2.6. Конструкция корпуса судов из легких сплавов, железобетона и пластмассы

2.6.1. Конструкция корпуса судов из легких сплавов

Прокат из легких сплавов применяется в основном для постройки судов с динамическими принципами поддержания (СДПП): судов на подводных крыльях (СПК), судов на воздушной подушке (СВП) и глиссирующих судов. Из дюралюминия выполнены корпус и надстройка серийных СПК типа "Ракета", "Метеор", "Беларусь", а также СВП "Зарница". На ряде СПК, а также СВП "Орион", "Сормович" и глиссирующем пассажирском судне "Заря" дюралюминий использован для изготовления надстройки. Для соединения элементов из дюралюминия, который является термически упрочняемым сплавом, применяется клепка.

Алюминиево-магниевые сплавы использованы для изготовления корпуса ряда СПК, СВП и теплоходов "Заря". Широкое применение эти сплавы получили при постройке речных СПК второго поколения типа "Восход": корпус судна выполнен из сплава АМг61 с применением прессованных панелей, а обшивка надстройки и переборок – из сплава АМг5М с использованием клеесварных соединений.

Рассматривая системы набора корпуса СДПП, следует иметь в виду, что в отличие от водоизмещающих судов на СДПП надстройка наряду с корпусом участвует в обеспечении общей продольной прочности, то есть она включается в эквивалентный брус.

На СДПП применяются как продольная, так и поперечная системы набора перекрытий. Отечественные СПК имеют продольную систему набора по днищу, бортам и надстройке. В отличие от водоизмещающих судов у СДПП продольная система может сохраняться в оконечностях и в машинном отделении.

На СВП "Зарница" и "Орион" днищевое перекрытие (между скегами) выполнено по поперечной системе, причем включает только рамные балки. Другие перекрытия на этих судах имеют продольную систему набора.

В качестве холостых балок (продольных ребер жесткости) используются профили в виде полособульба, тавра или z-образный. Эти балки крепятся к обшивке при постройке судна или входят в состав прессованных панелей (например, полособульб и тавр).

На некоторых СДПП (СПК "Спутник" и "Вихрь", СВП "Сормович") применена гофрированная обшивка надстройки; при этом гофры играют роль холостых балок.

В качестве рамных балок чаще применяется симметричный профиль: двутавр или швеллер.

На СДПП, в отличие от стальных водоизмещающих судов, широкое распространение получила двухъярусная конструкция набора. Суть ее заключается в том, что балки рамного набора устанавливаются поверх балок холостого набора (см. рис. 2.26). Эта конструкция, известная под названием "навесная", хорошо сочетается с использованием на СДПП прессованных панелей.

а) 2 1	б)
в)

Рис. 2.26. Навесная конструкция набора:

а – сварное бескничное соединение балок; б – сварное кничное соединение балок; в – клепаное соединение балок; 1 – рамная балка; 2 – холостая балка; 3 – обшивка

Наряду с "навесной" конструкцией набора, на СДПП применяется и обычная конструкция (известная под названием "нарезная"), при которой рамные и холостые балки непосредственно крепятся к обшивке или настилу.

2.6.2. Конструкция корпуса железобетонных судов (ЖБС)

Конструкция корпуса ЖБС существенно отличается от конструкции стальных судов. ЖБС имеют однородный набор; нет разделения балок на рамные и холостые. Поперечное сечение балки ЖБС имеет близкий к П-образному контур. Расстояние между балками составляет от 1 до 2 м; балки набора располагаются в 2-3 раза реже, чем в корпусе стального судна. Для ЖБС характерно большее, чем для стальных судов, количество водонепроницаемых переборок; с их помощью выгораживаются отсеки, примыкающие к бортам и транцам корпуса.

Форму корпуса ЖБС делают упрощенной. Корпус длиной до 30 м часто делают в виде прямоугольного параллелепипеда.

Корпус ЖБС может выполняться по поперечной, продольной или смешанной системе набора.

Суда длиной менее 30 м часто выполняют без набора. Корпус в этом случае состоит из утолщенной оболочки и расположенных через 2,0…2,5 м поперечных переборок.

Наиболее распространенной на ЖБС является поперечная система набора (см. рис. 2.27, а). Она используется на судах длиной от 25 до 45 м. При поперечной системе набор состоит из однородных шпангоутных рам. Такая система используется для корпусов плавучих причалов и других судов, подвергающихся ударным нагрузкам и воздействию льда.

Смешанная система набора корпуса применяется на ЖБС длиной от 45 до 70 м. При этой системе набора по днищу и палубе устанавливаются продольные балки, а по бортам – поперечные (см. рис. 2.27, б). Роль шпангоутов выполняют расположенные через 2,5…4 м поперечные переборки.

Продольная система набора корпуса применяется на ЖБС имеющих длину более 60…70 м и подвергающихся в эксплуатации действию значительного общего продольного изгибающего момента. При продольной системе по днищу, палубе и бортам через 1…2 м устанавливаются продольные балки. Опорами для них служат шпангоутные рамы или поперечные переборки, устанавливаемые через 3…5 м. При постройке речных ЖБС продольная система набора корпуса применяется редко.

а) 1 2 1 2 3 4

б) 6 5 4 5

Рис. 2.27. Поперечная (а) и смешанная (б) системы набора:

1 – продольная переборка; 2 – поперечная рама; 3 – стойка; 4 – поперечная

переборка; 5 – продольная рама; 6 – поперечная балка

Разновидностью железобетона является армоцемент. Последний состоит из мелкозернистого (в основном песчаного) бетона, армированного мелкими сетками из мягкой стальной проволоки диаметром 0,5…1,2 мм.

Постройка армоцементных судов проста, а используемые материалы недороги. Такие суда в большом количестве сроятся в развивающихся странах. К ним относятся катера, яхты, промысловые, грузовые и другие суда длиной не более 25 м. На судах из армоцемента чаще применяется поперечная система набора корпуса.

Армоцементные корпуса, имеющие сложные (криволинейные) обводы, строят монолитным способом (с установкой опалубки для всего корпуса) в положении килем вверх. При этом обеспечивается хорошее качество поверхности обшивки.

2.6.3. Конструкция корпуса пластмассовых судов (ПС)

В зависимости от наличия набора и количества слоев обшивки различают следующие конструктивные типы корпуса ПС:

• безнаборный с однослойной обшивкой;

• наборный с однослойной обшивкой;

• безнаборный с трехслойной обшивкой;

• наборный с трехслойной обшивкой.

Безнаборный корпус с однослойной стеклопластиковой обшивкой (см. рис. 2.28, а) имеют суда длиной до 5…6 м (прогулочные лодки, катера и др.). Для увеличения прочности корпуса таких судов устанавливается килевая балка и планширь; обшивка делается утолщенной и, при необходимости, выполняется с продольными гофрами или складками.

Наборный корпус с однослойной обшивкой имеет как поперечные, так и продольные балки, он характерен для судов длиной до 15…20 м. Такие корпуса строят по поперечной или смешанной системе набора. На рис. 2.29 дан конструктивный мидель-шпангоут (с обрывом на ДП) корпуса опытного судна с однослойной обшивкой толщиной 4…6 мм. Длина судна 16,1 м, грузоподъемность 15 т. Корпус выполнен по поперечной системе набора, балки имеют П-образный профиль с пенопластовым заполнителем.

Безнаборные суда с трехслойной обшивкой имеют две стеклопластиковые оболочки, между которыми расположен заполнитель в виде пенопласта или сотового материала (см. рис. 2.28, б). Силовые слои (стеклопластиковые оболочки) и заполнитель прочно склеиваются по поверхности контакта для обеспечения их совместной работы. Для ПС такого конструктивного типа характерна повышенная непотопляемость за счет плавучести, создаваемой объемом обшивки и другими объемными элементами конструкции корпуса.

Безнаборный корпус с трехслойной обшивкой имеют спасательные суда (шлюпки, катера), а также небольшие рыбопромысловые и грузовые суда.

а)

б)

Рис. 2.28. Схема поперечного сечения пластмассового корпуса

с однослойной а и трехслойной б обшивкой:

1 – деревянный киль, облицованный стеклопластиком; 2 – наружная и внутренняя оболочка из стеклопластика; 3 – планширь деревянный; 4 – пенопластовый заполнитель

Пенопласт А-А Б-Б

Рис. 2.29. Мидель-шпангоут грузового судна с поперечной системой набора

Прочность корпуса ПС с трехслойной обшивкой можно увеличить установкой продольного и поперечного набора. Устанавливаемые при этом балки набора имеют открытый (тавровый, Г-образый или полособульбовый профиль) или закрытый (П-образный профиль). Балки изготавливаются из стеклопластика заранее и крепятся к обшивке с помощью "мокрых" угольников, т. е. пропитанных смолой и изогнутых полос стеклоткани.