1 ‒ Флор проницаемый; 2 ‒ флор непроницаемый; 3 ‒ полособульб (продольная балка); 4 ‒ двутавр (продольная балка); 5 ‒ заделочная планка

На транспортных морских судах расстояние между флорами принимают 2,4‒3,6 м. В пределах МО сплошные флоры устанавли­вают на каждом втором шпангоуте, т. е. через две шпации.

Бракетные флоры (рис. 109, в) устанавливаются на каждом шпангоуте в промежутках между сплошными, когда последние сто­ят не на каждой шпации. Они не играют существенной роли в рабо­те днищевого перекрытия, а предназначаются для подкрепления об­шивки и настила второго дна и передачи с них поперечной нагрузки на стрингеры, вертикальный киль и борта. Состоят они из верхних и нижних профильных балок, соединённых с вертикальным килем, междудонным листом и днищевыми стрингерами при помощи бракет (англ. bracket — пластина) прямоугольной или более сложной формы, служащая для подкрепления балок судового набора или соединения их между собой (рис. 112).

Рис. 112. Судовая бракета:

1 - днищевой лист; 2 - бракета; 3 - вертикальный киль; 4 - скуловой лист

При большой высоте бракеты выполняют с отогнутым фланцем или приваренным пояском, что повышает их устойчивость. Между флорами могут устанавливаться промежуточные подкрепляющие стойки, связывающие верхние и нижние балки днищевого набора в жёсткую конструкцию.

Бракетные флоры имеют меньший вес, но они менее технологич­ны, и вместо них часто устанавливают сплошные флоры.

Открытые флоры устанавливают во втором дне, они могут быть бракетными и облегчёнными. В первом случае соединение верхних и нижних балок набора второго дна с вертикальным килем, днище­выми стрингерами и крайним междудонным листом осуществляет­ся с помощью бракет, что вместе с флором создаёт монолитную жёст­кую конструкцию.

Все флоры, кроме расположенных в районе фор- и ахтерпика, прерываются на вертикальном киле, а при стрингерной (продоль­ной) конструкции дна — и на днищевых стрингерах. Расстояние меж­ду флорами равно одной шпации при поперечной и двум-четырем шпациям — при продольной системе набора днища. В районе скулы флора соединяется с крайним междудонным листом и через него — со скуловой кницей и шпангоутом.

Открытые облегчённые флоры (рис. 109, г) состоят из листов с большими вырезами (до 1,2 высоты вертикального киля), имеют вертикальные рёбра жёсткости, отстоящие друг от друга на расстоянии не более чем 2,2 м.

Стрингер (рис. 11З) (англ. string — привязывать, скреплять) — продольный элемент набора КС в виде листовой или тавровой балки, стенка которой устанавливается перпендикулярно к обшивке корпуса. Стрингер входит в качестве связующего конструктивного элемента во все перекрытия судна. Его функции в составе корпуса зависят от системы набора и типа судна.

Рис. 113. Конструкция корпуса судна (разрез по МШ):

1 - палубный стрингер; 2 - карлингсы; 3 - продольные балки; 4 - рамный бимс; 5 - шпангоут; 6 - ширстрек; 7 - скуловой киль; 8 - днищевые стрингеры; 9 - вертикальный киль;

10 - горизонтальный киль; 11 - пиллерс

Различают следующие типы стрингеров:

‒ скуловой;

‒ днищевой, в том числе вертикальный киль;

‒ бортовой;

‒ палубный.

Днищевой стрингер (см. рис. 113) — усиленная продольная бал­ка с приварной полкой, применяемая на сухогрузных морских судах длиной от 180 и более метров в конструкции двойного дна, или тав­ровая балка, используемая в конструкции днищевого перекрытия на малых судах без двойного дна. Может разрезаться флорами или быть непрерывной в зависимости от системы набора. На судах вну­треннего плавания этот стрингер называют кильсоном.

Для доступа в отсеки междудонного пространства в стрингерах делают овальные отверстия размером не менее 350 x 450 мм или круг­лые диаметром не менее 450 мм (чтобы через них мог пролезть чело­век). Толщина днищевого стрингера берётся равной толщине флора.

В носовой части судна, воспринимающей большие динамические нагрузки на волне, расстояние между стрингерами уменьшается; кро­ме того, между основными стрингерами для местного подкрепления обшивки и набора дополнительно устанавливаются полустрингеры в виде бракет уменьшенной высоты, привариваемых только к днищу и флорам. Чтобы избежать концентрации напряжений при сварке, стрингеры по концам крепятся к настилу через кницы.

Скуловой стрингер располагается со стороны трюма над скуло­вым поясом, придавая ему дополнительную прочность, и представ­ляет собой продольную балку, ограничивающую двойное дно край­ним (наклонным) листом.

Средний днищевой стрингер (вертикальный киль) — это цен­тральный пояс днищевой обшивки, связывающий воедино две по­ловины КС. Выполняется в виде тавровой балки, располагаемой в ДП между вторым настилом двойного дна и горизонтальным ки­лем (рис. 114, а, б). В отличие от обычного днищевого стрингера вертикальный киль, как одна из основных продольных связей корпуса, не разрезается на длине 0,6L, и в нём не делается никаких вырезов на длине 0,75L от HП, хотя требование неразрывности киля в насто­ящее время утратило силу, так как сварка обеспечивает равнопрочность соединяемых половин любого металлического стержня.

Горизонтальный киль на небольших судах является нижним по­яском вертикального киля, но на более крупных судах он представ­ляет собой килевой пояс наружной обшивки по толщине на 3‒5 мм больше, чем сама обшивка. Может выполняться в качестве отдель­ного корпусного элемента, присоединяемого к нижней полке верти­кального киля, при этом его ширина обычно больше ширины верхней и нижней полок киля.

Однако в районах, где имеется килеватость днища, горизонталь­ный киль имеет выгнутый внутрь профиль (рис. 114, в), к которому приваривается днищевая обшивка.

Рис. 114. Конструкция вертикального киля на судах без двойного дна:

а, б - в виде тавровой балки по днищу; в - в виде прогона поверх флоров:

1 - вертикальный киль; 2 - горизонтальный киль

Бортовой стрингер (см. рис. 113) — продольная тавровая бал­ка (реже листовая), соединяемая с бортовой обшивкой и шпангоута­ми; служит промежуточной опорой для шпангоутов, а при равной вы­соте стенок у стрингера и шпангоута является балкой, распределя­ющей местную нагрузку. В бортовом перекрытии сухогрузного суд­на из-за большой длины трюма жёсткость бортового стрингера значи­тельно ниже, чем рамного шпангоута. Поэтому эти стрингеры как пере­крестные связи малоэффективны, и их роль сводится к поддержанию промежуточных шпангоутов и передаче усилий на рамные шпангоу­ты. Благодаря этому обыкновенные шпангоуты, имея промежуточные опоры, могут иметь меньшее сечение. В результате общий вес бортовых перекрытий с рамными шпангоутами оказывается меньшим, чем при обычной конструкции. Такие конструкции нашли широкое примене­ние на судах с небольшой грузовместимостью — рудовозах, углевозах.

На танкерах, корпуса которых набраны по комбинированной си­стеме, т.е. днище и палуба по продольной, борта — по поперечной, бортовое перекрытие состоит из редко поставленных мощных стрин­геров и опирающихся на них шпангоутов. Количество стрингеров за­висит от высоты борта и обычно составляет от одного до трёх. Они представляют собой высокие балки с приваренным пояском или ото­гнутым фланцем. На поперечных переборках стрингеры разрезаются и крепятся к переборкам большими кницами. Рёбра жёсткости, при­вариваемые к стенке стрингера на каждом втором шпангоуте, служат для повышения устойчивости стенки.

Палубный стрингер может выполняться в виде листа и тавровой балки. Как правило, на судах большого водоизмещения применяет­ся листовой стрингер, представляющий собой утолщённый крайний пояс палубного настила, примыкающий к ширстреку, расположен­ному в верхней части бортового полотнища (см. рис. 113). Толщина его составляет не менее 85 % от толщины ширстрека, к оконечностям она постепенно уменьшается до толщины листов палубного насти­ла. Это объясняется тем, что при общем изгибе корпуса в месте со­единения палубного стрингера с ширстреком возникают значительные касательные напряжения, подобные тем напряжениям, которые имеют место в двутавровой балке в месте соединения её стенки с пол­кой. Во время крена судна на волне, когда имеет место косой изгиб корпуса, наиболее удалёнными от нейтральной оси оказываются па­лубный стрингер и ширстрек. Следовательно, в местах их соедине­ния напряжения выше, чем в других местах палубного перекрытия, и этому узлу в теории прочности корпуса придаётся особое значение. В связи с этим разработаны и применяются несколько разновидно­стей узлов соединения палубного стрингера и ширстрека.

Рис. 115. Узлы соединения палубного стрингера и ширстрека (а‒д)

Соединение, показанное на рис. 115, а, используется на неболь­ших судах. На крупных судах для устранения усадочных напряжений при сварке широко применяется клёпаное соединение при помощи стрингерного угольника (рис. 115, б). Постановка угольника на за­клёпках создаёт эластичное соединение, которое предотвращает воз­никновение трещин и распространение их с палубы на борт и с борта на палубу. Однако оба соединения имеют один недостаток: в кром­ке ширстрека возникают высокие нормальные напряжения, вызван­ные изгибом корпуса, ведущие к образованию трещин. Поэтому этот узел лучше работает, если две детали соединяются впритык (рис. 115, в, г). Лучшим методом соединения является соединение внахлёст (рис. 115, д), которое широко применяется на танкерах и рудовозах. Однако оно более трудоёмко в изготовлении и его применение не­сколько уменьшает свободную площадь палубы.

Ширстрек (рис. 116) (англ. sheer— отвесный, strake — полоса, пояс) — основная продольная связь, испытывающая на волнении наибольшую нагрузку от изгиба КС. Конструктивно представляет собой верхний усиленный пояс бортовой обшивки борта судна, из­готавливается на 20‒40 % толще, чем листы этой обшивки.

Рис. 116. Конструкция рамного бимса (а) и полубимса (б):

1 - палубный стрингер; 2 - бимс; 3 - карлингс; 4 - пиллерс; 5 - кница; 6 - борт; 7 - комингс люка; 8 - шпангоут; 9 - узел крепления ширстрека с палубным стрингером; 10 - полубимс;

11 - продольная балка

Высокая концентрация напряжений в районах носовой оконеч­ности и концов надстроек вынуждает усиливать толщину наружной обшивки и делать её равной толщине ширстрека.

Бимсы (англ. beams, мн. число от beam — балка, перекладина) и полубимсы представляют собой приваренные снизу к настилу палу­бы катаные или сварные балки поперечного набора судна, преимуще­ственно таврового профиля, поддерживающие настил палубы (плат­формы) (рис. 116, а, б). Если бимс не покрыт палубным настилом, его называют холостым. Они не разрезаются другими балками, а упруго заделываются на шпангоуты у бортов и свободно опираются на подпалубные рёбра жёсткости — карлингсы, которые лежат на попереч­ных переборках и шпангоутных рамах.

Расчёт простых бимсов производится в составе шпангоутной рамы. В изгибе корпуса бимсы участия не принимают, но своей жёст­костью они обеспечивают устойчивость настила палубы и всего пе­рекрытия. Поэтому помимо момента сопротивления бимсы должны иметь определённую величину момента инерции, характеризующе­го их жёсткость.

Усиленные бимсы относят к рамным бимсам, которые устанав­ливаются в местах действия больших сосредоточенных нагрузок (на­пример, под палубными механизмами), а также в тех местах, где нет пиллерсов, т.е. непосредственно под карлингсами. Обычно полурам­ные бимсы совмещают с комингсами люков (см. рис. 116, б). Тогда по высоте они одинаковы с высотой карлингсов. Вместе с усилен­ными бортовыми шпангоутами и флорами рамные бимсы образуют шпангоутную раму, которая широко используется при продольной системе набора палубы и устанавливается через каждые 3‒5 шпаций (не далее 3,5 м друг от друга в плоскости флоров). Высота вырезов для пропуска продольных балок в них не должна превышать 0,6 вы­соты бимса, а стенка бимса в районе вырезов подкрепляется рёбрами жёсткости и бракетами.

Рамные бимсы на танкерах имеют ту же конструкцию, что и на сухогрузных судах, за исключением высоты, которая доходит на крупных танкерах до 1,0‒1,2 м.

Действующую на палубу (платформу) поперечную нагрузку бимсы и рамные бимсы передают и распределяют через борта, пере­борки и другие конструктивные элементы КС. Поэтому они служат жёсткими опорами для продольных балок.

Расчёт нагрузок рамных бимсов производится в составе шпан­гоутной рамы, либо как упруго заделанной по концам балки палуб­ного перекрытия совместно с другими балками, включая карлингсы. Схема расчёта показана на рис. 117, а, б, на котором бимс представ­лен в виде поперечной балки переменного сечения, упруго заделан­ной по концам и опирающейся на продольные балки. Нагрузкой для бимса являются сосредоточенные в центре реакции карлингсов.

Рис. 117. Схема работы бимса (а) и карлингса (б)

Усиленные бимсы, совпадающие с носовой или кормовой кром­ками грузового люка, называют концевыми бимсами.

Полубимс — это часть полного бимса, расположенного в райо­не грузовых люков между бортом и продольным комингсом люка. Выполняется в виде однопролётной балки с упругой заделкой на шпангоуте и свободной опорой на комингсе (см. рис. 116, б).

Со шпангоутами и комингсами бимсы и полубимсы соединяют­ся при помощи книц.

Карлингс (см. рис. 113, 116) (англ. carlings) — продольная несу­щая подпалубная балка, используемая для поддержания бимсов и уси­ления прочности палубы в районе больших вырезов под грузовые люки, где установлены комингсы. В конструкции палубного перекры­тия карлингс ставится вдоль краёв люка под палубой (см. рис. 116), обеспечивая прочность перекрытия вместе с остальными элементами корпуса — палубным стрингером и продольными балками палубного набора при действии на него поперечной нагрузки. Вместе с бимсами карлингс образует перекрестные продольные связи подпалубного набо­ра. Опорами для карлингсов служат поперечные переборки корпуса, поперечные комингсы люков и пиллерсы.

Карлингс воспринимает реакции опирающихся на него бимсов и иолубимсов. Поэтому при расчётах его можно представлять бал­кой ступенчато-переменного сечения (см. рис. 117, б), ввиду симме­тричности деформации жёстко заделанной на переборках и допол­нительно опирающейся на упруго проседающие опоры — рамные бимсы. Реакции бимсов заменены равномерно распределённой на­грузкой.

Карлингсы изготавливаются в виде мощных сварных тавровых балок. Чтобы вырезы для пропуска бимсов не вызывали сильного снижения прочности карлингса, его высота принимается не менее по­луторной высоты бимса. Стенки карлингса в районе вырезов на каж­дом втором бимсе подкрепляются рёбрами жёсткости, на каждом чет­вёртом — бракетами. В районе люка карлингс переходит в продоль­ный комингс, имеющий отогнутую или приваренную с внутренней стороны полку (см. рис. 116).

Жёсткими опорами для рамных бимсов на танкерах являются продольные переборки, поэтому надобность в карлингсах в отсеках танков отпадает. В среднем отсеке роль карлингса выполняет отбой­ный лист. Это мощная балка с пояском, высота которой в два раза превышает высоту рамных бимсов и доходит на больших танкерах до 2‒2,5 м. Стенки отбойного листа подкрепляются рёбрами жёстко­сти. С рамным бимсом отбойный лист соединяется кницами.

Пиллерс (см. рис. 113, 116, 118) (англ. pillars — мн. ч. от pillar — колонна, столб) — одиночная вертикальная стойка, устанавлива­емая под комингсами в углах грузовых люков и служащая для пе­редачи усилия нагрузки с палубы на днище, и наоборот; может слу­жить также опорой для тяжёлых палубных механизмов и грузов. Обязательным условием мест их установки являются районы:

‒ днища — в местах пересечения днищевых стрингеров с рам­ным флором;

‒ палубы — в местах пересечения рамного бимса с карлингсом.

Если пиллерс не попадает на днищевой стрингер, флор подкреп­ляется в данном месте бракетами. При больших нагрузках на пил­лерс под него часто ставят накладной лист или соединяют его кни­цей с днищем.

Рис. 118. Пиллерс (конструкция и установка):

1 - наружная обшивка днища; 2 - настил второго дна; 3 - накладной лист; 4 - пиллерс;

5 - поперечный комингс люка; 6 - утолщённый поясок карлингса

Верхний конец пиллерса закрепляется на карлингсе или рамном бимсе, при этом место соединения подкрепляется бракетами.

На многопалубных судах пиллерсы ставят под каждой палубой на одной вертикали, с образованием непрерывной линии опор, пе­редающих нагрузку с палуб на днищевое перекрытие. Концы их со­единяются с балками набора при помощи книц. Поскольку пиллер­сы работают на сжатие, наиболее рациональным профилем для пил­лерсов является толстостенная труба или сваренные между собой листы, угольники или швеллеры. Иногда применяют трубы, сварен­ные из листового материала, или пиллерсы иного сечения, сваренные из листов или профилей.

Кроме того, в углах больших палубных вырезов под коминг­сы грузовых люков настилают более утолщённые палубные листы, а углы вырезов скругляют. Для поддержания поперечных балок в от­дельных местах палубного перекрытия могут ставиться дополни­тельные местные пиллерсы.

На небольших судах в ДП вместо пиллерса иногда устанавлива­ют неразрезной продольный карлингс.

Установка пиллерсов способствует уменьшению массы палуб­ных перекрытий. Обычно их ставят либо по концам грузового люка в ДП (два пиллерса на каждый трюм), либо по углам грузового люка (четыре пиллерса на каждый трюм).

Во время эксплуатации судна пиллерсы работают в основном на сжатие и продольный изгиб. Однако в отдельных случаях может на­блюдаться и их растяжение. Так, растягивающие нагрузки испытывают пиллерсы, установленные под брашпилем, при подъёме якоря, что не­редко приводило к их отрыву от палубы, особенно при сильном сжатии бортов на судах ледового плавания. Значительные поперечные нагруз­ки передаются на пиллерсы при ударах грейфером или грузами при по­грузке и выгрузке грузов, навалах груза во время шторма. При изгибе па­лубного перекрытия пиллерсы подвергаются также изгибным усилиям.

Тем не менее, при определении прочных размеров пиллерса в ка­честве расчётной принимают сжимающую нагрузку, приходящуюся на поддерживаемый пиллерсом участок палубы. Все остальные на­грузки, носящие случайный характер, учитываются введением коэф­фициента запаса в диапазоне 2‒6. Нижний предел устанавливается для жёстких коротких пиллерсов, верхний — для длинных гибких.

Иногда на судах применяют съёмные пиллерсы, устанавливаемые в случае необходимости (при размещении на палубе тяжеловесных грузов) в дополнение к основным, которые легко убираются при раз­грузке судна.

Концы флоров, бимсов, шпангоутов и других балок набора кор­пуса соединяют в узлах связей с помощью книц. Этим достигается не­изменность углов между осями балок и, следовательно, обеспечива­ется геометрическая неизменяемость формы КС.

Рис. 119. Судовая кница:

1 - настил палубы; 2 - ребро жёсткости; 3 - кницы; 4 - шпангоут

Кница (рис. 119) (англ. knee — колено) корпусная деталь в виде пластины треугольный или трапециевидной формы, соединяю­щая сходящиеся под углом балки набора КС (шпангоуты с бимсами и флорами, стойки переборок со стрингерами и рёбрами жёсткости и т. п.). Балки, установленные с помощью книц, образуют равнопроч­ное с корпусом соединение и благодаря этому могут применяться с меньшим поперечным сечением. Кницы изготавливают из матери­ала корпуса. Свободные наклонные кромки книц для большей жёст­кости могут иметь отогнутый фланцем край или приварной поясок.