§ 35. Особенности конструкции днища наливных и специализированных судов 180

Габаритные размеры днищевых перекрытий. Днище наливных судов разбивается поперечными переборками по длине и продольными переборками по ширине корпуса на ряд перекрытий. Определяющим требованием к наибольшему расстоянию между поперечными переборками является исключение резонанса между перемещениями жидкого груза в танках и параметрами килевой качки судна, что достигается при длине танков не более 0,1L. Аналогично ширину средних танков при малой вероятности резонанса колебаний жидкого груза и корпуса при бортовой качке принимают не более 0,5—0,6 В. Такие же требования предъявляют к размерам средних трюмов нефтерудовозов. 180

Длина днищевых перекрытий судов для массовых грузов зависит преимущественно от вида перевозимого груза. Если основными являются грузы с повышенным погрузочным объемом (зерно, уголь с _г  0,120 м³/кН), целесообразны трюмы одинаковой длины. Если чаще предполагается перевозить руду (например, железную руду с _г = 0,035 — 0,060 м³/кН), то в целях улучшения мореходности судна трюмы могут быть короткие (обычно нечетные), заполняемые рудой, и между ними длинные (пустые). Длину коротких трюмов принимают не менее половины длинных. При перевозке зерна на таких судах заполняют все трюмы. 180

181

Рис. 8.20. Схемы набора днища в районе среднего танка наливных судов: а —при длине судна до 225—230 м; б — при длине судна более 225—230 м. 181

1 — вертикальный киль; 2 — продольные балки; 3 — поперечная переборка; 4 — продольная переборка; 5 — флор; 6 — днищевой стрингер. 181

Конструктивные типы и система набора днищевых перекрытий. Большинство наливных судов построено с одинарным дном. Некоторые крупнотоннажные танкеры имеют двойное дно (см. рис. 3.16—3.17) с целью защиты внешней среды в случае повреждения днищевой обшивки от перевозимых нефти и нефтепродуктов. На нефтерудовозах в средних по ширине судна трюмах днище двойное, а в боковых — одинарное (см. рис. 3.13). Суда для перевозки массовых грузов имеют двойное дно на ширине 0,70—0,75В между скуловыми цистернами. 181

На наливных судах длиной до 80 м для днища, как и для палубы, допускают применение поперечной системы набора вместо продольной. Днище всех специализированных судов большей длины, как правило, проектируют с продольной системой набора. Схемы набора днища танкеров показаны на рис. 8.20. Наибольшее расстояние между флорами равно l = = L/200 + 3,0  3,75 м при длине судна L  200 м и l = L/50 5,0 м при большей длине. На длине перекрытия устанавливают три — пять флоров. На рудовозах и нефтерудовозах расстояние между флорами обычно равно двум шпациям. 182

Вертикальный киль одинарного днища танкеров в зависимости от соотношения сторон перекрытия может быть обыкновенным, т. е. равным 182

182

Рис. 8.21. Варианты соединений тавровых продольных балок с флором на наливных судах. 182

высоте флоров (при длине судна до 140—150 м), или усиленным, превышающим высоту флоров в 1,7—2,0 раза. При установке днищевых стрингеров в плоскости рамных стоек поперечных переборок их высота принимается равной высоте флоров или усиленного вертикального киля. Особой функцией вертикального киля и днищевых стрингеров на танкерах является образование вместе с отбойным листом, кар-лингсами и рамными стойками переборок мощных вертикальных рам, помогающих бортовой обшивке вовлекать в совместную работу палубу и днище при общем изгибе судна. 182

Днищевые продольные балки. Днищевые балки основного набора наливных судов подвергаются действию поперечной и осевой от общего изгиба нагрузок. Внешняя поперечная нагрузка на днище, равная сумме статического и волнового давлений [см. формулу (7.5)], является расчетной в пустых при эксплуатации танках, например в балластных. В районе полностью загруженных танков расчетным может быть давление изнутри, равное разности противодавления жидкого груза и внешнего давления при положении судна на подошве волны [см. формулу (7.6)]. Размер продольных балок определяют по наибольшей нагрузке. При равенстве смежных пролетов и равной нагрузке продольные балки оказываются в условиях жесткой заделки на опорах. Момент сопротивления вычисляют по формуле (8.10), принимая т = 12 и k_ = 0,2 + x/L, где 0,2  x/L < 0,4; х — расстояние от миделя до середины пролета балки. 182

Недостатками балок сварного таврового профиля являются высокая трудоемкость и стоимость их изготовления, особенно в случае применения полос, получаемых предварительным роспуском листовой стали, вместо использования стандартных катаных. Целесообразна замена сварных тавров симметричными полособульбами при условии, что толщина их стенки не менее минимально допустимой для деталей внутри танков. 183

Рамные балки днища танкеров. Размеры рамных днищевых балок устанавливают из условия местной прочности перекрытия, рассматривая его как систему взаимосвязанных ортогонально расположенных призматических балок. Требуемые моменты сопротивления флоров, вертикального киля и днищевых стрингеров определяют в зависимости от расчетной схемы (числа балок, граничных условий) и параметров относительной жесткости балок. Кроме прочности при изгибе флоры проверяют на прочность при срезе стенки вне района кницы. Расчетное значение перерезывающей силы в рассматриваемом сечении принимают из эпюры, построенной с использованием безразмерных реакций взаимодействия флора с вертикальным килем и стрингерами, приведенных в таблицах Правил Регистра СССР. Флоры, вертикальный киль и днищевые стрингеры на танкерах с одинарным дном делают в виде высоких составных тавровых балок. Высоту рамной балки (в см) с требуемым моментом сопротивления W₀ ориентировочно можно определить по формуле h = m_i, где m_i=1,10 для усиленного вертикального киля и т_i= 1,30 – для флоров и стрингеров; s_ст  s_min = 0,025L + 6,5 мм. Высоту днищевых рамных балок принимают не менее 1/7 пролета соответствующей балки, а высоту флоров в любом случае — не менее 2,5 высоты продольных балок. 183

Площадь поперечного сечения свободного пояска рамной балки (f, см²) легко определить, используя формулу (1.7) проф. И. Г. Бубнова h(f + /к)  W₀, где h — в см;  = 0,10hs_ст — площадь поперечного сечения стенки балки за вычетом ослабления ее вырезами, см²; к  4,0 для 184

184

Рис. 8.22. Подкрепление вертикального киля (а, б) и флоров (в, г) на танкере. 184

усиленного вертикального киля и к  3,5 для флоров. Отношение ширины симметричного свободного пояска к толщине у всех рамных балок по соображениям устойчивости равно b/s_n  400/\/_т. Практически это отношение принимают равным 12—18 для пояска флоров и 14—20 для пояска вертикального киля. 184

Стенку рамных балок для обеспечения плоской формы изгиба подкрепляют бракетами устойчивости. По стенке флоров бракеты устанавливают с одной стороны на расстоянии одна от другой не более 3 м и обязательно в районе концов опорных книц флоров. По стенке вертикального киля посередине между флорами бракеты устойчивости необходимо устанавливать с обеих сторон (рис. 8.22). Дополнительно стенку рамных балок подкрепляют вертикальными и (или) горизонтальными ребрами жесткости с целью обеспечения устойчивости стенки балки. Вертикальные ребра флоров устанавливают в плоскости продольных балок и этим обеспечивают им опору (см. рис. 5.2 и 8.22). 184

Соединения днищевых балок. Конструкция соединения балок набора между собой и с концевыми опорами должна обеспечивать восприятие и передачу сосредоточенных сил и моментов. Необходимые по технологическим соображениям вырезы, разрезы, уменьшение площади и другие изменения формы поперечного сечения балок должны быть наименьшими, чтобы концентрация напряжений была минимальной. Продольные балки, работающие под действием знакопеременных осевых нагрузок, рекомендуется делать непрерывными даже при пересечении с непроницаемыми поперечными переборками. На судах длиной 150 м и более это требование обязательное. 184

При пересечении с флорами наливных и других специализированных судов продольные балки не разрезают. Форма вырезов в стенке флора и обычные конструкции соединения с ним продольных тавровых балок показаны на рис. 8.21. Аналогично соединяют с флором продольные балки других профилей. Размеры и детали вырезов во флорах приведены в отраслевых стандартах. 185

Днищевые балки танкеров, разрезаемые на поперечных переборках, соединяют с ними с помощью вертикальных книц, устанавливаемых с 185

185

Рис. 8.23. Соединение разрезных днищевых продольных балок с поперечной переборкой с помощью приставных книц (а, б) или сквозной бракеты (в). 185

обеих сторон переборки (рис. 8.23). Если поперечная переборка имеет горизонтальный набор, то кница от днищевой продольной балки идет до ближайшей горизонтальной балки и соединяется с нею. Вместо двухсторонних книц рекомендуют установку в плоскости разрезаемых продольных балок одной непрерывной кницы, пропускаемой через соответствующую прорезь в переборке и обвариваемой по периметру (см. рис. 8.23). Однако эти конструкции не нашли применения из-за трудностей исполнения. Поясок к таким кницам, по крайней мере с одной стороны, приходится приваривать лишь после их пропуска через переборку или не устанавливать его вовсе, увеличив размер книц. 185

На судах длиной более 80 м на 0,4L в середине разрезанные днищевые продольные балки, учитывая большие растягивающие напряжения, следует приваривать торцами к поперечным переборкам, исключая недопустимую разностенность. Наличие разностенности состыкованных на переборке балок увеличивает вероятность появления трещин в обшивке переборки. На судах длиной более 150 м, как указывалось, продольные днищевые балки требуется, не разрезая их, пропустить через предварительно сделанные в переборке отверстия до границы секции или 186

186

Рис. 8.24. Соединение непрерывных продольных балок (1) с поперечной переборкой (2) и заделкой отверстия планками (3). 186

блока. Вырезы в переборке заделывают непроницаемо планками (рис. 8.24). Монтажный стык стенки и пояска продольных балок допускается совместить на расстоянии от переборки не менее 200—300 мм при условии перекрытия монтажного шва кницей. Иначе стыковой шов пояска следует отнести от стыка стенки балки на расстояние не менее половины ее высоты или 150 мм. 186

Преимуществом применения продольных балок полосового профиля является простота конструкции пересечения с непроницаемыми поперечными переборками при незначительном коэффициенте концентрации напряжений в районе монтажного стыка балок. Недостатком же балок полосового профиля является большой расход материала на обеспечение их прочности и устойчивости, что приводит к увеличению массы перекрытия на танкерах длиной менее 200—225 м. 186

При непрерывном проходе днищевых продольных балок через поперечную переборку необходимо исключить возможность попадания нефтепродуктов из танка в соседнее пустое помещение по каналам между стенкой балки и обшивкой внизу или между стенкой и ее свободным пояском вверху. Иначе в соседних помещениях может образоваться взрывоопасная газообразная смесь. 186

187

Рис. 8.25. Соединение флора и рамного шпангоута наливного судна с помощью книц: а — вварной; б — приставной. 187

187

Рис. 8.26. Соединение флора с усиленным (а, б) и обыкновенным (в) вертикальным килем на наливном судне ( = = 45°). 187

Соединение днищевых балок рамного набора выполняется встык как по длине самой балки, так и с расположенными в ее плоскости рамными балками примыкающих перекрытий, например флоров с рамными шпангоутами и рамными стойками продольных переборок, вертикального киля и днищевых стрингеров с соответствующими рамными стойками поперечных переборок. Накройные соединения стенок рамных балок исключаются. 187

Кницы в соединении рамных балок могут быть вварными (они образуют плавный переход между балками) или приставными и обязательно с поясками (рис. 8.25). Высота книц и радиус скругления свободного пояска, если оно делается, принимаются не менее высоты меньшей из соединяемых балок. Пояски приставных книц у их концов срезают «на ус». В районе окончания книц стенки рамных балок подкрепляют бракетами устойчивости, установленными по нормали к свободному пояску балок. 188

Конструкция соединения флоров с усиленным и обыкновенным вертикальным килем показана на рис. 8.26. При пересечении их с поперечной переборкой на наливных судах длиной 150 м и более вертикальный киль не разрезают, что усложняет последующее обеспечение непроницаемости переборок. Конструкция этого соединения несколько упрощается, если разрезать поперечную переборку и состыковать ее части на стенках вертикального киля и рамной стойки в ДП (рис. 8.27). 188

Двойное дно наливных судов. После ряда аварий крупнотоннажных танкеров («Торри Каньон», «Амоко Кадис» и др.) с большим загрязнением нефтью водной среды появилась необходимость ее защиты. В октябре 1983 г. вступили в силу Международная конвенция 1973 г. и Протокол 1978 г. по предотвращению загрязнения с судов. С целью уменьшения розлива нефти в случае повреждения наружного днища может быть установлено второе дно. 188

Для улучшения экологических условий высота двойного дна 2 м (в случае его применения) является достаточной. Двойное дно применено на танкерах типа «Победа» (см. рис. 3.17) и других судах. Наклон второго дна под углом 3—4° к ОП делают для стекания груза к приемным патрубкам грузовой и зачистной систем. Расстояние между флорами на длине грузовых танков принимают до четырех шпаций; в оконечностях оно составляет две шпации. Между флорами к вертикальному килю с обеих сторон устанавливают бракеты шириной до ближайших продольных балок. 188

Особенности конструкции днища судов для перевозки навалочных грузов. Все суда, перевозящие массовые грузы, и 188

189

Рис. 8.27. Вариант соединения вертикального киля с поперечной переборкой и рамной стойкой с помощью приставных книц, 1 -вертикальный киль; 2 -поперечная переборка; 3- рамная стойка; 4 -приставная кница; 5 — бракета устойчивости; 6 — флор. 189

189

Рис. 8.28. Соединение двойного дна со скуловой цистерной на судне для перевозки массовых грузов. 1—днищевой стрингер; 2—флор; 3—бракета. 189

комбинированные суда имеют двойное дно только с продольной системой набора. Вместо продольных балок допускается установка облегченных днищевых стрингеров. Рекомендуется принимать расстояние между флорами при перевозке тяжелой руды не более двух шпаций. На судах для массовых грузов по ширине корпуса двойное дно ограничено скуловыми цистернами (рис. 8.28). 190

Расчетное давление на днище вычисляют посередине трюма как разность внешнего давления и давления груза. Размеры днищевых связей определяют так же, как и для обычных сухогрузных судов, но с учетом размещения грузов по длине судна и граничных условий рамных балок. 190

Вопросы для повторения 190

1. Какие функции выполняет днище на судне? 190

2. Укажите нагрузки, действующие на днищевые перекрытия. 190

1. Назовите конструктивные особенности одинарного днища на сухогрузных судах. 190

3. Назовите конструктивные особенности и область применения двойного дна с поперечной и с продольной системами набора. 190

4. Какими требованиями определяется толщина его настила? 190

5. Расскажите о балках рамного набора днищевых перекрытий и требованиях, предъявляемых к их размерам. 190

6. В чем назначение междудонного листа, какие требования к нему предъявляются и как он оформляется конструктивно? 190

7. Каким требованиям должны удовлетворять размеры сплошных, водонепроницаемых и бракетных флоров? 190

8. В каких районах по длине судна могут устанавливаться открытые флоры и как они конструктивно оформляются? 190

10. Назовите условия работы продольных балок основного набора и какие требования предъявляются к их размерам? 190

11. Как оформляются конструктивные узлы пересечения продольных балок основного набора с водонепроницаемыми флорами? 190

12. Назовите конструктивные особенности днища наливных судов. 190

13. Какие требования предъявляются к размерам и к конструкции соединения днищевых продольных балок с поперечными переборками на танкерах? 190