Для вывода движущегося судна из резонанса следует изменить либо курс, либо скорость хода судна, но только не оба параметра вместе, так как при этом появляется возможность снова попасть в резонанс.

Для определения возможности попадания в резонанс можно воспользоваться диаграммами, предложенными В.Г.Власовым, которые строятся для определенных значений периода бортовой, килевой качки и длины волны. По этим диаграммам легко определить курсовые углы и скорости хода судна, которые обеспечивают ему безопасное плавание без попадания в резонанс.

 

§ 59. Успокоители качки

Как уже было отмечено, качка оказывает негативное влияние как на людей, так и на конструкции судна. Для уменьшения размахов килевой качки и заливания палубы у судов делают значительный подъем палубы в носу и корме – седловатость палубы. Этой же цели служат надстройки носа и кормы – бак и ют, водоотбойные козырьки  и др.

 Для уменьшения влияния бортовой качки на судах используют так называемые успокоители качки. Установка успокоителей качки значительно сказывается на стоимости судна, поэтому их устанавливают в основном на пассажирских и научно - исследовательских судах

Успокоители качки применяют с целью создания момента, противоположного по отношению к моменту, создающему качку. Наиболее простыми успокоителями качки являются скуловые кили, которые представляют собой пластины, устанавливаемые на скулах вдоль судна на протяжении 25 – 50% длины судна (Рисунок 84). При своей простоте они уменьшают размах качки на 30 – 40%. Ширина килей рассчитана таким образом, что их наружная кромка находится над основной линией и в пределах наибольшей ширины судна, поэтому кили не повреждаются при швартовке судна к причалу или при соприкосновении с грунтом. Их ширина составляет от 0,3 до 1,0 метра в зависимости от размеров судна. Но эти кили представляют собой дополнительные выступающие части корпуса и довольно значительно увеличивают сопротивление воды движению судна. Для того чтобы уменьшить сопротивление, форма скуловых килей от начала до самой оконечности соответствует линиям тока воды на наружной обшивке.

Успокоительные цистерны (Рисунок 85) – это цистерны, устраиваемые по бортам судна и соединенные между собой перетоками внизу и сверху. Цистерны частично заполнены водой или жидким топливом. Верхний переток имеет клапан, позволяющий регулировать скорость перетока жидкости из цистерны в цистерну, тем самым добиваются, чтобы жидкость при качке переливалась с запозданием, тем самым создавая стабилизирующий момент.

Принцип действия различных успокоительных цистерн одинаков. Наибольшее демпфирующее действие таких цистерн на бортовую качку составляет около 50%, то есть качка уменьшается в два раза. Некоторые успокоительные цистерны снабжаются встраиваемым насосом с гироскопическим управлением. Такие успокоительные цистерны называются активными.

Наиболее сложными и дорогими являются гироскопические успокоители (Рисунок 86). Принцип действия гироскопа основан на том, что у вращающегося гироскопа при приложении момента ось отклоняется перпендикулярно плоскости действия момента. С другой стороны гироскоп препятствует изменению направления своей оси. Благодаря соответствующему управлению гироскоп постоянно противодействует бортовой качке.

Общая масса подобных гироскопических устройств составляет около 1,5% массы судна. Для приведения их в действие нужна специальная электростанция. Они обладают очень долгим разбегом, до полутора часов. Поэтому очень немногие суда имеют такие успокоители качки.

 Небольшие гироскопы, напротив, используются для регулирования, например, управлением насосами активных успокоительных цистерн и гидродинамических стабилизаторов.

Гидродинамические стабилизаторы - наиболее эффективные успокоители качки. Рули таких стабилизаторов расположены с внешней стороны корпуса судна на скуле (Рисунок 87).  Чтобы при причаливании не повредить рули, а также, когда нет необходимости в их применении, их втягивают внутрь корпуса с помощью гидравлических машин в ниши для рулей. Рули управляются при помощи гироскопического механизма. Во время хода рули создают момент, препятствующий бортовой качке. Регулирующий гироскоп для управления приводом рулей работает так быстро и эффективно, что переход рулей осуществляется за 1 – 2 секунды, что позволяет успокоить колебания судна в самом начале.

Гидродинамические активные рули успокаивают бортовую качку на 90%. увеличение сопротивления воды очень незначительно.

 

  КОНСТРУКЦИЯ И ПРОЧНОСТЬ СУДОВ

 

                    

Глава 7. ПРОЧНОСТЬ

Прочностью судна называется его способность выдерживать различные эксплуатационные нагрузки не разрушаясь и не получая остаточных деформаций. Прочность – одно из основных качеств судна. Прочность судов должна быть достаточной при минимальном весе конструкций корпуса, так как снижение веса корпуса приводит к увеличению грузоподъемности судна. Кроме того, корпус должен быть достаточно жестким, а отдельные элементы корпуса должны быть достаточно устойчивыми.

Наука о прочности, жесткости и устойчивости конструкций корпуса судна называется строительной механикой корабля.

Различают общую и местную прочность судна. Нарушение общей прочности судна приводит к разрушению корпуса и, как правило, к гибели судна, местной прочности судна - к местным (локальным) повреждениям.

Корпус судна представляет собой сложную пустотелую балку (коробчатую), подкрепленную набором в различных направлениях. Все связи корпуса участвуют одновременно в нескольких видах деформаций, которые вызываются как общим изгибом корпуса, так и местным изгибом перекрытий, набора, пластин.

Общая продольная прочность судна обеспечивается связями корпуса, идущими непрерывно по всей или значительной части его длины (наружная обшивка, настилы палуб, продольные переборки, второе дно, продольный набор), общая поперечная прочность - поперечными переборками, поперечным набором, днищем, палубами.

При проектировании судна выполняются расчеты прочности судна, конечной целью которых является определение напряжений, которые могут возникнуть в корпусных конструкциях при действии на судно различных эксплуатационных нагрузок. Эти расчетные напряжения не должны превышать допустимых напряжений.

 

 

§ 60. Нагрузки, действующие на корпус

Все силы, действующие на корпус, можно разделить на две категории:

I. Постоянные – действующие в течение всего периода эксплуатации судна, к которым относятся:

1. силы веса – вес корпуса, вес механизмов, вес груза и пассажиров и т.п.;

2. силы поддержания – постоянные силы, действующие на плавающее судно, определяемые объемом погруженной части корпуса судна;

3. силы сопротивления воды.

II. Случайные – действующие в течение какого-либо промежутка времени. Эти силы могут действовать единовременно или повторяться. К ним относятся:

4. гидродинамические нагрузки, являющиеся следствием удара волн о корпус судна;

5. силы инерции, возникающие при качке

6. реакция кильблоков при постановке судна в док;

7. ударные нагрузки, например, удары при швартовке или посадке на мель;

8. заливание палубы водой при килевой качке;

9. прочие нагрузки.

В зависимости от действия сил на корпус судна или на его связи рассматривают общую продольную прочность, поперечную и местную прочность.

Корпус плавающего судна изгибается в своей вертикальной плоскости, испытывает так называемый общий изгиб. В результате такого изгиба в поперечных сечениях судна возникают перерезывающие силы и изгибающие моменты.

Восприятие внешних нагрузок отдельными составляющими частями корпуса судна – местный изгиб – происходит одновременно с общим изгибом и под воздействием тех же нагрузок. Распределение нагрузок на общий и местный изгиб производят только с целью удобства проведения расчетов, на самом деле есть единое напряженное состояние всего корпуса судна.

Кроме того, все нагрузки можно разделить на две категории: силы, действующие на тихой воде, и дополнительные силы, вызываемые волнением.

Наиболее легко определяемыми силами являются силы, действующие на судно на тихой воде.

 

 

§ 61. Изгиб корпуса на тихой воде.

Изгиб корпуса на тихой воде вызван тем, что обычно силы веса и силы поддержания распределены по длине судна неодинаково. В каждом поперечном сечении они имеют разные значения, хотя их равнодействующие, согласно условиям плавучести судна, равны и направлены в противоположные стороны.

Схема нагрузок представлена на рисунке 88. Силы поддержания распределены по плавной кривой. Форма ее определяется строевой по шпангоутам для данного водоизмещения судна (кривая 2), а силы веса – ступенчатой кривой 1 согласно распределению весов по длине судна. Кривая имеет вид ломаной кривой, поскольку распределение веса идет по отсекам и не зависит от геометрии, как сила поддержания. Суммарная нагрузка представлена кривой 3, по которой видно, что в середине судна преобладает выталкивающая сила, и нагрузка направлена снизу вверх, на оконечностях преобладают силы веса, и суммарная нагрузка направлена вниз. Под действием такой неравномерно распределенной нагрузки корпус судна испытывает изгиб, который носит название общего продольного изгиба корпуса судна. Отсюда можно сделать вывод, что чем лучше соблюдается условие распределения груза пропорционально объему внутренних помещений, тем меньшие нагрузки на тихой воде будет испытывать судно.

Величина изгибающих моментов и перерезывающих сил на судне зависит от распределения сил веса и поддержания по длине судна, и корпус судна может испытывать прогиб или перегиб. При прогибе концевые участки корпуса оказываются выше средней части, палуба испытывает сжатие, а днище – растяжение. При перегибе – наоборот – палуба судна испытывает растяжение, днище – сжатие. Одно и то же судно в разный момент времени может иметь как прогиб, так и перегиб.

 При определении изгибающих моментов на тихой воде правилами Регистра установлены стандартные случаи загрузки трюмов, топливных и балластных цистерн, рефрижераторных помещений. Эти случаи предусматривают наиболее неблагоприятные нагрузки, которые могут возникнуть в нормальных условиях при эксплуатации судна.

Чтобы избежать дополнительных продольных нагрузок, которые могут появиться при загрузке судна, верфью составляются грузовые планы, которые включают в себя указания, каким образом в соответствии с важнейшими случаями загрузки и осадок должны распределяться грузы в трюмах по длине судна. Таким образом  достигается достаточно хорошее соотношение веса судна и выталкивающей силы в отдельных частях судна. Однако на нагрузки при волнении это оказывает лишь самое небольшое влияние.

 

§ 62. Нагрузки при волнении

Волновое воздействие на судно вызывает

· изменение распределения сил поддержания по длине судна;

· возникновение инерционных сил при качке;

· появление местных нагрузок от ударов волн;

· появление волновой вибрации – явление, при котором судно на волнении малой интенсивности испытывает вибрацию.

При плавании на  волнении судно получает дополнительный изгибающий момент (Рисунок 89). Когда судно находится на вершине волны, силы поддержания в середине судна резко возрастают, так как увеличивается объем погруженной части корпуса судна, в то время, как в оконечностях объем погружения уменьшается, то есть уменьшается сила поддержания. Получается, что судно, получает дополнительный перегиб. Когда судно находится на подошве волны, то, наоборот, произойдет резкое уменьшение сил поддержания в средней части судна и увеличение в оконечностях, что приведет к дополнительному прогибу. Изменение распределения сил поддержания по длине приведет к значительному изменению изгибающих моментов и перерезывающих сил. Поэтому волновую составляющую изгибающего момента объединяют с изгибающим моментом на тихой воде, и их сумму называют расчетным изгибающим моментом

М р = М т.в. + М в     

(188)

Аналогично поступают при определении перерезывающих сил: расчетные перерезывающие силы определяют суммированием сил, возникающих на тихой воде, и дополнительных перерезывающих сил от волнения:

N р = N т.в. + N в        

(189)

При проектировании судна изгибающие моменты, возникающие при волнении, рассчитывают для различных вариантов нагрузки, и подбирают для судна такие параметры, чтобы оно, воспринимая изгиб, не ломалось. Судно может прогибаться не более, чем на 1/500 часть своей длины.

 

§ 63. Общая продольная прочность

Общей продольной прочностью судна называется способность корпуса выдерживать общий изгиб корпуса – сложное напряженное состояние корпуса, вызванное силами, действующими в вертикальной, горизонтальной плоскостях, и кручением.

 К связям, которые должны выдерживать эти напряжения, относятся:

· обшивка днища и бортов,

· настилы палуб и второго дна,

· обшивка продольных переборок,

· стенки вертикального киля, стрингеров, карлингсов, продольные ребра жесткости,

· другие непрерывные продольные связи.

Для удобства решения задач об общем изгибе корпуса принято площади поперечного сечения всех конструктивных элементов, идущих непрерывно вдоль судна, заменять условной балкой, называемой эквивалентным брусом.

§ 64. Понятие об эквивалентном брусе

Корпус судна считают коробчатой балкой, а, как известно из курса «Сопротивления материалов», при изгибе в балке возникают нормальные и касательные напряжения. Такие напряжения называются общими:

По теории изгиба балок нормальные напряжения от изгибающего момента в поперечных сечениях корпуса изменяются в зависимости от отстояния от нейтральной оси (нейтральной осью называется линия, где нормальные напряжения равны 0) и определяются по формуле:

(190)

                                                      

где М – изгибающий момент в данном поперечном сечении корпуса,

z i – отстояние i-ой связи от нейтральной оси,

I – главный центральный момент инерции рассматриваемого поперечного сечения корпуса относительно нейтральной оси сечения.

Условно принято считать изгибающий момент положительным при растянутой палубе и сжатом днище.

Величина касательных напряжений, действующих в рассматриваемом сечении, будет определяться по формуле:

(191)

                                                   

где N – перерезывающая сила,

S – статический момент части поперечного сечения относительно нейтральной оси,

I – момент инерции площади поперечного сечения относительно нейтральной оси,

T – суммарная толщина продольных связей.

Наибольшие нормальные напряжения возникают в связях корпуса, наиболее удаленных от нейтральной оси, а наибольшие касательные напряжения в связях у нейтральной оси.

Наибольший изгибающий момент действует в поперечном сечении в районе мидель-шпангоута, а наибольшие перерезывающие силы – в сечениях в районе 0,24 L от оконечностей. Для этих сечений и проводится проверка прочности.

Для того чтобы определить напряжения, действующие в связях корпуса, необходимо вычислить момент инерции, моменты сопротивления и статический момент расчетного поперечного сечения.

Термин «эквивалентный брус» связан с условным приемом, заключающимся в том, что все продольные связи, расположенные на одинаковом расстоянии от нейтральной оси, можно объединить в отдельные группы и сосредоточить у ДП. В результате получается сечение балки, эквивалентное по своим прочностным качествам рассматриваемому поперечному сечению корпуса. В силу симметрии корпуса расчет выполняется для половины сечения корпуса и половины эквивалентного бруса.

В схему поперечного сечения (Рисунок 91) вводятся только площади сечения продольных связей, скорректированные с учетом их протяженности в корпусе.

Суть проверки продольной прочности корпуса заключается в том, что определяется общий изгибающий момент судна, а затем просчитываются напряжения, которые возникают в продольных связях от действия этого момента. Напряжения рассчитываются по формулам (190) и (191). Как видно из этих формул, напряжения зависят от характеристик сечений: момента инерции площади сечения, статического момента площади сечения и др. при расчете напряжения не должны превышать допустимых для данного конкретного материала, из которого изготовлен корпус, значений. Если оказывается, что напряжения, которые могут возникнуть в связях, больше допустимых, усиливают эти балки, увеличивая площадь сечения.

При расчете прочности расчетная балка представляет собой продольную балку набора вместе с частью обшивки – присоединенным пояском обшивки, так как обшивка тоже участвует в общем изгибе. На рисунке 92 показан узел 1 с рисунка 91, который и является одной из таких расчетных единиц.

 

§ 65. Поперечная прочность корпуса. Местная прочность

Одновременно с проверкой общей прочности проводят проверку поперечной и местной прочности корпуса судна. Силы веса и силы поддержания, помимо общего изгиба, подвергают корпус сжатию, кручению и поперечному изгибу.

Способность судна противостоять деформациям в поперечном направлении называется поперечной прочности судна. Расчеты поперечной прочности судна сводятся к расчетам рамных конструкций (шпангоутных рам) и к расчетам плоских перекрытий.

Поперечная нагрузка корпуса возникает вследствие гидростатического давления воды. Наряду с этими нагрузками при передвижении во льдах возникают большие давления на бортовую наружную обшивку. Изнутри на корпусные конструкции действует вес груза, машинных установок, оборудования и т.д., а также собственный вес корпуса. Отчасти эти нагрузки компенсируются гидростатическим давлением воды, например, на днищевых перекрытиях. Груз, находящийся на палубах, действует не только на палубные перекрытия, но и на бортовые связи.

При движении на волнении наряду с изгибающими моментами судно испытывает также скручивание. Это происходит из-за перераспределения выталкивающей силы на судне, идущем под углом к волне. Как можно видеть из рисунка 93 при косом курсе гребень волны проходит под углом к диаметральной плоскости, а, следовательно, силы поддержания распределяются таким образом, что вызывают скручивание корпуса.

Подобное же скручивание корпуса можно получить при неравномерной  загрузке, если, например, загрузить правый носовой отсек и левый кормовой.

 При качке, особенно килевой, действуют инерционные силы, как веса, так и сил поддержания, которые тоже могут значительно увеличить изгибающие моменты на корпусе.

 Наряду с названными выше нагрузками на корпус судна действуют значительные изгибающие нагрузки при спуске судна со стапеля. При ремонте судна в доке весь вес судна сосредотачивается на неподвижных опорах – кильблоках, что вызывает существенные нагрузки па поперечные связи корпуса. Эти нагрузки обязательно должны быть учтены при проектировании судов.

Шпангоутная рама образуется поперечными связями днища, борта и палубы, лежащими в одной вертикальной плоскости. На рисунке 94 показана схема нагрузки, которую воспринимает шпангоутная рама. Расчет шпангоутной рамы производится на суммарное действие нагрузки, изображенной на рисунке.

Общая поперечная прочность судна обеспечивается не только шпангоутными рамами, но и поперечными переборками, которые являются основными связями, предотвращающими перекос судна.

Местная прочность корпуса определяется как прочность каждого отдельного элемента, то есть это способность корпуса судна выдерживать нагрузки, действующие на отдельные его перекрытия и связи. Например, к расчетам местной прочности относится определения напряжений в балках набора и в отдельных местах обшивки от давления воды, грузов, инерционных сил от ударов волн и т.д.

 

 

§ 66. Требования к прочности судов внутреннего плавания

Превышение изгибающих моментов против принятых может быть вызвано:

· большими, чем расчетные, значениями длины и высоты волны, что возможно в случае, если судно одного класса попадает в волновые условия, соответствующим водоемам более высоких разрядов, что возможно при нарушении правил плавания;

· неравномерным распределением грузов.

Для каждого сухогрузного и наливного судна должна быть разработана  «Инструкция по загрузке и разгрузке судна», подтвержденная расчетами прочности, остойчивости и дифферентовки судна, учитывающими неблагоприятные случаи нагрузки в случае загрузки-выгрузки.

 Инструкция должна содержать следующие данные:

1. варианты загрузки, при которых может быть разрешено плавание, включая неполную загрузку и допустимую перегрузку при определенных условиях с указанием соответствующих осадок;

2. условия постановки судна под погрузку, наличие балласта;

3. рекомендации для капитана для аварийных случаев затопления отсеков и трюмов;

4. допускаемая неравномерность загрузки;

5. допускаемые удельные нагрузки;

6. допускаемое количество слоев груза и порядок загрузки и выгрузки;

7. рекомендуемые способы укладки и крепления грузов;

8. особенности загрузки и выгрузки наливных судов;

9. информацию о возможности ускоренной загрузки и выгрузки;

Корпус судна должен быть сконструирован так, чтобы его прочность была обеспечена как при общем изгибе, так и при воздействии местных нагрузок.

Глава 8. КОНСТРУКЦИЯ

 

 

§ 67. Корпус судна и его основные элементы.

Корпус судна представляет собой совокупность связанных между собой плоских перекрытий: палуб, бортов, днища, переборок, платформ и т.п.

 

Рисунок 95

Схема корпуса судна

1 – бак; 2 – козырек; 3 – форпик: 4 – верхняя палуба; 5 – грузовой люк; 6 – рубки; 7 – средняя надстройка; 8 – вторая палуба; 9 – поперечная переборка; 10 – форпиковая переборка (таранная); 11 – ахтерпиковая переборка; 12 – трюм; 13 – твиндек (межпалубное пространство); 14 –настил второго дна; 15 – туннель валопровода; 16 – ахтерпик; 17 – ют; 18 – фальшборт; 19 – световой люк МО.   

 

 

· Корпус судна – непроницаемая оболочка, состоящая из обшивки, настилов, подкрепляемых балками, идущими вдоль и поперек судна, обеспечивающая плавучесть, прочность и возможность размещения людей, грузов и оборудования. Нижняя горизонтальная плоскость корпуса называется днищем, боковые вертикальные – бортами, горизонтальные плоскости, соединяющие борта, называются палубами. Для доступа во внутренние помещения судна на палубе делаются вырезы - люки, которые во время плавания судна водонепроницаемыми крышками

· Наружная обшивка – непроницаемая оболочка корпуса.

· Пояс обшивки – ряд листов в продольном направлении, соединенных короткими кромками.

· Скула – участок перехода обшивки от борта к днищу.

· Настилы – листы оболочки, образующие палубы и платформы

· Верхняя палуба идет по всей длине корпуса и ограничивает его сверху. Расположенные под ней палубы нумеруются сверху вниз: вторая, третья и т. д.

· Платформы в отличие от палуб простираются лишь на часть длины судна и располагаются ниже верхней палубы.

· Переборка – вертикальная стенка, разделяющая внутреннюю часть корпуса на отсеки или ограничивающая надстройки. Различают продольные и поперечные переборки.

· Полупереборка – переборка корпуса, проходящая не по всей высоте отсека.

· Выгородка – вертикальная или наклонная стенка, разделяющая помещения внутри отсека (легкая проницаемая переборка).

· Второе дно – настил с подкрепляющими балками, установленный на флорах и кильсонах (применительно к морским судам – на флорах, вертикальном киле и днищевых стрингерах).

· Двойное дно – часть корпуса, ограниченная снизу днищевой обшивкой, а сверху – настилом второго дна.

· Внутренний (второй) борт – продольная переборка, ограничивающая прилегающий к борту узкий отсек.

· Двойной борт -  отсек, ограниченный снаружи обшивкой борта, а изнутри – обшивкой внутреннего борта.

· Надстройка – конструкция, расположенная на верхней палубе и образованная продольными и поперечными переборками и палубой. На судах внутреннего плавания продольные переборки (боковые стенки) надстройки отстоят от борта не более чем на 1/3 ширины судна. При наличии многоярусной надстройки нумерация палуб надстройки ведется снизу вверх.

· Рубка – любое отдельно стоящее помещение на любой палубе.

· Бак  надстройка в носовой части судна, начинающаяся от форштевня.

· Ют – надстройка в кормовой части судна, доходящая до крайней точки кормовой оконечности.

· Фальшборт – ограждающие конструкции на палубе (Рисунок 96), находящиеся в плоскости бортов, состоящие из вертикальных стоек и верхней обделки – планширя.

· Комингс – конструкции, идущие по периметру люковых вырезов.

· Твиндек – судовое помещение между двумя палубами.

· Форпик – первый носовой отсек.

· Ахтерпик – крайний кормовой отсек.

· Трюм – внутрикорпусное помещение на судне, используемое для перевозки грузов.

· Туннель гребного вала – узкий коридор, начинающийся от кормовой переборки машинного отделения и идущий до кормовой части судна. Служит для прохода гребного вала, а также для обеспечения доступа к нему.

· Машинное отделение (МО) – помещение, в котором расположены главные и вспомогательные механизмы.

На рисунке 97 можно видеть, как выглядят отдельные корпусные конструкции сухогрузного судна, имеющего срединное расположение машинного отделения

 

 

Изнутри обшивка подкрепляется каркасом – набором Балки набора делятся на продольные и поперечные, на легкие (холостые) и рамные. Легкие продольные балки называются ребрами жесткости, поперечные – холостыми шпангоутами, бимсами.

Днищевые и бортовые рамные балки называются стрингерами. Средний днищевой стрингер, расположенный в диаметральной плоскости, называется вертикальным килем.  При отсутствии двойного дна днищевые стрингеры можно называть кильсонами, а вертикальный киль – средним кильсоном. Стрингер, установленный на скуле, называется скуловым стрингером, при наличии двойного дна его называют междудонный лист. На сухогрузных судах днищевой набор закрывается сверху настилом второго дна.

Продольные палубные балки называются карлингсами (Рисунок 98).

Набор переборок состоит из легких вертикальных балок – стоек, горизонтальных связей – шельфов.

Поперечные балки, образующие замкнутую раму (Рисунок 99), называются: днищевые – флоры, бортовые – шпангоуты, палубные – бимсы

.Связи набора разбивают обшивку и настилы на отдельные пластины.

Между палубами внутри корпуса устанавливаю отдельно стоящие стойки для увеличения жесткости конструкции, которые называются пиллерсами. В местах пересечения балок (в угловых соединениях) устанавливают треугольные кницы. Кроме книц, для соединения балок набора служат также бракеты – небольшие стальные листы прямоугольной или близкой к ней формы. Если кницы скрепляют и подкрепляют угловые соединения балок, то бракеты соединяют и обеспечивают жесткость параллельных балок.

 

Наружную обшивку корпуса и настил палубы сваривают из отдельных листов, длинные кромки которых направлены вдоль судна, и которые образуют так называемые поясья обшивки.

 Обшивка и настил палубы – основные связи эквивалентного бруса, обеспечивающие общую и местную прочность корпуса судна. Однако роль отдельных поясьев в обеспечении прочности неодинакова и определяется положением их относительно нейтральной оси эквивалентного бруса.

Наибольшую нагрузку получают палуба и днище корпуса, а также верхний пояс бортовой обшивки, который называется ширстреком, и так называемый скуловой пояс – место перехода днища в борт.

Вдоль диаметральной плоскости ДП по днищу проходит пояс днищевой обшивки, называемый горизонтальным килем. Ширина его должна быть не меньше 600 мм, а толщина несколько больше толщины основной обшивки.

Скуловой пояс тоже требует увеличения толщины обшивки.

Суда ледового класса, плавающие в акватории с битым льдом, имеют в районе ватерлинии утолщенный пояс бортовой обшивки, называемый поясом ледового усиления, верхняя кромка которого возвышается на 250 мм над ГВЛ, а нижняя – на 400 мм ниже порожней ватерлинии.

Так как угловое соединение борта и палубы испытывает значительные нагрузки, его тоже усиливают, увеличивая толщину ширстрека и примыкающего к нему пояса палубного настила, называемого палубным стрингером.

Комингсы люков представляют собой вертикальные балки с поясками сверху и снизу, идущие по периметру люка. Эти конструкции испытывают большие нагрузки и имеют важное значение для прочности судна, так как восполняют потерю прочности верхней палубы от наличия больших отверстий в ней – грузовых люков. Ведь, как известно, любое отверстие ослабляет прочность конструкции и требует дополнительного подкрепления.

 

§ 68. Элементы конструкции.

Как было отмечено ранее, судно при эксплуатации выдерживает действие различных нагрузок. Воспринимая эти нагрузки, отдельные элементы корпуса изгибаются относительно конструкций, на которые они опираются.

 

 

Классификация конструктивных элементов связана с классификацией нагрузок, действующих на корпус.

По характеру работы отдельные элементы (связи) корпуса судна делятся на следующие категории:

1. Элементы, непосредственно воспринимающие внешние нагрузки, прежде всего давление воды. К ним относятся:

o наружная обшивка,

o листы настилов второго дна и палуб,

o листы продольных и поперечных переборок,

2. Элементы, распределяющие нагрузки, а также служащие опорами для пластин. К ним относятся так называемые ребра жесткости.

3. Элементы, составляющие несущую конструкцию. К ним относятся:

o рамные шпангоуты и бимсы,

o днищевые и бортовые стрингеры,

o карлингсы,

o флоры,

o прочие несущие балки.

4. Элементы, служащие опорами для основных несущих балок набора, обладающие значительной жесткостью на изгиб в своей плоскости. К ним относятся:

o борта,

o переборки,

o днище,

o палубы.

 

Пластины обшивки и настилов поддерживаются балками набора, которые обычно располагаются в одной плоскости по бортам, палубе и днищу, образуя замкнутые рамы. Поперечные рамы располагаются на некотором расстоянии одна от другой. Это расстояние между поперечными рамами называется шпацией. Набор может образовывать также и продольные, горизонтальные и вертикальные рамы.

Набор с листами обшивки или настилов образует бортовые, палубные и днищевые перекрытия. В свою очередь эти перекрытия соединяются между собой и, опираясь друг на друга, создают объемные пространственные отсеки.

Плоские рамы представляют собой конструкции, состоящие из балок набора, лежащих в одной плоскости и жестко соединенных между собой.

Простая шпангоутная рама состоит из двух шпангоуто в, идущих по бортам, соединенных между собой по палубе бимсом, а по днищу – флором.

Вертикальные продольные рамы образуются продольными связями палубы (карлингсами) и днища (кильсонами), которые соединены между собой вертикальными стойками поперечных переборок. Горизонтальные продольные рамы состоят из бортовых стрингеров, соединенных шельфами поперечных переборок.

Корпусные перекрытия представляют собой систему пересекающихся между собой взаимно перпендикулярных балок набора с обшивкой или настилом, ограниченных жестким контуром, который представляет собой тоже перекрытия. То есть корпус судна как бы разделен вдоль и поперек плоскими перекрытиями. Перекрытия бывают бортовые, днищевые, палубные и другие. Для днищевых перекрытий, например, жесткий опорный контур образован бортами и переборками.

Связи в судовых перекрытиях делятся на

§ балки главного направления – часто расположенные балки одного направления, которые могут быть расположены как вдоль судна, так и поперек;

§ перекрестные связи – мощные балки, пересекающие и поддерживающие балки главного направления.

Понятно, что балками главного направления могут быть как несущие балки, так и ребра жесткости. Перекрестные связи всегда – несущие балки.

Прочность днищевых перекрытий рассматривается, как способность их противостоять распределенной нагрузке от гидростатического давления воды, а также давления грузов в трюмах или механизмов в МО. Днищевые перекрытия проходят также проверку на восприятие реакции кильблоков при постановке судна в док, а также на нагрузки, которые мог