§ 43. Палубы специализированных судов

В последние годы в отечественном флоте стали широко использоваться новые типы специализированных судов: суда с горизонтальной погрузкой, контейнеровозы, лихтеровозы, железнодорожные паромы, суда для перевозки массовых грузов и др. Каждый тип специализированного судна имеет характерные архитектурно-конструктивные особенности. Эти суда различаются конструкцией основных перекрытий корпуса и в наибольшей степени — конструкцией палубных перекрытий, которая зависит от назначения судна, способа проведения грузовых операций, от вида и количества палубных грузов.

Суда открытого типа. На судах с традиционной вертикальной грузообработкой время проведения грузовых операций сокращается за счет устранения штивки, т. е. горизонтального перемещения грузов в трюмах и твиндеках, укрупнения грузовых мест. Размеры грузовых люков таких судов значительно увеличены, а подпалубные карманы уменьшены. Суда, на которых груз опускается в трюм сразу на свое место, без последующего горизонтального перемещения, называют открытыми.

Для таких судов характерны большие грузовые люки. Ширина люков достигает 0,7—0,8B. В результате возрастает масса закрытий центральных люков и затрудняется обеспечение их непроницаемости. Поэтому многие суда открытого типа имеют парные, а некоторые даже тройные люки по ширине корпуса (см. рис. 3.1 и 3.2).

Для обеспечения общей прочности судна оставшиеся у борта части настила утолщают до размеров, приемлемых по условиям технологии и сварки, а при необходимости увеличивают площадь сечения палубы за счет уширения корпуса на уровне ВП (применяют наклонные, с развалом, борта). Частично уменьшение площади сечения ВП из-за широких грузовых люков компенсируется установкой палубных продольных балок и в ряде случаев непрерывными продольными комингсами. В надпалубной их части предусматривают вырезы на длине между люками для быстрого удаления попавшей туда воды.

Суда открытого типа обычно бывают двухпалубными, но в зависимости от размеров могут быть одно- и даже трехпалубными. Система набора ВП, как и днища, продольная. Для обеспечения необходимой жесткости корпуса при действии крутящих и изгибающих в горизонтальной плоскости моментов часто устанавливают внутренние борта в трюмах или даже по всей высоте корпуса (см. рис. 3.2). Двойные борта увеличивают крутильную жесткость корпуса примерно на 30%.

К судам открытого типа относятся лесовозы и лесовозы-пакетовозы (см. рис. 3.9). Специфические свойства лесных грузов и условия их перевозки определяют конструктивные особенности этих судов. Лесовозы — однопалубные суда с одинарными или двойными бортами, имеющие центральные люки больших размеров. Для полного использования грузоподъемности судна около одной трети лесного груза размещают на палубе. В зимнее время наибольшая высота укладки леса не должна превышать одной трети ширины корпуса и препятствовать обзору и управлению судном с ходового мостика. Обычно, если обеспечена остойчивость судна, наибольшая высота лесного каравана на палубе составляет около 6 м.

Для перевозки леса на палубе требуется соответствующая прочность палубных балок и люковых крышек. Определяя нагрузку на палубу лесовоза, ее статическую часть принимают равной 0,7 высоты укладки леса (в м). Минимальная расчетная нагрузка составляет 20 кПа.

Суда с горизонтальной грузообработкой. Дальнейшее сокращение времени и затрат на грузовые работы по сравнению с судами открытого типа получено за счет постройки судов с горизонтальным способом приема и снятия грузов через кормовой, носовой или бортовые лацпорты (вырезы). Такие суда могут иметь и люки для традиционной вертикальной грузообработки штучных грузов. В зависимости от размеров суда с горизонтальной грузообработкой имеют одну, две или три прочные палубы, из которых вторая (главная) используется для приема тяжелых колесных транспортных средств (трейлеров с грузом). Высота твиндеков 4—6 м. Для перевозки автомобилей применяют стационарные или подвесные платформы.

Грузовой район судна обычно не имеет поперечных переборок. Палубные перекрытия опираются только на борта судна при ширине его до 20 м или имеют промежуточную опору в ДП на мощном карлингсе с пиллерсами при большей ширине. Конструкцию палуб, толщину настила и размеры балок набора определяют из условия местной прочности. Система набора палубных перекрытий—-продольная.

Наибольшие местные нагрузки на палубные перекрытия создают вилочные погрузчики с грузом, тягачи, трейлеры или шасси с контейнерами. Расчетные нагрузки определяют исходя из спе-цификационных характеристик транспортных средств, которыми являются: статическая нагрузка на ось Q₀, кН; число колес на оси п₀; число колес, образующих группу п, размеры отпечатка и, v; площадь отпечатка A_к = uv. Рассматривают два вида нагрузки: 1) нагрузка при движении транспортных средств по грузовой палубе во время погрузки — выгрузки в порту; 2) нагрузка от перевозимых транспортных средств при качке судна в море.

За расчетную нагрузку для пластин палубного настила принимают удельное давление (в кПа) на отпечаток колеса или группы колес

(10.2)

где k_g — коэффициент динамичности; р_к— статическое удельное давление на отпечаток колеса или группы колес (в кПа), определяемое по формуле р_к =(п/п₀) (Q₀/A_к).

Расчетная нагрузка на балки палубного набора Q = pcd, где р — удельное давление, определяемое по формуле (10.2); с и d—параметры, характеризующие протяженность нагрузки, м.

Полученные расчетные нагрузки дают возможность определить по Правилам Регистра СССР толщину настила грузовых палуб и требуемые моменты сопротивления палубных балок с учетом коррозии. При отсутствии необходимых данных относительную толщину настила палубы из обычной стали можно получить по формуле s/a  3,85 , где a — шпация, м.

Конструкция ВП судна с горизонтальной грузообработкой показана на рис. 3.8. Аналогичную конструкцию имеет и вторая (главная) палуба. Промежуточные опоры у палубных перекрытий при ширине судна до 20 м обычно отсутствуют. Несущими балками являются рамные бимсы, установленные через две шпации и воспринимающие нагрузку непосредственно или через палубные продольные балки. Карлингсы, разрезанные на бимсах, сохраняют плоскую форму изгиба рамных бимсов и отчасти вовлекают в совместный изгиб смежные с нагруженной балки.

Контейнеровозы. Контейнеры перевозят как специализированные суда, так и почти все сухогрузные суда, частично приспособленные для этого. Контейнеровозы — это суда, специально приспособленные для перевозки только контейнеров. Они имеют избыточный надводный борт, большое раскрытие палуб (до 0,855), двойные борта и ячеистую конструкцию трюмов.

На контейнеровозах чаще всего проектируют парные или тройные грузовые люки (при ширине корпуса более 27 м) и центральные (при меньшей ширине). Характерной особенностью палубы являются межлюковые непрерывные продольные перемычки (карлингсы) таврового или коробчатого сечения, служащие опорой для секций люковых закрытий. Продольные комингсы, как правило, устанавливают в плоскости продольных палубных балок и внутренних бортов.

Ввиду большого раскрытия палубы другие продольные связи (настил ВП, ширстрек) имеют большие толщины даже при использовании стали повышенной прочности и продольной системы набора. Конструкция и размеры палубных связей сохраняются одинаковыми на всей длине контейнерных трюмов.

Люковые закрытия обеспечивают водонепроницаемость трюмов и выдерживают нагрузку от располагаемых на них в 2—3 яруса палубных контейнеров. Расчетная масса груженого контейнера типа 1С длиной 6,1 м составляет 11—18 т. Расчетную нагрузку на крышки люковых закрытий в средней части судна при условии равномерного распределения принимают равной не менее 18—20 кПа. Причем учитывают не только нормальные, но и касательные напряжения в стенках балок, подкрепляющих крышки. Люковые крышки усиленно подкрепляют в местах расположения угловых фитингов контейнеров.

Верхняя часть бортов, включающая оставшийся настил палубы, верхние поясья наружного и внутреннего бортов и платформу, представляет жесткую при кручении продольную балку коробчатого сечения (см. рис. 3.5). Ширина поперечных межлюковых палубных перемычек над поперечными переборками не должна быть менее b = 1,5L + 1000 мм. Если верхняя часть поперечной переборки устроена в виде коробчатой балки, ширина перемычки может быть уменьшена.

Суда для перевозки массовых грузов (СМГ). Почти все массовые грузы (руда, уголь, гравий, песок, зерно, цемент и др.) не теряют своих свойств при размещении их в трюме по всей его высоте. Поэтому все специализированные суда для перевозки массовых грузов однопалубные. К тому же отсутствие нижних палуб улучшает условия проведения грузовых работ грейферами и машинами внутритрюмной механизации.

Палубу СМГ с центральными грузовыми люками шириной около 0,5В подкрепляют балками по продольной системе набора. Расстояние между рамными бимсами (полубимсами) равно четырем шпациям. Основной тип СМГ имеет подпалубные балластные цистерны, иногда используемые и для размещения дополнительного количества зерна (см. рис. 3.11). Наклонные стенки подпалубных цистерн, расположенные под углом не менее 30° к ОП, ограничивают пересыпание груза во время качки судна. Обшивка борта и наклонных стенок в пределах подпалубных цистерн имеет продольную систему набора. Иногда допускается поперечная система набора. Настил палубы между люками по длине судна рекомендуется дополнительно подкреплять разрезными поперечными балками в плоскости шпангоутов.

Размеры сечения продольных балок внутри цистерн, включая палубные, определяют из условия местной прочности, считая их жестко заделанными на поперечных рамках и принимая нагрузку соответствующей испытательному напору, a k_a = 0,45. Дополнительно проверяют устойчивость балок, считая их свободно опертыми.