![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Системы набора корпуса судна
Основные сведения о строении судна и его составных частей были даны во введении. Однако при эксплуатации судна важно знать, как эти части работают при действии на судно внешних сил и какая конструкция в этом отношении будет наиболее слабой. Ранее было установлено, что КС представляет собой пространственную упругую конструкцию, которая деформируется под действием непрерывно изменяющихся внешних сил. Схема действия этих сил и напряжения, возникающих на различных участках КС, известны, поэтому прочность каждого элемента конструкции может быть заранее рассчитана и построена (соединена с другими элементами) по определённой системе в соответствии с Правилами строительной механики корабля и Правилами постройки судов Российского Морского регистра судоходства. Согласно этим правилам, каждое из образующих КС перекрытий (палубное, бортовое, днищевое) должно быть набрано по продольной, поперечной или смешанной системе и соединено друг с другом определённым образом, при этом каждая деталь в этом наборе выполняет свою, только ей отведённую роль в обеспечении общей и местной прочности судна. Системы набора отличаются друг от друга поперечным или продольным расположением балок. Если в системе преобладает количество балок одного направления (поперечного или продольного), то такие балки называют балками главного направления, которые воспринимают на себя всю тяжесть внешних и внутренних нагрузок и обеспечивают общую прочность судна (рис. 92). Перпендикулярно им в меньшем количестве (не более четырёх) располагаются балки другого направления, называемые перекрёстными поперечными связями. Рис. 92. Системы набора КС: 1 ‒ балки главного направления; 2 ‒ перекрёстные связи Система смешанного (комбинированного) набора применяется в тех местах КС, где требуется дополнительное подкрепление за счёт применения разных систем набора. В этом случае она образует форму квадрата и набор имеет клетчатую структуру. Каркас корпуса, образованный этой структурой, может воспринимать максимальную внешнюю нагрузку. Обычно этот каркас формируется из днищевого, бортового и палубного перекрытий, система набора которых показана на рис. 93. Согласно принятой классификации, бортовое перекрытие, представленное на рис. 93, набрано по поперечной системе, так как в наборе преобладают поперечные балки — шпангоуты, являющиеся балками главного направления. В качестве перекрестных связей здесь служат продольные балки — бортовые стрингеры. Шпангоуты и бортовые стрингеры воспринимают основную часть нагрузки с листов обшивки бортового перекрытия и передают её палубе, днищу и поперечным переборкам. Часть нагрузки со шпангоутов передаётся на бортовые стрингеры, с них — на рамные шпангоуты и опорный контур.
Рис. 93. Система набора днищевого I, бортового II и палубного III перекрытий КС: 1 ‒ днищевой стрингер; 2 ‒ вертикальный киль; 3 ‒ флор; 4, 11 ‒ бортовые полотнища; 5 ‒ шпангоуты; 6 ‒ палубный настил; 7, 9 ‒ палубный стрингер; 8 ‒ комингс люка; 10 ‒ поперечная переборка В днищевом перекрытии, набранном по этой же системе, преобладающими балками главного направления являются флоры, а перекрёстными связями — продольные балки — днищевые стрингеры (см. рис. 93, 94). Нагрузки, действующие на днищевое перекрытие со стороны наружной обшивки, распределяются главным образом на продольные рёбра, меньшая часть нагрузок приходится непосредственно на бортовые шпангоуты и переборки. Продольные рёбра передают усилия на флоры, частично на опорный контур — поперечные переборки; флоры также распределяют усилия на бортовые перекрытия и на перекрёстные связи — днищевые стрингеры, передающие усилия на переборки. Палубное перекрытие (находится под палубным настилом и на рис. 93 не показано) по условиям сборки с бортовым полотнищем также имеет поперечную систему набора, только в качестве балок главного направления используются бимсы, а перекрёстных связей — продольные палубные стрингеры и карлингсы. Поперечная система (рис. 95) — основная, наиболее старая система набора, которая применялась ещё при постройке деревянных судов. Она надёжна в эксплуатации и проста в изготовлении, в настоящее время применяется преимущественно при строительстве малых и средних судов длиной до 100 м. Набор корпуса при этой системе состоит из часто установленных шпангоутов и флоров и редко отстоящих друг от друга стрингеров. Общая продольная прочность обеспечивается листами обшивки и небольшим количеством продольных балок — килем, скуловым стрингером, карлингсом. Этих связей достаточно для того, чтобы прочность корпуса не нарушалась при растяжении и сжатии наружной обшивки. Общая жёсткость и устойчивость корпуса достигается установкой шпангоутных рам на расстоянии 500‒ 900 мм друг от друга. Рис. 94. Балки главного направления и перекрестные связи в днищевом перекрытии одинарного дна Корпус судна, набранный по поперечной системе набора, хорошо выдерживает нагрузку от общего изгиба, особенно в оконечностях даже на судах длиной значительно больше 100 м, где шпангоуты опираются на ряд горизонтальных платформ (рис. 96). В носовой оконечности эта система достаточно хорошо воспринимает динамические нагрузки от ударов о воду (слеминг). Однако при этом палубные перекрытия в районе 1/4‒ 1/3 длины судна от НП испытывают большие сжимающие продольные усилия, чему способствует развал борта. Основные преимущества поперечной системы набора: ‒ простота конструкции; ‒ удобство сборки КС на стапеле; ‒ хорошая обеспеченность прочности корпуса за счёт использования шпангоутных рам, позволившая уменьшить количество поперечных переборок, улучшить использование вместимости трюмов и сократить число грузовых люков. Поперечная система набора наиболее предпочтительна для морских сухогрузных судов малого и среднего водоизмещения (до 20 тыс. т), так как у них напряжения от общего продольного изгиба сравнительно небольшие, поэтому при постройке таких судов используются минимальные толщины листов. Для судов длиной больше 100 м она малоэффективна из-за того, что флоры неустойчивы под действием усилий сжатия. Для устранения этого недостатка приходится значительно увеличивать толщину листов днищевой обшивки. Это приходится делать ещё и потому, что, согласно теории общей прочности судна, любая балка (пластина), опёртая на удлинённый прямоугольный контур, при сжатии вдоль коротких сторон (в данном случае вдоль судна) теряет устойчивость при напряжениях, в четыре раза меньших, чем при сжатии вдоль длинных её сторон.
Рис. 95. Сечение корпуса сухогрузного судна при поперечной системе набора: 1 - планширь; 2 - бимс палубный; 3 - настил палубы; 4 - продольная балка; 5 - карлингс; 6 - комингс люка; 7 - пиллерс; 8 - полубимс; 9 - стойка переборки; 10 - переборка непроницаемая; 11 - настил второго дна; 12 - киль вертикальный; 13 - киль горизонтальный; 14 - стрингер днищевой; 15 - днищевая наружная обшивка; 16 - флор; 17 - скуловой пояс; 18 - трюмный шпангоут; 19 - твиндечный бимс; 20 - наружная бортовая обшивка; 21 - шпангоут твиндечный; 22 - кница бимсовая; 23 - ширстрек; 24 - фальшборт Рис. 96. Поперечная система набора днища в носовой оконечности рудовоза: 1 - стрингер; 2 - флор; 3 - обшивка днища; 4 - форпиковая переборка с рёбрами жёсткости; 5 - шпангоуты; 6 - рёбра жёсткости для вертикальной переборки; 7 - бортовая обшивка; 8 - настил второго дна Сферу применения поперечной системы набора значительно сужают рост водоизмещения и размеров транспортных судов, применение в судостроении высокопрочных сталей. Рис. 97. Днищевое перекрытие с продольной русской (стрингерной) системой набора: 1 - обшивка днища; 2 - стрингер; 3 - двойной туннельный киль; 4 - второе дно Продольная система набора (рис. 97, 98) используется в днищевых и бортовых перекрытиях, наиболее удалённых от нейтральной оси сечения корпуса на судах длиной 100‒ 120 м. При этой системе набор состоит из близко расположенных палубных стрингеров и продольных балок и широко разнесённых карлингсов и разрезных шпангоутов. Наружные листы обшивки в них располагают вдоль судна, устойчивость их при продольном наборе в 4 раза выше, чем при поперечном при одинаковом расстоянии между балками в обеих системах. Рис. 98. Продольная система набора в днищевом перекрытии танкера: 1 - продольная балка; 2 - обшивка днища; 3 - флор Продольные рёбра в этом наборе опираются на высокие поперечные балки (флоры, бимсы), через отверстия в которых они проходят (см. рис. 97). Эти балки устанавливают значительно реже, чем при поперечной системе, тем не менее, они занимают некоторый объём внутренних помещений на судне. В бортовых перекрытиях сухогрузных судов продольную систему не используют в целях экономии объёма трюмов, а высокие поперечные рамы в двойном дне и под палубой размещению грузов не мешают. На судах, перевозящих жидкие грузы (на больших танкерах), бортовые перекрытия изготавливают по продольной системе, что даёт значительный выигрыш в снижении массы судна в целом. При постройке сухогрузных судов с двойными бортами (контейнеровозов, судов смешанного плавания, судов ледового плавания), образующими боковые цистерны, бортовые перекрытия также выполняются по продольной системе набора. Некоторые технологические трудности при использовании продольной системы набора связаны с вырезами в балках поперечного набора для прокладки через них продольных рёбер жёсткости и необходимостью подкрепления их рядом мелких деталей. На судах новых типов с широким раскрытием палуб устойчивость листов палубного настила может быть обеспечена без установки продольных рёбер жёсткости за счёт большей толщины продольных рёбер и увеличения добавочной площади их поперечного сечения. При малых толщинах листов палубной и днищевой обшивки за счёт использования сталей повышенной прочности единственной возможностью обеспечения их устойчивости является продольная система набора. Недостатком продольной системы набора является уменьшение поперечной прочности корпуса в связи с сокращением числа флоров и бимсов, что требует установки большего числа поперечных переборок, нежелательных для сухогрузных судов. На судах с продольной системой набора, перевозящих грузы малого удельного погрузочного объёма (руда, металлы), флоры располагают чаще, чем на обычных судах такого же размера. Для большей жёсткости, например днищевого набора, на всех сухогрузных судах в МО флоры устанавливают через две шпации. Корпус большого судна, набранный по продольной системе, легче корпуса, построенного по поперечной системе. Это объясняется тем, что при общем изгибе корпуса большое число продольных балок эффективнее вовлекает в работу наружную обшивку, настилы палуб и внутреннего дна. Комбинированная (смешанная) система набора преимущественно применяется при изготовлении корпусов сухогрузных, наливных и пассажирских судов длиной более 130 м, а также на грузовых судах для перевозки массовых грузов. Чаще её называют системой набора Ю.А. Шиманского или Миллера. По этой системе палубы и днища, даже при относительно малых расстояниях между поперечными переборками, выгоднее набирать по продольной системе. Для набора бортовых перекрытий, поскольку длина трюма обычно больше его высоты, целесообразнее применять поперечную систему с большим числом шпангоутов. В этих условиях сопротивление бортового набора местным нагрузкам, которым чаще всего подвергаются борга судна, более эффективно, чем при продольной системе. Оконечности судов обычно набирают по поперечной системе, так как в них на КС действуют преимущественно местные нагрузки. Кроме того, применение продольной системы набора в оконечностях встречает технологические трудности. При смешанной системе днищевая обшивка подкреплена стрингерами, палубная (прочная) — продольными подпалубными балками, а бортовая — шпангоутами с нормальным расстоянием между ними. Выбор той или иной системы набора производится не для судна в целом, а раздельно для каждого конкретного перекрытия и нередко — для отдельных его участков. При этом главным фактором выбора является соотношение размеров сторон перекрытия, а также направления действующих на него нагрузок (поперек или вдоль). Так, например, поперечные нагрузки преобладают в бортовых и днищевых перекрытиях, следовательно, для придания им большей прочности здесь используется поперечная система набора. Она менее сложна, более технологична при изготовлении полотнища, лучше приспособлена к восприятию местных нагрузок, в том числе давления льда и ударных усилий. Но в палубных и днищевых перекрытиях длинных судов (особенно танкеров) велики сжимающие и растягивающие напряжения, возникающие от изгиба корпуса при положении судна на волне, поэтому для их компенсации и повышения устойчивости обшивки на таких судах применяют продольную систему набора. Элементы конструкции этой системы имеют меньшую массу, а при равных массах с поперечной системой — меньшие суммарные напряжения от усилий общего изгиба и поперечной нагрузки.
|