Наружная обшивка и бортовой набор
Наружная обшивка - это оболочка корпуса судна; она должна воспринимать давление воды и одновременно, как часть продольного набора, вместе с другими продольными связями обеспечивать продольную прочность корпуса судна. Наружная обшивка состоит из отдельных листов, которые с помощью сварки соединены друг с другом, со шпангоутами, палубами и днищевыми связями. Длина листов наружной обшивки обычно значительно больше, чем ширина. Вертикальная линия соединения (сварной шов) листов называется стыком, а более или менее горизонтальная линия соединения - пазом. Пазы образуют по длине судна гармонично протекающие кривые. Пояса обшивки, проходящие между этими так называемыми лекальными кривыми, называют поясьями. Каждый пояс имеет свое название в соответствии с его положением на корпусе судна. Поясья листов, которые примыкают непосредственно к килю, называются килевыми, остальные поясья, а также поясья рядом с горизонтальным килем в плоской части днища - днищевыми. Пояс листов, который покрывает закругление скулы, называется скуловым поясом, поясья листов у флоры над скуловым поясом - бортовыми поясьями, самый верхний - ширстреком. Количество стыков и швов зависит от величины листов. В зависимости от размеров судна ширина листов составляет от 1,2 до 2,8 м, а длина - от 5 до 10 м. В оконечностях судна устанавливают листы меньших размеров, так как объемная гибка и установка листов больших размеров были бы слишком трудоемки. Толщина наружной обшивки зависит от длины судна, высоты борта до верхней непрерывной палубы, а также от осадки и расстояния между шпангоутами (шпации). Эта толщина составляет для судов длиной 20 м около 5 мм, а для судов длиной 250 м - примерно 25 мм. Но даже у одного и того же судна толщина наружной обшивки не везде одинакова. Так, при волнении самые большие изгибающие напряжения судно испытывает в средней части, поэтому там листы толще, чем в оконечностях. Как правило, более толстыми, чем другие поясья листов, выполняют также ширстрек и горизонтальный киль, потому что они являются важными продольными связями и дополнительно подвержены нагрузкам, действующим на поперечные связи. Большие сжимающие нагрузки испытывает горизонтальный киль при доковании, поэтому днищевые поясья толще, чем бортовые.
Наружная обшивка: 1 - ширстрек, 2 - фальшборт, 3 - листовой форштевень, 4 - шов, 5 - пояс листьев, 6 - стыки листьев, 7 - скуловой пояс, 8 - бортовой пояс, 9 - днищевые поясья, 10 - горизонтальный киль, 11 - район подкреплений, 12 - бортовая обшивка надстройки
Усилены также поясья листов наружной обшивки в районе перехода в надстройку, так как там возникает особенно высокая концентрация напряжений при изгибе судна на волнении. Из-за килевой качки кроме днищевого набора в носовой и кормовой оконечностях усиливают также наружную обшивку. Суда с ледовыми подкреплениями имеют утолщенную бортовую обшивку, особенно если они строятся в соответствии с Правилами на более высокий ледовый класс и для работы в арктических водах. Ледовые подкрепления имеет не только наружная обшивка, но и бортовые связи - шпангоуты и стрингеры, а также фор- и ахтерштевень, рулевое устройство и отдельные части энергетической установки, такие как гребной винт, валопровод и коленчатый вал двигателя. Шпангоуты - ребра корпуса судна, которые расположены в вертикальных плоскостях и придают судну его форму. Они являются продолжением поперечных связей днища судна и образуют с днищевыми флорами, скуловыми кницами или бракетами, кницами бимсов и бимсами шпангоутную рамку, открытую в районе люков и закрытую за пределами люков и шахт. Шпангоуты вместе с другими поперечными связями должны обеспечить местную прочность корпуса, чтобы судно могло воспринимать действующие на него нагрузки от давления воды, льдов и груза. В соединении с поперечными переборками шпангоуты повышают также продольную прочность судна, предотвращая деформирование наружной обшивки. Шпангоуты распределены по всей длине судна (за исключением оконечностей) на равных расстояниях друг от друга. Это расстояние в зависимости от длины судна составляет от 0,5 до 0,9 м. Как правило, шпангоуты нумеруют от носового перпендикуляра в корму, начиная с «0»; шпангоуты за кормовым перпендикуляром получают отрицательные номера. Нагрузка на шпангоуты увеличивается по направлению вниз от поверхности воды в соответствии с увеличением гидростатического давления. Поэтому их поперечные сечения максимальны в районе между днищем и самой нижней палубой; от палубы к палубе они постепенно уменьшаются. Размеры трюмных шпангоутов зависят от величины судна, от осадки и от высоты скуловых бракет. Обычные концевые крепления трюмных шпангоутов к бимсам представлены на рисунке. У судов с одинарным дном или с горизонтальным настилом второго дна трюмные шпангоуты у наружной обшивки соединяют с флорами внакрой, чтобы соединение было достаточно жестким на изгиб; иногда их присоединяют с помощью книц. Размеры шпангоутов твиндека зависят также от величины судна, т. е. от высоты борта до главной палубы, от высоты твиндека, количества и положения твиндека, от осадки и шпации. Обычные концевые крепления промежуточных шпангоутов к палубам и бимсам показаны на рисунке. Размеры шпангоутов надстройки и их концевых креплений определяют так же, как для шпангоутов твиндека.
Шпангоуты и бортовой набор: а — расположение шпангоутов (вид сбоку); b — связь борта судна с одинарным дном; с — бортовой набор однопалубного судна в районе грузового люка; d — бортовой набор трехпалубного судна; е — бортовой набор в районе машинного отделения; f — набор крейсерской кормы. 1 — твиндечные шпангоуты; 2 — кницы; 3 — трюмные шпангоуты; 4 — полка скуловой кницы; 5 — скуловая кница; 6 — бимс; 7 — транцевый лист; 8 — кормовые шпангоуты; 9 — ахтерштевень; 10 — продольный комингс; М — поперечный комингс; 12 — рамный бимс; 13 — рамный шпангоут; 14 — бортовой стрингер; 15 — промежуточная палуба; 16 — днищевые флоры; 17 — средний кильсон; 18 — соединение внакрой шпангоута с флором.
В тех районах корпуса судна, где возникают особенно большие напряжения или где корпус судна должен быть особенно жестким (например, в районе машинного отделения), в области больших люков устанавливают усиленные шпангоутные профили - так называемые рамные шпангоуты. Они состоят из стенок с приваренными полками. На концах больших грузовых люков рамные шпангоуты вместе с люковыми концевыми бимсами и люковым поперечным комингсом образуют замкнутую рамку большой жесткости и прочности. В корме (при крейсерской корме) шпангоуты расположены в плоскостях, не вертикальных к диаметральной плокости, так как в противном случае стенки шпангоутов стояли бы слишком наклонно к наружной обшивке и значительно уменьшали бы ее прочность. Поэтому кормовые шпангоуты располагают в плоскостях, которые расположены под различными углами к диаметральной плоскости и почти вертикально к наружной обшивке. Вместе с соответствующим образом расположенными бимсами они образуют отдельные рамы, которые крепятся на так называемом транцевом листе. Транцевый лист - это лист, снабженный подкреплениями и расположенный под прямым углом к продольной оси судна. Он соединяется с ахтерштевнем и заменяет в этом месте флор. Для подкрепления шпангоутов в носовой и кормовой оконечностях устанавливают бортовые стрингеры. Форпик и ахтерпик под самой нижней палубой дополнительно усиливают рамными стрингерами. Если форпик и ахтерпик задуманы как цистерны, то между рамными стрингерами на половине расстояния устанавливают дополнительные стрингеры. У судов с ледовыми подкреплениями ставят дополнительные шпангоуты; у судов с меньшими ледовыми подкреплениями они ограничены носовой оконечностью; у судов более высокого ледового класса по всей длине судна установлены дополнительные шпангоуты и стрингеры. В районе ледовых подкреплений наружная обшивка может выдерживать давление льда до 784,8 кПа.
Бортовой набор носовой оконечности: 1 - главная палуба, 2 - бортовой стрингер, 3 - форштевень, 4 - усиленный бортовой стрингер, 5 - флоры, 6 - бимсы, 7 - таранная переборка, 8 - двойное дно, 9 - трюмные шпангоуты, 10 - баковая переборка