
- •От авторов
- •Основные обозначения
- •Раздел I. Основы строительной механики морских судов глава 1. Изгиб и устойчивость стержней-балок и стержневых систем § 1. Изгиб статически определимых балок
- •§ 2. Подбор поперечного сечения балок
- •§ 3. Основные требования, предъявляемые к профилю балок набора
- •§ 4. Изгиб статически неопределимых балок и рам
- •§ 5. Расчет простейших перекрытий
- •§ 6. Устойчивость стержней
- •Глава 2. Изгиб и устойчивость пластин § 7. Пластины в составе судового корпуса, их размеры и характер закрепления на опорном контуре
- •§ 8. Классификация пластин
- •§ 9. Расчет абсолютно жестких пластин
- •§ 10. Расчет пластин конечной жесткости
- •§ 11. Устойчивость пластин
- •Вопросы для повторения
- •Раздел II. Проектирование конструкций корпуса морских судов глава 3. Основные понятия о конструкции корпуса § 12. Общие сведения об архитектурно-конструктивных типах судов
- •§ 13. Основные архитектурно-конструктивные типы судов
- •§ 14. Судовые перекрытия — структурные части корпуса судна
- •§ 15. Системы набора перекрытий. Шпация
- •Вопросы для повторения
- •Глава 4. Общий изгиб и общая продольная прочность судна § 16. Внешние силы, вызывающие общий изгиб судна
- •§ 17. Изгиб судна на тихой воде
- •§ 18. Изгибающие моменты на регулярном волнении
- •§ 19. Изгибающие моменты на нерегулярном волнении
- •§ 20. Требования к общей продольной прочности судна
- •§ 21. Расчет общей прочности
- •§ 22. Силы, действующие на корпус при постановке судна в док и при спуске с продольного стапеля
- •Вопросы для повторения
- •Глава 5. Технический надзор и нормирование прочности судовых конструкций § 23. Правила классификации и постройки морских судов
- •§ 24. Нормирование общей прочности корпуса судна в Правилах Регистра ссср
- •§ 25. Требования к размерам элементов конструкции корпуса
- •Вопросы для повторения
- •Глава 6. Технологичность корпусных конструкций и материалы § 26. Общие положения и принципы технологичности
- •§ 27. Технологичность деталей, узлов и секций корпуса
- •§ 28. Требования к судокорпусным сталям
- •§ 29. Выбор материала для судовых конструкций
- •Вопросы для повторения
- •Глава 7. Наружная обшивка § 30. Требования к наружной обшивке
- •§31. Конструкция наружной обшивки
- •Вопросы для повторения
- •Глава 8. Днищевые перекрытия § 32. Общая характеристика днища сухогрузных судов
- •§ 33. Конструктивные типы днища сухогрузных судов
- •§ 34. Конструкция двойного дна сухогрузных судов
- •§ 35. Особенности конструкции днища наливных и специализированных судов
- •Глава 9. Бортовые перекрытия § 36. Борт сухогрузных судов
- •§ 37. Борт наливных судов
- •§ 38. Усиление бортового набора
- •§ 39. Борт специализированных судов
- •Вопросы для повторения
- •Глава 10. Палубные перекрытия и платформы § 40. Палубы сухогрузных судов
- •§ 41. Конструкция палубных перекрытий сухогрузных судов
- •§ 42. Палуба наливных судов
- •§ 43. Палубы специализированных судов
- •§ 44. Платформы
- •Вопросы для повторения
- •Глава 11. Переборки § 45. Общая характеристика переборок
- •§ 46. Плоские непроницаемые переборки
- •§ 47. Гофрированные и легкие переборки
- •Глава 12. Надстройки, рубки, ограждения § 48. Надстройки
- •§ 49. Рубки
- •Вопросы для повторения
- •Глава 13. Оконечности и штевни корпуса судна § 51. Носовая оконечность
- •§ 52. Кормовая оконечность
- •§ 53. Конструкция штевней
- •Вопросы для повторения
- •Глава 14. Судовые фундаменты § 54. Общие требования к фундаментам
- •§ 55. Конструкция фундаментов под главные механизмы и котлы
- •Вопросы для повторения
- •Глава 15. Расчет местной прочности основных перекрытий корпуса судна § 56. Характеристика расчетных нагрузок и норм местной прочности
- •§ 57. Прочность днищевых перекрытий
- •§ 58. Прочность бортовых перекрытий
- •§ 59. Прочность поперечных и продольных переборок
- •§ 60. Прочность палубных перекрытий
- •§ 61. Примеры определения нагрузки на перекрытия корпуса сухогрузного и наливного судна
- •§ 62. Понятие об общей и местной вибрации корпуса
- •§ 63. Использование эвм при проектировании конструкций корпуса
- •Вопросы для повторения
- •Приложение Справочные данные о профильной стали
- •Список литературы
- •Предметно-тематический указатель
- •Оглавление
- •Isbn 5-7355-0132-1 1
- •Isbn 5-7355-0132-1 © Издательство «Судостроение», 1989. 1
- •Раздел I. Основы строительной механики морских судов 6
- •Глава 1. Изгиб и устойчивость стержней-балок и стержневых систем 6
- •§ 1. Изгиб статически определимых балок 6
- •§ 2. Подбор поперечного сечения балок 14
- •§ 3. Основные требования, предъявляемые к профилю балок набора 18
- •§ 4. Изгиб статически неопределимых балок и рам 20
- •1) Оба конца заделаны и не могут, следовательно, поворачиваться при изгибе балки; 20
- •2) Один конец заделан, второй свободно оперт; не может поворачиваться только сечение балки у заделки. 20
- •§ 5. Расчет простейших перекрытий 32
- •§ 6. Устойчивость стержней 35
- •1) Устойчивое, когда система, мало отклоненная от состояния равновесия под действием приложенной нагрузки, после удаления этой нагрузки, снова возвращается в состояние равновесия; 35
- •2) Неустойчивое, когда при тех же условиях система не возвращается в состояние равновесия, а стремится еще более отклониться от него; 35
- •3) Безразличное, когда при тех же условиях система не возвращается в состояние равновесия и не стремится увеличить отклонение, т. Е. Система имеет бесконечно много положений равновесия. 36
- •Глава 2. Изгиб и устойчивость пластин 39
- •§ 7. Пластины в составе судового корпуса, их размеры и характер закрепления на опорном контуре 39
- •§ 8. Классификация пластин 41
- •§ 9. Расчет абсолютно жестких пластин 42
- •§ 10. Расчет пластин конечной жесткости 48
- •§ 11. Устойчивость пластин 51
- •Раздел II. Проектирование конструкций корпуса морских судов 55
- •Глава 3. Основные понятия о конструкции корпуса 55
- •§ 12. Общие сведения об архитектурно-конструктивных типах судов 55
- •§ 13. Основные архитектурно-конструктивные типы судов 58
- •§ 14. Судовые перекрытия — структурные части корпуса судна 76
- •§ 15. Системы набора перекрытий. Шпация 79
- •Глава 4. Общий изгиб и общая продольная прочность судна 85
- •§ 16. Внешние силы, вызывающие общий изгиб судна 85
- •§ 17. Изгиб судна на тихой воде 87
- •§ 18. Изгибающие моменты на регулярном волнении 94
- •§ 19. Изгибающие моменты на нерегулярном волнении 98
- •§ 20. Требования к общей продольной прочности судна 102
- •§ 21. Расчет общей прочности 108
- •§ 22. Силы, действующие на корпус при постановке судна в док и при спуске с продольного стапеля 115
- •Глава 5. Технический надзор и нормирование прочности судовых конструкций 118
- •§ 23. Правила классификации и постройки морских судов 118
- •§ 24. Нормирование общей прочности корпуса судна в Правилах Регистра ссср 120
- •§ 25. Требования к размерам элементов конструкции корпуса 125
- •Глава 6. Технологичность корпусных конструкций и материалы 132
- •§ 26. Общие положения и принципы технологичности 132
- •§ 27. Технологичность деталей, узлов и секций корпуса 136
- •§ 28. Требования к судокорпусным сталям 138
- •§ 29. Выбор материала для судовых конструкций 140
- •Глава 7. Наружная обшивка 145
- •§ 30. Требования к наружной обшивке 145
- •§31. Конструкция наружной обшивки 149
- •Глава 8. Днищевые перекрытия 155
- •§ 32. Общая характеристика днища сухогрузных судов 155
- •§ 33. Конструктивные типы днища сухогрузных судов 162
- •§ 34. Конструкция двойного дна сухогрузных судов 169
- •§ 35. Особенности конструкции днища наливных и специализированных судов 180
- •Глава 9. Бортовые перекрытия 190
- •§ 36. Борт сухогрузных судов 190
- •§ 37. Борт наливных судов 200
- •§ 38. Усиление бортового набора 205
- •§ 39. Борт специализированных судов 210
- •Глава 10. Палубные перекрытия и платформы 213
- •§ 40. Палубы сухогрузных судов 213
- •§ 41. Конструкция палубных перекрытий сухогрузных судов 221
- •§ 42. Палуба наливных судов 228
- •§ 43. Палубы специализированных судов 233
- •§ 44. Платформы 237
- •Глава 11. Переборки 238
- •§ 45. Общая характеристика переборок 238
- •§ 46. Плоские непроницаемые переборки 243
- •§ 47. Гофрированные и легкие переборки 251
- •Глава 12. Надстройки, рубки, ограждения 257
- •§ 48. Надстройки 257
- •§ 49. Рубки 261
- •§ 50. Ограждения 265
- •Глава 13. Оконечности и штевни корпуса судна 268
- •§ 51. Носовая оконечность 268
- •§ 52. Кормовая оконечность 272
- •§ 53. Конструкция штевней 275
- •Глава 14. Судовые фундаменты 280
- •§ 54. Общие требования к фундаментам 280
- •§ 55. Конструкция фундаментов под главные механизмы и котлы 284
- •Глава 15. Расчет местной прочности основных перекрытий корпуса судна 287
- •§ 56. Характеристика расчетных нагрузок и норм местной прочности 287
- •§ 57. Прочность днищевых перекрытий 289
- •§ 58. Прочность бортовых перекрытий 292
- •§ 59. Прочность поперечных и продольных переборок 296
- •§ 60. Прочность палубных перекрытий 298
- •§ 61. Примеры определения нагрузки на перекрытия корпуса сухогрузного и наливного судна 303
- •§ 62. Понятие об общей и местной вибрации корпуса 305
- •§ 63. Использование эвм при проектировании конструкций корпуса 309
- •213 Скуловой киль 150 Скуловой пояс 147 Стрингер 78 320
§ 13. Основные архитектурно-конструктивные типы судов
Универсальные сухогрузные суда. Наиболее многочисленная группа судов мирового транспортного флота — универсальные сухогрузные суда, предназначенные для перевозки генеральных, а иногда и других грузов. Среди строящихся судов на их долю приходится до 30 % всего количества.
Генеральные грузы — это смешанные грузы, принимаемые на судно как в таре (грузы в ящиках, кипах, мешках, тюках, бочках и т. д.), так и без упаковки (трубы и металлоконструкции, толь и рубероид в рулонах, кирпич, проволока в бухтах и т. д.). Особо тяжеловесные и крупногабаритные грузы (малые суда, вагоны, паровозы, турбины и т. д.) относятся также к генеральным грузам.
В зависимости от организации грузоперевозок и состава груза современные суда мирового транспортного флота делятся на линейные, трамповые и торгово-промышленные. Универсальные линейные суда (лайнеры) в основном предназначены для транспортировки всевозможных генеральных грузов, унифицированных грузов в пакетах и контейнерах, а также (в зависимости от направления, на котором работает судно) специальных, жидких и рефрижераторных грузов. Основное назначение универсальных трамповых судов — перевозка массовых (насыпных и навалочных) грузов и леса. Суда торгово-промышленного назначения обслуживают нужды отдельных промышленных предприятий и являются как бы составной частью оборудования промышленных комплексов.
Дедвейт большинства универсальных судов — от 500 т до 15 тыс. т, реже до 20 тыс. т и более. В зависимости от размеров универсальные сухогрузные суда условно подразделяют на три группы: малые, или малотоннажные, дедвейтом до 1,5— 2 тыс. т, крупнотоннажные дедвейтом 8—10 тыс. т и более, среднетоннажные дедвейтом 2—8 тыс. т.
По архитектурно-конструктивному типу универсальные суда двухпалубные, реже трехпалубные, с кормовым или промежуточным расположением машинного отделения (МО) и жилой надстройки, с удлиненным баком. Основным недостатком универсальных судов является большая продолжительность грузовых операций.
Суда открытого типа. Открытым называют судно, на котором все грузовые операции могут быть осуществлены береговыми или судовыми средствами без горизонтального перемещения груза по трюму. У таких судов люки занимают большую часть площади палубы. Это усложняет конструкцию палубных перекрытий. С увеличением ширины грузовых люков значительно увеличивается масса и габаритные размеры люковых крышек, а при ширине люка более 12 м трудно обеспечить непроницаемость закрытия из-за деформаций корпуса. Поэтому часто применяют парные или тройные грузовые люки. Ширина каждого парного люка равна 6–8 м. Для тройных люков она различается: у боковых — 4–6 м, у центрального — до 8,0 м (рис. 3.1). Мидель-шпангоут универсального сухогрузного судна с парными люками показан на рис. 3.2.
Рациональным конструктивным решением для судов открытого типа является проектирование корпуса судна с развалом бортов до 12—15° от диаметральной плоскости (ДП) на всей высоте или частично (см. рис. 3.1,6). В этом случае грузовые помещения более доступны для установки грузов. Главное же состоит в том, что у судов открытого типа по сравнению с судами, имеющими вертикальный борт, при той же ширине вырезов площадь сечения палубы обеспечивается не за счет увеличения толщины настила, а за счет возрастания его ширины.
Рис. 3.1. Поперечные сечения судов открытого типа: а, б — с парными люками; в — с тройными люками.
Наклон бортов улучшает остойчивость на больших углах крена и увеличивает площадь палубы с целью размещения на ней контейнеров или лесных грузов.
Чтобы удобно расположить грузы в трюмах, а также обеспечить жесткость корпуса, ослабленную большими вырезами в палубе, устанавливают двойные борта (рис. 3.3). В двойных бортах размещают балластные цистерны.
Основная тенденция развития сухогрузных судов в настоящее время — это их специализация, поскольку эксплуатация таких судов, как, например, контейнеровозы, обеспечивает пароходству в несколько раз большую прибыль, чем при использовании универсальных сухогрузных судов прежнего типа.
Контейнеровозы — это суда, предназначенные для перевозки грузов в стандартных контейнерах. При погрузке контейнеров полностью отсутствует горизонтальное перемещение в трюме, так как каждый контейнер устанавливается краном сразу на свое место. На таких судах необходимо предусмотреть максимальное раскрытие палубы, минимальные палубные кармань: и специальные направляющие стойки в трюмах. Конструктивное оформление направляющих стоек разнообразно. Обычнс используют профильную сталь, чаще всего угольники размерами от 100х100 до 150х150 мм. Вертикальные стойки образуют в трюмах контуры клеток (ячеек) по размерам контейнера. Чтобы предотвратить заклинивание контейнера, опускаемого с небольшим наклоном при крене 5—6°, необходимо между направляющими стойками предусмотреть расстояние, несколько превышающее размеры контейнера. Однако эти зазоры не должны быть большими во избежание смещения и перекоса контейнеров при установке одного на другой по вертикали. Вверху, у комингсов люков, полки угольников отгибают наружу; образовавшийся раструб облегчает заводку контейнеров в ячейку.
Рис. 3.2. Мидель-шпангоут универсального сухогрузного судна с парными люками (В = 22 м, H =. 13,5 м).
Наиболее распространенные международные контейнеры имеют размеры: 2,44х2,44х12,2 м (тип 1А — масса с грузом до 40 т) и 2,44х2,44х6,1 м (тип 1С —масса с грузом около 20 т). Такие же размеры и у отечественных унифицированных контейнеров (ГОСТ 18477—79). Прочность международных контейнеров допускает их установку по высоте в шесть ярусов.
Рис. 3.3. Мидель-шпангоут сухогрузного судна открытого типа с двойными бортами (В = 17,8 м, Н = 10,4 м).
Контейнеры располагают в ячейках вдоль судна, чтобы уменьшить влияние качки на груз, не заполняющий, как правило, контейнер целиком. Направляющие стойки крепят к настилу второго дна иногда на болтах, что позволяет менять размеры ячеек применительно к размерам контейнеров.
На контейнеровозах используют люковые крышки понтонного типа. Размеры элементов крышек рассчитаны на сосредоточенные нагрузки, действующие по углам контейнеров. Люковые крышки можно убирать кранами на берег.
Ширина люков обычно составляет 80—85 % ширины судна, поэтому жесткость опоры бортового перекрытия и корпуса судна уменьшается.
|
Рис. 3.4. Разделение контейнерных ячеек на группы. 1— коробчатые бимсы; 2 — коробчатый карлингс; 3 — бортовые отсеки. |
Чтобы обеспечить полную грузоподъемность контейнеровозов, необходимо часть грузов размещать на верхней палубе. Однако это ухудшает остойчивость судна. Для понижения ЦТ судна приходится принимать большое количество балласта и уменьшать массу конструкций, расположенных в верхней части судна. Поэтому прочность связей ВП обеспечивается применением высокопрочных сталей.
Для защиты палубных контейнеров от заливания водой при движении судна против волны целесообразно предусмотреть высокий бак с развалом и высокий волноотбойник. ВП не должна иметь погиби и седловатости, затрудняющих установку контейнеров.
Мидель-шпангоут контейнеровоза, с парными люками показан на рис. 3.5.
Лихтеровозы (баржевозы). Это принципиально новый класс сухогрузных специализированных судов. Лихтеровозы являются логическим продолжением контейнеровозов. Они предназначены для перевозки груза в специальных несамоходных баржах (лихтерах). Для удобства размещения лихтеров на судне им придается простейшая прямоугольная форма в виде прямостенного понтона, иногда с небольшим подъемом днища и заострением ватерлинии в оконечностях.
В зависимости от способа грузообработки современные лихтеровозы подразделяются на два типа: с вертикальной и горизонтальной погрузкой. Лихтеровозы с вертикальной погрузкой имеют на борту специальные (чаще козловые катучие) краны и представляют собой однопалубные суда с двойными бортами и полностью раскрытыми палубами. Для
Рис. 3.5. Мидель-шпангоут теплохода «Александр Фадеев»
(В = = 19,2 м, Н= 10,4 м).
увеличения жесткости корпуса на кручение иногда в дополнение к двойным бортам устанавливают двойные поперечные переборки, которые образуют узкие балластные цистерны. Улихтеровозов с вертикальной погрузкой грузовое пространство разделяют по длине поперечными переборками, а у судов с горизонтальной погрузкой — грузовыми палубами по высоте.
С целью расширения транспортных возможностей лихтеро-возов с вертикальной погрузкой их трюмы могут быть приспособлены и для перевозки контейнеров. В этом случае для контейнеров предусматриваются направляющие стойки (рис. 3.6).
В конце 1983 г. было принято в эксплуатацию крупнейшее сухогрузное судно отечественной постройки — лихтеровоз «Алексей Косыгин» дедвейтом 40 880 т. Подобное судно (ледового класса Л1)
|
Рис. 3.6. Размещение лихтеров (1) и контейнеров (2) в трюме лихтеровоза |
В двенадцатой пятилетке построен лихтеровоз с атомной энергетической установкой «Севморпуть». Корпус спроектирован с ледовыми усилениями на категорию УЛА. По архитектурно-конструктивным признакам это одновинтовое, однопалубное судно с ледокольной формой носовой оконечности, наклонными двойными бортами и специальными кормовыми обводами, с промежуточным расположением МО, с баком и жилой надстройкой, размещенными в носовой части судна. Используемые лихтеры — те же, что и на теплоходе «Алексей Косыгин». Мидель-шпангоут атомного лихтеровоза показан на рис. 3.7.
Суда с горизонтальной грузообработкой. Для ускорения транспортировки грузов применяют горизонтальные способы погрузки и выгрузки — путем вкатывания (выкатывания) груза на специальных тележках. Этот тип судов иногда называют ро—ро. На них перевозят генеральные и укрупненные унифицированные грузы, в первую очередь стандартные контейнеры. Суда типа ро—ро строят в основном среднетоннажными дедвейтом 6—15 тыс. т; скорость их составляет 14—22 уз.
Колесную технику и грузы, размещенные на трейлерах, вкатывают внутрь корпуса через специальные ворота (лац-порты) в борту, в носу или корме по сходням-рампам и распределяют по палубам. Внутри судна грузы перемещают с помощью внутренних аппарелей, пандусов и лифтов.
По архитектурно-конструктивным признакам среднетоннаж-ные суда с горизонтальной грузообработкой подразделяются на два основных типа: двухпалубные и трехпалубные. При перевозке контейнеров обычно используют двухпалубные суда, так как трехпалубные при прочих равных
Рис. 3.7. Мидель-шпангоут атомного лихтеровоза «Севморпуть» (В — = 32,2 м, Н = 18,3 м).
условиях обладают меньшей контейнеровместимостью. Трехпалубные суда применяют для перевозки грузов, размещаемых только в один ярус или непригодных для перевозки на открытой палубе (трейлеры, колесная техника и грузы на рол-трейлерах).
Высота грузовых помещений среднетоннажных судов с горизонтальной грузообработкой составляет 3,6—6,5 м. Если судно предназначено для перевозки колесной техники и контейнеров, то высоту грузовых помещений выбирают из расчета двухъярусного размещения контейнеров, а для перевозки автомобилей дополнительно к постоянным палубам устанавливают съемные платформы (рис. 3.8). Число поперечных переборок по длине грузовых помещений ограничено.
Рис. 3.8. Мидель-шпангоут судна с горизонтальной грузообработкой (В = 19,2 м, H = 13,2 м).
Суда с горизонтальной грузообработкой имеют конструктивные особенности, удорожающие их постройку, но благодаря ускорению грузовых операций эти затраты компенсируются.
Лесовозы. К лесовозам относятся суда, предназначенные для перевозки леса и лесных материалов в грузовых помещениях и на верхней палубе. Первые послевоенные лесовозы и суда постройки 50-х и 60-х годов были ориентированы на транспортировку лесоматериалов россыпью, зернового и навалочного грузов. Более новые лесовозы предназначены в основном для перевозки пакетированных лесоматериалов и контейнеров.
Конструкция корпуса лесовозов в районе грузовых трюмов зависит от требований, предъявляемых к погрузке и выгрузке конкретного груза. Такие конструктивные особенности характерны для лесовозов и пакетовозов отечественной и зарубежной построек.
Послевоенные лесовозы отечественной постройки типов «Павлин Виноградов», «Вытегралес», «Сибирьлес», «Константин Шестаков» и польские лесовозы «Волголес» имели практически одинаковое конструктивное решение: высокий фальшборт, относительно небольшое раскрытие палуб (ширина люка 8,2—9,4 м), полупереборки в трюмах, отсутствие промежуточных палуб и платформ. Эти особенности были продиктованы условиями перевозки лесоматериалов россыпью в прямом рейсе и зерновых грузов в обратном рейсе. Наличие полупереборок упрощало установку шифтинг-бордсов при погрузке зерна.
Развитие пакетных перевозок потребовало внесения ряда изменений в конструкцию корпуса судна. На построенных в 70-х годах отечественных и зарубежных пакетовозах предусмотрены двойные борта и значительно увеличены размеры грузовых люков — ширина люка 12,8 м (рис. 3.9). Двойные борта, отсутствие книц, пиллерсов и полупереборок в трюмах резко повысило производительность грузовых работ. Укладка груза стала возможной без каких-либо дополнительных приспособлений.
На пакетовозах дедвейтом свыше 10 тыс. т применяют парные люки. Конструктивная особенность трюмов этих судов — предусмотренная в ДП коробчатая балка. Переход к парным люкам на крупных судах вызывается в основном большими техническими трудностями при создании люковых закрытий шириной свыше 15 м. На пакетовозах практически вся ширина палубы, за исключением палубных стрингеров, занята люками, поэтому общая прочность и достаточная жесткость корпуса при скручивании обеспечиваются установкой двойных бортов и непрерывными комингсами люков.
По архитектурно-конструктивным признакам лесовозы-пакетовозы — однопалубные суда с минимальным надводным бортом, удлиненным баком, кормовым расположением МО и надстройки. Исходя из районов эксплуатации, все лесовозы строят на ледовый класс УЛ.
Суда для перевозки навалочных грузов. Основные навалочные грузы — руда и ее концентраты, каменный уголь, зерно, химические удобрения и бокситы. В последние годы все чаще перевозят без тары сахар и цемент.
Рис. 3.9. Мидель-шпангоут лесовоза-пакетовоза типа «Пионер Москвы» (BКВЛ = 17,3 м, H = 8.5 м.)
Специализированные суда для перевозки навалочных грузов развиваются по двум направлениям. Во-первых, углубляется специализация, что выражается в постройке судов, приспособленных к перевозке какого-либо одного конкретного груза. К ним относятся рудовозы, углевозы, бокситовозы, цементовозы и сахаровозы. Такие узкоспециализированные суда вполне оправдывают себя на направлениях с устойчивыми потоками определенных грузов, несмотря на то, что половину кругового рейса они, как правило, совершают в балласте. Однако из-за различия в плотности, сыпучести и удельной погрузочной кубатуре иногда технически невозможно или экономически нецелесообразно использовать узкоспециализированные суда для транспортировки грузов, не отвечающих основному назначению. Так, запрещается перевозить руду на судах, не имеющих специальных подкреплений;
Рис. 3.10. Поперечные сечения рудовозов: а, б— со скосами в верхней части трюмов; в —с вертикальными продольными переборками.
1 — груз; 2 — водяной балласт; 3 — топливо или водяной балласт; 4 — груз или балласт.
нерационально использовать рудовозы для транспортировки сравнительно легких массовых грузов (угольных или зерновых), поскольку они будут значительно недогружены из-за недостаточной вместимости трюмов.
Во-вторых, стремление к устранению балластных пробегов привело к полной или частичной универсализации судов данного типа. При универсализации узкоспециализированное судно приспосабливают для перевозки еще хотя бы одного вида груза. Такие суда называют комбинированными. Каким именно будет груз, определяют исходя из возможной загрузки судна в обратном рейсе.
Рудовозы. Особенности руд и рудных концентратов (большая плотность, невысокая стоимость, способность некоторых концентратов переходить в разжиженное состояние, вызывающее «ползучесть» груза), а также загруженность судов лишь в прямом рейсе определили архитектурно-конструктивный тип судна. Это однопалубные суда с минимальным надводным бортом, с кормовым расположением МО, двойными бортами, образованными на протяжении грузовых трюмов двумя продольными переборками, и с высоко поднятым настилом второго дна (рис. 3.10). Ширина грузовых люков близка к ширине трюмов, а суммарная протяженность люков примерно соответствует длине грузовых помещений.
Отсутствие твиндеков и небольшие подпалубные карманы позволяют проводить погрузочно-разгрузочные операции грейферными крапами или
Рис. 3.11. Поперечные сечения трюмов комбинированных судов: а, б — суда с подпалубными и скуловыми балластными цистернами; в — суда с двумя продольными переборками.
другими береговыми погрузочными устройствами без штивки груза вручную. Внутритрюмные механизмы используются иногда лишь для зачистки трюмов. Облегчению и ускорению работ при разгрузке способствует уменьшенное количество поперечных переборок. Кроме того, на многих рудовозах в нижней части трюмов имеются специальные скосы (вдоль продольных и поперечных переборок), по которым груз ссыпается в просветы люков. На некоторых судах для этой цели служат наклонные части продольных переборок. Специальные скосы, предусмотренные в верхней части трюмов, обеспечивают саморазравнивание груза, позволяют уменьшить или совсем устранить дополнительную штивку руды. Сравнительно узкие грузовые трюмы рудовозов, образованные внутренними бортами судов, практически исключают возможность возникновения опасных кренящих моментов от смещения перевозимого груза. Таким образом, на рудовозах, у которых расположение продольных переборок соответствует показанному на рис. 3.10, можно не устанавливать шифтинг-бордсы. Это упрощает и удешевляет эксплуатацию.
Количество грузовых люков у рудовозов всегда больше, чем трюмов. Чаще всего один трюм обслуживается двумя, тремя, а иногда и четырьмя люками. Поскольку трюмы узкие и длинные, целесообразно люки размещать один за другим по длине трюма. При таком решении упрощается конструкция закрытия и уменьшается их масса.
Для безопасного прохода команды вдоль судна в штормовую погоду на рудовозах устраивают коридоры под палубой. Эти коридоры располагают в верхнем углу рудных трюмов и используют для прокладки кабеля и трубопроводов.
Комбинированные суда. В зависимости от конструкции все комбинированные суда могут быть разделены на три основных типа: I — с подпалубными и скуловыми балластными цистернами (рис. 3.11, а и б); II — с двумя продольными переборками (рис. 3.11, в); III — с частичными (короткими) твиндеками.
С самого появления комбинированных судов в 50-х годах наибольшим спросом пользуются комбинированные суда для перевозки навалочных грузов — суда типа I, наиболее простые по конструкции (рис. 3.12).
Проектируя комбинированные суда, большое внимание уделяют обеспечению остойчивости. Это очень важно, поскольку такие суда перевозят различные по плотности навалочные грузы. При загрузке судна
Рис. 3.12. Поперечное сечение комбинированного судна для перевозки навалочных грузов. |
Рис. 3.13. Конструктивный мидель шпангоут танкера-рудовоза, набранного по продольной системе. |
зерном, занимающим трюмы на всю высоту, ЦТ груза поднимается, остойчивость становится небольшой, и судно испытывает на волнении плавную качку с большими амплитудами. Во время такой качки зерно может пересыпаться, и вызванный им крен увеличится. Если судно загружается рудой, ЦТ груза располагается очень низко, и судно испытывает резкую качку, под действием которой может произойти опасное перемещение груза при сравнительно малых углах крена. Для получения минимально необходимой остойчивости комбинированных судов, перевозящих каменный уголь, тяжелое зерно, в подпалубные и скуловые цистерны принимают балласт. Однако в случае перевозки легких сортов зерна под зерно используют и подпалубные цистерны. С этой целью в палубе делают один-два загрузочных люка, ведущих в каждую подпалубную цистерну, а в их днищах — отверстия, закрываемые крышками, через которые зерно ссыпается в трюмы при разгрузке. Закрытия загрузочных люков и крышки ссыпных отверстий выполняют водонепроницаемыми.
Для улучшения остойчивости судов типа I при перевозке руды применяют так называемую чередующуюся загрузку трюмов. Это значит, что рудой заполняют не все грузовые трюмы, а лишь каждый второй, т. е. через трюм. Трюмы заполняют значительно выше, чем при равномерной загрузке, что благоприятно сказывается на остойчивости. Однако чередующаяся загрузка вызывает значительный рост изгибающих моментов и перерезывающих сил, действующих на судно с полным грузом.
Остойчивость судов типа I можно улучшить путем применения трюмов разной длины. На таких судах руду грузят только в короткие трюмы, которые заполняют доверху, в результате чего ЦТ поднимается выше.
|
Рис. 3.14. Схема размещения цистерн для жидких грузов на нефтерудовозах. 1 — грузовые цистерны; 2 — балластные цистерны. |
Жидкие грузы на нефтерудовозах размещают в цистернах трех основных типов: разделенных бортовых и днищевых (рис. 3.14), L-образной формы, образуемых бортовыми и днищевыми отсеками, а также в диптанках, расположенных между рудными трюмами.
Наливные суда. Танкеры перевозят нефть и нефтепродукты. Погрузку и выгрузку перевозимого груза производят с помощью насосов, поэтому на верхней палубе танкеров отсутствуют большие вырезы для грузовых люков. По архитектурно-конструктивному типу танкеры — однопалубные суда с МО, расположенным в корме. На многих танкерах применены бульбообразные носовые обводы. Грузовая часть по ширине судна разделяется одной, двумя и даже тремя продольными переборками, а по длине — поперечными переборками, образуя изолированные танки.
В последние годы на танкерах отказались от средней надстройки, а следовательно, отпала необходимость в переходном мостике.
Грузовое насосное отделение на современных танкерах размещают, как правило, в корме. В соответствии с Правилами Регистра СССР [17] эти отделения должны иметь выходы на открытую палубу. Грузовые отсеки на танкерах отделены коффердамами от МКО и сухогрузного трюма. Заменой
Рис. 3.15. Мидель-шпангоут танкера с поперечной системой набора борта.
1 — стрингерный угольник; 2 — рамный шпангоут; 3 — продольная переборка; 4 — доковая стойка; 5 — карлингс (отбойный лист); 6 — рамный бимс; 7 — поперечная переборка; 8 — стойка переборки; 9 — шпангоут; 10— бортовой стрингер; 11 —шельф; 12 — продольная днищевая балка; 13 — вертикальный киль; 14 — флор; 15 — скуловая кница; 16 — скуловой пояс; 17 — распорка; 18 — продольная палубная балка; 19 — ширстрек.
коффердамов могут служить насосные отделения, балластные и топливные цистерны. Протяженность коффердамов составляет одну шпацию, но не менее 600 мм. Из условий удифферентовки танкера с полным грузом топливные, балластные цистерны и сухогрузный трюм размещают в носу. В этом случае иногда предусматривают носовое насосное отделение, где устанавливают топливоперекачивающие, балластные и пожарные насосы.
Жидкие грузы, перевозимые в грузовых не полностью заполненных танках, при качке переливаются в продольном и поперечном направлениях. Переливающиеся жидкости отрицательно влияют на остойчивость танкера и на прочность его конструкции. Поэтому танки должны быть полностью заполнены. Для уменьшения негативного влияния сил инерции жидкого груза на прочность конструкций в дополнение к водонепроницаемым продольным и поперечным переборкам, при определенных размерах танка устанавливают проницаемые (отбойные) поперечные переборки и отбойный лист под палубой в ДП (рис. 3.15).
Конструктивной особенностью танкеров до 70-х годов считалось отсутствие второго дна. После вступления в силу Международной
Рис. 3.16. Мидель-шпангоут танкера «Крым» (В = 45 м, Н = 25,4 м).
конвенции об охране окружающей среды (1973/78) на ряде вновь строящихся танкеров устраивают двойное дно, чтобы предотвратить вытекание нефти из грузовых танков при повреждении днищевой обшивки. Двойное дно есть на новых отечественных танкерах типа «Крым» дедвейтом 150 тыс. т (рис. 3.16).
Рис. 3.17. Мидель-шпангоут танкера «Победа» (В = 32,2 м, H == 18 м).
В нашей стране построена серия экологически чистых среднетоннаж-ных танкеров типа «Победа», представляющих собой однопалубные, одновинтовые теплоходы дедвейтом 68 тыс. т. На них предусмотрены: бак, кормовое расположение МКО и насосного отделения, бульбообразная носовая оконечность, крей-серско-транцевая корма, двойное дно, двойные борта и продольная гофрированная переборка в ДП (рис. 3.17). Балласт принимают в L-образные бортовые — днищевые цистерны. На танкерах такого типа балки набора находятся внутри балластных танков, поэтому уменьшается коррозия.