§31. Конструкция наружной обшивки

Поясья наружной обшивки. Наружная обшивка формируется из стальных листов, соединяемых между собой встык электросваркой. Листы обшивки ориентируют вдоль судна. Продольное расположение листов технологично, поскольку позволяет рационально и экономно изменять толщину обшивки по высоте корпуса с учетом местных условий ее работы (больших напряжений при общем изгибе в районе ВП и днища, повышенного износа и коррозии в районе переменных В Л, действия ледовых нагрузок и др.). Поперечное расположение листов обшивки применяют в оконечностях судна на длине не более 0,15 L от соответствующего перпендикуляра.

Соединение смежных продольно ориентированных листов по продольным кромкам называют пазом, а по поперечным — стыком. Листы, соединяемые по длине судна и имеющие, как правило, одинаковую ширину в районе стыков, образуют поясья наружной обшивки. Среди поясьев имеются характерные, отличающиеся по толщине или форме поверхности и идущие обязательно по всей или почти по всей длине судна, а именно: горизонтальный киль, скуловой пояс, ширстрек (рис. 7.3). Суда, плавающие во льдах, имеют дополнительно утолщенный ледовый пояс, состоящий из нескольких бортовых и частично (в оконечностях) днищевых поясьев.

Горизонтальный киль (ГК) — средний утолщенный пояс днищевой обшивки, расположенный симметрично ДП на всех судах, не имеющих

Рис. 7.3. Поясья наружной обшивки: горизонтальный киль (1); днищевые (А, Б, В); скуловой (Г); бортовые (Д, Е, Ж, З); ширстрек (И).

брускового киля. Ширина ГК, равная b_к = 5L + 800  2000 мм, обеспечивает необходимую опорную поверхность и допускаемое удельное давление на кильблоки при постановке судна в док. В средней части по длине судна ГК обычно плоский на всей своей ширине, а в оконечностях имеет продольные изломы и постепенный подъем боковых кромок в соответствии с обводами днища в каждом поперечном сечении. В районе фор- и ахтерпика ГК соединяется с соответствующим штевнем. Толщи-на ГК в средней части на s = 0,03L + 0,6  4 мм больше толщины днищевой обшивки из-за повышенных износа и коррозии, особенно в местах установки на кильблоки при постройке и ремонте. На судах без конструктивного дифферента полностью, а с конструктивным дифферентом только в миделевом сечении верхняя поверхность ГК совпадает с ОП, параллельной ГВЛ.

Скуловой пояс входит в состав днищевой обшивки и в зависимости от обводов скулы имеет либо простейшую в виде части окружности, либо сложную криволинейную форму поперечного сечения. По длине судна вне цилиндрической вставки форма поверхности и кривизна скулового пояса меняются. Многие суда имеют скуловой пояс, состоящий в поперечном сечении из одного листа. Однако на больших судах и на судах с более плавными обводами приходится по сечению скулового пояса вводить два листа. Толщина скулового пояса равна большему из значений толщины смежных поясьев днищевой и бортовой обшивки.

Ширстрек — верхний пояс бортовой обшивки, вместе с нею непосредственно вовлекающий палубу в работу эквивалентного бруса. Ширина ширстрека составляет не менее ширины горизонтального киля, а толщина — не менее большей из толщин смежных поясьев, т. е. бортовой обшивки или палубного стрингера. Часто применяемое утолщение ширстрека по сравнению с бортовой обшивкой обусловлено тем, что он входит в состав верхнего пояска эквивалентного бруса. Утолщение ширстрека позволяет уменьшить напряжения при общем изгибе судна, особенно при крене. Ширстрек подвергается большим поперечным нагрузкам от удара волн, во время швартовок в море на волнении. Кроме прочности толщина ширстрека должна удовлетворять требованиям устойчивости.

Ширстрек соединяют с палубным стрингером либо непосредственно сваркой, либо на больших судах при помощи промежуточного элемента

Рис. 7.4. Варианты (а – е) соединения ширстрека с палубным стрингером: 1 – ширстрек; 2 – палубный стрингер; 3 -стрингерная полоса; 4 –стрингерный угольник

(стрингерного угольника или полосы) с введением в качестве барьера клепаного шва (рис. 7.4). На наливных судах иногда применяют скругленный ширстрек для «смягчения» жесткого узла соединения с палубой. Ширина остальных поясьев наружной обшивки выбирается из условия размещения предпочтительно одинаковых листов между горизонтальным килем и скуловым поясом в составе днищевой обшивки, а также между скулой и ширстреком — в составе бортовой обшивки. Назначая размеры поясьев, учитывают необходимость обработки кромок поставляемых листов для придания им правильной геомет-рической формы и по технологи-ческим соображениям — под сварку. Ширину горизонтального киля, ширстрека или скулового пояса в целях унификации остальных поясьев можно увеличить по сравнению с минимальной. Для сокращения объема и стоимости сборочно-сварочных работ предпочтительно использовать крупногабаритную листовую сталь. Причем, чтобы уменьшить протяженность сварных швов, более выгодно применять широкие листы, чем длинные [6].

Растяжка наружной обшивки. Рациональный с минимальными отходами раскрой наружной обшивки, уточнение положения ее пазов и стыков с учетом расположения палуб, платформ, второго дна, поперечных и продолных переборок, балок набора, подкрепляющих обшивку, выполняют с помощью специального конструктивного чертежа — растяжки наружной обшивки, фрагмент которой показан на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Фрагмент растяжки наружной обшивки лесовоза с ледовыми усилениями корпуса. 1 -ширстрек- 2-ледовый пояс; 3 - монтажные швы; 4 -район наружной обшивки, где два пояса заменяются одним (так называемый «потеряй»).

На чертеже от продольной основной линии в соответствующих сечениях по длине вертикально наносят растянутые теоретические шпангоуты правого

Рис. 7.6. Допускаемая разность значений толщины в поперечных стыковых соединениях листов наружной обшивки s = s₁—s₂  min 0,3s₁ или 5 мм: а — соединение при s  3 мм; б — то же при s > 3 мм.

борта, отмечая на каждом из них точки присоединения к наружной обшивке всех указанных выше продольных связей.

Отмеченные точки соединяют плавными линиями, после чего, исключая пересечение с ними, уточняют положение пазовых швов и необходимую ширину листов по длине поясьев. Далее вертикальными линиями на расстоянии шпации показывают практические шпангоуты, переборки, стыки листов, монтажные стыки, а также границы ледового пояса, толщины и обозначения всех листов, донные и бортовые отверстия и др.

Монтажные сварные стыковые соединения обшивки секций и блоков при сборке обязательно совмещают по всему поперечному сечению корпуса судна. Сварные швы необходимо располагать вне зоны высоких напряжений и резкого изменения сечения связей. Следует всемерно избегать сосредоточения сварных швов обшивки и набора. В целях уменьшения взаимного термического влияния на близко расположенные параллельные сварные швы и улучшения условий сборки секций [17] минимальное расстояние между этими швами ограничено.

В оконечностях периметр обводов поперечных сечений корпуса уменьшается. Поэтому в нос и в корму от цилиндрической вставки ширина отдельных поясьев становится меньше и некоторые из них обрываются, образуя, так называемые «потери» (см. рис. 7.5).

Разность значений толщины стыкуемых по длине судна листов допускается до 30 % от большей из соединяемых или 5 мм — в зависимости от того, что меньше. Это ограничение не относится к толщине листов, соединяемых по пазам, и к местным утолщениям у концов надстроек, в районе якорных клюзов и др. Кромки более толстого листа при разности значений толщины более 3 мм скашиваются с уклоном 1 : 3 (рис. 7.6). Форма разделки кромок стыковых и пазовых швов зависит от толщины соединяемых листов, способа сварки и степени ответственности соединения.

В последние годы согласование обводов корпуса судна, определение положения стыков и пазов наружной обшивки, трассировка балок продольного набора и другие работы, связанные с построением теоретического чертежа и чертежа растяжки наружной обшивки, выполняются аналитическими методами автоматически с применением ЭВМ, для чего разработаны специальные программы-модули: «Поверхность», «Растяжка», «Развертка», «Конструкция» и др.

Скуловые кили. В средней части длины судна по нормали к скуловым поясьям с внешней стороны наружной обшивки присоединяется специальная продольная составная балка, не выходящая за габариты поперечного сечения корпуса, — скуловой (боковой) киль. На судах, плавающих во льдах или на мелководье, установка скуловых килей не рекомендуется.

Скуловые кили являются самыми старейшими и простейшими устройствами пассивного успокоения качки судна на волнении. Размахи качки уменьшаются за счет волно- и вихреобразования, а также подъемной силы. Если высота килей достаточная, степень умерения качки составляет около 20—25%. В случае правильного проектирования и размещения скуловых килей по линиям тока воды они создают при движении судна небольшое дополнительное сопротивление, уменьшающее скорость на 2— 3%.

Требования к конструкции и материалу скуловых килей приведены в Правилах Регистра СССР, а сама конструкция рассмотрена в отраслевом стандарте. Вероятность повреждения наружной обшивки при разрушении скулового киля уменьшается, если он крепится к корпусу судна при помощи промежуточной полосы (планки).