В настоящее время существует два основных метода определения нагрузки на корпус судна: расчетный и инструментальный (с помощью измерений). На большинстве судов используется расчетный метод, основанный на различном распределении сил веса и сил плавучести по длине судна. При этом применяется общая теория изгиба балок прямоугольного сечения.
Чтобы определить действующие нагрузки на корпус судна, длину судна разбивают на двадцать равных по длине участков – теоретических шпаций. Для упрощения расчетов считают, что в пределах каждой шпации вес распределяется равномерно, вследствие чего кривая получает ступенчатый вид. Исходной диаграммой для определения нагрузки на корпус судна является ступенчатая диаграмма сил веса и сил плавучести (Weighs and Buoyancy Diagram – см. рисунок слева). На каждой из теоретических шпаций красными линиями показано распределение сил веса, а синими линиями – распределение сил плавучести.
Вычитая ординаты ступенчатой кривой сил плавучести из ординат ступенчатой кривой сил веса получают ступенчатую кривую нагрузки на корпус судна (кривая 3 на рисунке вверху слева). Если кривая нагрузки на корпус судна построена правильно, части ее площади, расположенные выше и ниже оси сравнения, будут равны между собой.
Основные критерии нагрузки на корпус судна вычисляют путем интегрирования кривой нагрузки qxпо следующим формулам:
Nx
x qxdx;
0
x x x
, где:
M
x N 0
xdx 0
qx 0
dx2
Nx– перерезывающие силы (SF– ShearForce) в сечениях с абсциссой х;
Mx– изгибающие моменты (ВМ–BendingMoment) в сечениях с абсциссой х.
Оценку прочности корпуса судна производят путем сравнения полученных
значений Nxи Mxс предельными допускаемыми значениями, установленными
заводом-изготовителем в зависимости от условий плавания и эксплуатации судна.
Обычно имеются следующие предельные расчетные значения перерезывающих сил и изгибающих моментов.
Режим «море» (SeaModeили SeaGoingMode) – для судна, находящегося в мореходном состоянии (совершающего морской переход) или выполняющего грузовые операции в условиях, когда требуется постоянное поддержание мореходного состояния (у монобуя, по условиям терминала, на внешнем рейде, в море).
Режим «порт» (PortModeили HarbourMode) – для судна, находящегося у терминала в закрытой акватории или на внутреннем (закрытом) рейде. Практически все грузовые программы отображают расчетные значения Nxи
Mxи ограничительные значения для режимов «море» и «порт» на едином графике, что позволяет грузовому помощнику быстро оценить достаточность запаса прочности корпуса судна (см. пример слева).