К. Чайников - Общее устройство судов

В строительной механике корпус принимается как пустотелая составная балка сложной конструкции. Расчет такой балки сводится к вычислению момента сопротивления так называемого эквивалентного бруса , представляющего собой условную составную балку, отдельные части которой имеют площадь и расположение по высоте, аналогичные соответствующим элементам прочных связей корпуса, участвующим в обеспечении продольной прочности судна.

Приближенно наименьшее значение момента сопротивления определяется по формуле

где η – коэффициент утилизации площади сечений, равный 0,5- 0,55;

F – площадь сечения продольных связей;

Н – высота борта судна. Внутренние напряжения б внпри изгибе балки, как известно, находят по формуле

где М – наибольший изгибающий момент по длине судна. Изгибающий момент зависит от водоизмещения и длины судна и выражается зависимостью

где k – коэффициент пропорциональности, изменяющийся в пределах от 20 до 40 в зависимости от типа судна.

Конструкция всякого корпуса состоит из тонкой оболочки и подкрепляющих ее ребер-балок, образующих так называемый набор корпуса судна. Набор конструктивно расположен внутри корпуса, к нему своей внутренней стороной прилегает наружная обшивка и настилы палуб, скрепленные с ним сварными соединениями.

В соответствии с расположением элементов набора его разделяют на подпалубный, бортовой, днищевый и набор переборок. Конструкции, образованные набором с оболочкой, представляют собою основные связи судового корпуса, которые по их расположению разделяют на продольные и поперечнце связи.

К продольным связям относятся: обшивка корпуса, настил палуб и платформ, продольные переборки и все продольные балки набора.

К поперечным связям по аналогии следует отнести ту же обшивку, настил палуб и платформ, поперечные переборки и все поперечные балки набора.

Каждый из элементов этих связей выполняет определенную работу в общей конструкции корпуса. Наружная обшивка воспринимает непосредственно давление забортной воды, обшивка переборок-давление воды на одну сторону в случае затопления отсека или давление жидкости из граничащей с ней цистерны, а детали набора (продольные и поперечные балки) являются опорами для обшивки и переборок, они воспринимают действующие на них усилия и передают их на другие прочные части корпуса.

Система продольных и поперечных балок набора, перекрытых общей обшивкой или настилом, ограниченная жестким опорным контуром, образует так называемое корпусное перекрытие. В зависимости от преобладающего направления балок набора образуется определенная система набора корпуса судна.

В судостроении приняты разнообразные конструкции корпуса, обусловленные типом судна, условиями его эксплуатации и перевозимыми грузами, но все они в зависимости от главного направления балок набора могут быть отнесены к одной из четырех основных систем набора: продольной, поперечной, смешанной и комбинированной.

Продольной называется такая система набора корпуса, при которой балки главного направления расположены вдоль судна (рис. 41, а). Конструкции этого набора воспринимают изгибающие усилия, действующие вдоль продольной оси корпуса и обеспечивают прочность и устойчивость перекрытий в продольном направлении, с меньшей затратой металла, позволяя выиграть в весе корпуса. Элементы набора этой системы приведены на рис. 42. На рис. 43 видно, что детали продольного набора, по сравнению с набором по другим системам, занимают много места во внутренних помещениях судна, затрудняя размещение габаритных грузов.

Продольную систему набора применяют для судов с большим отношением длины к ширине, таких, например, как быстроходные или наливные суда.

Рис. 41. Системы расположения основного набора корпуса судна: а – продольная; б – поперечная; в – смешанная; г – комбинированная. 1- стрингеры; 2 – рамные шпангоуты; 3 – шпангоуты; 4- поперечные переборки; 5 – холостые шпангоуты (ледовое подкрепление); 6 – вертикальный киль; 7 – радиальные (поворотные) шпангоуты.

Поперечной называется такая система набора корпуса, при которой балки главного направления расположены поперек судна в плоскости шпангоутов (рис. 41, б).

Рис. 42. Элементы продольного набора корпуса. 1 – вертикальный киль; 2 – днищевые стрингеры – кильсоны; 3 – скуловой стрингер (междудонный лист); 4- бортовые стрингеры; 5 – подпалубные стрингеры – карлингсы.

Рис. 43. Поперечное сечение корпуса танкера с продольной системой набора: а – с плоскими продольными переборками; б – с гофрированными переборками (волнистый гофр); в – с гофрированными переборками (коробчатый гофр). 1, 2, и 3 – подпалубные, бортовые и днищевые ребра жесткости соответственно; 4 – днищевые кницы; 5 – вертикальный киль; 6 – флор; 7 – продольные переборки; 8 – рамный шпангоут; 9 – рамный бимс; 10 – карлингсы; 11 – подпалубные кницы.

Поперечная система набора применяется преимущественно на морских транспортных судах с малым отношением длины к ширине, у которых продольная прочность обеспечивается наружной обшивкой, настилом палуб и вертикальным килем.

К поперечной системе набора относятся элементы, показанные на рис. 44.

Смешанной называется такая система набора корпуса, при которой балки представляют собой сетку, выполненную из непрерывных и разрезных балок продольной и поперечной систем, расположенных в продольном и поперечном направлениях – с некоторым преобладанием поперечных балок (рис. 41, в).

По этой системе строят суда с относительным удлинением, предназначаемые для перевозки генеральных грузов.

Рис. 44. Сечение корпуса судна с поперечной системой набора. 1 – шпангоут рамный (усиленный); 2 – полубимс; 3 – бимс рамный (усиленный); 4 – бимс; 5 – бимсовая кница; 6 – шпангоут; 7 – скуловая кница; 8 – флор сплошной (непроницаемый); 9 – флор с вырезами; 10 – флор открытый (бракетный); 11- браке- ты; 12, 13 – верхние и нижние балки соответственно.