§ 38. Усиление бортового набора 205

Ледовые усиления. Конструкции корпуса судна, плавающего во льдах, подвергаются значительным статическим и динамическим нагрузкам, превышающим нагрузки в свободной ото льда воде, а также интенсивной коррозии и износу. В зависимости от района и периода эксплуатации судов предусмотрено [17] разделение ледовых усилений корпусов на шесть категорий: УЛА, УЛ, Л1, Л2, Л3 и Л4. Эти категории указаны соответственно уменьшению объема усилений. 205

Форму обводов корпуса устанавливают с учетом ледовой категории, назначения судна и характера взаимодействия корпуса со льдом. Суда категории УЛА имеют ледокольную форму с уступом в нижней части форштевня, ограничивающим выход судна на лед. Суда категории УЛ имеют обычно полуледокольную форму обводов корпуса. На судах активного ледового плавания категорий УЛА и УЛ не допускаются бульбообразные обводы носовой оконечности. В подзоре кормовой оконечности судов категорий УЛА, УЛ и Л1 предусматривается выступ (ледовый зуб), расположенный в корму от руля, для защиты руля на заднем ходу. Форма обводов кормовой оконечности также должна обеспечивать защиту руля и винтов. 205

При назначении ледовых нагрузок ввиду сложности определения их действительных значений строятся упрощенные физические модели взаимодействия корпуса судна со льдом. Усиление конструкций выполняют в пределах ледового пояса, охватывающего наружную поверхность корпуса, части которой могут подвергаться расчетному давлению льда во время эксплуатации судна (рис. 9.13). 206

206

Рис. 9.13. Ледовый пояс: а — районы усиления конструкции корпуса (носовой А; средний Б; кормовой С); б —ледовая нагрузка в районах усиления. 206

I — борт в пределах переменных ВП; II — ниже пояса I;III — скулозой пояс; IV — днище; 1 — верхняя граница ледового пояса; р_н, р_к и р_с~интенсивность нагрузки соответственно в носу, в корме и в середине судна. 206

Натурные наблюдения показали, что зона контакта в момент соударения корпуса со льдом имеет вид пятна, вытянутого вдоль судна. Это обусловливает выбор системы набора борта. Для восприятия ледовой нагрузки целесообразно применение поперечной системы набора. В этом случае в работу вовлекается большее число балок (шпангоутов), чем при продольной системе набора борта (рис. 9.14), и меньше расходуется материал. Однако продольная система набора не исключается: при необходимости, например на крупнотоннажных танкерах, ее приходится использовать, что связано с дополнительными затратами материала на подкрепления. 206

207

Рис. 9.14. Возможное расположение зоны контакта со льдом на панелях бортовой обшивки при поперечной (а) и продольной (б) системах набора. 207

Толщину обшивки ледового пояса (в мм) получают исходя из условия прочности балки-полоски, у которой после ее износа допустимы два пластических шарнира на опорах: 207

207

где а — расстояние между балками основного набора, м; р — расчетная ледовая нагрузка в данном районе, кПа; s_к = иТ/2 — износ наружной обшивки в середине срока службы судна, мм (интенсивность износа и — 0,4; 0,3 и 0,25 мм/год — соответственно для судов категории УЛА, УЛ и Л1). 207

Конструкция соединения верхнего и нижнего концов основных шпангоутов судов с ледовыми усилениями та же, что и на судах без этих усилений. Промежуточные шпангоуты, расположенные между флорами и между скуловыми бракетами, на судах категории УЛА, УЛ, Л1 также должны иметь закрепление концевых сечений. Нижний конец шпангоута закрепляют на междудонном листе, устанавливая с обратной его стороны в плоскости шпангоута ребро, перекрывающее и скуловой пояс. В конструкции закрепления промежуточных шпангоутов необходимо 207

208

208

Рис. 9.15. Закрепление верхних концов шпангоутов в районе ледовых усилений в зависимости от категории: а — Л2 и Л3; б — Л1; в — УЛ и УЛА. 208

1— верхняя граница ледового пояса. 208

Рис. 9.16. Усиление борта в районе ледового пояса по системе рамных шпангоутов: а — схема набора; б — разрез по борту. 208

1 — бортовой стрингер; 2 — вторая палуба; 3 — ледовый пояс; 4 — рамный шпангоут. 208

208

полностью исключить или хотя бы нейтрализовать жесткие точки. На судах категории Л2 и Л3 нижние концы промежуточных шпангоутов, пропущенные на 1 м ниже ледового пояса, закрепляют на горизонтальном разрезном ребре или бортовом стрингере. 208

Верхний конец промежуточных шпангоутов на судах категорий УЛА и УЛ приваривают торцом к расположенным выше ледового пояса палубе или платформе и дополнительно кницей соединяют с продольным ребром, специально установленным для этой цели. На судах категории Л1 допускается только приварка торцов шпангоутов к настилу палубы или платформы (без установки книц), а на судах категорий Л2 и Л3 — к бортовому стрингеру, расположенному на 500 мм и более над верхней границей ледового пояса (рис. 9.15). 208

Расстояние между разносящими бортовыми стрингерами составляет не более 2,0 м. В конструкции с одинаковыми шпангоутами они разносят локальную ледовую нагрузку на соседние участки, привлекают к работе ближние незагруженные в данный момент шпангоуты, служат концевой опорой для промежуточных шпангоутов на судах категорий Л2 и Л3. Кроме того, бортовые стрингеры обеспечивают плоскую форму изгиба шпангоутов, особенно с несимметричными поясками и (или) расположенными под острым углом к обшивке. Ввиду большой трудоемкости сборки и сварки разносящих стрингеров их заменяют усиленными, если позволяют условия размещения перевозимых грузов. Требуемые размеры шпангоутов в системе с разносящими стрингерами таковы, что они чаще всего не могут быть подобраны из катаных балок — их приходится делать составными. 208

Конструкция ледовых усилений по системе рамных шпангоутов в меньшей степени обладает недостатками системы с разносящими стрингерами. Рамные шпангоуты устанавливают на расстоянии двух — четырех нормальных шпаций и обязательно в плоскости флоров. Между ними располагают основные и промежуточные шпангоуты, опирающиеся на разрезные рамные бортовые стрингеры, расстояние между которыми по высоте составляет не более 2,5 м (рис. 9.16). 209

Система с рамными шпангоутами имеет большую несущую способность, чем система обыкновенных шпангоутов. Требуемый момент сопротивления шпангоутов определяют из условия появления в пролете фибровой текучести. Площадь поперечного сечения стенки рамных шпангоутов находят из условия прочности на срез. Дополнительно проверяют устойчивость стенки при действии нормальных и касательных напряжений. 209

Бортовой стрингер по длине имеет постоянную высоту стенки, равную высоте стенки рамного шпангоута, или постепенно уменьшающуюся в пролете до значения, составляющего не менее двух значений высоты основного шпангоута. Конструкция соединения бортовых стрингеров с основными и промежуточными шпангоутами должна быть достаточно прочной, способной воспринимать расчетные ледовые нагрузки. Стенки рамных балок подкрепляют ребрами и бракетами устойчивости. 209

Система рамных шпангоутов в районе ледовых усилений внешне подобна конструкции набора борта в районе МО. Однако кроме общего назначения определяющие функции бортового набора в указанных районах различны. В МО рамный набор устанавливают в дополнение к основному для обеспечения необходимой жесткости перекрытия с целью исключить возможный резонанс конструкций. На судах с ледовыми усилениями рамный набор вместе с основным обеспечивает местную прочность перекрытий. Основные и промежуточные шпангоуты при определении их размеров рассматриваются как неразрезные балки с промежуточными опорами на стрингерах. 209

Усиление корпусов судов, швартующихся в море. Специфика эксплуатации промысловых судов обусловливает дополнительные требования к конструкции корпуса. Добывающие суда в отдаленных районах промысла вынуждены для сдачи улова швартоваться к борту рыбоперерабатывающих баз. При швартовке судов в море на волнении в результате больших нагрузок от навала одного судна на другое бортовые перекрытия, несмотря на амортизирующие устройства, часто получают значительные остаточные деформации обшивки и балок набора. Повреждаются соединения балок и другие конструкции. 209

В зонах контакта при швартовках применяется только поперечная система набора. Чтобы обеспечить несущую способность перекрытия, увеличивают размеры балок. 210