Λεπτομερής σχεδιασμός και εκτιμήσεις για το σύστημα λαστιχένιων φτερών θαλάσσης

Λεπτομερής σχεδιασμός και εξέταση για το σύστημα λαστιχένιων φτερών θαλάσσης

Για την επιλογή ενός ελαστικού φτερού, απαιτείται ο σχεδιασμός εξαρτημάτων όπως πάνελ φτερών, αλυσίδες και στερέωση για το σύστημα φτερών. Ειδικότερα, στην περίπτωση των ελαστικών φτερών με πάνελ, ο σχεδιασμός αυτών των εξαρτημάτων είναι μια πολύτιμη πτυχή που καθορίζει το τελικό μέγεθος, την ποιότητα του καουτσούκ και το κόστος. Μετά την επιλογή, με βάση την αποτελεσματική ενέργεια ελλιμενισμού, εάν ο σχεδιασμός ενός πάνελ ή αλυσίδας φτερού για το επιλεγμένο ελαστικό φτερό δεν είναι κατάλληλος, ο σχεδιαστής μπορεί να παραβλέψει τους εγγενείς κινδύνους του συστήματος. Είναι απαραίτητο να εκτελεστεί ο σχεδιασμός κατάλληλα σύμφωνα με την αρχή της μηχανικής και να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσματα με τον αγοραστή. Οι πραγματικοί υπολογισμοί σχεδιασμού ενδέχεται να αφεθούν στους κατασκευαστές, επειδή οι λεπτομέρειες αυτών των διαδικασιών σχεδιασμού διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο, το μέγεθος και τον κατασκευαστή. Επομένως, οι βασικές έννοιες της θεμελιώδους ισορροπίας δυνάμεων και ροπών παρουσιάζονται εδώ.

(1) Επιτρεπόμενη πίεση κύτους

Το πάνελ του φτερού πρέπει να μπορεί να ενώνεται με το ελαστικό σώμα του φτερού και το μέγεθός του πρέπει να είναι μεγαλύτερο από την απαιτούμενη επιφάνεια επαφής για την επιτρεπόμενη μέση πίεση του κύτους. Η μέση πίεση κύτους P στο πάνελ προσδιορίζεται διαιρώντας τη δύναμη αντίδρασης σχεδιασμού με την αποτελεσματική περιοχή του πίνακα, όπως φαίνεται στην εξίσωση (παρακάτω), για να προσδιοριστεί το μέγεθος του  πλαισίου φτερού. 

όπου

P : Μέση πίεση κύτους (kN/m2 = kPa)

R: Δύναμη αντίδρασης σχεδιασμού (kN)

A: Αποτελεσματική περιοχή επαφής του πλαισίου φτερού (A = WFe x HFe：m2)

Hp: Επιτρεπόμενη πίεση κύτους (kN/m2 = kPa)

WF: Πλάτος του πλαισίου φτερού (WFe = Πραγματικό πλάτος：m)

HF: Ύψος φτερού (HFe = Πραγματικό ύψος：m)

Παρακάτω παρουσιάζονται οι τιμές της μέγιστης επιτρεπόμενης πίεσης στο κύτος που συνιστάται για κάθε τύπο σκάφους στις Οδηγίες PIANC που τροποποιήθηκαν με ένα παράδειγμα των εγχώριων αποτελεσμάτων. Σύμφωνα με τα Τεχνικά Πρότυπα και τα Σχόλια Λιμένων και Λιμενικών Εγκαταστάσεων, η συνιστώμενη πίεση κύτους είναι 200 ​​έως 400 kN/m2 στην προϋπόθεση του πλαισίου (πλευρές) που έρχονται σε επαφή στην πλευρά του σκάφους. Το πραγματικό πλάτος και το πραγματικό ύψος του πλαισίου του φτερού μπορεί να μην περιλαμβάνουν το λοξό τμήμα της λοξοτομής του άκρου στην περιοχή, αλλά μπορεί να περιλαμβάνουν τα κενά μεταξύ των επιθεμάτων ρητίνης. Αυτή η διαμόρφωση φαίνεται στο παρακάτω σχήμα (Αποτελεσματικό μέγεθος πάνελ φτερών).

Αν και η πίεση του κύτους περιορίζεται από την αντοχή στην πλευρά του σκάφους, η πίεση του κύτους δεν είναι ομοιόμορφη επειδή η ενίσχυση στη γάστρα δεν είναι ομοιόμορφη. Η επιτρεπόμενη πίεση κύτους είναι η μέση πίεση προσώπου, που χρησιμοποιείται ως πρότυπο για τον προσδιορισμό του μεγέθους του πάνελ του φτερού. Ωστόσο, σε ορισμένες τοποθεσίες, η πίεση είναι υψηλότερη από τη μέση πίεση του κύτους στην ενισχυτική νεύρωση της πλευράς του σκάφους. Επιπλέον, η πίεση επαφής είναι μηδέν στην περιοχή με εσοχή. Επιπλέον, στην περίπτωση γωνιακής πρόσδεσης, η επαφή του πίνακα στο αρχικό στάδιο της ελλιμενισμού είναι επαφή σημείου ή γραμμής και η περιοχή επαφής δεν μπορεί να υπολογιστεί. Αν και η πίεση του κύτους αναφέρεται συνήθως ως πίεση επαφής, εδώ, ορίζεται ως η μέση πίεση κύτους για να διακριθεί από την τοπική πίεση επαφής. Επιπλέον, δεδομένου ότι αυτή η πίεση έχει μεγάλη τιμή σε ένα ελαστικό φτερό χωρίς πάνελ, το πλαίσιο απαιτείται συχνά όταν η πίεση του κύτους είναι περιορισμένη. 

(2) Θήκες φόρτωσης για πάνελ φτερών

Η ροπή κάμψης που εφαρμόζεται στο πλαίσιο του φτερού πρέπει να λαμβάνεται προσεκτικά υπόψη σύμφωνα με τον τρόπο με τον οποίο εφαρμόζεται η δύναμη αγκυροβόλησης, όπως φαίνεται στο παρακάτω Σχ. .

1) Σημειακό φορτίο: Γωνιακή επαφή στο αρχικό στάδιο ελλιμενισμού κ.λπ.

2) Φορτίο γραμμής: Γωνιακή πρόσδεση, επαφή εκτόξευσης κύτους κ.λπ.

3) Φορτία δύο γραμμών: Επαφή σκάφους με ζωσμένο κύτος

4) Κεντρικό φορτίο γραμμής: Επαφή με το κέντρο δύο ή περισσότερων κάθετων φτερών

5) Κατανεμημένο φορτίο: Πλήρης ή μερική επαφή με τον πίνακα φτερών

(3) Θεωρήσεις σχεδιασμού

Κατά το σχεδιασμό των φτερών και των αλυσίδων, οι εργασίες ελλιμενισμού και χειρισμού φορτίου μπορούν να επηρεάσουν την ανθεκτικότητα των φτερών και την ασφάλεια των λειτουργιών. Μερικά αντιπροσωπευτικά παραδείγματα είναι τα ακόλουθα:

① Πρόληψη θραύσης λόγω αγκίστρωσης των σχοινιών πρόσδεσης

②Αποτροπή αγκίστρωσης στη ζώνη της γάστρας

Όπως φαίνεται στο δεξιό σχήμα στο παρακάτω σχήμα, εάν το σκάφος έχει μια ζώνη που εκτείνεται από το κύτος, η εγκατάσταση ενός πτερυγίου για την αποφυγή αγκίστρωσης δημιουργώντας ένα κεκλιμένο τμήμα στο πάνω και το κάτω άκρο του πλαισίου φτερού είναι αποτελεσματικό. Επιπλέον, εάν υπάρχει μια τέτοια προεξοχή στην πλευρά του δοχείου, το επίθεμα ρητίνης στην επιφάνεια του πίνακα μπορεί να καταστραφεί γρήγορα. Επομένως, δεν πρέπει να χρησιμοποιείται μαξιλαράκι ρητίνης όταν δέχεται συνεχώς φορτία όπως αυτά ενός πορθμείου