.

Конструкция корпуса морских деревянных судов

СодержаниеСвернуть

Общее описание конструкции корпуса

Назначение основных связей корпуса. Разбивка корпуса на отсеки

Корпус морского деревянного суднаКонструктивные и архитектурные типы морских деревянных судов представляет достаточно сложное инженерное сооружение, способное безопасно воспринимать все действующие на него общие и местные нагрузки и усилия.

Естественно, что развитие всех отраслей техники находит отражение и в конструкции корпуса морского деревянного судна, также непрерывно совершенствующейся. Эти усовершенствования выражаются прежде всего в изменении конструкций отдельных деталей, узлов и их соединений: покорные кницы и соединения заменяются бескокорными, металлические кованые кницы — металлическими сварной конструкции, нагельные крепления — клеевыми соединениями и конструкциями и т. п. Однако указанные изменения не меняют общих черт, присущих корпусу всякого судна как деревянной, так и металлической или любой другой конструкции.

Корпус судна состоит из набора и оболочки. Набор корпуса является скелетом или каркасом для оболочки, т. е. для обшивки и палубы. Набор состоит из балок и ребер различного направления и воспринимает совместно с оболочкой все силы, действующие на судно как изнутри, так и снаружи.

Следует различать продольный набор, образующийся связями (балками) судового корпуса, направленными вдоль судна, и поперечный набор, состоящий из поперечных (шпангоутных) рам и поперечных переборок. В отдельных случаях связи могут не иметь явно выраженного направления (например, металлические диагональные шины у судов с футоксовым набором).

Оболочка состоит из наружной обшивки, делящейся в свою очереди на бортовую и днищевую, и настила палубы.

Наружная обшивка и настил палубы выполняются обычно из досок продольного направления, опирающихся на поперечные связи и крепящихся к ним механическими средствами крепления, т. е. гвоздями, нагелями и болтами. На некоторых типах судов обшивка выполняется из двух или трех слоев досок, имеющих диагональное направление, или из фанеры. Набор корпуса судна совместно с обшивкой и настилом палубы образует днищевое, бортовые и палубное перекрытия.

С точки зрения строительной механики корабля корпус судна представляет собой пустотелую балку, воспринимающую общий изгибающий момент и обеспечивающую судну его продольную прочность У морских деревянных судов, для которых отношение В:Н обычно не выходит за пределы 1,6-2,4, общая поперечная прочность всегда обеспечена.x. Днищевое и палубное перекрытия являются нижним и верхним поясками балки, а бортовые перекрытия связывают пояски, вовлекая их в совместную работу. Кроме общей (продольной) прочности, перекрытия воcgринимают все приходящиеся на них местные нагрузки и обеспечивают местную прочность.

Корпус суднаОбозначение и расшифровка всех составляющих корпуса судна разделен водонепроницаемыми переборками на отсеки. Разбивка корпуса на несколько отсеков имеет целью обеспечить судну полную непотопляемость или по возможности повысить вероятность непотопляемости в случае повреждения какой-либо части водонепроницаемой наружной обшивки. Кроме того, отсеки позволяют и отделить различные по назначению помещения.

Конструктивный мидель-шпангоут
Рис. 1 Конструктивный мидель-шпангоут однопалубного судна на корабельном наборе. 1 — киль 260 × 210 млн; 2 — шпунтовый пояс 80 × 200 мм; 3 — наружная обшивка (δ = 50 мм); 4 — бархоут 3 × 80 × 210 мм; 5 — ватервейс 2 × 90 × 210 мм; 6 — палубный настил (δ = 60 мм); 7 — бимс 120 мм (размер по правке); 8 — шельф 2×90×210 мм; 9 — подбалочные брусья 2 × 90 × 210 мм; 10 — внутренняя обшивка (δ — 50 мм); 11 — скуловые связные поясья З × 80 × 180 мм; 12 днищевые связные поясья 3 × 80 × 100 мм; 13 — кильсон 240 × 210 мм и 2 × 150 × 210 мм; 14 — шпангоут 140 мм (размер по правке одного ряда футоксов)

Количество и расположение поперечных водонепроницаемых переборок в значительной мере зависят от типа и назначения судна. Поперечные переборки играют также существенную роль в общей и местной прочности судна. Они являются жесткими диафрагмами — опорами для пустотелой тонкостенной балки, какой является корпус судна, служат жесткими опорами для всех продольных связей корпуса и одновременно выполняют роль опор для днищевого, палубного и бортовых перекрытий.

Схема корабля
Рис. 2 Конструктивный продольный разрез и план палубы однопалубного судна на корабельном наборе

Продольные переборки, если они имеются и простираются в средней части судна не менее чем на 15% длины судна, так же, как и наружная обшивка, участвуют в восприятии общего изгибающего момента и перерезывающей силы. Одновременно продольные переборки служат опорами для днищевого и палубного перекрытий и их поперечных связей.

Суда на футоксовом наборе

Основным отличительным признаком конструктивного типа судна на футоксовом наборе является конструкция его шпангоутов, которые выполняются двухслойными. Каждый слой состоит из отдельных частей— футоксов. Стыки футоксов одного слоя располагаются вразгон со стыками футоксов другого слоя, в результате чего создается крепление стыка футоксов одного слоя цельной древесиной футокса другого слоя, выполняющего роль односторонней накладки. Оба слоя (ряда) футоксов скрепляются нагелями и болтами.

Шпангоуты из футоксов обеспечивают надлежащую поперечную прочность корпуса суднаПрочность плавучих доков и общие характеристики внешних сила и при отсутствии криволинейного леса могут изготовляться из прямослойного, так как перетес и нарушение волокон одного слоя компенсируется другим, с ненарушенными волокнами.

Недостатком указанного набора является увеличение веса корпуса и большой расход лесоматериалов при выпиливании футоксов сравнительно с конструкциями набора с однорядными или гнутыми шпангоутами.

Футоксовые шпангоуты
Рис. 3 Судно с футоксовым набором в постройке

Футоксовый набор применяется на судах с округлыми обводами и значительной килеватостью (преимущественно морских), по назначению и районам плавания работающих в наиболее тяжелых условиях. Для этих судов некоторое увеличение веса корпуса решающего значения но имеет, а изготовлять гнутые шпангоуты, ввиду большой площади их поперечного сечения, невозможно.

Для судов на футоксовом наборе весьма характерна однослойная наружная обшивка из относительно толстых досок, расположенных вдоль судна. Для достижения водонепроницаемости пазы и стыки досок конопатятся. Такая конструкция, несмотря на ее больший, но сравнению с двухслойной или трехслойной диагональной обшивкой вес, наиболее проста в постройке и ремонте, вследствие чего является для указанных судов наиболее распространенной.

Типовая конструкция однопалубного морского судна с футоксовым набором, у которого длина между перпендикулярами 21,0 и, ширина 5,8 м и высота борта 2,7 м, представлена на рис. 1 и 2. На рис. 3 показана постройка судна, имеющего футоксовые (двухслойные) шпангоуты.

Суда с натесными однорядными шпангоутами

Натесные однорядные шпангоуты могут выполняться как из прямослойного леса, так и из кривослоя. Шпангоуты из прямослойного леса применяются преимущественно на судах с V-образными (ломаными) обводами или с малым радиусом скулового закругления. Шпангоуты из кривослоя применяются на судах с округлыми обводами.

Мидель-шпангоут катера
Рис. 4 Конструктивный мидель-шпангоут буксирного катера. 1 — киль 125 × 215 мм; 2 — шпунговый пояс 55 × 160 мм; 3 — наружная обшивка (δ = 40 мм); 4 — череповой брус 80 × 220 мм; 5 — бархоут (δ = 50 мм); 6 — ватервейс 2 × 55 × 160 мм; 7 — палубный настил (6 = 40 мм); 8 — бимс: по правке 85 мм, по лекалу в ДП 140 мм; 9 — подбалочные брусья 2 × 55 × 130 мм; 10 — топтимберс: по правке 85 мм, по лекалу у скулы 115 мм, у палубы 85 мм; 11 — скуловые связные поясья 2 × 55 × 180 мм; 12 — внутренняя обшивка (δ = 25 мм); 13 — флортимберс: по правке 85 мм. по лекалу у киля 140 мм, у скулы 115 мм; 14 — кильсон 3 × 125 × 215 мм

На рис. 4 показан мидель-шпангоут морского буксирного катера с ломаными обводами, а на рис. 5 — его продольный разрез и план палубы. Главные размерения: длина между перпендикулярами 11,6 м, ширина 3,40 м, высота борта 1,40 м.

Конструктивный разрез буксирного катера
Рис. 5 Конструктивный продольный разрез и план палубы буксирного катера

Основной отличительной особенностью судов этого конструктивного типа является их шпангоутная рама, которая выполняется из отдельных прямых брусков, соединяемых между собой у киля при помощи флора и на скуле — при помощи книц. Так как при такой конструкции шпангоутная рама оказывается однослойной, то естественно, что суда с ломаными обводами имеют меньший вес и больший коэффициент утилизации внутреннего объема по сравнению с судами на футоксовом наборе. Однако прочность их шпангоутной рамы в соединениях уступает прочности футоксового шпангоута.

Однорядные натесные шпангоуты применяются преимущественно на морских катерах и других судах небольших размерений и ограниченного района плавания, предназначенных для работы в более легких условиях, чем суда на корабельном (футоксовом) наборе. Для судов с ломаными обводами, помимо конструкции описанной выше шпангоут- ной рамы, характерна однослойная наружная обшивка на пазовых рей­ках, двух или трехслойная — диагональная и обшивка из фанеры.

Указанные обшивки могут быть выполнены более легкими, чем обыкновен­ная однослойная, что для судов небольших размерений, какими обычно строят суда с ломаными обводами, крайне важно. Так как рассматриваемые суда работают в более легких условиях, вероятность повреждения обшивки (а следовательно, необходимость ремонта) невелика, поэтому относительная сложность ремонта многослойных обшивок не является препятствием для их применения.

Постройка шпангоута
Рис. 6 Постройка судна с однорядными натесными шпангоутами

Что касается фанерной обшивки, то она возможна лишь при незначительной кривизне обводов судна (в данном случае — в поперечной плоскости), что и имеет место у судов с ломаными обводами. Естественно, что по весу фанерная обшивка наиболее выгодна.

В случаях, когда условия работы судна достаточно тяжелы, независимо от характера обводов следует предпочесть обыкновенную однослойную обшивку.

В заключение следует отметить, что постройка судов с ломаными обводами менее трудоемка, чем судов на корабельном наборе, а технология постройки значительно проще.

На судах с округлыми обводами натесныс однорядные шпангоуты могут выполняться из кривослойного леса твердых пород — дуба, вяза и пр. Так же, как и при прямослойных однорядных шпангоутах, набор с кривослойными однорядными шпангоутами облегчает вес корпуса и требует меньше леса. На рис. 6 показана постройка судна с натесными однорядными шпангоутами.

Для увеличения прочности корпуса применяется комбинированная чередующаяся постановка натесных и гнутых или натесных и футоксовых шпангоутов. Недостатком набора с натесными однорядными шпангоутами из кривослоя является сложность заготовки большого количества кривослойного леса, поэтому постройка судовИзготовление блоков секций этого конструктивного типа не имеет промышленного значения.

Суда с гнутыми шпангоутами

Иллюстрацией конструкции корпуса судна с гнутыми шпангоутами может служить мидель-шпангоут морского служебно-разъездного катера (рис. 7). На рис. 8 показан гнутый набор небольшого мотобота с открытым грузовым трюмом.

Гнутые шпангоуты изготовляются из брусков, которым искусственно придается кривизна по форме обводов судна. Сложность гнутья шпангоутов ограничивает их применение: гнутые шпангоуты применяются главным образом на круглоскулых судах с большим радиусом закругления скулы.

Суда с гнутыми шпангоутами имеют меньший вес и большую утилизацию внутреннего объема, обладают достаточной прочностью корпуса, а также устойчивостью и упругостью бортов. Гнутый набор, так же, как и набор судов с ломаными обводами, применяется, как правило, на небольших судах, нс предназначенных для тяжелых условий работы. На таких судах, в сочетании с набором из гнутых шпангоутов, находят также применение многослойные конструкции наружной обшивки судна.

Кроме многослойной обшивки, на мелких судах применяется конструкция наборной обшивки. Наружная обшивка из фанеры у этих судов, как правило, не выполняется, из-за невозможности придать листам кривизну одновременно в двух плоскостях.

В связи со сложным изготовлением гнутых шпангоутов, постройка судов с гнутым набором ограничена. К судам данного типа относятся главным образом такие, у которых вес корпуса должен быть минимальным (различные шлюпки, разъездные и другие катера, боты, некоторые спортивные суда).

Суда баржевой постройки

Суда баржевой конструкции распространены в морском деревянном судостроении весьма ограниченно. Обычно это несамоходные буксируемые и стоечные суда, предназначенные для плавания в дельтах больших рек с выходом в предустьевую часть моря.

Мидель шпангоут разъездного катера
Рис. 7 Конструктивный мидель-шпангоут разъездного катера 13,8 × 3,62 × 2.10 м 1 — киль 200 × 140 мм (дуб); резенкиль 300 × 75 мм (дуб); 2 — шлунтовый пояс 50 × 200 мм (сосна); 3 — наружная обшивка (δ = 35 мм. сосна); 4 — ватервейс 50 × 200 мм (сосна); 5 — палубный настил (δ = 30 мм. сосна); 6 — бимс: по правке 65 мм. по лекалу в ДП 80 мм (сосна); 7 — шельф 90 × 120 мм (сосна); 8 — подбалочный брус 50 × 150 мм (сосна); 9 — шпангоут 30 × 50 мм два слоя (дуб); 10 — скуловой связной пояс 60 × 150 мм (сосна); II — флор 50 × 250 мм (сосна)

Конструкция набора судовКонструкция судового набора этого типа во многом отлична от описанных выше. Шпангоутная рама в пределах всей цилиндрической части судна имеет прямоугольную форму и состоит из одной днищевой, двух бортовых и одной палубной ветвей. Для обеспечения достаточной поперечной прочности по длине судна, помимо нормальных, устанавливают несколько усиленных (рамных) шпангоутов или поперечных ферм. Длина и ширина судов достаточно большие, осадка и высота борта сравнительно малые, поэтому для обеспечения продольной прочности внутри корпуса предусматривается установка одной или нескольких продольных ферм.

Наружная обшивка выполняется однослойной из досок, расположенных вдоль судна. Для достижения водонепроницаемости пазы и стыки досок конопатятся.

Гнутый набор мотобота
Рис. 8 Гнутый набор

Постройка морских судов баржевой конструкции в настоящее время носит эпизодический характер При проектировании и постройке морских судов баржевой конструкции следует руководствоваться Правилами постройки несамоходных судов внутреннего плавания России Речного Регистра РФ.x. Это объясняется сложностью заготовки крупносортаментного высококачественного лесоматериала и продолжительностью его сушки. Кроме того, деревянные суда больших размерений нерентабельны, ввиду сравнительно небольшой долговечности и относительно высокой стоимости постройки и эксплуатации. Наконец, потребность в таких судах весьма ограничена, тем более, что даже стоечные суда экономически более эффективны при постройке их железобетонными или металлическими.

Характеристика основных связей (обшивки и набора)

Выше были рассмотрены особенности конструкции корпуса судов различных типов и указаны области их применения. В настоящее время практическое значение имеет постройка судов только первых трех конструктивных типов, а именно на корабельном (футоксовом) наборе, с натесными однорядными шпангоутами и с гнутым набором. Далее рассматриваются конструкции, характерные для упомянутых типов, а также нагельные средства крепления, надежность которых проверена многолетней практикой постройки и эксплуатации морских деревянных судов, и возможность применения склеивания в этих конструкциях.

В последние годы склеивание широко применяется в деревянном судостроении и во многом способствует его развитию и совершенствованию. В приведено описание некоторых судов клееной конструкции, построенных в последние годы, и указаны их особенности и преимущества.

Штевни, дейдвуды, связи кормового подзора

Форштевень

Форштевень на небольших судах выполняется из одного, а на более крупных — из двух вертикальных или несколько наклоненных вперед брусьев. Если форштевень выполнен из двух брусьев, первый называется стем, а второй — фальстем (рис. 9). При значительных размерах судна могут возникнуть затруднения в подборе для форштевня бревен нужных длины и диаметра, поэтому допускается устройство стема из двух частей, соединенных косым замком.

Форштевень из брусьев
Рис. 9 Набор форштевень из брусьев. 1 — стем; 2 — фальстем; 3 — дейдвуды; 4 — кнопы; 5 — оковка форштевня; 6 — фальшкиль; 7 — киль; 8 — кильсон

Так как форштевеньСудовой форштевень, форма, конструкция и защита в районе ватерлинии наиболее подвержен ударам и повреждениям, его замок следует располагать не в районе возможных ватерлиний судна, а как можно выше ватерлинии, соответствующей максимальной осадке.

Соединение с килем
Рис. 10 Соединение форштевня с килем кницами

Брусья форштевня соединяются между собой, а также с килем и кильсоном при помощи коротких брусьев — дейдвудов и кнопов и болтами. Дейдвуды соединяют форштевень с килем, а кнопы с кильсоном. На небольших судах длиной до 15—18 м применяют соединение форштевня с килем без дейдвудных брусьев, заменяя их простой кноповой кницей (рис. 10, а), кокорной кницей (рис. 10, б) или металлической кницей (рис. 10, в).

Соединение форштевня с килем
Рис. 11 Соединение форштевня с килем на замке

Так как такое соединение значительно слабее, оно не может быть рекомендовано для су­дов, предназначенных выполнять тяжелые работы, например буксирных или промысловых, форштевень которых постоянно подвергается ударным нагрузкам. Что касается выбора кничного соединения (в тех случаях, когда оно возможно), то следует учесть успешную замену деревянных книц металлическими сварными. При металлических кницах обмятие болтовых отверстий, а также самой кницы под гайками и шайбами болтов исключается, при деревянных кницах эти деформации имеют место, а следовательно, узел расшатывается быстрее.

Можно непосредственно соединять форштевень с килем при помощи замка (рис. 11), когда форштевень выполнен гнутым из твердых пород леса, гнутым клееным или из кривослойного леса.

Для соединения концов досок наружной обшивки с форштевнем выбирается углубление — шпунт. Минимальная толщина бруса форштевня между выбранными шпунтами, а также ширина шпунта должны быть не менее двойной толщины обшивки (рис. 12). При толщине обшивки до 50 мм ширина шпунта принимается равной 100 мм.

Соединение обшивки с форштевнем
Рис. 12 Соединение наружной обшивки с форштевнем.

У мелких морских судов типа катеров и ботов, имеющих сравнительно тонкую наружную обшивку, ширина шпунта и толщина бруса форштевня между выбранными шпунтами может быть меньше 100 мм, однако во всех случаях она должна равняться не менее чем 2,5 толщины обшивки и только для быстроходных катеров облегченного типа может быть равна двум толщинам обшивки. Если обшивка выполнена в два или три слоя, учитывается ее общая толщина.

При фанерной обшивке размеры шпунта и штевня такие же, как при обшивке из досок.

Боковые грани форштевня, для придания ему более обтекаемой формы, несколько стесываются, а передняя кромка защищается стальной полосой — оковкой, простирающейся, как правило, по всей высоте форштевня и перекрывающей киль не менее чем на одну-две шпации. Рекомендуемые сечения оковок для различных судов длиной от 10 до 40 м приведены в табл. 1.

Таблица 1. Рекомендуемые сечения оковок форштевня
Длина судна, мСечение полосы, ммДлина судна, мСечение полосы, мм
для легких судов
(типа катеров)
для остальных судовдля легких судов
(типа катеров)
для остальных судов
До 103х15до 3512х100
154х204х404514х120
258х308х60

Форштевни криволинейной формы в последнее время набираются из слоев тонких досок, склеиваемых по пласти. Каждый слой, в свою очередь, можно склеивать из нескольких досок по длине и ширине. Форштевень клееной конструкции представлен на рис. 13.

Предлагается к прочтению: Швартовка одного судна к борту другого

Материалом для форштевня служат сосновые брусья. Передний брус форштевня — стем, наиболее подверженный ударам и другим механическим повреждениям, рекомендуется выполнять из твердой породы (дуб).

Форштевень клееной конструкции
Рис. 13 Форштевень клееной конструкции. 1 — форштевень; 2 — киль; 3 — фальшкиль; 4 — кильсон; 5 — дейдвуд; 6 — кноп; 7 — оковка форштевня

На мелких судах типа катеров и ботов, независимо от условий их работы, также желательно иметь форштевень из твердых пород леса, что позволяет обеспечить достаточную прочность и надежное крепление наружной обшивки при минимальном поперечном сечении форштевня.

Если форштевень выполнен из мягких пород, его поперечное сечение приходится увеличивать. При выполнении форштевня клееным из досок мягких пород следует ставить два-три наружных слоя досок из дуба.

Ахтерштевнь и связи кормового подзора

Ахтерштевень (старнпост) на небольших судах выполняется из одного, а на более крупных судах — из двух вертикальных брусьев. Второй (передний) брус старнпоста называется фальстарнпост. Старнпост и фальстарнпост врезаются шипами в килевой брус и соединяются с ним стальной сварной кницей, в каждую ветвь которой ставится не менее трех болтов.

На малых судах старнпост не доводится до верхней палубыИзготовление палубы судна из стеклопластика, а присоединяется с помощью книц к центральному наклонному брусу кормового подзора, так называемому контртимберсу (рис. 14).

На более крупных судах старнпост и фальстарнпост доводятся до верхней палубы и крепятся болтами с бимсами и подпалубными балками (рис. 15). В этом случае контртимберс упирается в старнпост, а по бокам контртимберса накладываются дополнительные брусья — горнтимберсы, которые, простираясь от палубы, охватывают с обеих сторон ахтерштевень, а затем набор кормовых дейдвудных брусьев. На этих же судах, помимо кницы, крепящей киль и старнпост, ахтерштевень к набору кормовых дейдвудных брусьев крепит еще одна кница, которую устанавливают на верхний брус кормового дейдвуда. Вся конструкция крепится болтами.

Ахтерштевень малого судна
Рис. 14 Ахтерштевень малого судна. 1 — фальшкиль; 2 — киль; 3 — кильсон; 4 — старнпост; 5 — дейдвуды; 6 — контртимберс; 7 — кницы стальные сварные

Для присоединения концов досок наружной обшивки к старнпосту, в нем выбирается шпунт, как и для форштевня. В местах выхода гребного вала, т. е. в районе дейдвудной трубы, толщина старнпоста увеличивается с таким расчетом, чтобы с каждой стороны трубы до внутренней кромки шпунта она была не меньше толщины наружной обшивки (рис. 16).

Следует также иметь в виду необходимость усиления или подкрепления ахтерштевня (контртимберса) в месте прохода баллера руля. Обычно такое усиление достигается установкой горнтимберсов, а в случае их отсутствия — дополнительных боковых коротких накладок (брусков), подкрепляющих контртимберс в районе баллера руля. В настоящее время рудерпост, как правило, выполняется стальным, а не наборным из деревянных брусьев. В тех случаях, когда руль судна навесной на петлях, стальной рудерпост крепится болтами к корпусу судна коваными или сварными кницами (рис. 17).

Ахтерштевень большого судна
Рис. 15 Ахтерштевень большого судна. 1 — кильсон двухрядный; 2 — закладной брус между килем и кильсоном: 3 — фальшкиль; 4 — киль двухрядный; 5 — старнкница покорная; 6 — дейдвудные брусья; 7 — старнпост; 8 — фальстарнпост; 9 — кница кокорная; 10— кнопы; 11 — горнтимберс; 12 — контртимберс; 13 — кницы металлические сварные

На судах старой постройки для крепления ахтерштевня с килем и дейдвудами применялись деревянные кокорные кницы; в настоящее время, ввиду дефицитности и дороговизны кокорного леса, они успешно заменены металлическими. О преимуществе металлических книц уже сказано ранее.

Ахтерштевень может быть также монолитной клееной конструкции. Обычно в конструкции ахтерштевня нет большой кривизны и толщина склеиваемых досок может быть сравнительно большой (30—50 мм). Доски склеиваются по пласти, а при большой ширине ахтерштевня — и по кромкам. Клееный ахтерштевень соединяется с килем стыковым усовым соединением и болтами. Вариант конструкции клееного ахтерштевня на морском судне длиной около 22 м представлен на рис. 18.

Соединение обшивки с ахтерштевнем
Рис. 16 Соединение наружной обшивки с ахтерштевнем в районе дейдвудной трубы

На судах типа катеров транецПодвесные моторы малотоннажных судов соединяется с развитым набором кормовых дейдвудных брусьев, которые одновременно являются связями кормового подзора. Естественно, что в каждом отдельном случае конструкция кормового набора и дейдвудных брусьев обусловливается обводами в кормовой части судна и положением линии вала.

На двухвинтовых или трехвинтовых судах, помимо установки дейдвудных брусьев в диаметральной плоскости, их устанавливают и в районах выхода из корпуса бортовых валов. Бортовые дейдвудные брусья перерезают шпангоуты и соединяются с ними кницами. На рис. 19 показан набор кормового диаметрального дейдвуда, выполненного из нескольких уложенных один на другой брусьев, скрепленных болтами, причем по плоскостям сопряжений отдельных брусьев дейдвуда предусмотрена постановка цилиндрических коксов. Врезка одного бруса в другой, в сочетании с поставленными по плоскостям соединений шпонками или коксами, значительно повышает прочность конструкции и предотвращает ее расшатывание, а следовательно — появление водотечности. Последнее особенно важно, учитывая, что корпус судна в районе кормового подзора все время подвергается вибрационным нагрузкам от вращения вала и гребного винта.

Крепление рудерпоста к корпусу
Рис. 17 Крепление стального рудерпоста к корпусу судна

На рис. 20 показана клееная конструкция этого же дейдвудного набора. Киль также клееный, причем его кормовой конец при выклеивании несколько изогнут кверху, что позволило избежать в наборе дейдвуда коротких перетесанных досок.

Как в варианте, представленном на рис.19, так и в варианте на рис. 20 транец крепится к набору дейдвудных брусьев металлической сварной кницей на болтах. Обычно транец состоит из обвязки, обшивки и подкрепляющих обшивку стоек. В зависимости от формы транца и конструкции набора судна обвязка транца может выполняться гнутой из одного целого бруса или нескольких брусьев, соединенных заклепками или болтами; клееной из нескольких досок; натесной из отдельных брусьев, соединенных аналогично футоксовым шпангоутам, и для судов с ломаными обводами — из натесных брусьев, соединенных вполдеревз и кницей. Следовательно, конструкция обвязки транца обычно соответствует конструкции поперечного набора судна. Однако сечение обвязки, как правило, составляет не менее полуторной величины площади поперечного сечения шпангоута.

Клееный ахтерштевнь
Рис. 18 Ахтерштевнь клееной конструкции. 1 — контртимберс; 2 — киль; 3 — фальшкиль; 4 — болты

Для соединения наружной обшивки с транцем в брусьях обвязки транца рекомендуется делать шпунт. Ширина шпунта и толщина брусьев обвязки определяются в соответствии с размерами шпунта в брусьях форштевня. Конструкция обшивки транца обычно соответствует конструкции остальной наружной обшивки судна, но они могут быть и различными (так, обшивка транца никогда не выполняется наборной, а наружная обшивка на небольших моторных катерах и ботах зачастую наборная).

Кормовой дейдвуд для катера
Рис. 19 Набор кормового дейдвуда для катера (болтовое крепление). 1 — киль; 2 — резенкиль: 3 — дейдвудные брусья; 4 — транцевая кница (сварной конструкции); 5 — транец; 6 — коксы

Толщина обшивки транца должна быть на 30—40% больше толщины наружной обшивки. Кроме того, обшивка транца подкрепляется вертикальными или перекрестными вертикальными и горизонтальными стойками. Сечение стоек транца обычно соответствует сечению шпангоутов, а расстояние между стойками находится в пределах шпации. Средняя вертикальная стойка транца усилена и присоединяется к брусьям кормового набора деревянными или металлическими кницами.

Кормовой дейдвуд для катера
Рис. 20 Набор кормового дейдвуда для катера (клееный вариант)

При выборе материала для ахтерштевня можно руководствоваться рекомендациями для форштевня.

Наружная обшивка

Конструктивные типы наружной обшивки и область их применения

Выше уже рассмотрено в общих чертах, какова роль наружной обшивки как водонепроницаемой оболочки корпуса, а также в обеспечении прочности судна. При общем продольном изгибе в днищевой обшивке возникают главным образом нормальные напряжения, а в бортовой — касательные.

Продольные усилия, воспринимаемые досками обшивки, передаются при растяжении через болты, гвозди, нагели и другой крепеж, с помощью которого доски крепятся к набору судна, а при сжатии — через торцы досок в стыках и частично — через тот же крепеж.

В практике морского деревянного судостроения различают следующие конструктивные типы наружных обшивок:

  • одинарная вгладь — из одного слоя продольно расположенных досок (см. рис. 21);
  • одинарная — с рейками по пазам (см. рис. 30);
  • одинарная внакрой — наборная из одного слоя продольно расположенных досок с перекроем пазов (см. рис. 33);
  • многослойная — из двух или трех слоев досок с различным расположением слоев (см. рис. 34—36);
  • фанерная — из одного или двух слоев бакелизированной фанеры.

Конструкция одинарной наружной обшивки вгладь, исходя из условий достаточной прочности и обеспечения надежной конопатки, требует применения более толстого пиломатериала. Этот тип наружной обшивки применяется на судах, для которых экономия в весе корпуса не имеет решающего значения, так как он наименее трудоемок в изготовлении и ремонте. Последнее очень существенно для данных судов ввиду значительной вероятности повреждения обшивкиРемонт судов из стеклопластика.

Остальные типы наружной обшивки применяются на работающих в более легких эксплуатационных и навигационных условиях судах, обычно с гнутым или натесным однослойным набором.

Ниже приведена толщина различных типов обшивки, установленная относительно толщины одинарной обшивки вгладь, принятой за единицу:

Обшивка одинарная вгладь1,0
Обшивка на пазовых рейках и наборная0,85
Обшивка многослойная0,80
Обшивка одинарная из бакелизированной фанеры0,40
Обшивка двухслойная0,55

Руководствуясь при проектировании деревянных судов перечисленными выше условиями и требованиями, выбирают конструкцию наружной обшивки, учитывая тип судна, его назначение, главные размерения, район и условия плавания и производственные возможности верфи-строителя.

Одинарная обшивка вгладь

Конструкция одинарной обшивки вгладь наиболее типична для судов с футоксовым набором (рис. 21 и 22). В этом случае как бортовая, так и днищевая обшивки состоят, в основном, из досок одинаковой толщины. Исключение составляют несколько утолщенных поясьев бортовой обшивки, расположенных у палубы судна, называемых бархоутом, и один — три утолщенных пояса днищевой обшивки у киля, называемых шпунтовыми поясьями.

Практикой постройки морских деревянных судов, в соответствии с формой обводов н соотношением главных размерений, а также с условиями их работы на взволнованном море выработан ряд рекомендаций для определения размеров досок обшивки, разгона их стыков, количества, вида и порядка размещения крепежных средств и т. д. Эти рекомендации нашли свое отражение в Правилах Морского Регистра по постройке морских деревянных судов.

Обычно ширина досок наружной обшивки равна не более:

150+t2,

где:

  • t — толщина доски, мм.

Длина отдельных досок обшивки в средней части судна принимается для бархоута и шпунтовых поясьев не менее 18 шпаций, а для прочей обшивки — не менее 15 шпаций. Рекомендуемые средние значения величины шпаций приведены в табл. 2.

В настоящее время при внедрении склеивания необходимую длину досок обшивки можно получать, склеивая их из двух-трех более коротких досок. Стыки досок обшивки по возможности разгоняются.

Для судов с отношением L : Н = 8 и более стык на одном и том же шпангоуте может приходиться лишь через четыре пояса, т. е. в каждом пятом поясе, а стыки двух соседних поясьев должны отстоять один от другого не ближе, чем на три шпангоутных расстояния. Стыки двух поясьев, между которыми проходит один целый пояс, должны отстоять один от другого по длине не менее чем на два шпангоутных расстояния. На рис. 23 показана возможная схема разгона стыков наружной обшивки.

Конструкция одинарной обшивки вгладь
Рис. 21 Однослойная обшивка вгладь

В оконечностях длина досок обшивки может уменьшаться до 70% длины досок в средней части судна. Могут быть также понижены требования и к разгону стыков отдельных досок.

Доски обшивки крепятся к шпангоутам болтами, деревянными нагелями и корабельными гвоздями. Различают простое и полуторное крепление. Простым считается такое, когда каждая доска на каждом шпангоуте имеет два крепления, причем при футоксовом наборе в каждый ряд футоксов приходится по одному креплению (рис. 24).

Полуторным креплением считается такое, когда каждая доска на каждом шпангоуте имеет три крепления; при футоксовом наборе крепления ставятся попеременно: по одному и по два через доску в каждый ряд футоксов (рис. 25).

Строительство судна
Рис. 22 Постройка судна с одинарной обшивкой вгладь

Простое крепление разрешается при ширине доски до 180 мм включительно. При большей ширине доски необходимо ставить полуторное крепление.

Таблица 2. Размеры шпаций в зависимости от длины судна
Длина судна, мШпация, мм
15 и менее370
25470
35560
45640
55700

Правилами Морского Регистра установлен обязательный процент сквозных креплений болтами и нагелями, в зависимости от размеров судна. Так, в досках бархоута ставится:

  • на судах длиной до 20 м включительно — нагелей 0%, болтов — по одному в каждое четвертое дерево набора;
  • на судах длиной 30 м включительно — нагелей и болтов 40%, в том числе болтов не менее чем по одному в каждое третье дерево набора;
  • на судах длиной свыше 30 м — нагелей и болтов 50%, при этом на судах длиной до 35 м включительно болты должны ставиться не менее чем по одному в каждое третье дерево набора, а для судов большей длины — не менее чем по одному в каждое второе дерево набора.

Для остальной наружной обшивки сохраняется тот же процент сквозных креплений, что и для бархоута, однако болтовых креплений может быть меньше, а именно: в обшивке на скуле против скуловых связных поясьев каждый пояс на протяжении 70% длины судна в средней части должен крепиться не менее чем одним болтом в каждое пятое дерево набора; прочие поясья обшивки по днищу и выше скулы до бархоута должны крепиться не менее чем одним болтом в каждое седьмое дерево набора.

Разгон стыков наружной обшивки
Рис. 23 Схема разгона стыков обшивки

Каждый конец доски у стыка должен крепиться двумя корабельными гвоздями и одним сквозным болтом. Кроме того, должен ставиться второй болт в ближайшее дерево соседнего шпангоута. При недостатке места у стыка, оба болта могут быть поставлены в ближайшее дерево соседнего шпангоута, а у стыка размещено только два гвоздя.

Простое крепление обшивки
Рис. 24 Простое крепление

Сквозные болты у стыков, а также сквозные болты внутренних продольных связей и другие болты, проходящие через наружную обшивку, входят в упомянутый выше процент сквозных креплений.

Полуторное крепление обшивки
Рис. 25 Полуторное крепление

Чтобы избежать раскалывания шпангоутных деревьев, а также досок обшивки, все крепления должны осуществляться вразмет (в шахматном порядке) и отстоять от кромки доски обшивки и бруса шпангоутного дерева не менее чем на 0,25—0,3 их ширины. Кроме того, раскалывание досок и брусьев предотвращается тем, что перед постановкой крепежных средств для них предварительно высверливают отверстия, которые на 2—3 мм меньше, чем сечения забиваемых гвоздей, и на 1—2 мм меньше диаметра забиваемых болтов и нагелей.

Коробление досок обшивки
Рис. 26 Коробление досок обшивки при установке сердцевиной от набора

Доски обшивки обязательно должны быть плотно пригнаны сердцевинной частью к набору. Такое расположение способствует меньшей изнашиваемости обшивки при механических воздействиях, а также предотвращает раскрытие пазов при набухании древесины (рис. 26) Для надежного крепления наружной обшивки к набору корпуса необходимы гвозди достаточной длины. Считается, что для достаточного сопротивления выдергиванию и сдвигу гвоздь должен проникать в брус набора примерно на полуторную толщину прибиваемой доски и, следовательно, длина его должна равняться приблизительно 2,5 толщины досок обшивки.

Разладка пазов обшивки
Рис. 27 Разладка стыка или паза для конопатки

Для достижения непроницаемости пазы и стыки обшивки конопатятся, а под головки гвоздей и болтов обязательно подматывается смольная пакля. Чтобы конопатка была надежной, пазы обшивки выполняются с разладкой на глубину ⅔ толщины доски (рис. 27). Величина разладки по ширине доски составляет примерно 6% толщины доски, но не должна быть меньше 3 и больше 7 мм.

Приведенные выше данные относятся к однослойной наружной обшивке сравнительно крупных судов на футоксовом наборе. Обшивка этого типа может применяться также на небольших судах с однорядными натесными или гнутыми шпангоутами. В этом случае, учитывая более легкую конструкцию набора судна и меньшую толщину самой обшивки, требования к разгону стыков обшивки, способам ее крепления и т. д. должны быть несколько снижены, причем длина досок обшивки в средней части суднаРемонт подводной части судов устанавливается не менее 16 шпаций, а шпация принимается равной 5—10 толщинам обшивки (первая цифра относится к судам тяжелого типа).

Ширина поясьев обшивки для толщин 20 мм и менее ограничивается 120—140 мм, а для скуловых поясьев — 90 мм. Кроме того, при малых радиусах закругления скулы в досках обшивки изнутри выбирается желоб, глубина которого не должна превышать 0,4 t, где t — толщина обшивки (рис. 28).

Обшивка крепится к шпангоутам, как правило, заклепками, а при толщине свыше 30 мм —болтами. Гвозди для крепления обшивки применяются лишь на тяжелых судах длиной 12 м и более. При однорядных шпангоутах устройство стыка на шпангоуте невозможно из-за его малой ширины, поэтому стыки размещаются между шпангоутами и выполняются на планках.

Доска наружной обшивки
Рис. 28 Доска наружной обшивки с выбранным желобом

Стыки поясьев разгоняются с таким расчетом, чтобы в одной и той же шпации они приходились не чаще, чем через три пояса. Стыковые планки обычно выполняются из дерева твердой породы, из бакелизированной фанеры, или металлические. Ширина стыковой планки, как правило, примерно на ⅔ шире стыкуемого пояса, длина — по величине шпации но не свыше десяти толщин соединяемых досок. На рис. 29 показаны возможные варианты стыкования обшивки на планках. Вариант на рис. 29, б наиболее прост в изготовлении и применяется чаще.

Варианты стыкования обшивки на планках
Рис. 29 Стыкование обшивки на планках: а — с замком; б — без замка

В заключение следует остановиться на некоторых особенностях изготовления однослойной наружной обшивки. На судах баржевой конструкции, строящихся с прямостенными бортами, плоским днищем и большой цилиндрической вставкой, наружную обшивку можно выполнять из чистообрезных досок, обрабатываемых на обычных деревообделочных станках. Этим достигается большая экономия рабочей силы и резко повышается коэффициент использования судостроительного пиломатериала.

Поверхность же корпуса морских деревянных судов, как правило, не разворачивается на плоскость, поэтому и заготовка и постановка досок наружной обшивки усложняются, так как доски в заготовке получаются криволинейными и вытесываются или выпиливаются из необрезных досок. Однако и для судов с лекальными обводами корпуса, не имеющих цилиндрической вставки, при рациональной разметке поясьев можно изготовлять большую часть обшивки из чистообрезных досок. Такой способ, основанный на расположении поясьев обшивки по так называемым геодезическим линиям, был предложен корабельным инженером Д. Н. Николаевым.

Обшивка на пазовых рейках и наборная

Конструкция обшивки на пазовых рейках показана на рис. 30.

Толщина пазовой рейки обычно принимается равной толщине обшивки, а если рейки выполнены из леса твердой породы (дуба), то равной 0,8t (t — толщина обшивки). Ширина рейки принимается равной трем толщинам. Рейки могут врезаться в шпангоуты (рис. 30, а) или устанавливаться под ними при условии заполнения зазора между обшивкой и шпангоутом сухарями (рис. 30, б). Возможна также конструкция, при которой шпангоуты врезаются в рейки (рис. 30, в). В этом случае шпан­гоуты должны быть тонкие (гнутые), а рейки — высокие и, как правило, трапециевидной формы.

Рис. 30 Обшивка на пазовых рейках

По пазам доски обшивки крепятся к пазовым рейкам заклепками или шурупами, с шагом 60— 100 мм (меньший шаг для обшивки толщиной 10 мм, больший — для обшивки толщиной 30 мм). Обшивку можно также приклеивать к рейке. Кроме крепления к рейкам, каждая доска обшивки крепится к шпангоутам не менее чем двумя заклепками или шурупами.

Моторная лодка
Рис. 31 Моторный бот с наборной обшивкой

Водонепроницаемость обшивки на пазовых рейках при толщине до 25 мм достигается без конопатки, так как обшивка устанавливается на белилах, сурике или на прокладке из ткани; при толщине досок свыше 25 мм обшивку в подводной части следует конопатить. Значительно труднее добиться водонепроницаемости обшивки, выполненной аналогично изображенной на рис. 30, в. В этом случае требуется обратить особое внимание на тщательную пригонку паза в районе шпангоутов и эти места конопатить.

Наборная обшивка (рис. 31) осуществляется наложением по пазам одного пояса на другой на 1,5—2,6 толщины доски. Эта конструкция может быть выполнена без фаски или с фаской (рис. 32). У штевней обшивка должна быть выполнена вгладь. В обоих случаях это достигается постепенным скашиванием внутренней кромки доски на ус.

Для судов облегченного типа подводная часть обшивки может быть выполнена вгладь путем пригонки пазов (рис. 33, а), однако изготовление такой обшивки трудоемко и требует особой тщательности для обеспечения водонепроницаемости.

Виды наборной обшивки
Рис. 32 Наборная обшивка: а — без фаски; б — с фаской

Плотное прилегание наборной обшивки к шпангоутам достигается врезкой в шпангоуты (рис. 33, б). Выполнение таких шпангоутов требует большой точности и очень трудоемко, что весьма ограничивает применение наборной обшивки в морском судостроении (спасательные шлюпки).

Читайте также: Ремонт крышек рабочих цилиндров судовых ДВС

Вместо врезки обшивки в шпангоуты иногда применяется установка клиновидных прокладок (рис. 33, в). Эта конструкция не обладает достаточной прочностью и может применяться в исключительных случаях с особого разрешения Регистра России.

Типы наборной обшивки
Рис. 33 Наборная обшивка: а — вгладь; б — с врезкой в шпангоуты; в — с клино­видными прокладками

Пазы наборной обшивки скрепляются заклепками; шаг заклепок тот же, что и для обшивки на пазовых рейках. Крепится наборная обшивка к шпангоутам по пазу одновременно через оба пояса. Наборная обшивка не требует конопатки, за исключением шпунта киля.

Величина шпации, как и при обшивке на пазовых рейках, принимается в пределах от 6 до 12 толщин обшивки. Для судов облегченной конструкции с обшивкой на пазовых рейках величина шпации может быть увеличена до 35 толщин обшивки.

Устройство стыков для обоих видов обшивок, а также требования о разгоне стыков аналогичны изложенным для обшивки вгладь. Стык пазовой рейки учитывается так же, как и стык пояса обшивки.

Многослойная обшивка

Могут быть выполнены следующие типы многослойной обшивки:

  1. двухслойная продольная (из двух продольных слоев досок одинаковой ширины, расположенных так, чтобы паз одного слоя приходился но середине ширины другого слоя, рис. 34);
  2. диагонально-продольная двухслойная (из внутреннего диагонального и наружного продольного слоя, рис. 35);
  3. диагонально-продольная трехслойная (из двух внутренних диагональных, взаимно-перекрещивающихся слоев, и наружного продольного слоя);
  4. двухслойная диагональная (из двух диагональных взаимно-перекрещивающихся слоев, рис. 36).

При двухслойной обшивке толщина наружного слоя принимается равной от ½ до ⅔ всей толщины, а при трехслойной — от ⅓ до ½ всей толщины.

Вариант двухслойной обшивки
Рис. 34 Двухслойная продольная обшивка

При двухслойной продольной обшивке доски крепятся заклепками с шагом не менее 15 диаметров. Крепление же обшивки к шпангоутам осуществляется шурупами (не менее двух). Стыки наружного и внутреннего слоев взаимно разгоняются на возможно большее расстояние, внутренние и наружные стыки подкрепляются изнутри стыковыми планками. Если ширина шпангоутов позволяет ставить два ряда креплений, стыковать внутренний слой досок можно непосредственно на шпангоуте без стыковой планки, что дает некоторую экономию лесоматериала и уменьшает вес конструкцииЭлементы конструкции корпуса судна.

Обшивка из внутреннего продольного слоя
Рис. 35 Диагонально-продольная двухслойная обшивка

При диагонально-продольной обшивке внутренний слой располагается под углом 30 — 60°. Целые доски диагонального слоя должны простираться от киля до палубы (при плавных обводах) или от киля до скулового бруса и от скулового бруса до палубы (при ломаных обводах). Стыки досок допускаются только в продольном слое. В районе стыков с внутренней стороны обшивки устанавливается стыковая планка.

Крепление обшивки должно обеспечить надежную связь слоев между собой и с набором, но при всех условиях в каждом пересечении досок следует ставить не менее четырех креплений, а на более крупных судах — пять-шесть, что гарантирует плотное пролегание слоев друг к другу.

Обшивка из двух диагональных слоев
Рис. 36 Двухслойная диагональная обшивка

Диагонально-продольная обшивка из трех слоев с внутренними перекрещивающимися слоями выполняется в основном так же, как и двухслойная обшивка. Внутренние перекрещивающиеся слои размещаются относительно продольного слоя под углом 30—60° (обычно около 45°). Для большего удобства при сборке обшивки может применяться предварительная склепка двух слоев, а затем установка третьего слоя с последующим проклепыванием всех слоев. При размещении креплений следует следить, чтобы они не попадали в пазы внутренних слоев и не откалывали у досок кромки.

Двухслойная диагональная обшивка из двух слоев, перекрещивающихся под углом 45° к продольному направлению, обычно находит применение на судах с ломаными обводами. Эта обшивка в принципе выполняется так же, как диагонально-продольная.

Для всех типов многослойных обшивок диаметр заклепок принимается равным в пределах 8—15% суммарной толщины скрепляемых слоев обшивки, а диаметр шурупов для крепления обшивки к набору — ⅙ в этой толщины.

Многослойная обшивкаМалотоннажные суда из стеклопластика не конопатится, за исключением шпунтов у киля, штевней, транца и скуловых брусьев. Вместо конопатки по шпунту можно ставить прокладку из тонкого расплетенного хлопчатобумажного шнура на краске. Шпунт может быть одинарным или ступенчатым (рис. 37). Непроницаемость обшивки достигается прокладкой между слоями ткани, пропитанной подмазочным лаком, густым суриком, белилами или специальной мастикой. Для экономии ткани пазы внутреннего слоя можно заклеивать лентами.

Пример ступенчатого шпунта
Рис. 37 Ступенчатый шпунт в киле.

Чтобы избежать коробления обшивки в результате набухания древесины после спуска судна на воду, не следует чрезмерно плотно пригонять одну к другой доски обшивки: при нормальной влажности построечного леса (18%) зазор в пазах должен составлять 0,5—1,0 мм.

Благодаря взаимному креплению слоев, многослойная обшивка обладает большой монолитностью и жесткостью; при такой конструкции допускается выдерживать величину шпации от 7 до 15, а для судов облегченной конструкции — до 20 толщин обшивки.

При диагонально-продольной обшивке возможна постройка небольших судов по продольной системе набора с ограниченным числом поперечных связей (в виде рамных шпангоутов и переборок) и с часто поставленными достаточно прочными стрингерами.

Обшивка из бакелизированной фанеры

Наружная обшивка из бакелизированной фанеры применяется обычно на небольших судах разъездного типа и изготовляется из фанеры марки БФС. Известны попытки применить бакелизированную фанеру для наружной обшивки судов, работающих в тяжелых условиях. Так, в 1949—1950 гг. была построена серия рыбопромысловых судов (главные размерения 18,0×5,13×2,40 м) с наружной обшивкой из бакелизированной фанеры. Как показал опыт, обшивка непригодна для данного типа судов, так как, не обладая достаточной упругостью и прочностью, легко проламывается от толчков и ударов. Попытки оградить наружную обшивку установкой по борту защитных реек приводят к полной зашивке бортов досками.

Следовательно, применять бакелизированную фанеру для наружной обшивки можно лишь на немногих судах, и лишь тех, обводы которых имеют кривизну в одном направлении. Учитывая последнее обстоятельство, при раскрое листов обшивки в оконечностях допускают устройство пазов в различных направлениях, что позволяет избежать двоякой кривизны отдельных листов. Листы соединяют на ус или на стыковых или пазовых планках на клею, и ставят болтовые или заклепочные крепления. К набору листы крепятся шурупами диаметром 0,35 — 0,40 t и болтами диаметром около 0,7 t (t — толщина листов обшивки).

Для обеспечения водонепроницаемости обшивки в местах прилегания к килю, скуловым брусьям, штевням и подпалубным связям следует предусмотреть прокладки из расплетенного хлопчатобумажного шнура или другие средства (например, ставить обшивку на густую краску).

Двухслойную обшивку можно выполнить из листов сравнительно небольшой ширины (до 1,0 м), укладываемых поперек корпуса и соединяемых заклепками. Стыки листов наружного слоя располагаются по середине листов внутреннего слоя и выполняются впритык.

Основные связи продольного набора

Общие положения

В обеспечении общей продольной прочности корпуса судна, помимо его оболочки (наружной обшивки и палубного настила), существенное значение имеют и другие продольные связи (киль, кильсон, подбалочные брусья, шельфы, внутренние привальные брусья, связные поясья и внутренняя обшивка В общей прочности корпуса судна участвуют и подпалубные балки, если они составлены из двух и более рядов брусьев и простираются непрерывно на 0,4-0,5 L в средней части судна. Конструкция подпалубных балок рассмотрена ниже.x). Схема расположения перечисленных продольных связей показана на рис. 38. Участие всех связей в восприятии приходящихся на корпус судна общих нагрузок может быть достигнуто при достаточной протяженности и цельности их по длине судна.

При постройке судов на нагельных средствах крепления прочность связей в замковых и стыковых соединениях значительно уступает прочности вне этих соединений, поэтому нужная прочность и монолитность конструкции достигаются разгонкой стыков и замков в соседних поясьях каждой связи. На это обстоятельство следует обращать особое внимание в процессе проектирования и постройки судна. Стыки продольных связей должны быть разогнаны как можно больше, исходя из длины имеющегося лесоматериала.

Применяя клееные конструкции, следует стремиться, чтобы продольные связи были непрерывны по всей длине судна.

Если по технологическим или другим причинам это невозможно, связь следует составлять из брусков и досок возможно большей длины, склеивая их из более коротких.

Практикой постройки морских деревянных судов выработан ряд требований и рекомендаций по разгону стыков и замков в продольных связях. Ниже изложены основные положения, которые следует учитывать при конструировании продольных связей. При проектировании морских деревянных судов следует иметь в виду, что наличие бака и юта увеличивает нагрузку судна в оконечностях и в случае попадания его на вершину волны, т. е. перегиба судна, растягивающие усилия в верхних связях корпуса возрастут.

Связи продольного набора
Рис. 38 Схема расположения продольных связей. 1 — киль; 2 —кильсон; 3 — лимбербортовый канал; 4 — днищевые связные поясья; 5 — внутренняя обшивка; 6 — скуловые связные поясья; 7 — подбалочные брусья; 8 — шельфы

Для обеспечения при этих условиях достаточной прочности верхних связей необходимо предусмотреть их усиление, что может быть достигнуто установкой шельфов или увеличением сечения подбалочных брусьев на 25 — 35%. Поскольку при наличии шельфов можно отказаться от установки значительного числа бимсовых книц, установку шельфов обычно предусматривают независимо от наличия бака или юта.

При утопленной надстройке, когда верхняя палубаИзготовление палубы судна из стеклопластика прерывается, следует предусмотреть конструктивные решения, обеспечивающие хорошее соединение связен верхней палубы со связями утопленной надстройки.

По мере удаления от миделя к оконечностям напряжения в продольных связях от общего изгиба судна уменьшаются, поэтому сечения связей на расстоянии ¼ длины судна в носовой и кормовой оконечностях также могут быть уменьшены по сравнению с сечениями на миделе до 85%. Уменьшение должно выполняться постепенно, за счет площади поперечного сечения отдельных брусьев и числа рядов досок или брусьев в пакете связи.

Площадь сечения среднего кильсона при наличии киля может уменьшаться за счет площади сечения отдельных брусьев, при условии, что это не ухудшит соединение киля и среднего кильсона со штевнями.

Боковые кильсоны обычно продолжаются в нос и корму, насколько позволяют обводы судна.

В подбалочных брусьях и в связных поясьях уменьшения сечения достигают, сокращая число поясьев, однако в каждом пакете связей должно быть не меньше двух поясьев, доходящих до штевней.

Уменьшение поперечного сечения связей в оконечностях позволяет сэкономить материал и, кроме того, при меньших сечениях продольных связей их легче устанавливать в оконечностях с крутыми образованиями.

В заключение следует отметить, что уменьшение площади поперечного сечения той или иной связи не всегда достаточно для изгиба по обводу судна, поэтому в продольных связях, круто изгибающихся в оконечностях, делается один или два продольных пропила, что облегчает придание брусу (связи) необходимой кривизны.

Киль, резенкиль и фальшкиль

Киль представляет продольную связь в основании судна, выполняемую из длинных отдельных брусьев. По нормам Морского Регистра для судов на корабельном наборе длина брусьев киля в средней части судна должна равняться 9—11 м. Для судов длиной до 40 м киль можно изготовлять из более коротких брусьев, но не короче 8 м в средней части судна, причем в этом случае киль должен состоять по высоте из двух рядов брусьев.

На морских катерах и ботах киль в большинстве случаев изготовляется с резенкилем (часть киляРасшифровка сокращений названий элементов корпусных конструкций для чтения чертежей, расположенная внутри корпуса), но не исключено его исполнение и по типу, изображенному на рис. 39.

Резенкиль можно выполнять монолитно с килем или в виде отдельного бруса, уложенного поверх киля и скрепленного с ним болтами, заклепками или шурупами (рис. 40, 41). Ширина его должна быть больше, чем ширина киля; образовавшийся шпунт служит для присоединения к килю досок обшивки.

Рис. 39 Киль и кильсон. 1 — киль; 2 — кильсон из трех рядов брусьев; 3 — фальшкиль

Длина отдельных брусьев киля для судов типа катеров и ботов должна составлять при длине судов до 15 м не менее 6 м, при длине до 20 м — не менее 8 м, при длине 25 м — не менее 10 м.

Брусья киля соединяются по длине горизонтальными косыми замками на коксах или призматических шпонках; длина замка обычно равна не менее чем пятикратной высоте соединяемых брусьев. Замок крепится 3—6 болтами, в зависимости от длины (не считая сквозных, крепящих киль и кильсон). Замки киля размещаются так, чтобы сквозные болты были удалены от кромки замка по крайней мере на 100 мм.

Рекомендуется располагать болты в шахматном порядке.

Замки киля не должны располагаться под мачтами, главными двигателями и грузовыми люками, т. е. в районах, где возможны большие сосредоточенные нагрузки, могущие расстроить замковое соединение и вызвать течь судна. В двухрядном киле и киле с резенкилем замки отдельных брусьев разгоняются на возможно большее расстояние.

Киль и резенкиль из единого бруса
Рис. 40 Киль и резенкиль из одного бруса. 1 — киль; 2 — фальшкиль из металлической полосы

У плоскодонных судов прибрежных районов плавания, а также комбинированного морского и речного плаванияБуксирные суда внутреннего плавания, отечественного и зарубежного производства высота килевого бруса в целях уменьшения габаритной осадки судна может быть уменьшена, а в иных случаях киль может даже отсутствовать. В таких случаях ослабление киля или его отсутствие соответственно компенсируется усилением кильсонов и других днищевых продольных связей или большим их количеством.

Киль и резенкиль выполненные из отдельных брусьев
Рис. 41 Киль и резенкиль из отдельных брусьев. 1 — киль; 2 — резенкиль; 3 — фальшкиль из металлической полосы

Киль можно выполнять не только из целых брусьев, но и клееным из нескольких слоев досок, которые склеиваются по пласти. Резенкиль целесообразно выклеивать совместно с килем, но возможна и отдельная заготовка резенкиля с последующей приклейкой к килю. При клееной конструкции доски располагаются горизонтально и в каждом слое склеиваются между собой по длине на ус. при большой ширине киля — и по кромкам. Учитывая, что киль, как правило, представляет собой прямолинейную балку (или с незначительной кривизной), толщина склеиваемых досок допускается от 30 до 50, но не более 60 мм. При большой толщине трудно обеспечить достаточную запрессовку склеиваемого пакета, а следовательно — высокое качество клеевых соединений.

Длина брусьев для киля клееной конструкции устанавливается в соответствии с производственными возможностями верфи-строителя.

Во всех случаях, если это не вызывает особых производственных затруднений, рекомендуется делать цельный клееный киль на всю длину судна. В тех случаях, когда отдельные клееные брусья киля стыкуются, размещение замков и креплений должно быть аналогично килю из цельных брусьев. Брусья киля крепятся со шпангоутами и кильсоннымн брусьями сквозными болтами.

Нижняя грань киля защищена от местных повреждений фальшкилем (см. рис. 39). Фальшкиль выполняется из отдельных досок примерно такой же толщины, как и наружная обшивка судна, крепящихся к килю гвоздями или скобами. Крепление скобами показано на рис. 42. Крепление не должно быть сквозным, во избежание течи.

Крепёж скобами
Рис. 42 Крепление фальшкиля скобами

В ряде случаев (особенно на судах небольших размерений) для уменьшения габаритной осадки судна вместо деревянного фальшкиля ставится защитная металлическая оковка из отдельных полос, крепящихся к килю гвоздями или шурупами (см. рис. 40, 41).

Кильсон

Кильсоном называется продольная связь из брусьев, укладываемых внутри судна над килем поверх шпангоутов. В зависимости от размеров судна, кильсон выполняется из одного, двух и более рядов брусьев. Ряды брусьев могут располагаться как по ширине (см. рис. 39), так и по высоте. По нормам Морского Регистра при однорядном кильсоне и длине судна свыше 15 м отдельные брусья не должны быть короче 11 м в середине и 7 м — в оконечностях. На судах меньшей длины, а также когда кильсон выполняется из нескольких рядов брусьев длина их может быть уменьшена до 8—9 м в средней части и 5—6 м в оконечностях.

На морских катерах и ботах, имеющих килеватость более 15°, киль­сон может не ставиться. На судах этого типа длина отдельных кильсонных брусьев (в тех случаях, когда кильсон устанавливается) должна быть не меньшей, чем у киля. Отдельные брусья кильсона соединяются такими же горизонтальными косыми замками, как брусья киля; замки по возможности разгоняются между собой и с замками киля.

Замки кильсона, как и замки киля, не следует располагать непосредственно под мачтами, а также не следует допускать в брусьях кильсона выборку гнезд для шпора мачт, так как они существенно ослабляют кильсон. В последнем случае на кильсон устанавливают специальный брус — степс, крепящийся болтами и служащий опорой для мачтыФормование судового рангоута из стеклопластика.

Средний брус кильсона крепится с килем через шпангоуты сквозными болтами, болтами же крепятся боковые брусья со шпангоутами и шпунтовыми поясьями наружной обшивки. Кроме того, боковые брусья кильсона крепятся между собой и со средним брусом горизонтальными болтами. Если кильсон состоит из нескольких брусьев по высоте, то между плоскостями соединяемых брусьев следует устанавливать коксы или шпонки, что придает конструкции большую монолитность. Если ширина составного кильсона значительно превышает ширину киля, целесообразно, кроме вертикальных болтов, ставить и наклонные (см. рис. 39).

Средний брус кильсона простирается в нос и корму и соединяется со штевнями набором кноповых и дейдвудных брусьев или книц. Если средний брус доходит до транца, он соединяется с его средней стойкой деревянной или стальной кницей.

На небольших моторных судах по условиям размещения двигателя приходится иногда несколько уменьшать сечение кильсона, понижая его высоту, или совсем не ставить его под главным двигателем. В этом случае ослабление продольной прочности судна должно быть компенсировано установкой фундаментных балок такой протяженности, чтобы они перекрыли ослабленную или вырезанную часть кильсона и протянулись в нос до ближайшей поперечной переборки, а в корму — насколько позволяют обводы судна.

Кильсон и его отдельные брусья можно изготовлять клееными, соблюдая при этом общие правила склейки, а также учитывая указания, изложенные выше (об изготовлении киля).

Подбалочные брусья и шельфы. Внутренние привальные брусья

Подбалочные брусья и шельфы представляют пакет продольных брусьев, расположенных с правого и левого бортов у шпангоутов под бимсами (рис. 43). Брусья соединяют бимсы со шпангоутами и одновременно существенно влияют на обеспечение общей продольной прочности судна. Подбалочные брусья, называемые иногда клямпсами, прилегают к внутренним кромкам шпангоутов.

Шельфы идут под палубой параллельно борту и прилегают к внутренним кромкам бимсов и подбалочным брусьям. Помимо повышения общей прочности корпуса, шельфы увеличивают прочность соединения палубы с бортом и в системе палубного набора работают как горизонтальные палубные кницы.

Число брусьев в пакете подбалочных и шельфов зависит от размерений судна. У судов на корабельном наборе их не менее четырех с каждого борта, из них не менее двух брусьев играют роль шельфов. Поперечные сечения отдельных брусьев представляют прямоугольник с отношением сторон 1:1 — 2:1.

Продольные брусья по бортам у шпангоутов
Рис. 43 Подбалочные брусья и шельфы 1 — подбалочные брусья; 2 — шельфы

Имеются конструкции, в которых шельфы объединяются с подбалочными в пакете брусьев, устанавливаемых только по внутренней кромке шпангоутов. В таких конструкциях для соединения бимсов со шпангоутами устанавливаются металлические кницы, для упрощения конфигурации которых подбалочные брусья выполняются не прямоугольными, одинаковой толщины, а переменной толщины, постепенно уменьшающейся до толщины внутренней обшивки. Указанная конструкция характерна для судов, подверженных ледовым сжатиям (зверобойные, экспедиционные, плавающие в Северном бассейне, и др.), у которых обязательна установка бимсовых книц на каждом шпангоуте. На рис. 44 показано устройство подбалочных брусьев у экспедиционного судна, предназна­ченного для работы в Северном Ледовитом океане.

Брусья переменного сечения
Рис. 44 Подбалочные брусья переменного сечения. 1 — подбалочные брусья; 2 — бимсовая кница (кованая)

Подбалочные брусья и шельфы не должны быть короче досок наружной обшивки. Их можно изготовлять в виде монолитной клее ной конструкции, вы­клеивая ее (с соблюдением общих правил склейки) из слоев досок по пласти, а при больших поперечных сечениях брусьев — и по кромкам. Толщина досок зависит от кривизны брусьев.

Если подбалочные брусья и шельфы составляются по длине из нескольких брусьев, они должны быть надежно скреплены между собой и с набором.

В этом случае отдельные брусья соединяются по длине косыми горизонтальными или вертикальными замками. Замки выполняются гладкими на коксах или в зуб, длина их не менее четырех высот бруса; в замок ставится не меньше чем четыре болта. Горизонтальные замки скрепляются вертикальными болтами, расположенными параллельно внутренним кромкам шпангоутов. В вертикальном замке засчитываются и болты, крепящие брусья с набором. Замки разгоняются на возможно большую величину, причем в средней части судна расстояние между их центрами у двух соседних поясьев делается не менее трех шпаций.

Типы подбалочных брусьев и шельфов
Рис. 45 Подбалочные брусья и шельфы небольших судов на катерном наборе: а — подбалочный брус и шельф раздельно: б — подбалочный брус и шельф объединены; 1 — подбалочный брус: 2 — шельф

Подбалочные брусья и шельфы крепятся между собой и с поперечным набором судна горизонтальными и вертикальными болтами. Часть болтов ставится насквозь и учитывается в числе сквозных креплений обшивки и настила палубы.

Это интересно: Прочность плавучих доков и общие характеристики внешних сил

У небольших судов на катерном наборе подбалочных брусьев и шельфов (рис. 45) может быть меньше четырех. На катерах облегченной конструкции длиной не более 15 м подбалочный брус и шельф могут быть конструктивно объединены в один брус (рис. 45, б). У судов этого типа находят применение и так называемые внутренние привальные брусья (рис. 46), представляющие продольные связи корпуса, идущие по борту под настилом палубы с наружной стороны шпангоутов.

Внутренние привальные брусья
Рис. 46 Внутренние привальные и подбалочные брусья у небольших судов на катерном наборе. 1 — внутренний привальный брус; 2 — подбалочный брус

Внутренние привальные брусья могут устанавливаться в сочетании с подбалочными и без них. В последнем случае поперечное сечение привальных брусьев следует увеличить на площадь поперечного сечения подбалочных брусьев. Применение внутренних привальных брусьев может считаться типичным для катеров с V-образными обводами, особенно при обшивке на рейках, многослойной или фанерной. В последних двух случаях во внутреннем привальном брусе рекомендуется выбирать шпунт для присоединения обшивки. Известны случаи применения внутренних привальных брусьев не только на небольших судах, но и на имеющих значительные главные размерения.

Схема крепления брусьев к форштевню
Рис. 47 Крепление подбалочных брусьев к форштевню брештуком сварной конструкции

Подбалочные брусья и шельфы, а также внутренние привальные брусья (если они предусмотрены) должны доходить до форштевня и ахтерштевня (транца) и соединяться с ними при помощи брештуков или книц. Брештуки могут быть металлические, деревянные или из бакелизированной фанеры. На рис. 47 показано крепление подбалочных брусьев к форштевню металлическим брештуком сварной конструкции.

Скуловые и днищевые связные поясья и внутренняя обшивка

Связные поясья и внутренняя обшивка устанавливаются по внутреннему периметру шпангоутов от кильсона до подбалочных брусьев.

Связные поясья, располагающиеся симметрично с каждого борта в районе скулы и в районе днищевой части корпуса судна, представляют несколько поясьев утолщенной внутренней обшивки. В зависимости от расположения они называются скуловыми и днищевыми (см. рис. 38).

Скуловые и днищевые связные поясья, помимо участия в общей продольной прочности судна, скрепляют шпангоуты и стыки их отдельных частей, если стыки расположены под связными поясьями, поэтому, располагая и распределяя скуловые и днищевые связные поясья, необ­ходимо учитывать форму образований судна. Так, на плоскодонных судах с флортимберсами, доходящими до скулы, целесообразно объединять обе группы связных поясьев в одну, размещенную так, чтобы обеспечить крепление стыков футоксов и флортимберсов в районе скулы (рис. 48). В этом случае целесообразно также разместить между средним кильсоном и скуловой частью судна ряд боковых кильсонов, которые будут служить перекрестными связями для флортимберсов.

Схема связей на плоскодонных судах
Рис. 48 Продольные связи плоскодонного судна. 1 — скуловые связные поясья; 2 — дополнительный боковой кильсон: 3 — средний кильсон; 4 — киль уменьшенной высоты

При V-образных шпангоутах (ломаные обводы) скуловые и днищевые поясья располагаются над наружным скуловым брусом и крепятся с ним и с бортовой и днищевой ветвями шпангоутов болтами и гвоздями, чем достигается достаточная прочность всего скулового узла (рис. 49).

Отдельные доски связных поясьев не должны быть короче досок наружной обшивки. В клееных конструкциях длину отдельных досок связных поясьев следует максимально увеличивать, склеивая несколько досок. Если связные поясья выполняются из толстых брусьев (для судов длиной от 30 м и выше), каждый брус можно делать многослойным клееным, соблюдая правила склеивания. Разгон стыков отдельных досок или брусьев связных поясьев и их крепление к набору в принципе такие же, как для наружной обшивки.

При толщине связных поясьев 120 мм и более рекомендуется сращивать отдельные штуки поясьев косыми замками. Располагать замки следует на шпангоутах и ставить общий крепеж, проходящий сквозь замок и шпангоуты. Рекомендуется также, помимо крепления к поперечному набору, крепить поясья болтами, идущими параллельно внутренним кромкам шпангоутов, располагая их не реже, чем по одному в каждой второй шпации. Если связные поясья состоят более чем из двух рядов брусьев, целесообразно скреплять брусья попарно глухими болтами (глухим называется болт с головкой, но без нарезки, который забивают в соединяемые детали Ремонт крышек рабочих цилиндров судовых ДВС, не ставя гайки с другой стороны). Такое крепление придает пакету брусьев монолитность, что особенно важно на плоскодонных судах с малым радиусом скулового закругления, у которых невозможно обеспечить достаточное крепление футоксов между собой. На судах длиной свыше 30 м (независимо от формы обводов) указанное дополнительное крепление связных поясьев обязательно.

Схема узла при ломаных обводах
Рис. 49 Скуловой узел при V-образных шпангоутах. 1 — скуловые связные поясья; 2 —наружный скуловой брус

Связные поясья должны простираться в нос и в корму насколько это возможно. В носу они обычно доходят до форштевня и крепятся между собой и с форштевнем брештуком. В корме также желательна подобная конструкция, но из-за сложности кормовых образований она не всегда осуществима.

По конструкции брештуки аналогичны брештукам подбалочных брусьев, описанным выше.

Внутренняя обшивка устанавливается по всему периметру шпангоутов, свободному от кильсонов, связных поясьев и подбалочных брусьев. Не зашитым оставляется только участок небольшой ширины (150—200 мм), расположенный между кильсоном и началом внутренней обшивки. Участок называется лимбербортовым каналом и служит для очистки межшпационных пространств от грязи. Кроме того, для вентиляции набора внутренняя обшивка не доводится до подбалочных брусьев на 50—60 мм. В жилых, а также в других отсеках, где устройство воздухопротоков по каким-либо причинам невыполнимо, вентиляция набора осуществляется через продольные вентиляционные каналы и выведенные из них трубки.

В тех случаях, когда длина досок внутренней обшивки принимается равной длине досок наружной обшивки, для обеих обшивок следует ставить сквозной нагельный крепеж, что обеспечивает лучшее восприятие нагрузок от общего изгиба. Стыки внутренней обшивки должны разгоняться так же, как у наружной. Установка такой прочной внутренней обшивки для всех морских судов длиной 20 м и свыше считается обязательной.

На судах меньшей длины внутреннюю обшивку можно не засчитывать в общую прочность корпуса и, в зависимости от назначения судна, совсем не ставить или ставить лишь для защиты набора и наружной обшивки (из досок малой толщины). В последнем случае защитная обшивка в пределах каждого отсека выполняется самостоятельно — от переборки до переборки. Конструкция такой обшивки может быть съемной; несъемная обшивка крепится к набору только гвоздями.

Защитная внутренняя обшивка также может быть выполнена из фанеры или из горизонтальных реек с промежутками 100—200 мм. На небольших судах, трюмы которых используют для перевозки мокрых грузов (например, рыбы навалом), защитную внутреннюю обшивку целесообразно делать из бакелизированной фанеры.

Металлические диагональные шины

При конструировании морских деревянных судов необходимо учитывать условия их плавания на взволнованной поверхности, когда корпус судна постоянно должен воспринимать знакопеременную нагрузку, меняющуюся в зависимости от того, находится ли судно на вершине или на подошве волны.

Между тем, на морских судах устройство продольных ферм (по типу устанавливаемых на судах баржевой конструкции), как правило, невозможно, вследствие округлой формы обводов и по условиям расположения внутри корпуса помещений и оборудования. Поэтому на судах с корабельным набором и одинарной обшивкой, когда при заданной длине судна или отношении его длины к высоте борта деревянные связи не обеспечивают достаточную жесткость корпусаЭлементы конструкции корпуса судна, дополнительно устанавливают металлические шины.

В зависимости от размерений судна шины устанавливают только по бортам или по бортам и по палубе. Как по борту, так и по палубе шины располагаются диагонально, составляя со шпангоутами и бимсами угол в 45°, кроме того, по палубе вдоль бортов и вдоль кромок больших вырезов размещаются продольные шины. Такие же шины целесообразно ставить по борту под бархоутом.

Диагональные шины, устанавливаемые по борту, простираются от верхней кромки бимсов до днища, перекрывая скулу; устанавливаемые же на палубе — простираются от борта до борта, а в районе вырезов — до этих вырезов, скрепляясь с продольными шинами. Схема расположения бортовых диагональных шин показана на рис. 50.

Расположение бортовых диагональных шин
Рис. 50 Схема расположения металлических шин. 1 — продольная шина; 2 — диагональная шина

В соответствии с установившейся практикой, установка диагональных шин по борту судна необходима на судах длиной свыше 30 м при отношении L : Н = 9 и более, а на судах длиной свыше 20 м — при отношении L: Н = 10 и более.

Палубные диагональные шины ставятся на всех судах длиной более 40 м, а на парусных и парусно-моторных судах с полной парусностью — при длине от 30 м (при наличии полной парусности палубные диагональные шины следует устанавливать в районе мачт, вне зависимости от размерений судна). Количество диагональных шин при отношении L : Н от 9 до 11 устанавливается исходя, соответственно, из нормы одна шина на 4 и 2,5 м длины судна.

Шины крепятся к шпангоутам и бимсам болтами с потайными головками. Чтобы обеспечить плотное прилегание наружной обшивки и настила палубы к набору, шины врезают в шпангоуты и бимсы заподлицо, кроме того, они должны быть так расположены, чтобы их взаимные пересечения приходились не на шпангоутах и бимсах, а в шпации.

Необходимое повышение прочности судна может быть достигнуто и иными способами, в частности, установкой ридерсов, что технологически проще, так как они могут быть конструктивно объединены с бимсовыми кницами.

Применение диагональной двух- или трехслойной обшивки также способствует повышению прочности судна. Такая обшивка заменяет диагональные шины, однако ее следует ставить только в том случае, когда применение данного типа наружной обшивки явится целесообразным.

Поперечный набор бортов и днища

Шпангоуты из футоксов

Как было указано выше, при футоксовом наборе шпангоуты выполняются из нескольких отдельных брусков — футоксов, располагаемых в два ряда (слоя). Крепление стыков футоксов в обоих рядах достигается таким расположением, при котором стыки одного ряда перекрываются целой частью футоксов второго ряда; концы футоксов в стыках плотно пригоняются один к другому.

Футоксы в килевой части называются флортимберсами; верхние футоксы, примыкающие к палубе, называются топтимберсами (рис. 51). Для образования стоек фальшборта топтимберсы могут выводиться сквозь палубный настил (ватервейс) выше палубы.

Оба ряда футоксов крепятся между собой деревянными нагелями и болтами. При постановке нагелей особое внимание обращается на расклинивание их с обеих сторон. Между двумя соседними стыками футоксов, если это расстояние не превышает 0,5 м, ставится не менее двух креплений, при большем — число креплений увеличивается (при расстоянии между стыками 0,5—1,0 м ставится не менее трех креплений, свыше 1,0 м — не менее четырех). Так как болтовое крепление более надежно, для повышения прочности шпангоутов часть нагелей обычно заменяют болтами. Особенно важно применять болтовое крепление для футоксов в скуловой части, так как из-за большего перетеса волокон они, по сравнению с футоксами на прямолинейных участках, ослаблены.

Схема шпангоутной рамы
Рис. 51 Шпангоутная рамка из футоксов. 1 — флортимберс (кокорный); 2 — первый футокс: 3 — второй футокс; 4 — топтимберс; 5 — топтимберс, выведенный в фальшбортную стойку; 6 — чак

Для судов с неограниченным районом плавания не менее 50% креплений обоих рядов футоксов выполняются на болтах. Все футоксы от киля до палубы имеют одинаковый размер по правке, т. е. одинаковую толщину. Размер футоксов по лекалу, т. е. их высота, как правило величина переменная. Наибольший размер футоксов по лекалу выдерживается у флортимберсов в районе боковой грани кильсона, к палубе он постепенно уменьшается (примерно на 40%). Следовательно, размер топтимберсов по лекалу у палубы может быть равным 0,6 размера флортимберса у кильсона, а размер футоксов на скуле должен быть не меньше их средней величины. У судов с полным образованием шпангоутов, во избежание чрезмерного перетеса футоксов, их размер по лекалу в районе скулы увеличивается. Отношение размера по правке к размеру по лекалу обычно не меньше 0,7.

Правилами Морского Регистра России установлена зависимость размеров футоксов по правке и величины межшпангоутного расстояния в свету, которая не должна превышать величин, приведенных в табл. 3.

Таблица 3. Межшпангоутное расстояние в толщинах футоксов по правке
(b—размер футокса по правке)
Длина судна, мСуда ограниченного района плаванияСуда неограниченного района плавания
12,53,0 b7 b
152,8 b6 b
202,3 b5 b
251,9 b3 b
30 и более 1,4 b0 b

При вытесывании кривых футоксов из прямослойного леса необходимо, чтобы по концам футокса, не менее чем на одной трети его высоты, волокна сохранялись неперетесанными (рис. 52). Для уменьшения высоты заготовки, из которой выпиливается футокс, перетесанная часть заполняется чаком (рис. 53). Концы чаков врезаются в футоксы на глубину 15 — 20 мм и крепятся гвоздями. Материал чаков должен быть не менее прочным, чем у футоксов.

Рис. 52 Вытесывание футокса из прямослойного бруса

Прямолинейные футоксы стыкуются с перетесанным косым замком без чаков. На рис. 51 показано такое стыкование флортимберсов и топтимберсов со скуловыми перетесанными футоксами.

Схема заполнения чаком
Рис. 53 Заполнение перетеса чаком

При значительной килеватости обводов, что типично для морских судов, флортимберсы требуется изготовлять из кокорного леса. Полная длина покорных флортимберсов (т. е. расстояние между длинными концами обоих соседних флортимберсов правого и левого бортов) в средней части судна не должна быть меньше полуширины судна, при этом концы соприкасающихся флортимберсов разгоняются на величину не меньшую 0, 15 В, где В — ширина суднаПодготовка к швартовым операциям на миделе (рис. 54). В нижней части флортимберсов, над шпунтовыми поясьями, делаются углубления для свободного протока воды к приемным сеткам системы осушения.

Длина покорных флортимберсов
Рис. 54 Флортимберсы кокорные

В последнее время все больше применяются флортимберсы бескокорной конструкции, соединяемые металлическими накладками. Для судна сравнительно больших размерений, имеющего неограниченный район плавания, подобная конструкция впервые была применена при постройке зверобойных шхун на отечественной судоверфи в 1950— 1956 гг.

Применению конструкции предшествовали сравнительные испытания покорных шпангоутов и шпангоутов бескокорного типа с металлическими флорами — накладками. В результате испытаний было установлено, что конструкция футоксовых натесных флоров с металлическими накладками не только не уступает по прочности покорному варианту, а, наоборот, прочнее последнего более чем в два раза. Экспериментальные исследования и последующая многолетняя эксплуатация судов с бескокорными флортимберсами на металлических накладках позволяют уверенно рекомендовать применение подобных конструкций в морском деревянном судостроении.

Наиболее целесообразна конструкция, при которой металлические накладки устанавливаются с обеих сторон каждого шпангоута. Ширина металлической накладки должна быть не менее 0,7 размера флортимберса по лекалу, а толщина — не менее 1/15 размера флортимберса по правке.

Длина металлической накладки в средней части судна должна равняться не менее чем четверти ширины судна, а длина флортимберсов на оба борта — полуширине судна (рис. 55) или превышать ее.

Бескокорные флортимберсы
Рис. 55 Флортимберсы бескокорные на металлических накладках. 1 — флортимберс бескокорный; 2 —металлическая накладка

Для придания жесткости металлическим накладкам, их следует либо выполнять из профильной стали, либо усиливать кромки (приваривая круглое железо); на небольших судах усиления можно не делать.

Шпангоуты в оконечностях делаются без флортимберсов, разрезные, при этом пятки их врезаются в дейдвуды и скрепляются между собой и с дейдвудами горизонтальными болтами или накладными металлическими или деревянными флорами (рис. 56). На судах с полными образованиями шпангоуты в оконечностях требуют больших малок. Чтобы избежать малковки, шпангоуты делают поворотными, т. е. перпендикулярными к поверхности обшивки. Пятки поворотных шпангоутов крепятся так же, как и прямых.

Схема крепления шпангоутов
Рис. 56 Крепление разрезных шпангоутов в оконечностях: а — кованой металлической накладной кницей; б — без кницы

Набор носовой оконечности ни протяжении 2 — 4 шпаций от форштевня выполняется из разрезных шпангоутов, устанавливаемых вплотную и крепящихся к форштевню и между собой болтами и нагелями.

В кормовом подзоре разрезные шпангоуты врезаются вполдерева в верхние грани горнтимберсов и крепятся с ними не менее чем одним болтом в каждую пятку. Везде, где это возможно, ветви шпангоутов правого и левого бортов следует соединять между собой металлическими или деревянными флорами.

В тех случаях, когда шпангоуты кормового подзора поворотные, они располагаются веерообразно и крепятся болтами нижними концами с последним прямым шпангоутом, а верхними концами — с ватервейсом и пакетом брусьев, составляющих обвязку кормы, который иногда называют винтранцем. Когда шпангоуты кормового подзора устанавливаются сплошным набором, они крепятся между собой и с горнтимберсами так же, как сплошной набор носовых шпангоутов.

Футоксовые шпангоуты могут быть значительно облегчены за счет применения склеивания. Шпангоуты клееной конструкции могут набираться по правке из нескольких слоев склеенных натесных досок, при условии взаимного разгона стыков отдельных досок в каждом слое и количестве слоев не менее четырех (рис. 57).

Шпангоут клееной конструкции
Рис. 57 Клееный натесной шпангоут

Сращивание досок в стыках может производиться или в торец, с накладками на стыках наружных досок (рис. 57,а), или стыкова­нием досок с укороченным усовым соединением (рис. 57, б). Конструкция с накладками менее прочна, чем стыкованная на ус, кроме того, она увеличивает вес и габариты шпангоута.

В настоящее время в эксплуатации находится значительное количество судов с клееными шпангоутами, что позволяет считать их проверенными на практике и рекомендовать для широкого внедрения. Применение склеивания позволит также уменьшить расход лесоматериала и облегчить конструкцию, а прочность клееных шпангоутов несомненно больше, чем наборных. Даже при очень осторожной оценке возможного облегчения клееных шпангоутов (если сохранить размер по лекалу такой же, как у шпангоутов из отдельных футоксов), размер по правке может быть уменьшен на 30—40%.

Натесные однорядные шпангоуты

Натесные однорядные шпангоуты из прямослойного леса выполняются из отдельных днищевых и бортовых ветвей, соединенных флорами и скуловыми кницами (рис. 58). Внутренние кромки таких шпангоутов рекомендуется делать прямыми.   

Схема натесного шпангоута
Рис. 58 Натесной однорядный шпангоут из прямослойного леса. 1 — бортовая ветвь; 2 — флор; 3 — днищевая ветвь; 4 — кница

Перетес волокон по наружным кромкам зависит от формы обводов судна, однако в конце каждой ветви перетес не должен быть больше ⅓ высоты шпангоута, т. е. неперетесаннымн должны оставаться не менее ⅔ размера шпангоута по лекалу. Если это не может быть выполнено, часть шпангоута следует делать двухслойной, наподобие футоксового (рис. 59).

Кницы и флоры, соединяющие отдельные ветви шпангоута, могут быть выполнены из досок, брусьев, бакелизированной фанеры и металлические. Независимо от материала, конструкция флоров и книц должна обеспечивать надежное соединение отдельных ветвей шпангоута между собой, для чего плечо кницы должно быть возможно большим. Во всех случаях скуловая кница должна перекрывать не менее 25% длины ветви шпангоута. Для катеров нормальной и облегченной конструкции эта величина может быть уменьшена до 20%.

Конструкция однорядного шпангоута с двуслойным участком
Рис. 59 Натесной однорядный шпангоут с двухслойным участком в районе скулы

Длина флора в средней части суднаТехническое обслуживание судов из стеклопластика должна быть не менее полуширины судна, что соответствует величине плеча 0,25 В. Если по тем или иным соображениям длина флора меньше, прочность днищевого набора должна компенсироваться за счет увеличения сечения днищевой ветви шпангоута и числа креплений, соединяющих флор со шпангоутом.

При плоском днище днищевые шпангоуты не ставятся и заменяются сплошным флором, идущим от борта до борта. Сплошные флоры соединяются непосредственно с бортовыми ветвями шпангоутов скуловыми кницами.

Кницы и флоры могут устанавливаться с одной или с обеих сторон шпангоута. В отдельных случаях (например, при малой высоте шпангоута или в оконечностях судна) могут применяться конструкции, при которых скуловая кница или флор устанавливаются поверх шпангоута (рис. 60).

Кница и деревянный флор поверх шпангоута
Рис. 60 Деревянный флор, установленный поверх шпан­гоута

При выполнении книц и флоров из бакелизированной фанеры толщина их обычно равна приблизительно 0,25 толщины шпангоута. Ставятся они с обеих сторон шпангоута и крепятся не менее чем четырьмя-пятью болтами или заклепками в каждом плече кницы или флора (рис. 61). Между кницами и флорами ставится сплошной сосновый или еловый заполнитель (для облегчения конструкции заполнитель иногда выполняют из бруска, устанавливаемого вдоль свободных кромок книц и флоров). Конструкции из бакелизированной фанеры рекомендуется выполнять на клею, без крепежа. Клееная конструкция более прочна, и, если имеются производственные возможности, ее следует предпочесть.

Схема шпангоута с флором и кницей
Рис. 61 Однослойный шпангоут с флором и скуловой кницей из бакелизированной фанеры

Флоры и кницы могут быть стальные или из легких сплавов (рис. 62), причем стальные для предохранения от коррозии рекомендуется оцинковывать; толщина флоров и книц обычно равна примерно 1/10 толщины шпангоута. По свободной кромке и по кромке, прилегающей к скуловому бруску или к килю (резенкилю), флоры и кницы имеют отогнутые фланцы, повышающие прочность. Фланцы, прилегающие к скуловому брусу и к килю (резенкилю), используются также для крепления, соответственно, со скуловым брусом или килем. Вместо отогнутых фланцев могут быть приклепаны угольники или приварены полосы. В отдельных случаях можно применить конструкцию металлических флоров из профильной или полосовой стали.

Металлический флор
Рис. 62 Флор из металлического листа.

Как и в футоксовых двухрядных шпангоутах, флоры и шпангоуты при однорядном наборе должны иметь водопротоки (исключение составляют лишь шпангоуты водонепроницаемых переборок).

Конструкция однорядных шпангоутов может выполняться из кривослойного леса твердых пород (рис. 63), в этом случае отдельные штуки соединяются одной или двумя накладками, установленными сбоку шпангоута, или «внакрой» (одна штука перекрывает другую); крепление болтовое.

Типы натесного шпангоута из кривослоя
Рис. 63 Однорядный натесной шпангоут из кривослоя: а — с односторонней накладкой; б — с двусторонней накладкой; в — соединение «внакрой».

Так как конструкция не имеет промышленного значения, подробное описание ее не приводится.

Гнутые шпангоуты

Гнутые шпангоуты изготовляются из брусьев, согнутых в распаренном виде. Распаренный брусок выгибается на шаблоне, затягивается шиной и в таком положении высушивается.

Для шпангоутов мелких судов при отсутствии парилок часто употребляют заготовки колесных ободьев, из которых шпангоуты можно гнуть без предварительного распаривания, а лишь размачивая в воде, однако этот способ дает сравнительно много брака. С увеличением размеров поперечного сечения гнутье брусков становится весьма затруднительным, поэтому гнутый набор можно применять только на судах небольших размеров.

Гнутые шпангоуты выполняются обычно из брусков с отношением высоты к ширине примерно 0,8. Высота такого бруска не более 50 мм. При большей высоте гнутье можно облегчить, сделав пропил на участке наи­большей кривизны (примерно на середине высоты бруска). Если выгнуть шпангоут из одного бруска невозможно, применяют конструкцию двухслойного шпангоута; толщина каждого слоя не более 50 мм. Оба слоя склеиваются. Конструкция из гнутых шпангоутов показана на рис. 7, где дан мидель- шпангоутВопросы теории корабля и технические графики разъездного катера.

Гнутый шпангоут выполняется из двух самостоятельных ветвей, соединяемых в диаметральной плоскости над килем, или цельным на оба борта. Выгибание цельного шпангоута из одного бруска на оба борта возможно для судов небольших размерений, имеющих округлые образования.

Клееные гнутые шпангоуты можно выполнять из любого числа слоев тонких досок (рис. 64). В этом случае шпангоуты могут иметь любую высоту и, следовательно, возможна постройка судов неограниченных размерений с гнутым набором. Склеивание шпангоутов производится на специальных каркасах, имеющих необходимую кривизну.

Конструкция клееного гнутого шпангоута
Рис. 64. Гнутый шпангоут клееной конструкции

Изготовление гнутых клееных шпангоутов более трудоемко, чем натесных, так как из-за сравнительно малого радиуса скулового закругления приходится выклеивать их из многих слоев тонких досок; в связи с этим повышается расход лесоматериала и клея, а следовательно— стоимость постройки судна. В тех случаях, когда шпангоуты изготовляют из отдельных ветвей, их концы соединяют флорами. На мелких катерах крепление правой и левой ветвей шпангоутов может осуществляться взаимным перекрыванием их на 250 мм и креплением заклепками или болтами.

При больших мощностях главного двигателя прочность гнутых шпангоутов нормального сечения у концов больших Палубных вырезов в районе моторных отделений может оказаться недостаточной, поэтому необходимо предусматривать конструктивные мероприятия для усиления набора и шпангоутов в этих районах. В частности, в деревянном катеростроении применяют установку дополнительных флоров и рамных шпангоутов. На рис. 65 показана конструкция усиленных гнутых шпангоутов, установленных в районе моторного отделения на 100-сильном буксирном катере. Усиление вызвано сравнительно легкой конструкцией набора этого судна при двухвальной установке.

Конструкция усиленных гнутых шпангоутов
Рис. 65 Мидель-шпангоут буксирного катера с гнутым набором

Материалом для гнутых шпангоутов обычно служат дуб, ясень, вяз и акация. Клееные гнутые шпангоуты можно изготовлять также из хвойных пород леса; для наружных слоев клееных шпангоутов рекомендуется применять дерево твердой породы.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Август, 15, 2020 94 0
Читайте также