Палубы и подпалубный набор

Палубы — это перекрытия в корпусе судна, проходящие почти горизонтально (рис. 6.10). Самая верхняя непрерывная палуба — главная палуба — закрывает корпус судна сверху и образует, одна или с палубой длинной надстройки, верхнюю оболочку корпуса. Палубы ниже главной имеют задачу увеличивать полезную площадь судна для размещения пассажиров и грузов. Палубы выше главной называют палубами надстроек.

Вертикальное расстояние между палубами, на которых размещаются экипаж и пассажиры, составляет от 2,2 до 2,8 м. Высота между грузовыми палубами — от 2,5 до 3,5 м, а высота грузовых помещений, лежащих под самой нижней палубой, 6 м и больше.

Толщина настила главной палубы зависит от длины судна, от высоты борта до главной палубы, высоты твиндека, от осадки, системы набора (продольная или поперечная) и расстояния между бимсами, а также от ширины непрерывной палубы между грузовыми люками и наружной обшивкой.

При этом толщина палубного настила варьируется в зависимости от величины местных нагрузок, действующих на корпус судна: в средней части судна они наибольшие, а к оконечностям становятся меньше. Кроме того, листы палубного настила между люками обычно значительно тоньше, чем листы между люками и наружной обшивкой. Толщина листов главной палубы колеблется от 5 до 30 мм. в зависимости от длины судна. Углы люков обшивают усиленными или удвоенными листами, чтобы избежать разрыва палубного настила вследствие концентрации напряжений.

Настил нижних палуб имеет несколько меньшую толщину, которая зависит от нагрузки и от расстояния между бимсами и составляет у небольших судов примерно 5 мм, а у больших судов редко превышает 12 мм.

Палубный настил, подобно наружной обшивке, изготовляется из отдельных поясьев листов, причем поясья, лежащие у ширстрека, называются палубными стрингерами, а поясья, проходящие вдоль люков, люковыми стрингерами.

До палубных стрингеров все поясья листов проходят параллельно диаметральной плоскости. Палубные стрингеры сужаются у оконечностей судна и заканчиваются листами, расположенными поперек судна. В средней части судна палубные стрингеры главной палубы иногда склепывают с помощью стрингерного угольника с наружной обшивкой судна (с ширстреком).

Проходящие поперек судна бимсы при продольной системе набора несут на себе палубный настил и груз, лежащий на палубе. Их подкрепляют продольными подпалубными балками и пиллерсами в одном или нескольких местах по ширине судна. Продольные подпалубные балки проходят через рамные бимсы и опираются на них. Размеры бимсов зависят от нагрузки на палубу, длины пролета и расстояния между бимсами; кроме того, бимсы главной палубы в средней части судна должны иметь минимальную жесткость (момент инерции), которая зависит от толщины главной палубы, чтобы при сжимающих напряжениях предохранить палубный настил от деформаций.

Рис. 6.10. Палубы:

а — названия палуб; b — палуба при поперечной системе набора; с — палуба при продольной системе набора.

1 — палуба юта; 2 — главная палуба (палуба переборок и палуба надводного борта); 3 — втора» палуба; 4 — туннель гребного вала; 5 — навигационный мостик; 6 — командный мостик; 7 — шлюпочная палуба; 8 — палуба средней надстройки; 9 — днищевая обшивка; 10 — палуба бака; 11 — третья палуба; 12 — настил второго дна; 13 — швы; 14 — грузовые люки; 15 — стык; 16 — подкрепления люка; 17 — машинная шахта; 18 — палубный стрингер; 19 — бимсы; 20 — карлингс; 21 — ромбовидный лист; 22 — рамные бимсы; 23 — люковые стрингеры; 24 — настил палубы (рядом с бортом и люками палубные и люковые стрингеры); 25 — настил между люками; 26 — продольные подпалубные балки; 27 — рамный бимс; 28 — гофрированная переборка.

Со шпангоутами палубные бимсы соединены с помощью книц. Бимсы, прерванные входными люками или другими вырезами, подкреплены карлингсами (продольными балками), которые крепятся на усиленных палубных бимсах.

Продольные подпалубные балки состоят из сварных профилей. В местах прохода бимсов они снабжены вырезами в соответствии с профилем бимса. От деформаций и смещений тавровые профили предохраняются бракетами. К поперечным переборкам продольные подпалубные балки обычно присоединены с помощью книц. Размеры продольных балок зависят от нагрузки на палубу и от пролета и ширины перекрытия, на которое приходится нагрузка. Пиллерсы проходят от флоров или настила второго дна до самой верхней палубы; на отдельных палубах они стоят точно друг над другом, так как в противном случае бимсы получили бы дополнительную изгибающую нагрузку. Пиллерсы изготовляют из стальных труб (реже из угольников) или другого сортового проката. На концах они имеют пяточные плиты и верхние накладки, а по обеим сторонам стенки продольной балки — вертикальные бракеты, которые служат для надежной передачи давления палубы и бимсов на пиллерсы и предотвращают боковое смещение продольной балки. Поперечные сечения пиллерсов определяются нагрузкой и длиной.

Переборки и танки

Под переборкой понимают водо- и пыленепроницаемую вертикальную стенку, установленную в корпусе судна. По положению относительно ДП судна различают продольные и поперечные переборки.

Водонепроницаемые переборки разделяют судно на водонепроницаемые отсеки (рис. 6.11); у пассажирских судов они расположены так, что при затоплении одного или нескольких смежных отсеков плавучесть судна сохраняется.

Рис. 6.11. Водонепроницаемые поперечные переборки:

а — расположение переборок у грузового судна (полнонаборное судно); b — поперечная переборка; с — гофрированная переборка; d — таранная переборка.

1 — ют; 2 — ахтерпик; 3 — ахтерпиковая переборка; 4 — трюмы; 5 — средняя надстройка; 6 — палуба переборок; 7 — машинное отделение; 8 — нижняя палуба; 9 — бак; 10 — цепной ящик; 11 — форпик; 12 — таранная переборка; 13 — двойное дно; 14 — туннель гребного вала; 15 — кницы; 16 — поясья обшивки переборок.

Поперечные переборки увеличивают поперечную прочность и, предотвращая продольный изгиб бортов и перекрытий, — продольную прочность судна.

Водонепроницаемые и маслонепроницаемые продольные переборки устанавливают только на рудовозах и танкерах.

Количество водонепроницаемых переборок зависит от длины и типа судна. На каждом судне позади форштевня предусматривают аварийную таранную переборку. У винтовых судов в кормовой оконечности устанавливают ахтерпиковую переборку, которая обычно ограничивает ахтерпик. У пароходов и теплоходов в концах машинного и котельного отделений имеется по одной поперечной переборке. Остальной корпус в соответствии с длиной судна разделяется другими поперечными переборками, расстояние между которыми не превышает 30 м.

Таранная переборка у судов со сплошной надстройкой или баком проходит от днища до палубы надстройки или бака, в то время как ахтерпиковая переборка обычно доходит только до водонепроницаемой палубы выше летней грузовой ватерлинии.

Как правило, водонепроницаемые переборки состоят из полотнищ листов и приваренных к ним ребер жесткости (рис. 6.11). Размеры листов переборок и ребер жесткости зависят от гидростатического давления воды, проникающей в корпус судна при аварии. Это давление постоянно повышается от верхней кромки переборки до нижней кромки (днища). Поэтому толщина листов водонепроницаемой переборки увеличивается сверху вниз. Жесткость водонепроницаемым переборкам придается обычно с помощью вертикальных ребер жесткости из профильной стали; только в районе ниже палубы балластных цистерн аварийная переборка подкреплена горизонтальными ребрами жесткости. Ребра жесткости переборок приваривают или присоединяют с помощью книц к настилу второго дна и к палубам. Ребра жесткости без укрепления концов устанавливают только между палубой переборок и палубой под ней, если пролет не превышает 2,75 м.

Вместо плоских могут устанавливаться гофрированные переборки. У поперечных переборок гофры проходят горизонтально или вертикально, у продольных переборок танкеров они обычно горизонтальные. По сравнению с плоскими гофрированные переборки при равной прочности имеют меньшую массу и дешевле в изготовлении. При большой длине гофрированных переборок для подкрепления их отдельных элементов перпендикулярно к направлению гофров приваривают балки и на концах укрепляют их кницами.

Вырезы, например двери или лазы, устраивают в водонепроницаемых переборках только тогда, когда они совершенно необходимы из соображений эксплуатации судна и не могут нанести ущерб безопасности судна. Так, в таранной переборке ниже палубы переборок нет дверей или лазов; в переборках между трюмами водонепроницаемые двери делают только выше летней грузовой ватерлинии.

Опорные переборки служат на грузовых судах для подкрепления палубы и поперечных комингсов люков, а также в качестве продольных полупереборок для сыпучих грузов (шифтинг-бордсы) в промежутке между люком и переборкой (рис. 6.12). Шифтинг-бордсы предназначены для того, чтобы предотвратить перемещение зерна или других навалочных грузов при волнении на море (что опасно для остойчивости судна). Шифтинг-бордсы состоят из брусьев, размещенных в направляющих.

Рис. 6.12. Опорная полупереборка.

1 — опорная полупереборка в твиндеке; 2 — лаз; 3 — опорная полупереборка; 4 — направляющие для шифтинг-бордсов; 5 — палуба нижняя.

Противопожарные переборки устанавливают на жилых палубах пассажирских судов на расстоянии не свыше 40 м одну от другой. Толщина листов не превышает 5 мм, потому что назначение переборки — помешать возникшему пожару выйти за пределы горящего отсека. Противопожарные переборки выполняют и изолируют таким образом, чтобы они, во-первых, в течение 1 ч при температуре выше 900°С могли предотвратить проникновение дыма и пламени в соседние отсеки и, во-вторых, не нагревались намного более 100°С.

Пыленепроницаемые переборки устанавливают на судах для изоляции от угольных бункеров и между котельным и машинным отделениями при котлах с угловым отоплением. Они легче, чем водонепроницаемые переборки.

Под дип-танками понимают ограниченные переборки пространства вне двойного дна, которые заполняют в качестве балласта пресной или морской водой, а также жидким топливом. Переборки изготовлены из сварных листов и подкреплены приваренными горизонтальными или вертикальными ребрами жесткости. В топливных дип-танках устанавливают еще дополнительные балки, которые образуют замкнутую рамку. Это уменьшает деформацию переборок дип-танков и нагрузку на обшивку, а также повышает непотопляемость судна (рис. 6.13).

Рис. 6.13. Танки.

1 — топливные танки за пределами двойного дна; 2 — палуба танков; 3 — поперечная переборка; 4 — продольная переборка; 5 — отбойная переборка; 6 — двойное дно; 7 — продольная бортовая балка (бортовой стрингер).

Дип-танки, которые проходят по всей ширине судна и ограничены двумя поперечными переборками, для повышения остойчивости судна разделены минимум одной продольной переборкой. Все дип-танки шириной более 4 м имеют отбойные балки толщиной 6 — 8,5 мм, которые при бортовой качке судна уменьшают силу ударов переливающейся жидкости. В цистернах форпика установлены отбойные балки, часть которых идет поперек судна. Из соображений надежности дип-танки для топлива отделяют от дип-танков с питьевой водой, водой для питания котлов и для очищенной нефти пространством шириной в одну шпацию. Это пространство называется коффердамом. Если над цистернами с топливом находятся жилые помещения, то между ними располагают горизонтальный коффердам. Каждая цистерна оборудована вентиляционными воздушными, измерительными и перепускными трубками.

Воздушные трубки служат для того, чтобы при заполнении танка в нем не могло возникнуть избыточное, а при осушении — недостаточное давление. С помощью измерительных трубок на указателе уровня можно видеть степень заполнения цистерн. Излишнее количество жидкости при заполнении танка вытекает через перепускные трубки, и в нем не может возникнуть динамическое давление. У водяных цистерн воздушные и перепускные трубки обычно проведены как одна трубка и выведены на верхнюю палубу. Из цистерн для топлива и смазочного масла перепускная трубка идет в сливную цистерну, снабженную сигнальными устройствами. Доступ к цистернам осуществляется через лазы, крышки которых крепятся на болтах.

При выборе размеров ребер жесткости и балок, а также толщины листов переборок определяющим является давление жидкости до верхней кромки перепускной и воздушной трубок. Толщина обшивки цистерн составляет обычно 6,5—15 мм. Для крепления концов ребер жесткости переборок цистерн используют кницы. Расстояние между ребрами жесткости составляет 0,5—0,9 м.

Вертикальные ребра жесткости переборок топливных цистерн и высоких водяных дип-танков подкреплены горизонтальными балками (шельфами), расстояние которых друг от друга, от палубы и от настила второго дна составляет не более 3,0 м. Шельфы образуют в танках замкнутые рамы, они ставятся обычно и на наружной обшивке. Горизонтальные балки состоят из стенок и полок; друг с другом они соединены кницами. Если ребра жесткости в топливных цистернах расположены горизонтально, то их подкрепляют вертикальными стойками, расстояние которых друг от друга и от стенок танков не превышает 3,0 м. Горизонтальные ребра жесткости составляют друг с другом замкнутые рамы, как и вертикальные балки с подпалубными и днищевыми связями.

Надстройки и рубки

Под надстройками понимают все сооружения на главной палубе, которые идут от борта до борта. С корпусом судна надстройки прочно связаны наружной обшивкой, а также внутренними выгородками и переборками. Носовая переборка называется фронтальной, кормовая — концевой. Фронтальные переборки, которые подвержены ударам волн, выполнены в зависимости от длины судна из листов толщиной 7—11 мм; концевые переборки немного тоньше. На фронтальных и концевых переборках установлены на расстоянии примерно 0,8 м друг от друга вертикальные ребра жесткости, которые присоединены к палубному настилу на фронтальных переборках кницами, а на концевых — просто приварены.

Надстройки разделяют также на длинные, участвующие в обеспечении общей продольной прочности, и короткие, легкие надстройки (рис. 6.14).

Рис. 6.14. Надстройки и рубки:

а — средняя надстройка и кормовая оконечность грузового судна и разрез в районе машинной шахты; b — средняя надстройка танкера; с — квартердек с переходом от главной палубы к квартереку.

Длинные надстройки размещены в средней части или в районе от оконечностей до средней части судна. Переход от главной палубы к надстройке подкреплен особо, так как из-за концентрации напряжений в нем существует опасность возникновения трещин. Наружная обшивка корпуса судна и наружная обшивка надстройки в районе перехода также подкреплены. Усиление составляет для ширстрека 30 — 50 м, а для бортовой обшивки 20 — 25% (см. рис. 6.7).

Легкими надстройками могут быть короткие бак, средняя надстройка или ют. Поскольку они воспринимают только местные нагрузки, их толщина меньше, чем толщина палубы и наружной обшивки длинных средних надстроек. В средней части судна в зависимости от положения конца надстройки ширстрек утолщен на 20 — 25%, а бортовая обшивка надстройки в районе перехода — примерно на 10%.

Рубки — сооружения, расположенные на главной палубе или на надстройках. Они не идут от борта до борта и обособлены. В них расположены помещения, необходимые для эксплуатации судна. Часто рубки размещают одну над другой.

По назначению различают:

— лебедочные рубки, на которые устанавливают лебедки; благодаря высокому расположению лебедок оператор при погрузке и разгрузке имеет хороший обзор; в лебедочных рубках размещают шкиперское снаряжение, вилочные погрузчики, грузовое бюро или установки для тушения пожара (СО₂);

— рулевые рубки или помещения рулевой машины в качестве поста управления (на небольших судах) или для размещения рулевых машин;

— палубные рубки для жилых или хозяйственных помещений, а также для оборудования;

— рубки на мостике для центрального поста управления судном.

Палубные рубки обычно не включены в продольный набор судна.

Стенки палубных рубок — боковые, фронтальные и задние, а также их палубы, подкрепленные ребрами жесткости или палубными бимсами, рассчитаны только на местные нагрузки и на давление, возникающее при попадании волны на палубу.

Высота помещений палубных рубок составляет 2 — 2,5 м. В большинстве случаев палубные рубки изготовлены из стали; для пассажирских судов, однако, все более широко применяют легкие сплавы.

Штевни

Форштевень — это продолжение киля вперед и вверх (рис. 6.15). Он образует носовую водонепроницаемую оконечность корпуса, на нем заканчиваются поясья наружной обшивки, все непрерывные палубы и продольные связи. Общее впечатление о судне в значительной мере определяется формой форштевня; по общепринятому представлению судно с выступающим вперед форштевнем выглядит «быстроходным». На безопасность судна форма форштевня также оказывает влияние. При столкновениях у судов с выступающим вперед форштевнем обычно образуется относительно небольшая пробоина, которая к тому же чаще всего находится над ватерлинией. Штевень обычно переходит в киль плавно, с небольшим закруглением или изломом. Кроме того, форма форштевня зависит от назначения судна и от его формы, которую выбирают на основании результатов буксировочных испытаний и исходя из опыта.

Существует три варианта исполнения форштевня (рис. 6.15).

Брусковый штевень — старейшая конструкция штевня. Она применяется в наше время только на малых судах (буксирах, рыболовных судах), которые имеют, как правило, брусковый киль. С брусковым килем брусковый штевень обычно сваривается встык. У судов с ледовыми подкреплениями листы наружной обшивки вводят в выемку на штевне (шпунт), чтобы предотвратить разгерметизацию вследствие повреждения передних кромок листов.

Литойштевень по сравнению с брусковым имеет то преимущество, что по форме поперечного сечения при круглой передней кромке он может подгоняться к форме ватерлиний. Поэтому, а также благодаря почти гладкому соединению листов уменьшается образование вихрей у форштевня. Для повышения прочности литой форштевень снабжают продольными и поперечными ребрами жесткости. Для соединения с горизонтальным килем литой форштевень имеет хвостовик.

Листовой форштевень, называемый также сварным штевнем, состоит из отдельных листов, которые ниже грузовой ватерлинии имеют небольшой радиус кривизны и с увеличением радиуса кривизны подгоняются к форме ватерлиний. Листовые штевни имеют, как правило, все крупные, полностью сварные суда и суда с бульбовым носом.

Рис. 6.15. Фор- и ахтерштевни:

а — брусковый форштевень; b — литой форштевень (ледокол); с — листовой (сварной) форштевень; d — ахтерштевень двухвинтового судна; е — ахтерштевень одновинтового судна.

1 — хвостовик; 2 — башмак форштевня; 3 — продольное вертикальное ребро; 4 — поперечные ребра; 5 — носовые брештуки; 6 — рудерпост; 7 — старн-лост; 8 — яблоко ахтерштевня; 9 — подошва ахтерштевня; 10 — окно ахтер-штевня; 11 — баллер руля.

Для предотвращения деформаций листовой штевень подкреплен горизонтальными распорными листами, так называемыми носовыми брештуками; они перекрывают соединительный стык форштевня с наружной обшивкой и доходят до ближайшего шпангоута или соединены со стрингерами. У судов с ледовыми подкреплениями листовой штевень имеет продольное ребро жесткости, установленное в вертикальном направлении и связанное с карлингсом.

Все типы форштевней в зависимости от ледового класса судна могут быть выполнены с ледовыми подкреплениями. Суда с более высоким ледовым классом имеют ледокольный штевень, который до зимней грузовой ватерлинии должен состоять из цельнокованой, прокатной или литой детали.

Бульбовый нос уменьшает сопротивление движению судна, изменяя условия обтекания носовой оконечности и тем самым уменьшая носовую волну. При килевой качке он подвержен большим гидродинамическим воздействиям. Поэтому его подкрепляют продольными и поперечными ребрами жесткости и усиливают средним листом.

Ахтерштевень — кормовая водонепроницаемая оконечность корпуса судна, которая представляет собой продолжение киля в корме и на которой заканчиваются нижние поясья листов наружной обшивки. Ахтерштевень служит опорой для руля, а на одновинтовых судах и для гребного вала. Он является связью, обеспечивающей прочность судна, и подвержен сильным нагрузкам от возникающих на руле усилий и от вибрации при вращении судового гребного винта. Форма ахтерштевня зависит от типа судна (количество винтов) и руля.

Ахтерштевень двухвинтовых судов служит для размещения руля. Он изготовлен, как правило, из полосовой стали или из стального литья, реже из листов. При выполнении ахтерштевня из полосовой стали к его вертикальной части — рудерпосту — обычно приваривают петли, на которые навешивается руль. Стальной литой ахтерштевень имеет V - образное поперечное сечение. Перед переходом киля в штевень последний приподнят, чтобы при доковании или при соприкосновении с дном он не подвергался разрушающим нагрузкам. Литой штевень соединен с плоским килем посредством подошвы штевня, которая, особенно у узких судов, проводится далеко в нос, прежде чем переходит в плоский киль. Если ахтерштевень двухвинтового судна сварен из листов, то размеры его поперечного сечения (длина и ширина) подгоняются к линиям тока воды и к обводам кормовой оконечности судна. В соответствии со стрингерами кормовой оконечности ахтерштевень подкреплен горизонтальными брештуками, а в диаметральной плоскости — вертикальными листами.

Ахтерштевень одно- и трехвинтовых судов служит несущим элементом как для руля, так и для вала гребного винта (средний гребной вал у трехвинтовых судов). Так как руль всегда расположен позади винта, штевень разделен на старн-пост, через который проходит гребной вал, и рудерпост, на который навешен руль. Старн-пост переходит вверху в рудерпост, нижнее соединение обоих штевней образует подошву штевня. Внутренняя область образованной таким образом рамы называется окном; в нем вращается гребной винт судна. Вал гребного винта расположен в дейдвудной трубе, которая заканчивается в орехообразном расширении старн-поста — яблоке ахтерштевня. Продолжение подошвы в корму служит также нижней опорой руля у ахтерштевня без рудерпоста. Подошва штевня позади старн-поста немного приподнята, что предотвращает действие разрушающих нагрузок на подошву штевня и, следовательно, на руль при дифференте на корму в условиях докования или посадки на мель.

Кованый ахтерштевень, который встречается только на небольших судах, имеет прямоугольные поперечные сечения. Подошва у него шире, чем другие части, потому что она нагружена не только собственным весом руля, но и в значительной мере боковым давлением на руль.

Верхний конец рудерпоста имеет фланец и соединен с поперечным набором судна и транцем листом. Второй прилив, который доводится до ближайшей палубы или стрингера, у старн-поста больших судов часто расположен на уровне кормовой кромки яблока ахтерштевня.

Литойштевень вытеснил кованый ахтерштевень у крупных судов. Его проще изготовить, и его поперечные сечения приспособлены к линиям тока воды и местным нагрузкам. Местные подкрепления легко обеспечиваются ребристыми конструкциями или путем увеличения площади поперечного сечения. В районе перехода в киль поперечные ребра расположены на каждом шпангоуте и соединены с флорами с помощью сварки. Кроме того, литой штевень в соответствии с кормовыми конструктивными связями усилен горизонтальными ребрами жесткости. Шпунтовое соединение обеспечивает гладкое примыкание листов. Поперечное сечение литого старн-поста имеет U-, V-образную или трапециевидную форму. Сварной ахтерштевень — новейший вариант штевня. По конструкции и внешней форме он соответствует литому штевню. Для придания жесткости к штевню приварены распорки и ребра. Подошва штевня выполнена как коробчатая балка (балка с тремя полками), которая благодаря поперечным полкам имеет хорошую прочность на кручение.