|
Судно как инженерное сооружение
представляет собой сложную систему, в которой размещаются силовые механизмы,
грузовые трюмы, жилые и служебные помещения, системы жизнеобеспечения,
емкости и помещения для хранения судовых запасов воды, топлива, продуктов
питания и т. д. От формы и конструктивных особенностей судна зависят такие
важные характеристики его, как прочность, водонепроницаемость,
грузоподъемность, непотопляемость.
Эти показатели находятся во взаимосвязи, иногда в
противоречивой. Так, недостаточная прочность корпуса судна в условиях эксплуатации
может стать причиной водотечности. В то же время увеличение запаса прочности
путем увеличения несущих конструкций и толщины обшивки приводит к уменьшению
грузоподъемности.
Удовлетворение противоречивых требований приводит к
необходимости отыскания оптимального сочетания характеристик судна. Решение
этой задачи осуществляется с учетом сил и моментов сил, действующих на корпус
судна от веса груза, судовых запасов, собственно корпусных конструкций и
давления воды.
Силы, действующие на корпус судна. Характер распределения
сил давления воды на корпус показан в масштабе на 1. Эти силы стремятся
деформировать корпус судна. Величина их давления на единичную площадку прямо
пропорциональна заглублению этой площадки. Так, судно с осадкой 10 м испытывает давление воды на днище примерно 100 кПа. Только одна обшивка не в состоянии
противодействовать такому давлению, поэтому для упрочнения корпуса используют
специальные силовые конструкции
Поперечная прочность судна обеспечивается рамной
конструкцией из флоров, бимсов и шпангоутов. Флоры — элементы, упрочняющие
днище. Борта подкрепляются шпангоутами, соединенными с флорами при помощи
скуловых книц. Подкрепление палубы, на которой размещаются надстройки и
иногда грузы, осуществляется бимсами. Такие конструкции (иногда с неполным
набором элементов) размещаются вдоль судна на расстоянии одна от другой 500^-800 мм. Эти расстояния называют шпациями. Поперечную прочность обеспечивают с определенным запасом
для уменьшения повреждаемости корпуса при швартовках к причалу, другому
судну, а также от ударов волн, льдин и т. п.
Продольная прочность судна (наизлом) зависит от
равномерности распределения судовых конструкций и груза по длине судна, а
также от характеристик волнения. В идеале отсутствие продольных изгибных
деформаций на спокойной воде обеспечивается в том случае, когда сила
поддержания F и сила веса Р на любом участке судна ДI по его длине равны (
3). При этом силы веса и силы поддержания компенсируют друг друга по всей
длине судна и оно не испытывает изгибных моментов. Наихудшим в этом смысле
является вариант нагружения судна, когда загружены два крайних трюма, а
средние пусты или наоборот ( 4). Судно в этом случае испытывает большие
изгибающие моменты, способные привести к повреждению корпуса даже на
спокойной воде.
В условиях эксплуатации из-за неравномерности нагружения
могут возникать постоянные напряжения в корпусе, что приводит к необходимости
иметь определенный запас продольной прочности.
В условиях волнения судно, оказываясь на вершине волны (
5, а), испытывает изгибающие усилия, которые стремятся растянуть палубу и
сжать днище. На подошве волны происходит деформация противоположного
характера ( 5, б). Наиболее опасно нахождение судна на волне, длина которой
равна длине судна.
Во избежание перелома судна на волне в системе набора
предусматриваются продольные ребра жесткости, которые совместно с палубной и
днищевой обшивкой, а также бортовой обшивкой обеспечивают продольную
прочность судна.
При общем изгибе судна отдельные пояса обшивки нагружены
неодинаково. Наиболее нагружены днищевая и палубная обшивки, а также верхние
и нижние пояса бортовой обшивки.
Системы набора корпуса. В зависимости от назначения судна
применяют три различные системы набора: поперечную, продольную, смешанную (
6).
В поперечной системе набора главные балки (неразрезные)
идут поперек судна (флоры, шпангоуты, бимсы). Эта система применяется чаще
всего при строительстве буксиров, ледоколов и т. п. В продольной системе
набора главные балки — продольные, они также делаются неразрезными, а
поперечные балки в местах пересечения с главными разрезаются и привариваются
к ним. Продольная система набора применяется на танкерах, не имеющих второго
дна.
Наружная обшивка й настил палуб. Принципиальная схема
наружной обшивки. Наружная обшивка и настил палубь: обеспечивают
водонепроницаемость корпуса и вместе с набором - продольную (в большей мере)
и поперечную (в меньшей мере) прочность. Наружную обшивку изготовляют из
листовой стали толщиной 3—20 мм. Длина,листов 6—8 м, ширина 1,5-2 м. Листы наружной обшивки располагают вдоль корпуса судна. Они образуют пояса (см. 7), носящие
специальные названия. Верхний пояс бортовой обшивки называют ширстреком. Вниз
от него идут бортовые, скуловые, днищевые, шпунтовые пояса. Между шпунтовыми
поясами левого и правого бортов идет пояс, называемый горизонтальным килем.
Ширстрек и горизонтальный киль делают утолщенными, так как они несут
наибольшую нагрузку. На скулах в средней части судна приваривают боковые
кили, которые служат для уменьшения амплитуд бортовой качки. Суда ледового
плавания имеют в районе ватерлинии ледовый пояс.
Листы палубного настила укладывают вдоль судна параллельно
диаметральной плоскости. Крайний пояс — палубный стрингер — изготовляют по
форме борта, чтобы он примыкал к нему вплотную. Палубный стрингер обычно
делают утолщенным.
На пассажирских, промысловых и некоторых других судах
стальной палубный настил покрывают деревянным настилом из сосновых досок
толщиной 50—60 мм, шириной 100 мм. Он предохраняет палубу от преждевременного
износа, служит изоляцией для подпалубных помещений, создает более удобные
условия для работы людей. С целью обеспечения водонепроницаемости пазы
деревянной палубы конопатят смоленой паклей и заливают смолой.
Крайний брус деревянного настила (у борта), называемый
ватер- вейсным, примыкает к вертикальной стальной полосе, приваренной к
палубному стрингеру. Канал для стока воды между этой полосой и кромкой борта,
выступающей выше палубы, называется ватервейсом. Вода из ватервейсов стекает
за борт через специальные отверстия — шпигаты.
На открытых частях палубы вдоль борта судна устанавливают
ограждение высотой 900—1000 мм в виде фальшборта или леера. Фальшборт
изготовляют из листовой стали и подкрепляют специальными стойками. К верхней
части его приваривают планширь. Леерное ограждение состоит из металлических
стоек, между которыми натянут стальной трос.
Быстрый сток воды с палубы и уменьшение заливаемости
обеспечивается поперечной погибью и продольной седловатостью.
Судовые переборки. Для обеспечения непотопляемости судно,
как правило, делится специальными переборками на отсеки, что предохраняет его
от полного затопления при местных повреждениях корпуса. Переборки упрочняют
корпус судна и служат для выгораживания судовых помещений различного
назначения.
Переборки, не имеющие дверей, вырезов и горловин, называют
водонепроницаемыми. Именно они, подкрепленные, как правило, соответствующими
элементами набора, прежде всего обеспечивают непотопляемость. Если между
соседними отсеками необходимо иметь сообщение, то двери в переборках делают
водонепроницаемыми, закрывающимися специальными замками.
|