Корпусные транспортные конструкции

К таким конструкциям относят кузова цельнометаллических вагонов и автомобилей и корпуса судов. Общим для них является использование плоских или изогнутых листовых элементов и полотнищ с последующим объединением их в жесткую пространственную конструкцию, способную воспринимать вибрационные и динамические нагрузки.

Кузов пассажирского вагона имеет решетку-основу 2из гнутых Z-образных профилей, полностью закрытую наружной тонколистовой (s = l,5-4 мм)обшивкой 1 (рисунок 23, а). Местная жесткость листовой обшивки увеличивается за счет создания гофров. При этом повышается устойчивость тонколистовых элементов под нагрузкой и снижается их коробление от сварки (рисунок 23, б). Кузов вагона собирают и сваривают из предварительно изготовленных крупногабаритных узлов; крыши, боковых стен, настила пола, концевых и тамбурных стен. Соединения обшивки с элементами жесткости выполняют точечной контактной сваркой.

а – общий вид; б – поперечное сечение

Рисунок 23 – Кузов цельнометаллического пассажирского вагона

У грузового полувагона (вагон без крыши) боковые стены, жестко соединенные с рамой полувагона, образуют несущую конструкцию. Торцовые стены и крышки люков пола выполнены поворотными для облегчения погрузочно-разгрузочных работ. Боковая стенка такого четырехосного вагона представляет собой плоскую конструкцию (рисунок 24), состоящую из полотнища 1, верхней 2 и нижней 3 обвязок, угловых 5, шкворневых и промежуточных 4 стоек. Полотнище состоит из 14 корытообразных штампованных из листа деталей толщиной 5 мм, сваренных стыковыми швами. Верхняя обвязка сварена из двух профилей, усиленных ребрами жесткости, нижняя обвязка имеет скобы 6 для подтягивания люков. Угловые стойки состоят из Z-образных профилей с приваренными к ним жесткостями и петлями, промежуточные и шкворневые стойки выполнены из Ω-образных профилей. Верхняя и нижняя обвязки вместе с угловыми, шворневыми и промежуточными стойками составляют каркас боковой стенки, который приваривают к полотнищу контактной точечной сваркой.

Рисунок 24 – Боковая стена грузового полувагона

Кузова легковых и кабины грузовых автомобилей выпускают в условиях крупносерийного производства. Поэтому к требованиям минимальной массы и необходимой жесткости кузова как конструкции транспортного типа добавляются требования высокой точности заготовок и технологичности сварных соединений и узлов. Кузова автомобилей собирают из заготовок, штампованных из тонкого листа, и сваривают контактной точечной сваркой.

В настоящее время все типы судов, в том числе и крупнейшие танкеры водоизмещением 200 000 т и выше, выпускаются исключительно со сварными корпусами. На рисунок 25 дана схема конструкции корпуса корабля. Корпус имеет наружную обшивку 1, верхнюю 7 и нижнюю 8 палубы, продольные 10 и поперечные 9 перегородки, выполненные из листовых элементов и соединенные герметичными швами. Общая и местная жесткость корпуса обес­печивается приваркой различных прокатных и сварных балочных элементов: флор 3, шпангоутов 4, бортовых стрингеров 5, бимсов 6, вертикального киля 2. Большое число пересекающихся элементов, в особенности в сочетании с требованием герметичности соединений, усложняет конструкцию узлов и технологию их выполнения.

Рисунок 25 – Конструкция корпуса корабля

Огромные размеры цельносварной конструкции и невозможность снятия остаточных сварочных напряжений предопределяют большой запас упругой энергии, накопленный в корпусе корабля. В этих условиях не исключена возможность самопроизвольного развития трещины на большом протяжении, приводящей к разрушению корпуса. При проектировании сварных соединений и узлов используют металл с высоким сопротивлением развитию трещин и предусматривают устранение концентрации напряжений, а в процессе изготовления принимают меры по предотвращению и устранению дефектов сварки.