Конструкция корпуса и рубок буксирных судов внутреннего плавания

Конструкции корпусов и надстроек, а также внутренних переборок и вы­городок корпуса часто выполняют безиаборными — из листов с вертикальными гофрами. Система набора корпуса толкачей и буксиров внутреннего пла­вания — поперечная. Величина шпации не превышает 600 мм.

Конструктивная схема набора корпуса буксиров внутреннего плавания принципиально не отличается от схемы набора морских буксиров, но на конструкцию корпуса толкачей и толкачей-бук­сиров в целом и их отдельных узлов основное влияние оказывает назначение и мощность судна. Дело в том, что кроме нагрузок, обычно действующих на корпуса буксиров, корпуса толкачей и толкачей-буксиров должны воспринимать и выдерживать усилия, возникающие:

• в процессе передачи упора движителей толкаемому составу, особенно в результате перекладки рулей или насадок;
• при ударах упорами в баржи на волнении или при формирова­нии состава;
• от натяжения вожжевых канатов, особенно при расположении их под значительными углами к палубе толкачей во время киле­вой качки;
• вследствие недостаточного водоизмещения кормовой оконеч­ности, имеющей большой подрез, простирающийся почти до поло­вины длины корпуса, что вызывает неравномерное распределение сил поддержания и вибрацию.

Эти дополнительные усилия, действующие на корпуса судов, работающих способом толкания, и определяют специфические осо­бенности их конструктивной схемы в части увеличения общей про­дольной прочности и местных подкреплений.

На американских толкачах в зависимости от их мощности и размеров ставится от двух до четырех продольных переборок по всей длине корпуса, причем переборки выполняются как сплош­ными по всей длине с облегчающими вырезами, так и ограничен­ной длины — например в пределах машинного отделения, а в
око­нечностях продолжаются усиленные днищевые и подпалубные связи, раскрепленные фермами. На отечественных толкачах про­дольные переборки в районе машинных отделений, как правило, не ставятся, но предусматривается усиление продольного набора. На толкачах мощностью 800, 1 200 и 2 000 л. с. две продольные пе­реборки установлены только в нос и корму от машинных отде­лений.

Предлагается к прочтению: Морские буксирные суда, классификация и виды

Толкачи мощностью 4 000 л. с. уже имеют две сплошные про­дольные переборки.

В носовой части переборки устанавливаются на одной линии с наружными или внутренними плоскостями упоров для толкания. Под другую плоскость упоров на протяжении форпика, а иногда и далее в корму, устанавливаются местные продольные переборки. С наружной стороны корпуса в этих же плоскостях ставятся мощные кницы, передающие на корпус усилия, возникающие при толкании составов или отдельных барж.

При проектировании отечественных толкачей и толкачей-букси­ров набор корпуса осуществляется в соответствии с Правилами Речного Регистра. Учитывая условия работы таких судов и их назначение, набор корпуса и толщина наружной обшивки часто увеличиваются по сравнению с требованиями Правил.

Конструктивные схемы характерных мидель-шпангоутов толка­чей и толкачей-буксиров приведены на рис. 1—4.

Принятые для корпусов отечественных толкачей-буксиров зна­чения толщины наружной обшивки меньше применяющихся на американских толкачах. У последних широко унифицируется одна толщина листов для всей наружной обшивки с утолщениями лишь в отдельных случаях в носовой и кормовой оконечностях. Настилы палуб также нередко имеют одинаковую толщину по всей пло­щади палубы. Средние значения толщины наружной обшивки и настила палуб американских толкачей превышают принятые для озерных толкачей-буксиров отечественной постройки на 35— 60%.

Для подбора значений толщины наружной об­шивки, палубы и продоль­ных связей, суммарная пло­щадь сечения которых обес­печила бы общую продоль­ную прочность буксиров и толкачейКоэффициенты полноты, форма корпуса и мореходные качества буксиров, приводится табл. 1, заимствованная из «Правил постройки сталь­ных судов внутреннего пла­вания» (часть II). Надстрой­ки и рубки в этом случае в состав эквивалентного бруса не включаются.

Размеры штевней, тол­щин непроницаемых перебо­рок также могут быть на­браны по таблицам Правил, а других элементов кор­пуса — по имеющимся в Правилах формулам мини­мальных моментов сопро­тивления в зависимости от их взаиморасположения и действующих нагрузок, рег­ламентированных классом судна.

Величины расчетных на­грузок в носовой оконеч­ности от ударов волн, рас­четных нагрузок на наруж­ную обшивку, днище, борта, непроницаемые переборки задаются Правилами в виде условных гидравлических нагрузок в зависимости от осадки судна.

 
От некоторых типов бук­сирных судов внутреннего плавания требуется выпол­нение функции ледоколов, обеспечивающих поддержа­ние свободного ото льда русла на участках рек, в за­тонах, бьефах, при слипах и т. п. Иногда оценку выбираемых конструк­ций производят в результате сравнительных расчетов по прото­типу, пользуясь методом предельных нагрузок. В случае необхо­димости работы в битом льду предусматриваются подкрепления в соответствии с Правилами.

Носовые упорные конструкции корпусов с целью некоторой амортизации ударов раньше выполнялись с деревянной или резиновой облицов­кой. Однако опыт работы буксиров, которые оборудовались для толкания, показал, что работоспособными являются только сталь­ные конструкции корпусов (рис. 5). Поэтому как в нашей стране, так и за рубежом упоры для толкания выполняются из стальных листов, причем передняя — упорная поверхность из листов значительной толщины. Последнее необходимо для толкачей и толкачей-букси­ров всех классов, поскольку передние — контактные поверхности упоров и особенно их части, прилегающие к наружным (от ДП) кромкам упоров в процессе движения толкача с составом из-за наличия зазоров в сцепном устройствеСцепные устройства буксирных судов воспринимают высокие ди­намические нагрузки. Методы определения усилий, действующих на упоры.

Носовые упоры толкачей должны надежно соединяться с кор­пусом. Кроме упомянутых выше продольных переборок, нижние и верхние части упоров (см. рис. 5) должны иметь соответствующие опоры в виде коробчатых призма­тических конструкций.

Носовая оконечностьСредства улучшения маневренных характеристик судна толкачей и толкачей-буксиров предусматрива­ется с мощными подкреплениями и увеличенными значениями толщины палубы для восприятия усилий от автосцепов, тросоукорачивающих устройств и т. п.

Как уже упоминалось, кормовая оконечность корпусов всех толкачей и особенно толкачей, имеющих
от­носительно малую осадку при зна­чительной мощности, обладает весь­ма ограниченной плавучестью. По­этому, проектируя корпус, следует учитывать необходимость создания прочных конструкций в продольном направлении. Это необходимо и для уменьшения вибрации кормовой оконечности.

С целью увеличения прочности кормовой оконечности предусматри­вают седловатость, которая по со­ображениям технологичности мо­жет быть образована по прямой линии, или чаще полуют. Сопряже­ние палуб в этом случае осуществ­ляется либо посредством наклонного пандуса или перекроя палуб с перепуском главной палубы в корму на 2—3 шпации и установ­кой между ними прочных продольных связей. На отечественных толкачах мощностью 4000 л. с. с той же целью доведен до гако-борта первый ярус надстройки.

Ниши для размещения носовых и кормовых якорей должны иметь усиленные подкрепления, увеличенную толщину в местах трения цепи и касания штока, а также лап якоря при входе его в клюз и размещении в нише. Форма ниш и наклон клюзовых труб должны обеспечивать удобный вход якоря в клюз и укладку
в нише из любого положения, какое может принять якорь при подъеме.

Для предотвращения вибрации в районе машинного отделения и движителей днище часто имеет специальные подкрепления.

Основным материалом корпуса и надстроек служит листовая и профильная углеродистая сталь.

Стенки надстроек и выгородки делают из листов толщиной: I ярус — 4 и 3 мм, II и III ярус — 3 и 2 мм.

Конструкции корпусов и надстроек, а также внутренних переборок и вы­городок корпуса часто выполняют безиаборными — из листов с вертикальными гофрами. Последние по сравнению с конструк­циями, имеющими горизонтальные гофры, дают возможность:

• по­лучить равнопрочную (в отношении местной прочности), но при­мерно на 10% более легкую конструкцию;
• не ставить приварных стоек жесткости, которые необходимы при горизонтальном распо­ложении гофров.

Горизонтальное расположение гофров для наружных стенок надстройки I яруса целесообразно только в случае, когда проч­ность корпуса не обеспечена и требуется включать в общий изгиб надстройку, или по архитектурным соображениям.

На отечественных толкачах-буксирах стенки надстроек ходовых рубок выполняют иногда из легкого сплава.

Носовые и кормовые окна ходовых рубок делают с наклоном наружу. Наклон передней стенки ходовой рубки в районе распо­ложения окон или всей стенки следует предусматривать от 19 до 27° (табл. 2), в зависимости от того, как далеко от нее стоит су­доводитель. Возможное положение судоводителя и наклон окон показаны на рис. 6, где дан продольных разрез типовой ходовой рубки минимальных размеров. Принято, что средняя высота поло­жения глаз человека— 1 650 мм от палубы, высота рубки не более 2 200 мм, а длина — около 3 300 мм.

Величина наклона окон задних стенок рубки должна быть меньше чем передних, так как судоводитель находится от них зна­чительно дальше, чем от передних (см. табл. 2). Величины углов наклона передних и задних окон при других размерах рубок могут быть легко получены в результате геометрического построения по типу рис. 6. Осевым смещением лучей при проходе стекол ввиду их малой толщины (3—4 мм) можно пренебречь.

 
Для уменьшения вибрации рубки подкрепляют переборками или пиллерсами, располагаемыми по одной вертикали от днище­вого набора до верхней подкрепляемой палубы рубки (см. рис. 2), и вертикальными кницами, которые устанавливают у задней стенки рубок в виде продолжения боковых стенок. Иногда тре­буются дополнительные кницы, привариваемые в плоскостях про­дольного набора крыши рубок. Высота таких книц равна межпа­лубному пространству. Длина у основания — 2—3 шпации.

С целью снижения вибрации и исключения передачи структур­ного шума в жилые помещения и ходовую рубку на толкаче-бук­сире Франц Ханиель 12 рубка первого яруса была установлена на амортизаторы (рис. 7).

Читайте также: Управление судном при плавании на мелководье и в узкости

Длина буксира 32 м, ширина 11,4 м, водоизмещение 375 т. Бук­сир имеет два двигателя мощностью по 1 250 л. с. при 1 500 об/мин, работающих на гребные винты через редукторы. Частота враще­ния винтов 275 об/мин. Главные и вспомогательные двигатели, вентиляторы машинного отделения размещены на амортизирован­ных фундаментах.

Рубка весом 82 т установлена на 20 стальных пружинах, распо­ложенных под ее боковыми стенками. Конструкция крепления пру­жин допускает их замену без смещения рубки. Регулируемые и взаимозаменяемые резиновые амортизаторы фиксируют положе­ние рубки при воздействии на нее внешних сил (см. рис. 7). Теплозвукоизоляция жилых помещений крепится на резиновых и металлических элементах. Окна из толстого стекла также закреп­лены резиновой окантовкой. Все трубопроводы и каналы, подходя­щие к рубке, выполнены из гибкого, эластичного материала. Пре­дусмотрены глушители шума и звукоизоляция выхлопных и вен­тиляционных трубопроводов.

Благодаря указанным мерам, по данным фирмы, уровень шума в помещениях рубки над машинным отделением на полном ходу судна с вентиляционной системой, работающей на полную мощность, составил 50—52 дБ, а во втором ярусе — 46 дБ. Раз­ница в уровне шума под рубкой, покоящейся на стальных пру­жинах, и в машинном отделении составила 26—29 дБ. Частотные измерения показали, что с применением резиновых амортизирую­щих опор, повышающих частоту, снижается степень изоляции в ре­зультате увеличения динамической жесткости. Это не наблюдается в случае применения стальных амортизирующих конструкций.