§ 69. Системы набора.

Корпус судна представляет собой совокупность связанных между собой плоских перекрытий: палуб, бортов, днища, переборок, платформ и т.д. перекрытия образуются системой пересекающихся, обычно под прямым углом балок, которые служат опорой для обшивки и настилов. Балки набора перекрытий идут в двух направлениях: вдоль и попе-рек судна.

Балки перекрытий подразделяются на балки главного направления – часто идущие балки одного направления - и перекрестные связи – несущие (рамные) балки, пересе-кающие и поддерживающие балки главного направления.

Балки главного направления определяют систему набора перекрытия. Если балки главного направления идут вдоль судна, система набора перекрытия называется продоль-ной, если балки главного направления идут поперек судна, то система набора перекрытия называется поперечной.

Системой набора называется взаимное сочетание продольных и поперечных связей перекрытия, которое определяет положение пластин обшивки и настила. Положение пла-стин определяет условие их работы по восприятию нагрузок..

Таким образом, любое судовое перекрытие может иметь одну из трех систем набо-ра:

1. продольную, когда балки главного направления идут вдоль судна, а корот-кая сторона пластины соответственно – поперек;

2. поперечную систему набора, когда балки главного направления идут попе-рек судна, а короткая сторона пластины ориентирована вдоль судна;

3. клеточную, при которой стороны пластины практически одинаковы, кото-рая, кстати, по условию работы пластины в общем изгибе является частным случаем продольной системы.

Разные перекрытия одного и того же судна могут иметь разные системы набора. При выборе той или иной системы набора исходят из условия обеспечения как местной, так и общей продольной прочности судна при минимальном весе конструкции и техноло-гичности ее сборки.

Наибольший выигрыш в весе получается в том случае, когда балки главного на-правления идут параллельно короткой стороне перекрытия.

1. Поперечная система набора.

Для судов небольших размеров, испытывающих, относительно небольшой изги-бающий момент при общем изгибе, для обеспечения общей прочности достаточно толщи-ны листов наружной обшивки и настила палубы. Устойчивости пластин перекрытия обес-печивается с помощью только одних часто поставленных поперечных балок, расстояние между которыми – шпация – составляет обычно 500 – 800 мм.

Поперечная система, давая выигрыш в весе, обеспечивает достаточную местную прочность. При этом она проста по конструкции и позволяет легко осуществлять стыков-ку секций при сборке корпуса судна.

При увеличении размеров судна обеспечить продольную прочность за счет увели-чения толщины обшивки становится нецелесообразным. Поэтому в настоящее время по поперечной системе набора строят сравнительно небольшие сухогрузы, пассажирские су-да, буксиры, ледоколы.

Конструкция судна с поперечной системой набора представлена на рисунке 93.

2. Продольная система набора

Пластины, ориентированные вдоль судна по сравнению с аналогичными, располо-женными поперек судна, при общем продольном изгибе примерно в четыре раза более ус-тойчивы. Кроме того, при расчете продольной прочности большую роль играет площадь поперечного сечения балки (эквивалентного бруса). При продольной системе набора бал-ки главного направления, идущие вдоль судна, значительно увеличивают площадь попе-речного сечения, а следовательно, и поперечную прочность. Поэтому для судов, испыты-вающих большой продольный изгиб, наиболее приемлемой становится продольная систе-ма набора.

При продольной системе расстояние между продольными балками колеблется в пределах 500 – 900 мм. Перекрестные связи – флоры, рамные шпангоуты и рамные бимсы, обеспечивающие поперечную прочность, расставляются через 1500 – 5000 мм.

К преимуществам продольной системы можно также отнести то, что при такой системе набора отпадает необходимость в большом количестве гибочных работ. Однако сильно усложняется процесс стыковки секций корпуса при сборке на стапеле, так как приходится стыковать большое количество продольных балок

3. Клеточная система набора

Эта система набора применяется в перекрытиях в сочетании с другими системами, прежде всего там, где действуют большие местные нагрузки, например, в машинных от-делениях некоторых судов по клеточной системе набирают днищевые перекрытия, по-скольку набор машинного отделения в процессе эксплуатации испытывает значительные статические, динамические и вибрационные нагрузки и должен обладать гораздо большей прочностью и жесткостью. Также по клеточной системе набирают днищевые перекрытия рудовозов и других судов, перевозящих тяжелые грузы.

4. Системы набора корпуса судна.

Если все перекрытия судна набраны по одной системе, то можно определить сис-тему корпуса в целом. Но гораздо чаще встречаются суда, имеющие разные системы на-бора для разных перекрытий.

Поперечную систему набора всех перекрытий, а, следовательно, и корпуса, имеют многие суда, особенно небольшого размера. Поперечная система набора применяется у ледоколов и судов ледового плавания, а также у паромов, которые перевозят сосредото-ченные грузы на палубе, на толкачах и буксирах.

К достоинству поперечной системы следует отнести испытанность и надежность в эксплуатации. Суда, имеющие поперечную систему набора, хорошо переносят эксплуата-ционные перегрузки, различного рода удары и большие поперечные сжатия корпуса.

Что касается продольной системы набора корпуса, то таких судов практически нет. Даже если борта, днище и корпус судна набраны по продольной системе, носовая и кор-мовая оконечности, скорее всего, будут набраны по поперечной системе набора.

К достоинствам продольно системы набора судна можно отнести значительную продольную прочность таких судов.

Недостатками продольной системы набора можно считать незначительную мест-ную прочность бортов, что сказывается при действии нагрузок в районе действующей ва-терлинии. К таким нагрузкам можно отнести давление льда, навал судов, удары от пла-вающих предметов и др., которые могут повредить обшивку между продольными ребрами жесткости.

Также при продольной системе набора наблюдается повышенная коррозия бортов, которая объясняется застоем воды на продольных бортовых балках, которые затрудняют сток воды.

Продольная система набора довольно широко применялась при постройке нефте-наливных судов, благодаря хорошему протеканию груза вдоль судна, сравнительной про-стоте и технологичности конструкции. В настоящее время чисто продольная система поч-ти не применяется.

Как уже отмечалось, и у поперечной системы, и у продольной системы набора есть свои преимущества и недостатки. Это послужило причиной появления смешанных сис-тем набора корпуса. Под смешанной системой набора понимается такая система, при ко-торой отдельные основные перекрытия корпуса (днище, борта, палуба) набраны по раз-личным системам набора.

.

Рисунок 102

Корпус, набранный по смешанной системе:

1 – рамный бимс, 2 – карлингс, 3 – продольные ребра жесткости палубы, 4 – холостые шпангоуты, 5 – кница, 6 – рамный шпангоут, 7 – бортовые стрингеры, 8 – скуловая кница, 9 – продольная гофрированная переборка, 10 - вертикальный киль, 11 – рамный флор, 12 – стойка продольной переборки.

Наибольшее распространение получила смешанная система набора, предложенная в 1918 году Ю.А.Шиманским, которая теперь носит его имя. В конструкциях , набранных по системе Шиманского, палуба и днище имеют продольную систему набора, так как они больше, чем борта , участвуют в общем изгибе судна. Борта же, часть которых, согласно эпюре нагрузок, изображенной на рисунке 89, меньше участвуют в общем изгибе, мало того, на борту в районе нейтральной линии нормальные напряжения равны нулю. Зато борта испытывают местные нагрузки, например, при швартовке или давлении льда, по-этому их набирают по поперечной системе набора.