Понятие о шпации, балках главного направления и перекрёстных связях

Корпус судна представляет собой оболочку, состоящую из горизонтальных и вертикальных пластин, подкрепленных балками. Совокупность пластины с подкрепляющими ее балками называют перекрытием. Различают днищевое, бортовое и палубное перекрытия (рис.1.31). Для каждого перекрытия судового корпуса опорным контуром служат другие смежные перекрытия.

 Подкрепляющие каждое перекрытие балки идут в двух взаимно перпендикулярных направлениях: продольном и поперечном.

 

Рисунок 1.31 - Основные перекрытия корпуса судна:

1-днищевое; 2-бортовое; 3-палубное

Обычно несколько более жестких балок, идущих в одном направлении, поддерживают большее количество менее жестких балок другого направления. Первые называют перекрестными связями, а вторые - балками главногонаправления. Примером перекрытия может служить днищевое перекрытие танкера (рис.1.32).

 

 

                  Рисунок 1.32-Днищевые перекрытия танкера

 

Вопросы для самоконтроля:

     1  Какие бывают системы набора корпуса?

2 Дать определение понятиям: шпация, балки главного направления и перекрестные связи?

3  Чем обусловлен критерий выбора различных систем набора корпуса и перекрытий судна?

Рекомендуемая литература [ 1, 3, 5, 7 ]

Основные конструктивные элементы корпуса: наружная обшивка днища и борта; настилы палуб и второго дна; продольные и поперечные переборки, форштевень, ахтерштевень, пиллерсы, фундаменты, фальшборт, надстройки, рубки, выгородки, шахты

Корпус всякого судна состоит из наружной обшивки и настила верхней палубы, изнутри подкрепленных продольными и поперечными переборками, палубами и платформами с их набором. Совместно со штевнями эти перекрытия образуют основной корпус.

Наружная обшивка и днища и борта образуют оболочку, препятствующую попаданию воды внутрь судна. Совместно с настилом прочих палуб и второго дна они одновременно являются основными связями, обеспечивающими общую продольную прочность судна, и опорными контурами перекрытий прочных переборок.

Наружную обшивку корпуса (рис.1.33) выполняют из листового материала, внутренней плоскостью крепящегося к кромкам набора. Листы обшивки своими длинными сторонами обычно располагаются вдоль судна, образуя по ширине и высоте корпуса поясья. Соединения поясьев между собой длинными горизонтальными кромками, идущими вдоль корпуса, называются пазами. Соединения листов поясьев короткими кромками, идущими поперек судна, называются стыками.

 

Рисунок 1.33-Наружная обшивка:

1 - ширстрек, 2 - фальшборт, 3 - листовой форштевень, 4 - шов, 5 - пояс листьев, 6 - стыки листьев, 7 - скуловой пояс, 8 - бортовой пояс, 9 - днищевые поясья, 10 - горизонтальный киль,

11 - район подкреплений, 12 - бортовая обшивка надстройки

Поясья, составляющие наружную обшивку днища и бортов, соответственно называются днищевыми и бортовыми. Верхний пояс бортовой обшивки, притыкающийся к настилу верхней палубы, называется ширстреком, пояс, идущий по скуле корпуса, - скуловым, а пояс обшивки днища, расположенный на диаметральной плоскости - горизонтальным килем (рис.1.34).

Рисунок 1.34-Расположение деталей наружной обшивки:

1- горизонтальный киль; 2 - обшивка днища; 3- скуловой пояс; 4 - обшивка борта;

5 - бортовой ширстрек; 6 - палубный стрингер; 7 - настил палуб

 

Горизонтальный киль и ширстрек испытывают при продольном изгибе корпуса наибольшие напряжения как наиболее удаленные от нейтральной оси поперечного сечения корпуса. Обычно их усиливают, утолщая по сравнению с остальными поясьями обшивки или выполняя из материала более высокой прочности. На судах, предназначенных для плавания во льдах, поясья бортовой обшивки в районе ватерлинии (ледовый пояс), а также в оконечностях делают более усиленными.

 Крайние поясья настила второго дна, идущие вдоль скулы и замыкающие по бортам отсеки двойного дна, называются междудонными листами или скуловыми стрингерами.

Палубы - это перекрытия в корпусе судна, проходящие почти горизонтально. Самая верхняя непрерывная палуба - главная палуба - закрывает корпус судна сверху и образует, одна или с палубой длинной надстройки, верхнюю оболочку корпуса. Палубы ниже главной имеют задачу увеличивать полезную площадь судна для размещения пассажиров и грузов. Палубы выше главной называют палубами надстроек. Толщина настила главной палубы зависит от длины судна, от высоты борта до главной палубы, высоты твиндека, от осадки, системы набора (продольная или поперечная) и расстояния между бимсами, а также от ширины непрерывной палубы между грузовыми люками и наружной обшивкой. Палубный настил, подобно наружной обшивке, изготовляется из отдельных поясьев листов, причем поясья, лежащие у ширстрека, называются палубными стрингерами, а поясья, проходящие вдоль люков, люковыми стрингерами (рис.1.35).

Рисунок 1.35-Палубы: а- названия палуб; b - палуба при поперечной системе набора; с - палуба при продольной системе набора.

1- палуба юта; 2- главная палуба (палуба переборок и палуба надводного борта); 3- вторая палуба; 4- туннель гребного вала; 5- навигационный мостин; 6- командный мостик;

7-  шлюпочная палуба; 8- палуба средней надстройки; 9- днищевая обшивка; 10- палуба бака;

11- третья палуба; 12- настил второго дна; 13- швы; 14- грузовые люки; 15- стык;

16- подкрепления люка; 17- машинная шахта; 18- палубный стрингер; 19- бимсы;

20 - арлингс; 21- ромбовидный лист; 22- рамные бимсы; 23- люковые стрингеры; 2 - настил палубы (рядом с бортом и люками палубные и люковые стрингеры); 25- настил между люками;

26- продольные подпалубные балки; 27- рамный бимс; 28- гофрированная переборка

 

Пиллерс - отдельно стоящая стойка для поддержания палуб или других конструкций судна (рис.1.36).

Пиллерсы проходят от флоров или настила второго дна до самой верхней палубы; на отдельных палубах они стоят точно друг над другом, так как в противном случае бимсы получили бы дополнительную изгибающую нагрузку. Пиллерсы изготовляют из стальных труб (реже из угольников) или другого сортового проката. На концах они имеют пяточные плиты и верхние накладки, а по обеим сторонам стенки продольной балки - вертикальные бракеты, которые служат для надежной передачи давления палубы и бимсов на пиллерсы и предотвращают боковое смещение продольной балки. Поперечные сечения пиллерсов определяются нагрузкой и длиной. Установка пиллерсов способствует уменьшению массы палубных перекрытий.

Рисунок 1.36-Пиллерс:

1-наружная обшивка днища; 2-настил второго дна; 3-накладной лист; 4-пиллерс; 5-поперечный комингс люка; 6-утолщенный поясок карлингса

 

Главные продольные и поперечные переборки относятся к основным корпусным конструкциям. Продольные переборки участвуют в обеспечении общей продольной прочности, а поперечные - в обеспечении поперечной и местной прочности корпуса (рис.1.37).

Переборки могут быть плоскими и гофрированными. Последние изготовляют из коробчатых или волнистых гофров из листовой стали. Гофрированные переборки имеют ряд значительных преимуществ перед плоскими: они легче (на 20—25% для больших судов), трудоемкость их изготовления на 10—15% меньше, упрощается использование трюмов с такими переборками.

Набор переборок выполняется из вертикально (стоек) или горизонтально расположенных балок, последние называются шельфами.

Форштевень является передней конструктивной деталью корпуса в виде балки, первой принимающей на себя удары при возможных столкновениях со льдами, плавучими предметами и т. п. Конструктивно форштевень выполняется так, чтобы воспринимаемые им усилия передавались на детали внутри судового корпуса. Форштевни, в зависимости от типа судна, изготовляют литыми, коваными и комбинированными: из литой стали и из обычного проката (рис.1.38).

Ахтерштевень - мощная конструкция, которой заканчивается корпус судна (рис.1.38). Кроме обеспечения прочности кормовой части корпуса, ахтерштевень поддерживает руль, защищая его при касании грунта кормой. На одновинтовых судах ахтерштевень удерживает дейдвудную трубу, которая проходит через него в специальной втулке, называемой яблоком.

Конструкция и форма ахтерштевней зависят от количества и расположения гребных винтов и от формы кормового образования корпуса. Ахтерштевни изготовляются литосварными, чаще всего из нескольких частей, и литыми. Прочное соединение ахтерштевней с основными корпусными конструкциями осуществляется при помощи приливов, называемых хвостовиками, брештуков и ребер жесткости.

Рисунок 1.37-Водонепроницаемые поперечные переборки:

А - расположение переборок у грузового судна (полнонаборное судно);b -поперечная  переборка; с- гофрированная  переборка; d - таранная  переборка. 1- ют;2- ахтерпик; 3-ахтерпиковая переборка; 4-трюмы; 5- средняя надстройка; 6 - палуба переборок; 7- машинное отделение; 8 - нижняя палуба; 9 - бак; 10 - цепной ящик; 11 - форпик;  12 - таранная переборка;   13- двойное дно; 14- туннель гребного вала; 15 - кницы;  16 - поясья обшивки переборок

        Рисунок 1.38- Форштевни и ахтерштевни:

А - брусковый форштевень; b - литой форштевень (ледокол); с- листовой (сварной) форштевень; d - ахтерштевень двухвинтового судна; е - ахтерштевень одновинтового судна. 1- хвостовик; 2 - башмак форштевня; 3-  продольное вертикальное ребро; 4 - поперечные ребра; 5 -носовые брештуки; 6 - рудерпост; 7 - старн-пост; 8 - яблоко  ахтерштевня; 9 - подошва ахтерштевня; 10 - окно ахтерштевня; 11-  баллер руля

Фундаменты и подкрепления корпуса под различные установки, машины, механизмы и т. п. представляют собой прочные и жесткие опоры, передающие развиваемые усилия, большой вес и инерционные усилия, возникающие при качке судна, на прочные связи корпуса без вибрации (рис.1.39).

                        

                      Рисунок 1.39 Фундаменты:

А - фундамент главного двигателя на настиле второго дна; b - фундамент главного двигателя на одинарном дне; с- фундамент для цилиндрического огнетрубного котла; d - фундамент для водотрубного котла; е - фундамент для компрессора

Кницы (с полками); 2 -флор; 3 -днищевой стрингер; 4-вертикальный киль; 5-поперечные бракеты; 6 - продольные балки; 7 - опорные горизонтальные полосы; 8 - фундамент вспомогательного двигателя; 9- анкерная связь; 10 - стопор котла; 11 - седельная опора

Фальшборт и леерное ограждение. На всех незащищенных, т. е. открытых палубах, таких как палубы надводного борта, надстроек и рубок, устанавливают фальшборт или леера (поручни), чтобы предотвратить выпадания за борт людей и груза или частей оборудования, особенно при сильном волнении.

Фальшборт - пояс листов высотой 1,10м, который склепывается либо сваривается с ширстреком (рис.1.40). На внутренней стороне фальшборт подкреплен стойками, а по верхней кромке идет планширь. Для стекания, попадающей на палубу, воды фальшборт имеет штормовые портики, которые снабжены защитными решетками или поворотными крышками. Часто фальшборт бывает приподнятым, и между ним и палубой имеется щель для стока воды. Там, где на палубе нет грузов и где едва ли возможно заливание палубы, фальшборт может быть заменен леерным ограждением, которое на пассажирских судах часто заменяется сеткой.

Рисунок 1.40-Фальшборт и леерное ограждение (а);

типы фальшборта (b):

1- фальшборт; 2 - леерное ограждение; 3 - планширь; 4 - стойка фальшборта; 5 - шпигат;