книги из ГПНТБ / Юнитер А.Д. Повреждения и ремонт корпусов морских судов

Проверка прочности днищевого перекрытия по действующим Правилам Регистра СССР [32] показала необходимость увеличения толщины листов го­ ризонтального киля и двух, прилегающих к нему пояеьев до 12 мм (при по­ строечной толщине 9,5 мм), а также установки двух полустрингеров таврового сечения между шпангоутами 86—102.

Усиления днищевой обшивки производятся в период плановых

Анализ характерных повреждений от слемминга на серийных судах типа «Красноград», «Лениногорск», «Симферополь», «Ле­ нинский комсомол», проведенный Регистром СССР, показал, что с течением времени остаточные деформации днищевой обшивки увеличиваются, одновременно появляются деформации днищевого

обычно оформляют результаты дефектации путем нанесения дан­ ных замеров на выкопировку из чертежа растяжки наружной обшивки. Как правило, наносят контуры вмятин или гофр с ука­ занием величины стрелки прогиба (ем. рис. 76).

Согласно нормам Регистра СССР [33] обнаруженные при осмотре днища вмятины, гофры и бухтины обшивки со стрелкой прогиба не более У20 их меньшего размера могут быть оставлены до ближайшего планового ремонта, если балки набора не потеря­ ли устойчивости.

Допускается, однако, и при плановом доковом ремонте не устранять деформации днищевой обшивки при стрелках прогиба, не превышающих указанную выше норму, если с момента обна­ ружения деформаций от слемминга не наблюдается увеличения стрелок прогиба. Убедиться в этом можно, сравнив результаты дефектации прошлого докования, оформленные соответствующим образом.

В том случае, когда величина стрелки прогиба вмятин, гофр или бухтин превышает V20 их меньшего размера, устранять де­ формации следует безотлагательно.

Кроме того, согласно требованиям Регистра СССР во время ремонта и установки подкреплений днища от слемминга необхо­ димо прежде всего проверить соответствие осадки судна носом в балласте предписаниям Правил классификации и постройки, а именно величине, равной 0,025 длины судна, а также выяснить, в какой мере соответствуют указанным Правилам имеющиеся на судне подкрепления днища.

Все это нужно для того, чтобы учесть необходимость дополни­ тельного, по сравнению с предписанным Правилами, усиления

160

днища в том случае, если минимальная осадка носом в балласте меньше 0,025 длины судна. С другой стороны, допускается умень­ шение объема подкреплений, если осадка носом в балласте боль­ ше 0,03 длины судна.

Аналогичные требования предъявляют и другие классифика­ ционные общества. Например, Правила Норвежского Веритаса (1969 г.) требуют подкрепления плоского участка днищевой об­ шивки и двойного дна в районе, расположенном в нос от сече­ ния 0,25 длины судна от носового перпендикуляра, если осадка носом во время плавания судна в открытом море на волнении меньше или равна 0,027 длины судна. В том случае, если осадка носом больше 0,04 длины судна, подкрепления не требуются.

Германский Ллойд (1967 г.) предъявляет требования к судам, не имеющим подкрепления, производить необходимые усиления конструкций днища во время ремонта. Иные, чем предписанные Правилами, варианты подкреплений днища должны быть одобре­ ны Главным управлением.

Широко известный факт относительно больших убытков от дорогостоящих ремонтов днища, поврежденного при слемминге, невольно приводит к мысли о том, всегда ли целесообразно облег­ чение конструкции. Представляется, например, более эффектив­ ным заведомо увеличить построечную толщину днищевой обшив­

соображений остойчивости, т. е. вместо укладки твердого балла­ ста. Например, на пассажирском лайнере «Куин Элизабет 2», построенном в 1970 г. в Англии, более 750 т стали было по суще­ ству добавлено в конструкции днища (вместо твердого балласта) главным образом за счет увеличения толщины обшивки, флоров, продольного набора и настила второго дна. Помимо улучшения остойчивости, такой метод позволяет усилить именно те конструк­ ции, где можно ожидать повреждений от тяжелых погодных условий (слемминг), коррозии или вибрации.

Для обеспечения достаточной прочности и, главное, надежно­ сти и ремонтопригодности целесообразно применение листового междудонного набора в виде часто поставленных днищевых стрингеров и флоров при уменьшенной шпации. Аварийные по­ вреждения днища, в том числе и настила второго дна, свидетель­ ствуют о недостаточной эффективности подкреплений днищевой обшивки в виде продольных ребер из полособульбового профиля.

Вот некоторые преимущества чисто ремонтного характера: листовая сталь всегда имеется в наличии на судоремонтном

предприятии; упрощается технология замены поврежденных элементов ли­

стового набора (большой выбор в проведении линий реза, стыко­ вании элементов набора, возможность разнесения стыков стенки и пояска тавровых балок и т. п.);

упрощается ремонт за счет возможности применения правки.

16І

Известно, что так называемый профилактический ремонт всег­ да в стоимостном выражении более приемлем, чем аварийный. Поэтому в тех случаях, когда на отдельных судах серии имеются значительные повреждения от слемминга, рекомендуется устанав­ ливать подкрепления на всех судах при плановых ремонтах, не ожидая появления деформаций.

Необходимость ремонта повреждений от слемминга и установ­

ремонт повреждений от слемминга составляют ежегодно 400 000 — 500 000 ф. ст.

§30. ВЕРОЯТНОСТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СЛЕММИНГА

Вобщих положениях Правил Регистра СССР, и других клас­ сификационных обществ имеется специальная оговорка об усло­ виях применимости Правил постройки морских судов. В частно­ сти, одним из таких условий является обязательная эксплуатация судов при ходе на волнении в соответствии с хорошей морской практикой, которая рекомендует снижение скорости хода на вол­ нении.

На каком волнении и насколько нужно снизить скорость суд­ на, чтобы избежать слемминговых ударов? Вопрос этот чрезвы­ чайно важен и, к сожалению, пока не имеет ответа для конкрет­ ного судна при конкретных условиях плавания.

Рассмотрим некоторые из причин эксплуатационного харак­ тера, которые приводят к решению снизить скорость хода судна на волнении. Речь идет о таких причинах, как чрезмерная качка, интенсивное заливание палубы, оголение винтов или носовой око­ нечности, удары корпуса судна о воду и т. п. Разумеется, при­ чины эти дают о себе знать, когда судно попадает в тяжелые погодные условия.

Поскольку нас интересует слемминг, резонно поставить воп­ рос: когда нужно снижать скорость хода судна в этом случае?

Например, Эрстен [35] связывает определение слемминга с решением капитана замедлить ход судна: «Удары, производимые волнами на корпус судна, называют слэмами, когда неожиданно они являются причиной решения капитана замедлить.ход судна».

Натурные наблюдения показывают, что число таких ударов (слэмов) составляет 3—4 на сто погружений носовой оконечно­ сти. Или, иначе, при меньшей частоте ударов волны о корпус еще не наблюдается слемминг.

Аналогичные результаты были получены при натурных испыта­ ниях 19 сухогрузных судов типа «Виктори» во время их рейсов через Северную Атлантику. Согласно этим данным [35], слемминг

162

бывает, когда на 100 продольных наклонений судна приходится примерно пять ударов днища о воду.

Для того чтобы оценить вероятность возникновения слемминга на сухогрузном судне при плавании через Северную Атлантику, интересно ознакомиться с данными статистики о числе продольных наклонений теплохода «Лукуга» за 20-летний период эксплуата­ ции (табл. 3).

9,5 узла происходит сильное заливание носовой оконечности в те­ чение 12,5% всего периода плавания на таком волнении. Собст­ венно, эта причина и явилась решающей для снижения скорости хода.

Когда скорость хода была снижена до 4 узлов, вероятность заливания палубы уменьшилась до 5%. В то же время снижение скорости незначительно сказалось на вероятности возникновения слемминга (с 8 до 5%). Такой вывод вызывает сомнение, посколь­ ку противоречит морской практике.

Исследование причин снижения скорости теплохода «Лукуга» при балластном переходе показало, что волны высотой 3,35 м при­ водили к слеммингу.

При натурных испытаниях теплохода «Джордэнс» было уста­ новлено, что причинами снижения скорости при ветре в 6' баллов и сильном волнении явились слемминг, оголение винтов и разгон двигателей, а также очень резкая качка. Если при полной загруз­ ке судна основной причиной снижения скорости было заливание носовой оконечности, то при балластной загрузке — слемминг и оголение винтов. В качестве предельно допустимого было принято

163

25 оголений винтов на 100 наклонений. Слемминговыми считали такие удары, при которых пульсация напряжений в главной па­ лубе на миделе превышала 600 кгс/сж2.

Каковы же практические рекомендации? К сожалению, они на сегодняшний день весьма малочисленны. В частности, практиче­ ский интерес представляет рекомендация относительно снижения скорости хода судна с целью избежать слемминга. Например, по мнению Льюисона [52], для современного контейнерного судна, пересекающего Северную Атлантику, необходимо снизить ско­ рость на 2—3 узла с тем, чтобы число погружений носовой око­ нечности не превышало 20 в час.

Снижение скорости хода на волнении необходимо не только для сухогрузных, но и для пассажирских судов. Например, по данным натурных испытаний, с целью предотвращения повреж­ дений днища от слемминга для автомобильного пассажирского парома при плавании в Средиземном море необходимо снижать скорость на волнении 7 баллов.

На повестке дня стоит вопрос о создании приборов, показы­ вающих необходимость снижения скорости хода судна на волне­ нии. При этом должно быть принято во внимание наряду с про­ чими факторами и направление бега волн по отношению к курсу судна. В наше время одних рекомендаций хорошей морской прак­ тики уже недостаточно.

Понятие «хорошая морская практика»— весьма емкое, об­ ширное и, скажем прямо, мало конкретное, поскольку не несет в себе количественных показателей. В отношении таких явлений, как слемминг, нужны именно количественные показатели, кон­ кретные рекомендации.

Например, одним из таких показателей в настоящее время является требование Правил Регистра.СССР об ограничении ми­ нимальной осадки в носу величиной не менее 0,025 длины судна. Аналогичные требования имеются и в Правилах зарубежных классификационных обществ. Например, Регистр судоходства Ллойда и Норвежский Веритас ограничивают осадку носом в бал­ ласте величиной 0,027 длины судна.

Доказано, что малая осадка носом в балласте многих сухо­ грузных судов, построенных в начале 60-х годов, наряду с дру­ гими факторами послужила причиной повреждений днища от. слемминга. Например, на судах типа «Красноград» осадка но­ сом— 0,0165, типа «Симферополь»— 0,02, типа «Муром»— 0,022, типа «Бежица» — 0,0175 длины судна. Этот перечень можно про­ должить, так как учет этого требования в проектах новых судов начался лишь в 1967 г.

Здесь уместно вспомнить о рекомендации акад. Ю. А. Ши-, майского [27] устанавливать для океанских судов осадку носом не менее 0,03 длины судна, чтобы предотвратить удары волн о днище в носовой оконечности при балластном плавании. К со­ жалению, понадобились десятилетия, чтобы эта рекомендация обрела силу закона.

164

В настоящее время эго требование Регистра СССР записано

мально допустимую осадку носом при балластном переходе в до­ кументах Регистра СССР, выдаваемых на судно? Особенно в тех случаях, когда осадка ниже нормы. Таким документом могла бы служить совмещенная Информация об остойчивости и прочности

заниям, например, о предельной частоте вращения главного дви­ гателя.

Вообще говоря, обеспечить требуемую Правилами осадку носом в балласте не так просто, особенно на действующих судах. Определенные трудности связаны с необходимостью не только замещения топливных цистерн балластом, но и обеспечения до­ статочного заглубления кормы для нормальной работы гребного винта, дейдвудного устройства, валопровода и двигателя. Поэтому нужно найти такую «золотую середину», такое оптимальное решение, чтобыудовлетворить двум противоречивым требова­ ниям.

Безусловно, вопросам обеспечения достаточной прочности дни­ ща в носовой оконечности должны уделять особое внимание при проектировании судна. Например, положительно зарекомендовала себя такая конструкция днища, когда в районе воздействия удар­ ных нагрузок от слемминга имеется носовой диптанк, т. е. наряду с продольной и поперечными переборками в данном районе уста­ новлен усиленный набор.

Подобная рекомендация существует и в правилах некоторых классификационных обществ. Например, для судов с эксплуата­ ционной скоростью хода более 16 узлов Норвежский Веритас ре­ комендует установку продольной или поперечной переборки в пределах между сечениями, отстоящими на 0,2 и 0,25 длины суд­ на от носового перпендикуляра. Эта переборка должна быть под­ креплена вертикальными рамными стойками, чтобы служить эф­ фективной опорой для конструкций двойного дна, т. е. предот­ вратить остаточные деформации в виде вмятин и гофр от слем­ минга.

Известно, что наряду с конструктивными усилениями днища в носу немалую роль играет форма обводов корпуса в данном райо­ не. Представляют интерес в связи с- этим предложения Льюисона [52], высказанные на научном семинаре в Саутгемптонском университете (Англия)-в мае 1970 г.

В частности, было высказано предложение об изменении гео­ метрической формы днища с целью «поймать в ловушку» воздуш­ ную прослойку, образующуюся между днищем и свободной по­ верхностью воды, т. е. создать своего рода воздушную подушку, выполняющую функции амортизатора. Для этой цели лучше всего иметь скругленные листы обшивки в носовой части судна, так

165

как они лучше, чем плоские, воспринимают нормальные дав­ ления '.

Казалось бы, простейший метод образования таких изогнутых листов днищевой обшивки, создающих небольшие рецессы для воздушной подушки, состоит в оставлении без ремонта гофриро­ ванных листов обшивки, получивших остаточную деформацию. Однако такое решение неприемлемо при длительном сроке экс­ плуатации, так как повторяющиеся удары при слемминге могут привести к аварийному повреждению такого перекрытия вследст­ вие усталостного разрушения.

В этой связи подлежит исследованию вопрос о допустимости выполнения подкреплений деформированной обшивки (т. е. без

Г л а в а X. УСТАЛОСТНЫЕ ТРЕЩИНЫ В ДНИЩЕВОЙ ОБШИВКЕ И НАБОРЕ СУДОВ

>

§31. ТРЕЩИНЫ В ОБШИВКЕ ДНИЩА

В1970 г. при осмотре в доке подводной части корпуса тан­ кера «Апшерон» была обнаружена трещина длиной 250 мм во втором, считая от килевого, поясе обшивки между 11-м — 12-м шпангоутами по левому борту. Кромки трещины были сильно разрушены коррозией, в средней части трещины ширина раскры­ тия достигала 6 мм. Как ни странно, во время эксплуатации тре­ щина не была выявлена, так как в данном районе находился сточный колодец. Район этот расположен в корме, колодец нахо­ дится под дейдвудным сальником.

Причиной появления трещины следует считать образование в районе пересечения днищевого стрингера и флора «жесткой точ­ ки»: угол соединения этих элементов опирается на не подкреп­ ленный набором участок обшивки (рис. 79).

Вусловиях вибрации и коррозионного износа листа обшивки данный конструктивный недостаток привел к образованию тре­ щины, которую вполне можно назвать и усталостной и коррозион­

ной. Очевидно, определяющим фактором все же явилась корро-

1 По данным Льюиеона, более радикальным изменением формы корпуса может быть устройство в днищевой обшивке рецесса глубиной в несколько фу­ тов. Листы обшивки, образующие рецесс, должны быть хорошо скруглены, чтобы лучше воспринимать ударные давления, а площадь и глубина рецесса должны быть достаточно большими, чтобы обеспечить образование воздушной подушки при ударах волн широкого диапазона. Кроме того, Льюисон внес предложение о создании воздушной подушки непосредственно путем подачи воздуха от судовых компрессоров и баллонов в носовую часть днища.

166

Во время ремонта следовало заменить участок обшивки в рай­ оне трещины, исключить «жесткую точку» путем установки книц, доходящих до ближайшего набора, причем кницы установить в плоскости днищевого стрингера. Кроме того, далеко не лишним явилась бы толщинометрия данного района днищевой обшивки.

Известно, что вырезы б днищевой обшивке сами по себе пред­ ставляют определенную опасность с точки зрения возникновения трещин, так как в районе выреза образуется концентрация на­ пряжений. Это обстоятельство учитывают Правила Регистра

СССР и других классификационных обществ. Например, Правила Регистра СССР предусматривают обязательное подкрепление об­ шивки в районе выреза путем местного утолщения листов. В ча­ стности, рекомендуется применение утолщенных вварных листов, толщина которых должна быть не менее полуторной толщины усиливаемых листов.

Особое внимание обращают на необходимость скругления уг­ лов вырезов по радиусу (не менее 0,1 ширины выреза или 50 мм как минимум). Это требование Правил весьма существен­ но, особенно в связи с имеющимися повреждениями обшивки на относительно новых судах, когда усталостные трещины начина­ ются от угла выреза.

Именно такие повреждения наблюдались на сухогрузных теп­ лоходах типа «Бежица», построенных в начале и середине 60-х годов. На судах этой серии трещины появлялись по углам выреза для кингстонной решетки, расположенной в кормовой части судна

167

по левому борту между шпангоутами 143—144 над скуловым поясом (рис. 81).

Трещины возникали спустя 5—7 лет после постройки. Напри­ мер, на теплоходе «Николаев» (1964 г.) трещины были обнару­ жены в 1969 г., на теплоходе «Перекоп» (1963 г.) — в 1970 г., на теплоходе «Балашиха» (1965 г.) —

в1972 г.

Вчем же причины возникно­ вения трещин?

Прежде всего следует подчерк­ нуть неудачное расположение

отделение), далеком от средней части, трудно предположить на­ личие больших растягивающих усилий от общего изгиба судна.

Действительно, скорее причиной можно было бы считать по­ вышенную вибрацию корпуса в районе кормовой оконечности.

вающие усилия, которые в сочетании с вибрационной нагрузкой приводят к образованию усталостных трещин в местах концент­ рации напряжений.

На некоторых судах серии в углах выреза были обнаружены дефекты изготовления узла, в частности на теплоходе «Николаев» радиус скругления составил всего 20. мм, на кромках имелись подрезы глубиной до 3 мм. Естественно, подобные дефекты соз­ давали дополнительную концентрацию напряжений.

Во время ремонта в районе трещин заменили прилегающий участок об­ шивки и увеличили радиус до 60—70 мм, обращая внимание на тщательную обработку углов вырезов, чтобы исключить подрезы, оставленные следы га­

168

зовой резки и т. п. С этой целью обрабатывали кромки в районе углов выреза наждачным кругом.

Если на судах типа «Бежица» трещины в углах вырезов под кингстонные решетки появились спустя 5—7 лет после постройки, то на танкерах типа «Каз­ бек» появление аналогичных трещин зафиксировано спустя 15—16 лет. В дан­ ном случае трещины были обнаружены по углам выреза для кингстонной ре­ шетки в районе центрального насосного отделения, расположенного в средней

Все это лишний раз подтверждает справедливость требований действующих Правил Регистра СССР к расположению и устрой­ ству вырезов в наружной обшивке.

§ 32. ПОВРЕЖДЕНИЯ СКУЛОВЫХ КИЛЕЙ

Повреждения скуловых килей судов разного тоннажа имеют массовый характер. Главным образом причина обрывов и дефор­ маций скуловых килей заключается в навигационных ошибках судоводителей, таких, например, как касание грунта, навал при швартовных операциях и т. п. Реже встречаются повреждения из-за недостатков конструкции либо дефекты при постройке или ремонте.

Вповреждении скулового киля нет ничего необычного. Боль­ ше того, при проектировании такая возможность заранее плани­ руется и обращается главное внимание на первоочередное по­ вреждение скуловых килей без нарушения прочности и непрони­ цаемости скулового пояса обшивки корпуса. Именно на это об­ стоятельство указано в Правилах Регистра СССР и других клас­ сификационных обществ. Не рассматривая вопросы установки скуловых килей на судах (в частности, конструктивные), т. е. не определяя их размеров и протяженности, Правила регламенти­ руют их крепление к обшивке.

Впериод докового ремонта обычно восстанавливают повреж­ денные скуловые кили, особенно в тех случаях, когда последние

оказывают влияние на показатели остойчивости судна (т. е. уч­ тены в расчетах остойчивости).

Иногда-к конструкциям скуловых килей относятся как к мало­ значительным, неответственным связям корпуса, среди некоторых специалистов даже распространено мнение о нецелесообразности восстановления поврежденных скуловых килей. Такая точка зре­ ния ошибочна. Прежде всего нельзя забывать, что поврежденияскулового киля при неудачной конструкции его крепления к кор­ пусу могут привести к появлению трещин в скуловом поясе об­

при температуре наружного воздуха +4°С и воздействии динами­ ческих нагрузок при слемминге может привести к хрупкому раз­

169