Конструкція корпусу судна. Елементи: балки, платівки, рами. Перекриття. Системи набору. Конструктивний мідель-шпангоут суден різних типів з різної системи набору. Часть 2
:
Конструкция палуб и платформ
Палубы представляют собой горизонтальные перекрытия, расположенные по всей (или почти по всей) длине судна; такие же перекрытия, но расположенные на части длины или ширины судна, называют платформами. В корпусе судна может быть одна или несколько палуб и платформ.
Верхняя непрерывная палуба корпуса является важнейшей продольной связью, обеспечивающей общую прочность корпуса. Эту палубу, называемую также главной палубой, рассчитывают на действие усилий от общего изгиба, а также на действие местных нагрузок от массы палубного груза, давления вкатывающейся на палубу воды во время шторма, массы льда при обмерзании в зимних условиях и т. д. Палубные перекрытия состоят из палубного настила и палубного набора.
Конструктивные элементы палубного перекрытия.
1 — бимс; 2 — карлингс; 3 — палубный настнл; 4 — бнмсовая кница; 5 — пиллерс
Палубный набор включает подпалубные балки — поперечные (бимсы) и продольные (карлингсы).
При поперечной системе палубного набора (рис. а) бимсы, установленные на каждом шпангоуте, поддерживаются одним или несколькими карлингсами, представляющими собой сварные тавровые балки с вырезами в стенках, через которые проходят бимсы, имеющие, как правило, меньшую высоту. Вместе со шпангоутами борта и флорами днища бимсы образуют в одном поперечном сечении корпуса шпангоутную раму. В местах расположения рамных шпангоутов устанавливают усиленные рамные бимсы.
Конструктивные схемы палубного набора: а — при поперечной системе; б — при продольной системе.
1 — поперечная переборка; 2 — борт; 3 — карлингс; 4 — концевой бимс; 5 — полубимс; 6 — продольное ребро жесткости; 7 — пиллерс.
При продольной системе палубного набора (рис. б) бимсы в виде высоких рам ставят в плоскости бортовых рамных шпангоутов (при продольной системе бортового набора) и рам днищевого перекрытия. В этом случае помимо карлингсов располагают продольные ребра – подпалубные балки, которые проходят сквозь рамные бимсы.
Палубные перекрытия опираются на борта, продольные и поперечные переборки, а при большой величине пролета поддерживаются еще и пиллерсами или полупереборками.
Большие вырезы в палубах в районе грузовых люков подкрепляют по периметру мощными балками – комингсами, которые могут опираться на пиллерсы или, чаще, на продольные полупереборки, устанавливаемые в ДП.
Усиленные бимсы, совпадающие с носовой или кормовой кромкой грузового люка, называют концевыми бимсами.
Бимсы, расположенные в районе грузовых люков между бортом и продольным комингсом грузового люка, называют полубимсами. Если бимс не покрыт палубным настилом, его называют холостым.
Конструкция переборок
Переборки бывают водо-, нефте- и газонепроницаемые. Переборки, не предназначенные для образования замкнутых отсеков, могут быть проницаемыми.
Переборки:
переборка форпика (таранная) – для создания крайнего носового отсека, называемого форпиком;
переборка ахтерпика – для создания крайнего кормового отсека, называемого ахтерпиком;
переборки для разграничения МКО, грузовых трюмов или грузовых танков, цистерн запаса.
Расположение переборок на танкере.
Поперечные и продольные переборки состоят из полотнища и набора.
Конструкция поперечной переборки.
1 – полотнище; 2 – стойки; 3 – доковая стойка; 4 – кница; 5 – шельф; 6 – ребра жесткости
Полотнище состоит, как правило, из листов, расположенных горизонтально, причем толщина их убывает снизу вверх, так как снизу вверх убывает давление воды, на действие которого рассчитывается прочность переборок.
Гофрированная поперечная переборка: а – конструкция гофрированной переборки; б — типы гофров.
1 — шельф; 2 — полотнище (гофрированное); 3 — доковая стойка; 4 — коробчатый гофр; 5 — волнистый гофр
Набор состоит из балок – угольников, полос, полособульбов, тавров, сварных тавров и пр., устанавливаемых вертикально (стойки переборок) или горизонтально (горизонтальные ребра переборок). На крупных судах набор переборок состоит из балок главного направления и перекрестных связей, называемых шельфами, если они установлены горизонтально, или рамными стойками, если они установлены вертикально.
Стойку, расположенную в ДП, изготовляют обычно усиленной, так как она является доковой, т е. воспринимает усилия от кильблоков при постановке судна в док. Концы стоек крепят к настилу второго дна и палубам с помощью книц или приваривают торцы стоек к настилу.
Распространение получили гофрированные поперечные и продольные переборки, которые изготовляют из коробчатых или волнистых штампованных гофров. На танкерах продольные гофрированные переборки имеют, как правило, только горизонтально расположенные гофры, а поперечные — или горизонтальные, или вертикальные гофры. При этом продольные гофрированные переборки танкеров должны у днища и у палубы иметь плоские участки шириной не менее 0,1 высоты борта; при необходимости эти участки подкрепляют ребрами жесткости.
Выгородки и шахты
Выгородки служат для образования судовых помещений в междупалубных пространствах, надстройках и рубках. Их изготовляют из стали или легких алюминиево-магниевых сплавов. Выгородки состоят из полотнища и набора в виде вертикальных стоек из полособульбового, полосового или углового профилей; иногда их делают гофрированными. Толщина листов выгородок 3 – 6 мм. Чтобы обеспечить прочность и непроницаемость выгородок, по их периметру устанавливают комингсы высотой 230 – 250 мм внизу и 1,5 – 1,7 высоты бимса палубы вверху. Стальные выгородки приваривают к комингсу, а алюминиево-магниевые – приклепывают, добавляя прокладку из изолирующего материала или применяя специальную грунтовку для сопрягаемых деталей – во избежание коррозии.
Шахтами называют специально выгороженные пространства между двумя или несколькими палубами или ярусами надстроек. Например, шахта машинного отделения, аварийные выходы. По конструкции стенки шахт ничем не отличаются от выгородок.
Надстройки и рубки
Надстройки располагают на верхней непрерывной палубе, их количество и длина определяются архитектурно-конструктивным типом судна. Средняя надстройка при длине более 15% длины судна участвует в обеспечении общей продольной прочности корпуса. Рубки, как правило, нет.
Надстройки или рубки длиной менее 15% длины судна называют короткими. Короткие надстройки и рубки делают легкими. Легкие рубки большой протяженности, например, на пассажирских судах, разбивают по длине на короткие участки, которые соединяют между собой при помощи скользящих соединений. Надстройки состоят из плоских перекрытий, образующих борта, палубы и лобовую и концевую переборки. Полотнища этих перекрытий состоят из листов толщиной 3 – 8 мм, а набор – из полособульбового или углового профильного проката.
Легкая выгородка надстройки юта
Рубки также состоят из перекрытий, причем вертикальные перекрытия, ограничивающие рубки, называют стенками (кроме лобовой стенки рубок основной надстройки, называемой обычно лобовой переборкой). Верхнее перекрытие рубки называют крышей, если оно не шире рубки, или палубой, если оно выходит за ее пределы и доходит до бортов. Конструкция перекрытий рубок такая же, как и надстроек, только они более легкие. Иногда вертикальные перекрытия рубок делают гофрированными.
Соединение алюминий-сталь
Легкие штампованные гофры
Фальшборт, привальный брус и скуловые кили
Фальшборт представляет собой конструкцию из листов с подкрепляющим набором, предназначенную для ограждения открытых палуб от действия волн и ветра. На верхней палубе фальшборт устанавливают в плоскости наружной обшивки, поэтому снаружи он кажется продолжением ширстрека. Высоту фальшборта принимают не менее 1 м.
Фальшборт состоит из листов толщиной 3,0 - 8,5 мм (в зависимости от длины судна), устанавливаемых длинной кромкой вдоль палубы. Через каждые две-три шпации, но не реже чем через 1,8 м устанавливают подкрепляющие стойки в виде книц с отогнутым фланцем. Толщина стоек на 1 мм больше толщины листов фальшборта, ширина стоек вверху принимается равной ширине планширя (горизонтальная полоса вверху вдоль фальшборта из профильной или полосовой стали). В нижней части фальшборта делают вырезы – штормовые портики, предназначенные для стока за борт воды с палубы. Иногда вместо штормовых портиков делают сплошной вырез по линии соединения его с ширстреком.
Фальшборт
Привальный брус – деревянная, металлическая или резинометаллическая конструкция вдоль борта выше ватерлинии, предназначенная для защиты борта судна при швартовке от ударов о пирс или другое швартуемое к борту судно.
Привальный брус: а – деревянный; б - ; в – резиновый
Скуловые кили служат для уменьшения амплитуды бортовой качки. Их устанавливают в средней части длины судна на протяжении около 0,25-0,35L. Скуловые кили обычно делают плоскими – из листа с внешней кромкой, подкрепленной круглым или полукруглым прокатом, или из двух листов под углом друг другу с подкрепляющими поперечными бракетами. Кромку скуловых килей, примыкающую к обшивке судна, обычно делают гребенчатой для уменьшения сварочных напряжений и как препятствие для распространения на наружную обшивку трещин, возникающих на килях.
Скуловые кили
Штевни и кронштейны гребных валов
Носовую и кормовую оконечность судна ограничивают соответственно форштевнем и ахтерштевнем.
Форштевень принимает на себя удары при столкновении с другими судами, о грунт, причал, лед. Форштевни бывают литыми, сварными, коваными из литых и кованых частей и, чаще всего, сваренными из гнутых стальных листов.
Форштевень
Ахтерштевень – мощная литая или сварная конструкция, которая завершает кормовую оконечность корпуса. На одновинтовых судах ахтерштевень служит одной из опор для дейдвудной трубы, которая проходит через отверстие в яблоке ахтерштевня, расположенной в передней его стойке, именуемой старнпостом. Ахтерштевень служит также опорой для руля, который вращается на штырях, соединенных с его вертикальной стойкой – рудерпостом. Старнпост и рудерпост соединены в верхней части аркой, а в нижней подошвой, замыкая таким образом окно ахтерштевня.
На судах с полубалансирным рулем рудерпост представляет собой кронштейн, не связанный внизу со старнпостом (корма открытого типа – отсутствует окно ахтерштевня, гребной винт вращается в незамкнутом пространстве).
Ахтерштевни бывают литыми, сварными из литых и кованых частей и сварными из листов.
Штевни: а – форштевень; б – ахтерштевень с рудерпостом; в – открытой кормы.
Кронштейны гребных валов опорные конструкции для бортовых гребных валов двух-, трех- и четырехвинтовых судов. Бывают литыми, реже сварными, однолапые и двулапые.
Дейдвудные трубы и мортиры
Дейдвудная труба служит для поддержания гребного вала и обеспечения водонепроницаемости в том месте, где он выходит из корпуса. Одним концом труба соединяется с переборкой ахтерпика, а другим – с яблоком ахтерштевня. В месте соединения с переборкой ахтерпика устанавливают сальник. В дейдвудную трубу вставляют бронзовую или латунную втулку, в которой создают две опорные поверхности – подшипники скольжения, являющиеся опорой для гребного вала. Для уменьшения вибрации трубу жестко соединяют с флорами, которые в этом районе делают утолщенными.
Мортиры обеспечивают непроницаемость корпуса в месте выхода бортовых гребных валов многовальных судов. Это трубы с фланцами, отлитыми по обводу корпуса в месте выхода вала. Иногда мортиры делают сварными из кованых и литых частей. Непроницаемость обеспечивают сальником такого же типа, как и у дейдвудной трубы. Его устанавливают в носовом конце мортиры.
Фундаменты и крепления
Фундаменты помимо веса установленного на них оборудования должны воспринимать также нагрузки от сил инерции при качке судна, а для большинства механизмов – и от неуравновешенных усилий, возникающих при их работе.
Фундаменты передают нагрузку на корпусные конструкции, поэтому в местах установки фундаментов перекрытия обычно усиливают подкреплениями.
Фундаменты ГД.
Соединения элементов конструкций
Сварные соединения
Сварные стыковые соединения
Сварные угловые соединения
Клепаные соединения и типы заклепок
Типы заклепочных швов
Лекция № 9