Системы набора перекрытий и корпуса судна

При конструировании корпуса судна применяются различные системы набора [5].

Система набора – определенное расположение балок набора в корпусе судна, отличающееся ориентацией балок (вдоль или поперек судна), расстоянием между ними и порядком чередования рамных и холостых балок.

Различают системы набора перекрытий и корпуса судна. Перекрытие – это участок обшивки или настила, подкрепленный набором и ограниченный опорным контуром, образованным из прочных корпусных конструкций. Перекрытия бывают днищевыми, бортовыми, палубными. К ним относятся переборки, платформы, настил второго дна и т. д.

Существует две системы набора перекрытий: поперечная и продольная. При поперечной системе набора поперечные балки расположены чаще, а при продольной чаще располагают продольные балки. В обоих случаях набор перекрытия включает рамные и холостые балки, при этом рамные балки устанавливаются и вдоль и поперек судна. Холостые балки при поперечной системе устанавливаются только поперек, а при продольной системе – вдоль судна. Поэтому при поперечной системе расстояние между поперечными балками меньше, чем между продольными балками, а при продольной системе наоборот.

Системы набора корпуса бывают поперечной, продольной и смешанной (в средней части корпуса).

При поперечной системе набора корпуса днищевые, бортовые и палубное перекрытия имеют поперечную систему набора (рис. 4).

Рис. 4. Конструкция корпуса с поперечной системой набора

1 – стрингер палубный; 2 – настил палубы; 3 – бимс; 4 – карлингс;

5 – бимс рамный; 6 – кница бимсовая; 7 – угольник подсланевый;

8 – шпангоут; 9 – шпангоут рамный; 10 – флор; 11 – киль горизонтальный; 12 – киль вертикальный; 13 – стрингер днищевой; 14 – пояс скуловой; 15 – кница скуловая; 16 – стрингер бортовой; 17 – ширстрек

В поперечных плоскостях располагаются рамные и холостые шпангоутные рамы. Вдоль судна располагаются только рамные балки (кильсоны, стрингеры, карлингсы). При такой конструкции обеспечивается местная прочность корпуса: хорошее восприятие поперечного сжатия, возникающего от давления ледяного поля и ударные нагрузки при швартовке и навалах. Недостатком поперечной системы набора является малая прочность при общем продольном изгибе. Поэтому эта система применяется на судах с небольшой относительной длиной, при L/Н < 15. К ним относятся буксиры, толкачи, катера, ледоколы, небольшие пассажирские суда. Поперечная система набора более технологична, особенно при криволинейных обводах корпуса. Поэтому она используется в оконечностях большинства судов.

При продольной системе набора корпуса днищевые, бортовые и палубное перекрытия имеют продольную систему набора (рис. 5).

Рис. 5. Конструкция корпуса с продольной системой набора:

1 – бортовой стрингер; 2 – карлингсы; 3 – палубные ребра жесткости; 4 – рамный бимс; 5 – бортовые ребра жесткости; 6 – бортовой рамный шпангоут; 7 – днищевые ребра жесткости; 8 – флор; 9 – кильсоны, 10 – скуловой пояс

В поперечных плоскостях располагаются только рамные шпангоутные рамы. Вдоль судна располагаются как рамные балки (кильсоны, стрингеры, карлингсы), так и холостые (ребра жесткости). Данная система позволяет обеспечить повышенную прочность корпуса при общем продольном изгибе. Однако, при этой системе корпус судна плохо приспособлен к восприятию местных нагрузок на борта. Продольная система набора корпуса нашла ограниченное применение. Она используется на крупных несамоходных речных наливных судах и судах технического флота.

При смешанной системе набора корпуса применяются различные сочетания систем набора отдельных перекрытий. Наибольшее распространение получила смешанная система академика Ю. А. Шиманского. При этой системе в средней части корпуса днищевые и палубные перекрытия набираются по продольной системе, а бортовые – по поперечной (рис. 6). Вследствие этого обеспечиваются общая продольная прочность корпуса и местная прочность бортов при воздействии внешних нагрузок. Система Шиманского применяется на большинстве судов при длине корпуса более 60 м.

Рис. 6. Конструкция корпуса со смешанной системой набора:

1 – бортовые холостые шпангоуты; 2 – бортовой рамный шпангоут; 3 – днищевые ребра жесткости; 4 – кильсон; 5 – флор (днищевой рамный шпангоут); 6 – бортовой стрингер; 7 – ширстрек; 8 – палубный стрингер; 9 – палубные ребра жесткости; 10 – карлингс; 11 – рамный бимс

В оконечностях корпуса и в машинном отделении всегда используется поперечная система набора независимо от системы набора в средней части корпуса. Это связано с повышенными гидродинамическими нагрузками в условиях волнения и от работы винтов, с динамическими нагрузками от работающих двигателей, а также с технологией изготовления корпуса.

В зависимости от назначения и конструктивного типа судна различают следующие виды конструкций:

– с одинарными бортами и дном (рис. 7);

– с двойными бортами и двойным дном (рис. 8);

– с одинарными бортами и двойным дном (рис. 9).

Так нефтеналивные и трюмные (бункерные) сухогрузные суда для ускорения погрузки-выгрузки, а также обеспечение непотопляемости и сохранности груза при получении пробоины и пр., обязательно имеют двойные борта и двойное дно. В этом случае наружный и внутренний борта набираются, как правило, по одной системе. Днище и двойное дно также имеют одинаковую систему набора.

При наличии двойного дна в днищевых ветвях рамных шпангоутов (флорах) и кильсонах делают вырезы, позволяющие осматривать междудонное пространство и снижающие массу корпуса.