книги из ГПНТБ / Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна

Проницаемый

стрингер

si

Вариант

Ж

Вариант I

Варианта

Вариант!

ВариантыЖиШ

- 3 щ

о о О510

о

25

1

1

си

I

сц

Рис. 39. Варианты конструктивного оформления междудонного

3-

* I

!

набора рыбопромысловой

базы «Восток».

Й -

— после

установки стрингеров выставляют

и

приваривают

к

полотнищу вручную

оставшиеся днищевые

бракеты

флоров;

— устанавливают

на весу

и закрепляют

вручную,

приваривая

к

верхним

бракетам

флоров,

продольные ребра

настила второго

флоров;

— устанавливают полотнище настила

второго

дна, о б ж и м а ю т

к

междудонному набору и приваривают

к нему

ручной сваркой

в

потолочном положении.

дольные ребра

настила

второго дна

предусматривается

собирать

и приваривать

заранее

к настилу;

в этом случае на

бортовых

бракеты флоров устанавливают после накрытия

настила

второго

дна, а в непроницаемых флорах выполнены

свободные вырезы для

прохода продольных ребер

с установкой стыковых

заделок .

III вариант.

Бракетные

флоры заменены

сплошными

флорами,

разрезанными

на стрингерах. Продольные

ребра

днища

з а р а н е е

флорах выполняют

расширенные вырезы;

для

прохода продольных

балок

второго

дна

во

всех

флорах

выполнены

свободные

вырезы

с

установкой

проницаемых

(односторонних)

и

непроницаемых

(двусторонних)

заделок.

IV

вариант.

Клетчатая

конструкция

междудонного

набора,

в

которой

все

продольные

ребра

заменены

днищевыми

стринге­

рами

(при

облегчении

всех

проницаемых стрингеров), а сплош­

ные флоры выполнены разрезными на стрингерах.

Из

сопоставления расчетов общей и

местной

прочности и ус­

следует,

что вариант I I I является

наиболее

экономичным.

По­

скольку

он не уступает

остальным

в а р и а н т а м

по

удобству

про­

кладки

и м о н т а ж а трубопроводов внутри двойного

дна,

обслужи­

ванию в период эксплуатации и производству ремонтных

работ, его

и приняли при постройке

судна.

Таблица 15

Сопоставление трудоемкости изготовления и монтажа секций двойного

дна РПБ «Восток»

при различных вариантах

конструкции

междудонного

набора

Варианты конструкции (см. рис . 39)

Вып олняе мые операции

I I I

I V

Более

низкие

технико-экономические

показатели

оказались

у клетчатого варианта междудонного набора

по сравнению

с про­

фильным. Это объясняется

тем, что на

базе

«Восток»

при приня­

тых

высоте

двойного дна

(2,0 м)

и

марке

стали

необходимая

устойчивость

пластины стрингера

может

быть

обеспечена

лишь

при

установке продольных

ребер

по

стенкам

стрингеров

либо

при

значительном увеличении

толщин. А это неприемлемо, та к как

увеличатся масса конструкции и расходы на материал .

Таким

образом,

конструктивное

решение

междудонного

набора

зависит от высоты двойного дна и уровня

расчетных с ж и м а ю щ и х

напряжений

в продольных

связях,

который

определяется

размере -

другими

общепроектными факторами . Оптимальный вариант мо­

ж е т быть

найден только на основе

комплексной технико-экономи­

ческой оценки с учетом специфики

проектируемого судна.

тым судостроением

наметилась

вполне

определенная

тенденция

к увеличению доли

стоимости

рабочей

силы (в

том числе и при

выполнении корпусных работ)

в

общей

стоимости

судов,

несмотря

производственных процессов. Практически

ощутимого

увеличения

ж е массы конструкций корпуса

не отмечалось. Следовательно, ми­

нимум массы корпуса еще не

гарантирует

минимума

стоимости

производства корпусных работ

и, следовательно, минимума стои­

ж д у р а з м е р а м и шпации, показателями

массы

конструкций

и

стои­

мостью постройки (на единицу массы

корпуса у Бенфорда,

на

еди­

ницу т а к называемой эквивалентной поверхности у Эванса

и т. д . ),

используя в первом приближении средние

удельные показатели

ченными ранее в отечественных исследованиях

(проф. Н. Е.

Путова

и

д р . ) . К а к

оказалось,

оптимальная по

массе

шпация

(близкая

к

шпации, регламентируемой

Регистром

С С С Р и

определяемой по

формуле Н .

Е. Путова

s = 2L + 480 мм)

не является

оптимальной

по стоимости. Увеличение шпации приводит к уменьшению

объема

работ по изготовлению, установке и приварке балок и деталей

их

соединения

(см. рис. 7,6).

Однако оптимальной

будет

т а к а я

шпа­

ция, при которой на изготовление, эксплуатацию

и

ремонт

конст­

рукций потребуется

минимум

суммарных

затрат . В

связи

с

этим

в П р а в и л а х

Регистра С С С Р ,

начиная

с

1968

г.,

разрешено

изме­

нять размеры шпации в широких пределах

(до

25%)

без

специ­

ального согласования

с

Регистром

С С С Р , а р я д иностранных

клас­

сификационных

обществ

( Ф Р Г , Япония

и др.) устанавливает

по­

вышенные номинальные размеры шпаций.

Оптимальная шпация будет неодинаковой не

только для

раз ­

ных судов,

но

и для

различных

стран

вследствие

существующей

разницы цен на материалы и в р а з м е р а х заработной

платы

рабо­

чих корпусных

цехов.

Так,

например,

на

судах,

построенных

в США, шпация больше, чем на японских судах.

Анализ

рекомендаций

современных

П р а в и л

классификацион ­

ных обществ показывает,

что

минимальные

толщины

элементов

перекрытий бортов, днища, переборок и т. д. на основе

определе­

ния размеров элементов корпусных конструкций по

различным

крытий на 1—3%, что соответствует результатам

округлений

рас­

четных размеров связей до сортаментных.

Трудоемкость работ по набору составляет примерно 25—30%

общей трудоемкости работ по корпусу, а масса

поперечного

на­

бора

(при поперечной системе набора) относится

к массе

продоль­

ного

примерно как 3 : 1 . Поэтому следует считать, что

выигрыш

2—3%

(а дл я некоторых

судов

с

заниженной

величиной

шпа­

ц и и — и более)

от

общей

трудоемкости

работ

по

корпусу,

или

1—2%

общей

трудоемкости

работ

по постройке судна. При умень­

шении

ж е массы

корпуса на 10%

(что весьма трудно достичь за

счет шпации

набора) экономия

составила бы

только

около

1 %

общей

стоимости

судна.

Следовательно,

увеличивать

шпацию

набора

по

сравнению

с номинальной,

регламентированной

П р а в и л а м и

Регистра С С С Р ,

пени, чем меньше размеры судна.

Выбор

шпации

поперечного н а б о р а судов,

швартующихся

в море. В

настоящее

время широкое развитие в

С С С Р получил

организации промысла д о б ы в а ю щ и е суда периодически

ш в а р ­

туются в открытом море к плавучим б а з а м и транспортным

судам .

ших

траулеров —

за 8—15 сут) . При ш в а р т о в к а х в море

на волне­

нии

д о б ы в а ю щ и е

суда часто получают повреждения

н а р у ж н о й

конструкций в условиях швартовки с передачей усилий

через

кранцы [5], [7], [35] в

1970 г. был р а з р а б о т а н

проект

П р а в и л

Реги­

стра С С С Р

для судов

промыслового флота

длиной

не более

100 м

(с 1971 г.

глава 9 П р а в и л ) , в котором предусмотрены необходи­

Опыт эксплуатации и ремонта траулеров

и промысловых баз

показал, что

наиболее

эффективно

установить

промежуточные

шпангоуты с таким ж е

профилем, что и

основные

шпангоуты, и

разносящие

бортовые

стрингеры,

а т а

к ж е

несколько усилить

товки

в

море. Однако

П р а в и л а

Регистра

С С С Р

рекомендуют

ту

ж е _ шпацню, что

и дл я

тран ­

м1?

спортных

судов.

резуль­

so

Н и ж е приводятся

70

таты

технико-экономического

анализа

шпаций

набора

су­

60

дов

промыслового

флота .

50

П р и н и м а я

в качестве

крите­

40

рия

оптимизации

комплекс­

JO

ный

показатель

в форме

вы­

р а ж е н и я

(1.11), о т р а ж а ю щ и й

го 40

50

60

70

30

90

100 L,M

стоимость

постройки

корпуса

и

включающий

характеристи­

Рис. 40. Изменение оптимальной шпа­

ки

массы

корпуса

и

трудо­

емкости

изготовления,

сборки

ции

набора судов промыслового флота

по

сравнению

с требуемой

для транс­

и сварки конструкций,

получим

портных

судов.

K

= G(s) + sTT(s),

( I I I . 4 )

где

К-

комплексный

приведенный

показатель

стоимости

по­

стройки,

отнесенный

к

единице

длины

судна;

G(s)

— м а с с а

корпуса

на единицу

его длины в зависимости

от

шпации

поперечного набора

s;

T(s)

— т р у д о е м к о с т ь

постройки

корпуса,

отнесенная

к

еди­

sT

нице длины судна, в зависимости

от шпации

s;

— средний

коэффициент

пропорциональности м е ж д у тру­

доемкостью и массой корпуса, изготовленного из обыч­

ной углеродистой стали

(см. § 2).

Минимальное

значение

этого

критерия и определяет

прираще ­

сравнению с обычной. Р е з у л ь т а т ы расчетов представлены

графи ­

чески (рис. 40). О п т и м а л ь н а я шпация набора изменяется

скачко­

более

целесообразной дл я судов рассмотренного типа

длиной от

40 до

110 м при поперечной системе набора корпуса.

Оценить

промысловых судов этих

размерений

на изменение шпации

м о ж н о

на основе следующих соображений . Толщины

палуб промысловых

судов в п о д а в л я ю щ е м

большинстве случаев назначаются мини­

мальными,

та к как при

небольших

р а з м е р а х

вырезов расчетная

п л о щ а д ь сечения палуб

обеспечивается с большим запасом . Сле­

довательно,

применение

дл я палуб

низколегированных

сталей

нально в е л и ч и н е ] / а т . 0 /сгт , где с т . 0 — номинальный предел текуче­

сти обычной углеродистой стали, предусмотренной

в П р а в и л а х

Регистра С С С Р ; а т — предел текучести фактически

используемой

стали. Если принять для н а р у ж н о й обшивки сталь

марки 09Г2,

чится стоимость 1 т конструкций приблизительно

на 7% (см.

табл . 7) . Сталь с повышенными

прочностными характеристиками

обычно используют только дл я

части конструкций

корпуса. В ре­

Таким

образом,, при введении

дополнительных подкреплений

корпуса судов, швартующихся в море, ж е л а т е л ь н о увеличить

шпа­

цию поперечного набора, причем тем больше, чем меньше

длина

судна. Н а судах длиной 100—ПО м, имеющих подкрепления,

опти­

м а л ь н а я шпация практически не будет отличаться от обычной для

транспортных судов автономного плавания .

Целесообразно провести унификацию шпаций набора дл я групп

промысловых

судов в зависимости

от их длины. М о ж н о

рекомен­

довать принять в качестве стандартных следующие величины

шпа­

ций: при длине судов менее 45 м-—600 мм, при длине 45—65

м —

650 мм, при длине 65—110 м — 700 мм.

Однако

на

большинстве отечественных и иностранных трауле ­

ров различных

размерений шпация

равна 600 мм. Л и ш ь

в отдель­

сторону, например, на т р а у л е р а х типа

«Атлантик»

( Г Д Р ) длиной

73 м шпация составляет 650 мм. Н а

этих судах

отсутствовали

ченных д л я работы в составе экспедиции, были учтены

изложен ­

ные выше общие рекомендации и выполнен подробный

расчет.

ров листового и профильного проката по сравнению

с

непрерыв­

ным изменением

требуемых

размеров связей

в

соответствии

с действующими

П р а в и л а м и .

Б ы л о учтено п влияние

особых

тре­

бований заказчика дополнительно увеличить толщину

наружной

обшивки

сверх

регламентируемой

П р а в и л а м и

д л я

промысловых

судов. В

итоге

на

траулере типа

«Меридиан»

была

принята

шпа­

зволяет

уменьшить

количество шпаций

поперечного

набора на 20

по сравнению со шпацией 600 мм, обычной для траулеров .

Специально рассматривался вопрос о выборе марки стали д л я

корпуса.

Регистр

С С С Р

предъявляет

повышенные требования

к сталям д л я конструкций, работающих

при низких

температурах,

т. е. в р е ф р и ж е р а т о р н ы х

трюмах, предназначенных

для храпения

ридиан» удовлетворяет только

низколегированная

сталь

марки

09Г2,

которая и принята д л я

всего листового

м а т е р и а л а

толщи ­

ной

12 мм и выше,

чтобы унифицировать

з а к а з

стали. В

резуль­

тате

выполнены все

т р е б о в а н и я ' з а к а з ч и к а

и Регистра

С С С Р прак­

скости

межкаютиых

выгородок,

не у х у д ш а я

условий обитаемости.

К а к

следует из

приведенного

примера,

при выборе оптималь ­

Проектирование стальных внутренних выгородок.

Увеличение

на

судах количества различного навигационного, бытового,

элект­

ро-

и радиотехнического оборудования, улучшение бытовых

усло­

вий

э к и п а ж а и ряд других факторов приводят к увеличению

насы­

щенности судов внутренними выгородками служебных,

технических

и ж и л ы х помещений. Поэтому для уменьшения массы

и снижения

тельные

з а т р а т ы и не всегда приводит

к ж е л а е м ы м результатам .

Снижение о ж и д а е м ы х сварочных деформаций плоских выгоро­

док при

проектировании и постройке

судов в настоящее время

мают т а к ж е некоторые конструктивные

меры по

снижению дефор ­

маций, например устанавливают дополнительные

ребра

жесткости.

Е щ е более результативным является переход от плоских

выгородок

к гофрированным .

Однако П р а в и л а классификационных

обществ

не с о д е р ж а т ре­

ных решений.

П о д а в л я ю щ е е

большинство

внутренних

выгородок

испытывает

нагрузки в

своей

плоскости. Поэтому наиболее рациональной кон­

структивной схемой следует признать вертикальное

расположение

приварных

стоек

и гофров. П р и таком расположении

возможен

вертикальный раскрой листов

и сварка их

в одном

направлении,

уменьшает остаточные сварочные деформации

и упрощает работы

по изготовлению и сборке выгородок [21]. П о

этим ж е причинам

этого варианта узлы пересечения набора

палубного перекрытия

с гофрами (рис. 41) имеют р я д недостатков

[21]:

ного перекрытия. Так

как

выгородки

могут

располагаться под

различными углами к

диаметральной

плоскости, то шаг

гофров

в этом случае будет

величиной переменной,

определить

которую

можно только по плазовым

данным;

— заделка вырезов для

прохода балок палубных перекрытий

в вершине каждого гофра

требует кропотливой подгонки деталей

ванную выгородку.

Предварительная установка плоского

комингса

в палубную секцию

позволяет не связывать шаг гофров

со шпа­

секций. Все

эти

преимущества обусловили широкое распростране­

ние конструкций

гофрированных выгородок с верхним

плоским

монтажным

комингсом

в отечественном

судостроении

( Б М Р Т типа

«Маяковский», паромы

типа «Советский

А з е р б а й д ж а н »

и д р . ) . По ­

добные конструкции применяются и в

з а р у б е ж н о м

судостроении

[107]. Поэтому

в дальнейшем при рассмотрении

гофрированных

выгородок

шаг

гофров предполагается

независимым

от

шпации

набора .