilárdság számítása
5.6. A hajótest hajlításból származó deformációja
5.33. ábra: Áthidaló lemez geometriai kialakítása fő- és emelt fedélzetek találkozásánál A kérdéses sarkok környezetében legalább az 5.34. ábrán jelölt részeken meg kell erő-síteni a külhéj- és fedélzetlemezelést. Az erősítések helyén a névleges lemezvastagságnak a 1,4 – 1,5-szörösét ajánlott alkalmazni, az átmeneti lemez felső élét pedig a kihajlás elkerü-lése érdekében peremmel kell ellátni.
5.34. ábra: Lemezerősítések felépítmények sarkainál
5.6. A hajótest hajlításból származó deformációja 5.6.1. A hajótest behajlásának számítása
A hajótest semleges szálának a hajót terhelő hajlító nyomaték hatására a terheletlen ál-lapothoz képest mérhető behajlását a hátsó függélytől x távolságban a
x x
dx E x J
x z M
0 0
2
) (
) (
összefüggés írja le. A képletben M(x) a hajót terhelő nyomaték függvény, J(x) a hajótestet helyettesítő rúdmodell szelvényről szelvényre változó keresztmetszeti tényezője, E a hajó-test szerkezeti anyagának rugalmassági modulusa. Acél hajóhajó-testek esetén E = 2,06 x 107 [N/mm2].
6. A HOSSZ-SZILÁRDSÁG SZÁMÍTÁSA 107
Ha eltekintünk a keresztmetszeti tényezőnek a hajó hossza menti változásától, és azt végig a főborda keresztmetszeti tényezőjével megegyező állandó értéknek választjuk, a fenti összefüggés a
x x
dx x M E J z
0 0
) 2
1 (
egyszerűsített alakra rendezhető. Az alkalmazott egyszerűsítéssel – különösen áruszállítók hajó esetében – nem követünk el lényeges hibát, mert a hajó hengeres középrésze a hajó hosszának hosszú jelentős szakaszára kiterjed, és a testet hajlító nyomaték is ezen a szaka-szon a legnagyobb.
A hajlító nyomaték függvény értéke x = L helyen a görbe meghatározására szolgáló numerikus eljárás pontatlansága miatt sok esetben nem zérus. Ezért a behajlás számításá-nak megkezdése előtt a nyomaték függvényt korrigálnunk kell (5.35. ábra).
5.35. ábra: A hajlító nyomaték függvény korrekciója
Ha x = L helyen ismerjük a nyomaték függvény értékét (ML), akkor a hajó hossza men-tén bármely más helyen a korrigált nyomaték:
x L M M
Mxkorr. x L
A képletben Mx a korrigálatlan nyomatéki függvény értéke az x helyen. A behajlások meg-határozásához a nyomaték korrekciót figyelembe véve az elvégzendő műveleteket a
x x
korr dx
x M E J z
0 0
2
) .
1 (
képlet jelöli ki.
A számítást a korrigált nyomaték értékek ismeretében két lépésben, trapéz szabály al-kalmazásával hajtjuk végre. Először meghatározzuk az
M x dx
E
J1 ( )korr.
integrál értékét. Az integrál növekménye az i-edik szakaszon:
108 HAJÓÉPÍTÉS I.
www.tankonyvtar.hu Hadházi Dániel, BME
x
Így az x helyen lévő i-edik szakasz végén az integrál közelítő értéke:
i i
i G G
G 1
A másodszori integrálást is trapéz szabály alkalmazásával végezzük. A második integrál növekménye az i-edik szakasz végén:
)
Így az x helyen lévő i-edik szakasz végén a kétszeres integrál értéke:
Ezután meg kell határozni az integrálási állandó értékét is.
Az első integrálásnál:
A másodszori integrálásnál:
x
Ezzel az i-edik szakasz végén a tartó lehajlása
5.6.2. Hajó vízkiszorításának meghatározása merülési mércék leolvasásával
A hajótest deformációjának az előző pont szerint történő kiszámítására csak nagyon ritkán kerül sor, jóllehet a hajó deformált alakjának ismerete műszaki és gazdasági jelentő-séggel is bír. Hosszú tengelyvezeték esetén a hajótest deformációja a támcsapágyak el-mozdulásával jár. Ezt pedig a tengelyek olyan mértékű járulékos igénybevételét okozhatja, amely akár tengelytörést is eredményezhet.
A hajóba berakott áru mennyiségét a hajónak a rakodás megkezdése előtt és a rako-dás befejezése után meghatározott vízkiszorítások különbsége adja. Ez a számítás azonban mégsem olyan egyszerű, mint amilyennek látszik, mert a rakodás megkezdése előtti és utáni állapotában a rugalmas testként más-más módon deformálódott hajótest víz alatti térfogatának pontos ismerete nélkül nem kapunk kielégítő eredményt.
6. A HOSSZ-SZILÁRDSÁG SZÁMÍTÁSA 109
A hajóba került rakomány pontos mennyiségének megállapítása és bizonylatolása az erre a munkára kiképzett „draught surveyor”-ok, merülésvizsgálók feladata. A draught surveyorok munkája a rakodás megkezdése előtt a hajó felmérésével kezdődik. Szondázás-sal vagy a fedélzeti számítógépek érzékelőinek segítségével megállapítják a hajó vala-mennyi tankjának aktuális töltöttségi szintjét, de nyílt vízi rakodás esetén vizsgálják még a kiengedett horgonylánc hosszát is. Ezután mintát vesznek a hajót körülvevő vízből, hogy megtudják annak aktuális sűrűségét, majd körül csónakázzák a hajót és leolvassák a hajó mellső (TF), középső (Tm) és hátsó (TA) merülési mércéit. Ezeken a lapokon terjedelem hiányában sajnos nincs lehetőségünk arra, hogy a draught surveyor-i munka és számítások minden lépését részletesen bemutassuk, ezért itt most csupán ezen számításoknak a hajó aktuális közepes merülésének ún. 6 vagy 8 pontos meghatározási módszerére térünk ki.
Ezen számítás lényege, hogy a hajó közepes merülését a hajótest deformációjának fi-gyelembe vételével állapítják meg. A merülési mércék nem csupán a hajó úszáshelyzeté-ben bekövetkező változásokat mutatják, de a hajótest deformációja miatt a merülési mér-cék helyzete a víz felszínéhez képest is elmozdul. Feltételezve, hogy a merülési mérmér-cék a mellső és a hátsó függélynél, valamint a főbordánál találhatók – máshol elhelyezett mércék esetén a leolvasott értékeket ezekre a vonalakra kell átszámítani – a hajó vizsgált helyzeté-hez tartozó vízkiszorításának meghatározásához kiinduló mértékadó merülésként
- 6 pontos számítás esetén:
a merülési mérce leolvasások súlyozott átlagaként adódó értéket veszik figyelembe. Látha-tó, hogy a főbordánál mért merülés a többinél lényegesen nagyobb súllyal szerepel. Ennek oka, hogy a hajó vízkiszorítása a közép részen koncentrálódik. Ha a hajótest a rakomány aszimmetrikus elhelyezése következtében el is csavarodik, azaz ugyanazon a helyen a hajó jobb és baloldalán a merülési mércék nem azonos értékeket mutatnak, akkor a fenti képlet-be a hajó középsíkjában érvényes értékeket kell képlet-behelyettesíteni:
2
Merevebb, ugyanakkora hajlító nyomaték hatására kisebb mértékben deformálódó – például több hosszválaszfallal épített – hajótest esetén a 6 pontos, rugalmasabb szerkezet esetén pedig a 8 pontos számítási képlet használata ajánlott.
A rakodás befejezése után a már említett felméréseket, leolvasásokat és a szükséges számításokat újból elvégzik. A hajóba került rakomány mennyiségét a két vízkiszorítás értéknek a készletek töltöttségi szintjében a rakodási műveletekkel párhuzamosan beállt változásokkal korrigált különbsége adja.
www.tankonyvtar.hu Hadházi Dániel, BME