Вопросы для повторения

1. Перечислите допущения в расчетах тонких пластин.

2. Охарактеризуйте пластины, гнущиеся по цилиндрической поверхности, и методику расчета этих пластин.

3. Что такое балка-полоска? Как определяют ее жесткость и момент сопротивления?

4. Опишите влияние коэффициента распора и толщины на суммарные напряжения в середине пластины конечной жесткости.

5. Охарактеризуйте методику определения эйлеровых напряжений для сжатых пластин и способы повышения их устойчивости.

6. Объясните, почему пластина, сжатая вдоль длинной стороны, более устойчива.

Раздел II. Проектирование конструкций корпуса морских судов глава 3. Основные понятия о конструкции корпуса § 12. Общие сведения об архитектурно-конструктивных типах судов

Понятие «архитектурно-конструктивный тип судна». Это совокупность определенных архитектурных и конструктивных признаков, которые характеризуют конструкцию корпуса в соответствии с функциональным назначением судна как плавучего сооружения.

Архитектурные особенности судов обусловлены требованиями эксплуатации, надежности, экономики и эстетики. В судостроении предпочтение отдается судам, архитектурно-конструктивные признаки которых обеспечивают при экономных затратах материалов безопасность плавания, наибольшую приспособленность в соответствии с их назначением и достаточную надежность.

Архитектурно-конструктивные типы судов с увеличением объема перевозок, номенклатуры грузов постоянно развиваются: появляются новые, совершенствуются традиционные. Развитие архитектурных достоинств судов непосредственно связано с улучшением мореходности, функциональности (приспособленности), с повышением надежности и экономичности конструкции. Степень технического совершенства судов определяют исходя из их соответствия предъявляемым, часто противоречивым требованиям при достижении наибольшей экономической эффективности.

Проектируя конструкции корпуса, принимают во внимание только те характерные признаки, которые непосредственно влияют на прочность и надежность конструкции судна. К таким признакам относятся: количество, расположение и протяженность надстроек, положение машинно-котельного отделения (МКО) по длине судна, число и степень раскрытия палуб, установка внутренних бортов, продольных переборок, размеры и общая протяженность грузовых помещений и др.

Количество и протяженность надстроек. Объемные, ограниченные палубой, боковыми и концевыми стенками сооружения на всей ширине верхней палубы или отстоящие от ближайшего борта на расстоянии не более 0,04 ширины судна называют надстройками. В надстройках оборудуют различные служебные, жилые, грузовые, пассажирские и другие помещения. Все суда, за редким исключением, имеют носовую (баковую) и кормовую (ютовую) надстройки.

При расположении МКО в середине над ним обычно предусматривают среднюю наиболее развитую надстройку. Суда с тремя надстройками называют трехостровными, поскольку приближающееся из-за горизонта судно первоначально появляется как бы в виде трех островов. В зависимости от протяженности средняя надстройка может принимать участие в общем изгибе судна (см. гл. 4 и 12). Условия обитаемости экипажа и пассажиров в ней наиболее благоприятные.

По концам надстроек, особенно средней, как в прерывистых связях, при общем изгибе судна появляется концентрация напряжений, что требует усиления конструкции основного корпуса и самих надстроек в районе их окончания. К недостаткам размещения надстроек в середине относится разделение площади палубы на два участка, а также потеря части площади открытой верхней палубы (ВП). Это уменьшает возможности перевозки палубных грузов и снижает эффективность грузовых работ. В послевоенные годы многие сухогрузные суда стали строить без средней надстройки и увеличили соответственно размеры кормовой. Такому решению способствовал и перенос МКО из средней части в корму.

Для увеличения скорости судов пришлось уменьшить коэффициент общей полноты, т. е. строить корпус более острым в оконечностях. Снижение вместимости носового трюма для грузов компенсировали устройством дополнительного твиндека над верхней палубой, удлинив соответственно носовую надстройку. Таким образом появились суда с удлиненным баком. Аналогично на судах с кормовым и особенно с промежуточным положением МКО кормовую надстройку часто делают удлиненной для образования необходимых грузовых, производственных и других помещений. Такие суда называют судами с удлиненным ютом.

На сравнительно небольших судах с целью обеспечения высоты кормовых помещений, компенсации потерянной кубатуры из-за устройства туннеля гребного вала приходится верхнюю палубу в корме приподнимать над носовой ее частью. Эти суда называют квартердечными. Суда, не имевшие надстроек, назывались гладкопалубными, а с надстройкой по всей длине — судами со сплошной надстройкой. Последние суда получили развитие в виде шельтердечных.

Все современные суда имеют не менее одной надстройки. Количество, протяженность, размещение надстроек по длине зависит от назначения судна, рода и вида перевозимых грузов. Надстройки могут существенно увеличить грузовместимость и в некоторой степени грузоподъемность судна. Наиболее развитую надстройку обычно располагают над МКО.

Расположение МКО по длине судна. Сухогрузные суда традиционно имели МКО и развитую надстройку посередине длины. Такое расположение первоначально громоздких и тяжелых главных механизмов было необходимо. К тому же упрощалась удифферентовка судна, улучшалась обитаемость экипажа. Сравнительно малые размеры грузовых мест в то время и большая полнота корпуса не вызывали при укладке грузов значительной потери вместимости концевых трюмов.

В связи с заменой паровых машин компактными и сравнительно легкими двигателями внутреннего сгорания объемы МКО в средней части оказались избыточными. Это позволило пересмотреть дислокацию МКО по длине судна и устранить недостатки, вызванные таким его расположением. К недостаткам грузовых судов с МКО в середине относятся: уменьшение вместимости кормовых трюмов из-за устройства туннеля гребного вала, увеличенные протяженность и масса валопровода. Кроме того, с переносом МКО в корму на сухогрузных судах освободилось наиболее удобное место для размещения грузов внутри корпуса и на его палубе, что до 3%. увеличило грузовместимость судна. Именно поэтому лесовозы, контейнеровозы, суда с горизонтальной грузообработкой и другие имеют МКО только в корме.

Однако и кормовое расположение МКО не лишено недостатков. В частности, увеличивается расчетный изгибающий момент на тихой воде (см. § 24), из-за сдвига ЦТ перевозимых грузов в нос появляется значительный дифферент на нос при плавании с грузом и на корму при плавании с балластом, что требует выделения дополнительных балластных цистерн за счет некоторого уменьшения грузовместимости судна. Компромиссным решением является промежуточное расположение МКО, когда в корму от него располагается один и реже два (из шести-семи) трюма. На некоторых крупнотоннажных судах с МКО в корме, кроме танкеров, наиболее развитую надстройку с ходовым мостиком для удобства обзора и управления располагают в носу.

Конструктивные типы судов определяются прежде всего высотой надводного борта, который измеряется от так называемой палубы надводного борта до грузовой ватерлинии (ГВЛ). На однопалубных судах таковой может быть только ВП. На судах с двумя и более палубами палубой надводного борта может быть или самая верхняя, или вторая сверху непрерывная палуба, до которой доводятся все главные поперечные аварийные переборки, разделяющие корпус на грузовые помещения и другие непроницаемые отсеки.

От высоты надводного борта зависят многие общепроектные характеристики судна, определяющие безопасность плавания и эффективность эксплуатации (непотопляемость, остойчивость, грузоподъемность, экономичность и др.), а от соответствующей надводному борту осадки — размеры и, следовательно, масса элементов конструкции (обшивки, балок набора), т. е. масса корпуса.

Минимальная высота надводного борта установлена Международной конвенцией по грузовой марке 1966 г. на основании опыта эксплуатации судов с целью обеспечения необходимого запаса плавучести, остойчивости, «высоты платформы» над уровнем моря. Высота надводного борта определяется архитектурными и геометрическими факторами (типом, назначением и размерениями судна, протяженностью надстроек, седло-ватостью и погибью верхней палубы и др.).

Суда, конструкция корпуса которых соответствует максимально допустимой осадке, т. е. минимальному надводному борту, называются иначе полнонаборными. Общую прочность корпуса и местную прочность его перекрытий, балок набора, пластин обшивки рассчитывают на максимальные для данного судна нагрузки. Естественно, что полнонаборные суда наиболее металлоемкие. Минимальный надводный борт имеют лесовозы, танкеры без балластных танков, рудовозы.

Если предполагается постоянно перевозить легкие грузы с повышенной удельной кубатурой, то при полном использовании грузовместимости водоизмещение судна соответствует меньшей осадке, чем при минимально допустимом надводном борте. Конструкцию корпуса этих судов целесообразно в целях экономии материала проектировать с учетом необходимой осадки. Такие суда называют судами с избыточным надводным бортом.

В большинстве случаев сухогрузные суда неограниченного района плавания имеют избыточный надводный борт. По коммерческим соображениям у многих из них палубой надводного борта является вторая палуба.