Набор корпуса. Системы набора
КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА КОРАБЛЯ
В создании корабля важное место отводится проектированию конструкции его корпуса. Оно сопряжено с преодолением значительных трудностей, обусловленных сложностью работы корпусных конструкций и многообразием выполняемых Ими функций. При этом кораблестроители стремятся, по возможности, выполнить следующие основные требования:
- конструкции корпуса должны наилучшим образом выполнять свои функции, сохраняя заданную, надежность в течение установленного срока службы;
- масса конструкций и их стоимость должны быть минимальными при достаточном запасе прочности;
- конструкции должны быть доступны при изготовлении, обслуживании и ремонте;
- изготовление и ремонт конструкции должны обеспечить использование прогрессивной технологии.
Корпус представляет собой непроницаемую оболочку, подкрепленную изнутри набором. Оболочка состоит из совокупности листов, образующих настил верхней палубы, бортовую и днищевую обшивку. Набор корпуса включает в себя продольные и поперечные связи — балки различного профиля. Часть оболочки и балки набора корпуса соединяют между собой электросваркой, а в отдельных случаях — клепкой.
Балки набора классифицируют в зависимости от ориентации относительно корпуса, силовой функции, выполняемой ими при восприятии внешних нагрузок, принадлежности к той или иной части корпуса. По ориентации балки разделяют на продольные и поперечные, по силовой функции — на легкие (холостые) и рамные. Рамные балки основные связи набора. Они воспринимают основные нагрузки, действующие на корпус, имеют сравнительно большие размеры и обладают повышенной прочностью. Легкие балки устанавливаются между основными связями набора. Они увеличивают жесткость листов обшивки и настилов, обеспечивая прежде всего их устойчивость к сжатию. К легким продольным балкам относят продольные ребра жесткости, к легким поперечным — холостые шпангоуты и бимсы. Рамными продольными связями являются стрингеры и карлингсы, а рамными поперечными — рамные шпангоуты, бимсы и флоры.
В расчетах прочности корпус представляют собранным из отдельных перекрытий. Перекрытие — это конструкция, состоящая из пересекающихся продольных и поперечных балок набора, скрепленных листами обшивки (настила), и ограниченная опорным контуром. Например, днищевое перекрытие имеет опорным контуром борта и поперечные переборки, а бортовое перекрытие опирается на днище, поперечные переборки и палубу. К перекрытиям относят также переборки. В перекрытии различают балки главного направления (БГН) и перекрестные связи (ПС), БГН — балки, число которых в перекрытии больше. ПС — балки, перпендикулярные БГН. Балки главного направления определяют систему набора перекрытия. Если БГН расположены вдоль корабля, то система набора перекрытия носит название продольной, если БГН идут поперек корабля — поперечной.
Поскольку корпус состоит в совокупности из перекрытий, считают, что система их набора определяет систему набора корпуса корабля в целом. Таким образом, корпус корабля может быть набран по поперечной или продольной системе. Иногда разные перекрытия одного корпуса могут иметь разные системы набора. Так, например, академиком Ю. А. Шиманским предложена система набора корпуса, где перекрытия днища и верхней палубы имеют продольную систему набора, а бортовые — поперечную. В таком случае считают, что корпус имеет смешанную систему набора. Когда говорят, что корабль набран по поперечной системе, это значит, что все его перекрытия (бортовые, палубные и днищевые) в средней части и в оконечностях имеют поперечную систему набора. Корабль с продольной системой имеет все перекрытия в средней части с продольной системой, в то время как оконечности обычно набирают по поперечной.
Поперечная система набора корпуса (рис. 2.1) применяется на малых кораблях. Здесь балками главного направления являются: флоры — поперечные пластины набора днища; шпангоуты (шпангоутные стойки) — поперечные балки набора бортов, бимсы — поперечные балки набора палубы. Флор, шпангоуты и бимс образуют шпангоутную раму. Расстояние между двумя соседними шпангоутными рамами называют конструктивной шпацией. Она составляет 500—900 мм. Перекрестными связями являются карлингсы — продольные балки набора палубы, бортовые стрингеры — продольные балки набора борта, днищевые стрингеры — продольные балки — пластины набора днища, вертикальный киль—продольная балка набора днища, проходящая в диаметральной плоскости от форштевня до ахтерштевня.
Карлингсы служат для поддержания бимсов. Бортовые стрингеры, установленные в районе переменной ватерлинии, служат для разнесения на шпангоуты сосредоточенных усилий, действующих
на борт. Иногда бортовой стрингер выполняют усиленного профиля и называют стрингером-шельфом. Он является дополнительной опорой для шпангоутов, воспринимает от них нагрузку и передает ее на поперечные переборки. Днищевые стрингеры и вертикальный киль придают жесткость флорам, обшивке днища и пастилу второго дна. Вертикальный киль, кроме того, воспринимает реакцию килевой дорожки при постановке корабля в док и передает ее на другие элементы конструкции корпуса.
Общая продольная прочность корабля, набранного по поперечной системе, обеспечивается всеми перекрестными связями, карлингсами, стрингерами и вертикальным килем, а также обшивкой днища и борта, настилом второго дна и верхней палубы.
Рис. 2.1. Конструктивный мидель-шпангоут корпуса корабля, набранного
по поперечной схеме:
1— вертикальный киль; 2 — флор; 3 — днищевой стрингер; 4 — настил
второго дна; 5, 8 — кница; 6 — шпангоут; 7 —бортовой стрингер; 9 — бимс; 10 — карлингс; 11 — пиллерс; стрелка показывает пазовое соединение поясьев; S — толщина обшивки (настила) в мм
Поперечная система набора корпуса более проста конструктивно и более технологична, чем продольная. Основной ее недостаток состоит в том, что при ней более трудно обеспечить устойчивость настила верхней палубы и обшивки под действием сжимающих усилий от общего изгиба корпуса.
Продольная система набора корпуса (рис. 2.2) применяется на большинстве военных кораблей. При ней балками главного направления являются карлингсы, бортовые и днищевые стрингеры, вертикальный киль и большое количество продольных балок в основном полособульбового профиля, которые называются продольными ребрами жесткости и устанавливаются по настилам палуб и второго дна, бортовой и днищевой обшивке, конструкциям днищевых стрингеров и вертикального киля.
Перекрестными связями служат рамные бимсы, рамные шпангоуты и флоры, составляющие шпангоутные рамы. В зависимости от водоизмещения корабля конструктивная шпация имеет размеры от 1500 до 3000 мм.
|
Рис. 2.2. Мидель-шпангоут корпуса корабля, набранного по продольной
системе:
1 — вертикальный киль; 2 — флор; 3 — ребро жесткости; 4 — настил второго дна; 5 — днищевой стрингер; 6 — бортовой стрингер; 7 — рамный шпангоут; 8-— рамный бимс; 9 — карлингс.
Благодаря большому числу продольных ребер жесткости удается обеспечить заданную общую продольную прочность корпуса, устойчивость обшивки и настилов при сокращении массы корпуса на 15—20% по сравнению с кораблем, набранным по поперечной системе. Однако повышается сложность изготовления корпусных конструкций, стыковки секций и блоков при сборке корпуса, затрудняется обеспечение водонепроницаемости переборок, что в итоге удорожает технологию постройки корабля.
Смешанная (продольно-поперечная) система набора корпуса часто применяется на кораблях большого водоизмещения (линкорах, авианосцах, тяжелых крейсерах). У таких кораблей днище и верхняя палуба, набранные по продольной системе, обеспечивают прежде всего продольную прочность, а борта, имеющие поперечную систему набора, при сравнительной простоте конструкции обеспечивают необходимое сопротивление местным нагрузкам.
Принципиальные особенности построения корпуса корабля достаточно полно и наглядно отражает чертеж конструктивного мидель-шпангоута. На нем изображено поперечное сечение корпуса в районе мидель-шпангоута, показаны толщины листов наружной обшивки и настилов, места сварных и заклепочных соединений, профили и размеры балок набора, даны некоторые характерные размеры корпуса. Так как корпус симметричен относительно диаметральной плоскости, чертеж часто выполняют в виде двух совмещенных половин. Одна из них представляет половину поперечного сечения корпуса на миделе, а вторая — показывает конструкцию половины главной поперечной переборки или половину поперечного сечения корпуса в районе полубака (если он есть).
Дата добавления: 2020-08-31; просмотров: 525;