§ 37. Борт наливных судов 200

Характеристика бортовых перекрытий. Наливные суда имеют большую, чем сухогрузные, длину цилиндрической вставки (до 0,5L), что допустимо при сравнительно небольшой относительной скорости (Fr = 0,160,20), характерной для этих судов. Бортовые перекрытия на длине цилиндрической вставки вертикальны. На крупных танкерах общая длина грузовых танков составляет 0,60—0,75 L и даже более. 200

Борт наливных судов в отличие от борта сухогрузных судов дополнительно подвергается действию нагрузки изнутри — со стороны жидких грузов или балласта. Однако эту нагрузку принимают в качестве расчетной только для внутренних бортов на судах с двойными бортами. Размеры элементов конструкции наружного борта определяют, как и у сухогрузных судов, по внешней нагрузке. Кроме поперечной нагрузки бортовые перерытия испытывают усилия в своей плоскости от общего изгиба судна. 200

В пределах длины грузовых танков систему набора и конструкцию перекрытий сохраняют одинаковыми. Длина бортовых перекрытий равна длине днищевых. Высота бортовых перекрытий определяется высотой борта судна. Танкеры малых и средних размеров (L < 180 м) имеют поперечную либо продольную систему набора бортов. Поперечная система набора бортов кроме технологических преимуществ имеет эксплуатационные преимущества, так как благоприятствует стоку жидкого груза при разгрузке судна. 201

Наливные суда длиной более 180 м рекомендуется строить с продольной системой набора бортов. Достоинства такой конструкции борта состоят в том, что она имеет меньшую массу балок, обеспечивает устойчивость верхнего и нижнего участков бортовой обшивки, аналогична конструкции днищевых и палубных перекрытий. Недостатки конструкции борта с продольной системой набора: сложность и высокая стоимость изготовления, большое количество типоразмеров бортовых продольных балок, повышенная коррозия этих балок с нижней стороны. 201

Бортовые балки танкеров. Размеры поперечного сечения балок зависят от конструкции борта (системы набора) ввиду различия допускаемых напряжений, от расчетной нагрузки, пролетов, шпаций и граничных условий. При поперечной системе набора расстояние между флорами кратно шпации. За расчетный пролет шпангоутов принимают расстояние между бортовыми стрингерами (не более 3,5 м) или между нижним стрингером и серединой скуловой кницы. В последние годы с целью снижения трудоемкости и стоимости изготовления конструкций борта (при некотором увеличении массы) предусматривают не более двух бортовых стрингеров даже в тех конструкциях, для которых Правила Регистра СССР рекомендуют три стрингера. 201

Момент сопротивления шпангоутов, как и на сухогрузных судах, вычисляют по формуле (8.10), принимая m = 11 и k_ = 0,7. Учитывают больший износ балок набора танкеров по сравнению с износом балок сухогрузных судов. Если расстояние между поперечными переборками превышает 10 м, то в плоскости флоров и бимсов и при поперечной системе набора устанавливают рамные шпангоуты. В этом случае момент сопротивления остальных шпангоутов может быть уменьшен на 10%. 201

Бортовые стрингеры служат промежуточными практически несмещаемыми опорами шпангоутов. Момент сопротивления стрингеров вычисляют по той же формуле (8.10), заменив в ней шпацию на часть высоты борта, поддерживаемую рассматриваемым стрингером. Пролет стрингера принимают равным расстоянию между поперечными переборками, включая кницы. Коэффициент допускаемых напряжений k_ = 0,50, а коэффициент момента т — 18,4; 29; 37 — соответственно при отсутствии распорок, при одной, двух или трех распорках. 201

При продольной системе набора бортов танкеров основными являются горизонтальные балки, опирающиеся на рамные шпангоуты и поперечные переборки. Момент сопротивления продольных балок вычисляют по формуле (8.10), принимая т = 12 и k_ = 0,45 для балок в верхней части борта на 0,25D от палубы и в нижней части на 0,25D от днища. Для продольных балок посередине высоты k_ = 0,50. Для уменьшения числа типоразмеров балки группируют по 3, а на крупнотоннажных судах даже по 5, и расчетную нагрузку определяют на уровне средней из них. Для трех верхних балок нагрузку вычисляют на уровне нижней из них, учитывая таким образом ее большую динамичность вверху танков. Кроме местной прочности три верхних и три нижних продольных балки проверяют на устойчивость по формуле (5.11). 202

Момент сопротивления рамных шпангоутов вычисляют по формуле (8.10), принимая вместо обычной шпации расстояние между рамными шпангоутами b и k_ = 0,50. Дополнительно проверяют прочность стенки рамного шпангоута на срез, обеспечивая площадь поперечного сечения с учетом вырезов (в см²) не менее 202

(9.2) 202

где k_ = 0,65; _н = 0,57 _н; h_ст — высота сечения балки, см; s_K — поправка на коррозию, мм. Для рамного шпангоута коэффициент момента в формуле (8.10) принят равным т = 21; 29; 35 или 42, а в формуле (9.2) к = 0,33; 0,23; 0,21 —соответственно при отсутствии распорок, при одной, двух или трех распорках по высоте борта. 202

Горизонтальные распорки в бортовых танках вовлекают в совместную работу бортовые стрингеры и шельфы продольных переборок при поперечной системе набора борта, а также рамные шпангоуты и рамные стойки — при продольной системе, что позволяет уменьшить размеры балок и, как следствие, снизить их металлоемкость. Если бортовые танки пустые, распорки подвергаются сжатию. 202

Размеры поперечного сечения распорок должны удовлетворять требованиям прочности на сжатие и устойчивости. Площадь поперечного сечения распорки из условия прочности вычисляют (в см²) по формуле 202

(9.3) 202

где c — полусумма пролетов шпангоутов выше и ниже рассматриваемой распорки, м; h_р — периметр поперечного сечения распорки, см. Низкие допускаемые напряжения при сжатии (k_ = 0,25) обусловлены тем, что в распорках, жестко связанных с балками, при деформации шпангоутных рам могут появиться напряжения изгиба. 202

Минимальный момент инерции поперечного сечения распорки (в см⁴) получен из условия _э  2,4_т — это соответствует _кр =(0,970,98)_т — и определяется по формуле 203

(9.4) 203

где l₁ — длина распорки, равная расстоянию между свободными поясками рамных балок борта и продольной переборки, м; f — площадь поперечного сечения распорки по формуле (9.3), см²; _к — поправка к моменту инерции на коррозию. 203

В проекте судна размеры бортовых балок сохраняются на всей длине грузовых танков, если в соответствии с местными условиями не требуется усиления набора. Кроме расчетных предусмотрены минимально допустимые размеры рамных балок, обеспечивающие необходимую жесткость конструкции. Строительная толщина всех конструктивных элементов (стенки и пояска балок, книц, бракет, ребер) внутри грузовых танков не допускается меньше s_min = 0,025L + 6,5 мм. 203

Конструкция борта танкеров. Основные шпангоуты при поперечной системе набора и продольные балки, если не все, то расположенные в верхней части борта, подбирают по моменту сопротивления в соответствующем сортаменте профильной стали с учетом минимально допустимой на танкерах толщины конструктивных элементов. При необходимости балки основного набора делают составными, комбинируя профильную и листовую сталь, подобно днищевым балкам. Поясок составных горизонтальных бортовых балок целесообразно смещать относительно стенки вниз, чтобы уменьшить на них остатки перевозимых грузов. В стенке горизонтальных балок необходимы шпигаты, позволяющие снизить скопление воздушных пузырей и тем самым уменьшить интенсивность коррозии. 203

Размеры элементов сечения бортовых рамных балок определяют по требуемому моменту сопротивления аналогично подбору сечения флоров с использованием формулы проф. И. Г. Бубнова для тавровых балок (см. § 35). Свободный поясок бортовых стрингеров обычно работает на растяжение. Однако устойчивость его и эффективность бортовых стрингеров в целом должны быть обеспечены, т. е. исключено заваливание балки из-за асимметрии пояска. 203

Свободный поясок по концам срезают «на ус» и к пояску днищевой балки не приваривают. 204

204

Рис. 9.12. Бракеты устойчивости рамного шпангоута в районе присоединения распорки. 204

Рамные шпангоуты соединяют с флорами и рамными бимсами при помощи приставных или вварных книц (см. рис. 8.5). При продольной системе набора борта скуловой пояс чаще подкрепляют скуловыми бракетами (не менее двух на расстоянии между флорами). В результате остатки груза не задерживаются на скуле, а стекают к приемным патрубкам зачистной системы. 204

Конструкция соединения бортовых балок основного набора с поддерживающими их рамными балками идентична конструкции соединения днищевых продольных балок с флорами. Соединение пересекающихся балок может быть непосредственным или с помощью заделоч-ных планок. В районе присоединения распорных бимсов, где действуют большие сосредоточенные силы, отверстия в стенке рамных балок (бортовых стрингерах, рамных шпангоутах) заделывают планками. Стенку рамных балок подкрепляют ребрами жесткости, а в местах сосредоточенных сил — бракетами (рис. 9.12). 204

Распорки выполняют составными из профильной стали и обязательно открытого поперечного сечения. Чтобы исключить возможное сосредоточение взрывоопасной смеси газов, не допускаются какие-либо замкнутые полости. Форму поперечного сечения распорки и распределение материала в нем выбирают из условия обеспечения минимального момента инерции — не менее получаемого по формуле (9.4). 204

Конструкцию соединения распорок с балками рамного набора выполняют с учетом передачи больших сосредоточенных сил. Верхний наиболее развитый поясок распорки располагают на уровне стенки бортового стрингера при поперечной и па уровне горизонтальной балки при продольной системе набора (см. рис. 9.12). В последнем случае на этом же уровне по стенке рамного шпангоута с обеих сторон устанавливают бракеты устойчивости. На уровне нижнего пояска распорки по стенке рамного шпангоута размещают двухсторонние ребра жесткости или бракеты устойчивости. Для надежного присоединения торцовых сечений распорки к рамным балкам в плоскости их поясков обычно устанавливают фигурную бракету, а также одну или чаще две вертикальные кницы на каждом конце распорки. 204

Двойной борт наливных судов. Некоторые современные наливные суда по экологическим соображениям имеют двойные борта с продольной (танкеры типа «Победа») или с поперечной (танкер «Дмитрий Медведев») системой набора, расположенного в междубортном пространстве. В двойных бортах вместо рамных шпангоутов в плоскости флоров устанавливают проницаемые диафрагмы, а вместо бортовых стрингеров при поперечной системе набора — платформы. Для доступа ко всем частям двойного борта в диафрагмах и платформах кроме их концевых участков делают вырезы, расположенные длинной осью параллельно бортовой обшивке. 205

Суда с двойными бортами имеют и эксплуатационные преимущества, заключающиеся в снижении затрат по очистке танков от остатков груза. Внутренние борта, естественно, увеличивают массу корпуса. 205