ТЕМА 1.5 Конструкция корпуса судна

Системы набора перекрытий корпуса судна. Понятие о шпации. Выбор системы набора перекрытия. Сравнительная оценка применения

Различных систем набора

Конструкция всякого корпуса состоит из тонкой оболочки и подкрепляющих ее ребер - балок, образующих так называемый набор корпуса судна. Набор конструктивно расположен внутри корпуса, к нему своей внутренней стороной прилегает наружная обшивка и настилы палуб, скрепленные с ним сварными соединениями.

В соответствии с расположением элементов набора его разделяют на подпалубный, бортовой, днищевый и набор переборок. Конструкции, образованные набором с оболочкой, представляют собою основные связи судового корпуса, которые по их расположению разделяют на продольные и поперечные связи.

К продольным связям относятся: обшивка корпуса, настил палуб и платформ, продольные переборки и все продольные балки набора.

К поперечным связям по аналогии следует отнести ту же обшивку, настил палуб и платформ, поперечные переборки и все поперечные балки набора.

Каждый из элементов этих связей выполняет определенную работу в общей конструкции корпуса.

Наружная обшивка воспринимает непосредственно давление забортной воды, обшивка переборок - давление воды на одну сторону в случае затопления отсека или давление жидкости из граничащей с ней цистерны, а детали набора (продольные и поперечные балки) являются опорами для обшивки и переборок, они воспринимают действующие на них усилия и передают их на другие прочные части корпуса.

Система продольных и поперечных балок набора, перекрытых общей обшивкой или настилом, ограниченная жестким опорным контуром, образует так называемое корпусное перекрытие.

В зависимости от преобладающего направления балок набора образуется определенная система набора корпуса судна.

В судостроении приняты разнообразные конструкции корпуса, обусловленные типом судна, условиями его эксплуатации и перевозимыми грузами, но все они в зависимости от главного направления балок набора могут быть отнесены к одной из четырех основных систем набора: продольной, поперечной, смешанной и комбинированной (рис.1.24).

 

 

Рисунок 1.24-Системы расположения основного набора корпуса судна:

а - продольная; б - поперечная; в - смешанная; г - комбинированная.

1- стрингеры; 2 - рамные шпангоуты; 3 - шпангоуты; 4 - поперечные переборки; 5 - холостые шпангоуты (ледовое подкрепление); 6 - вертикальный киль; 7 -  радиальные (поворотные) шпангоуты

Поперечная система - основная система набора для постройки малых и средних судов длиной примерно до 140 м. Все небольшие суда длиной примерно до 60 м, такие как грузовые и пассажирские суда, танкеры, рыболовные суда, буксиры, ледоколы и т. д., строятся по поперечной системе набора (рис.1.25).

Рисунок 1.25-Поперечная система набора грузового судна:

  1 - рубка, 2 - ребра жесткости шахты машинного отделения, 3 - двойное дно,

4 - таранная переборка

 

При поперечной системе набора корпуса днищевые, бортовые и палубное перекрытия имеют поперечную систему набора (рис.1.26). Балки поперечного набора устанавливают на определенном расстоянии одну от другой, называемом шпангоутным расстоянием. Промежуток между этими балками называют шпацией.

В поперечных плоскостях располагаются рамные и холостые шпангоутные рамы. Вдоль судна располагаются только рамные балки (кильсоны, стрингеры, карлингсы). При такой конструкции обеспечивается местная прочность корпуса: хорошее восприятие поперечного сжатия, возникающего от давления ледяного поля

и ударные нагрузки при швартовке и навалах. Недостатком поперечной системы набора является малая прочность при общем продольном изгибе. Поперечная система набора более технологична, особенно при криволинейных обводах корпуса. Поэтому она используется в оконечностях большинства судов.

Рисунок 1.26-Конструкция корпуса с поперечной системой набора:

1- стрингер палубный; 2- настил палубы; 3- бимс; 4- карлингс; 5- бимс рамный; 6 -кница бимсовая; 7- угольник подсланевый; 8- шпангоут; 9 - шпангоут рамный; 10 - флор; 11- киль горизонтальный; 12 - киль вертикальный; 13 - стрингер днищевой; 14 - пояс скуловой; 15- кница скуловая; 16 - стрингер бортовой; 17- ширстрек

 

При продольной системе набора - основные связи корпуса установлены вдоль судна. Связи в районе днища и бортов состоят из днищевых и бортовых стрингеров, а под палубой - из продольных подпалубных балок (рис.1.27).

Рисунок 1.27-Конструкция корпуса с продольной системой набора:

1- бортовой стрингер; 2 - карлингсы; 3- палубные ребра жесткости; 4 - рамный бимс; 5 - бортовые ребра жесткости; 6 - бортовой рамный шпангоут; 7- днищевые ребра жесткости; 8 - флор;

9 - кильсоны, 10 - скуловой пояс.

Эти конструктивные элементы подкреплены в днищевом перекрытии поперечными балками (флорами), а в бортовом и палубном - рамными шпангоутами и бимсами. Флоры, рамные шпангоуты и бимсы образуют вертикальные жесткие на изгиб рамы, стоящие на расстоянии двух - четырех шпаций друг от друга (от 1,5 до 3,6 м). Преимущество продольной системы набора по сравнению с поперечной состоит в том, что при равной продольной прочности судна в перекрытиях (при условии одинаковых размеров судна) требуются меньшие затраты материала. Продольная система применяется обычно при постройке больших танкеров, длиной более 180 м, контейнерных судов, иногда угле- и рудовозов (рис.1.28).

Рисунок 1.28-Система продольного набора:

1 - коробчатая балка (поперечная связь); 2 - коробчатая продольная балка; 3 - водонепроницаемая поперечная переборка; 4 - опорная переборка; 5 - бортовая продольная переборка; 6 - туннель для трубопроводов; 7 - бортовая цистерна; 8 - вторая палуба; 9 -главная палуба

При комбинированной продольно-поперечной системе набора - корпусаприменяются различные сочетания систем набора отдельных перекрытий.   

Наибольшее распространение получила смешанная система академика

Шиманского Ю.А.. При этой системе в средней части корпуса днищевые и палубные перекрытия набираются по продольной системе, а бортовые – по поперечной (рис.1.29). Вследствие этого обеспечиваются общая продольная прочность корпуса и местная прочность бортов при воздействии внешних нагрузок. Система применяется на большинстве судов при длине корпуса более 60 м.

 

Рисунок 1.29-Конструкция корпуса со смешанной системой набора:

1 - бортовые холостые шпангоуты; 2 - бортовой рамный шпангоут; 3 - днищевые ребра жесткости; 4 - кильсон; 5 - флор (днищевой рамный шпангоут); 6 - бортовой стрингер; 7 -ширстрек;

8 - палубный стрингер; 9 - палубные ребра жесткости; 10 - карлингс; 11 - рамный бимс

 

В оконечностях корпуса и в машинном отделении всегда используется поперечная система набора независимо от системы набора в средней части корпуса. Это связано с повышенными гидродинамическими нагрузками в условиях волнения и от работы винтов, с динамическими нагрузками от работающих двигателей, а также с технологией изготовления корпуса.

     Комбинированную систему набора применяют обычно на грузовых и пассажирских судах длиной более 130 м, а также на грузовых судах для массовых грузов (рис.1.30 а, б); на танкерах она применяется как система Миллара (рис.1.30 в) для судов длиной от 80 примерно до 180 м.

 

Рисунок 1.30-Комбинированная продольно-поперечная система набора: а - грузовое судно; b- судно для массовых грузов; с- танкер (система Миллара)

1 - коробчатая поперечная балка; 2 - туннель затопления; 3 - днищевая бортовая цистерна;

4 - подпалубная цистерна