Системы набора. Основные конструктивные элементы

Большинство транспортных судов в конструктивном отношении представляют собой сочетание собственно корпуса судна и надстроек, размещаемых на нем.

Корпус современного стального судна – это тонкостенная водонепроницаемая оболочка симметричной относительно ДП формы, под­крепленная изнутри балками и рамами и разделенная палубами и про­дольными и поперечными переборками. Внешняя непрони­цаемая поверхность корпуса образуется наружной обшивкой. Наруж­ная обшивка в сочетании с подкрепляющим ее набором подразделяет­ся на отдельные перекрытия: палубы, днище и борта. Главная, или верхняя, палуба замыкает корпус судна в единую водонепроницае­мую конструкцию. Кроме того, на некоторых судах возможна установ­ка одной или нескольких промежуточных палуб, а также второго дна. Пластины горизонтальных перекрытий – палуб, платформ, второго дна – при­нято называть настилами.

Основные перекрытия корпуса: 1 – днищевое; 2 – бортовые; 3 – палубное.

Балки, подкрепляющие обшивку и настилы, подразделяют на про­дольные и поперечные в зависимости отих ориентации к судну. Лег­кие продольные балки называют ребрами жесткости. Днищевые и бор­товые продольные балки носят название стрингеров. Центральный стрингер, проходящий вдоль всего судна в ДП, именуют вертикальным килем. Продольные мощные связи палуб называют карлингсами.

Балки набора образуют так называемую систему перекрестных связей. В зависимости от того, какие балки преобладают в данной системе набора, различают продольные и поперечные системы набора перекрытий. Выбор системы набора связан с характером работы кон­струкции при воздействии на нее внешних нагрузок. Кроме продоль­ной и поперечной системы набора получила распространение смешан­ная система набора, при которой обычно палубу и днище выполняют по продольной системе, а борта – по поперечной. Это вызвано особен­ностями работы корпуса судна при общем продольном изгибе.

Системы набора корпуса: а – поперечная; б – продольная; в – смешанная.

При поперечной системе набора (рис. а) балки главного направления идут поперек судна — от борта к борту на днищевых и палубных перекрытиях или от днища к палубе — на бортовых перекрытиях. В этом случае длинная сторона пластин перекры­тия, ограниченных набором, расположена поперек судна. Общая продольная прочность обеспечивается наружной обшивкой, на­стилами палуб и конструкцией вертикального киля.

Поперечную систему набора всех судовых перекрытий приме­няют, как правило, на небольших судах с относительно малым отношением длины судна к высоте борта; на крупных судах попе­речную систему набора используют в основном только для борто­вых перекрытий.

При увеличении размеров судна и отношения длины корпуса к высоте борта становится все труднее обеспечить продольную прочность и жесткость корпуса, так как толщина наружной обшивки возрастает и масса корпуса увеличивается. Поперечная система набора верхней палубы и днища становится невыгодной.

При продольной системе набора (рис. б) балки главного направления располагают вдоль судна, а перекрестные связи в виде рам - поперек. В этом случае длинная сторона пластин перекрытия направлена вдоль судна. Благодаря большому коли­честву продольных ребер жесткости удается с меньшими затра­тами металла обеспечить устойчивость перекрытий в продольном направлении, что дает выигрыш в массе корпуса.

Продольную систему набора применяют для днищевых, па­лубных и, иногда, бортовых перекрытий на крупных, а также, на быстроходных морских судах (танкерах, пассажирских и грузо­пассажирских, больших сухогрузных судах, быстроходных контейнеровозах, больших промысловых плавучих базах и т. п.).

Кроме чисто поперечной и продольной встречается смешанная («клетчатая») система набора.

При смешанной системе (рис. в) набор состоит из сетки продольных и поперечных балок, расставленных на примерно одинаковых расстояниях друг от друга, в связи с чем нельзя выделить из них балки главного направления и перекрестные связи (конфигурация пластин, ограниченных набором, прибли­жается к квадрату). Однако, как правило, при этой системе пре­обладают поперечные связи.

Для уменьшения пролетов палубных перекрытий в судовых кон­струкциях используют вертикальные стойки - пиллерсы. Конструк­ции, ограждающие люковые вырезы в палубах, называют комингсами.

Оконечности судна в ДП представляют собой довольно сложные в конструктивном отношении образования - форштевень и ахтерштевень.

Продольные и поперечные переборки с целью обеспечения надле­жащей прочности и жесткости подкрепляют набором. Легкие верти­кальные балки носят название стоек, более мощные вертикальные балки (рамные конструкции) называют контрфорсами. Горизонтальные поперечные связи на переборках именуются шельфами.

При конструировании корпуса судна проектанты стремятся сое­динять между собой элементы корпуса таким образом, чтобы добиться не только необходимой прочности, но и достаточной жесткости.

В поперечных плоскостях конструктивные элементы, лежащие в плоскостях шпангоутов, объединяют в шпангоутные рамы. Жесткость шпангоутных рам обеспечивается в результате связывания элементов рамы в углах с помощью книц — накладок треугольной, трапецеидаль­ной или фигурной конфигурации. Наличие таких жестких узлов обеспечивает совместную работу всех балок рамы. Подпалубные эле­менты шпангоутной рамы называют бимсами, днищевые - флорами и бортовые - шпангоутами. Кницы устанавливают в местах соедине­ния шпангоутов с бимсом, а иногда и шпангоутов с флором. Шпангоут­ные рамы устанавливают параллельно друг другу вдоль судна на рас­стоянии шпации. Шпация (или практическая шпация) в отличие от теоретической шпации теоретического чертежа выбирается из условий прочности судна. Ее величина зависит от размеров судна и определяет­ся в соответствии с требованиями Правил классификационного общества, под надзором которого судно строится.

Поперечный раз­рез сухогрузного судна. 1 — планширь; 2 — стойка фальшборта; 3 — полоса ватервейса; 4 — бимс рам­ный; 5 — настил палубы; 6 — карлингс; 7 — ребро продольное; 8 — комингс люка; 9 — пиллерс; 10 — бимс концевой; 11 — стой­ка переборки; 12 — перебор­ка непроницаемая; 13 — настил второго дна; 14 — киль вертикальный; 15 — киль горизонтальный; 16 — стрингер днищевой; 17– обшивка наружная днищевая; 18 — флор; 19 — лист крайний междудонный; 20 — киль скуловой; 21 — пояс скуловой; 22 — шпангоут трюмный; 23 — бимс; 24 — обшивка наружная; 25 — шпангоут твиндечный; 26 — кница бимсовая; 27 — ширстрек; 28 — угольник стрин­герный; 29 — фальшборт

Наружная обшивка корпуса выполняется из отдельных листов и состоит из обшивки бортов, верхней палубы и днища, т. е. входит в состав основных перекрытий. Наряду с обеспечением водонепрони­цаемости корпуса наружная обшивка участвует в общей и местной прочности судового корпуса совместно с подкрепляющими ее балка­ми. Соответственно различным нагрузкам, внешним по отношению к корпусу, наружняя обшивка выполняется из листов различной толщи­ны. На выбор ее толщины влияют также опасность повышенного изно­са и местной коррозии листов.

Растяжка наружной обшивки

Наружная обшивка, а также настилы палуб и платформ формируют из ряда поясьев, состоящих из листов, сваренных между собой встык короткими сторонами. Длинные стороны листов обычно ориентируют вдоль судна. Поясья наружной обшивки носят специальные названия. Пояс переменной ватерлинии, выполняемый обычно из листов повы­шенной толщины, называют ледовым поясом; верхний бортовой пояс, примыкающий к верхней палубе, носит название ширстрека (его тол­щина также увеличена по соображениям общей прочности). Листы верхней палубы, примыкающие к борту (к ширстреку) именуют палуб­ным стрингером. В районе скулы судна располагается скуловой пояс.В ДП по днищу судна проходит горизонтальный киль; его приваривают перпендикулярно вертикальному килю судна. Разбивка наружной обшивки на поясья указывается на чертеже растяжки наружной обшивки.

Для оконечностей судна, где поверхность имеет сложную геоме­трическую форму двоякой кривизны, приходится производить рас­крой листов. С целью повышения точности раскроя используют дере­вянные блок-модели в масштабе 1: 25 или 1 : 50. Окончательные раз­меры листов переносят на плазовый теоретический чертеж с согла­сованием трех проекций и выполняют чертежи развертки.

В эксплуатации судна и при его ремонте часто необходимо знать расположение листов обшивки относительно судового набора. Для этой цели также используют чертеж растяжки наружной обшивки.

В оконечностях судна ширина некоторых поясьев уменьшается. При чрезмерном сужении отдельные поясья обрывают; такое место в обшивке называют потеряем.