Конструкция судовых перекрытий

Набор судовых перекрытий вместе с обшивкой и настилами обеспечивает общую и местную прочность и устойчивость связей. В настоящей статье показывается выбор элементов перекрытий по Правилам РРР, гарантировано обеспечивающих местную прочность, а в необходимых случаях и устойчивость при действии местных нагрузок.

Шпация должна приниматься не более 650 мм. Рекомендуемая – 550 мм.

Днищевые перекрытия без двойного дна

На небольших судах двойное дно обычно не устраивается. Основными связями, обеспечивающими Конструкция и расчет бортовых перекрытийпрочность днищевых перекрытий являются флоры, а система набора – поперечной.

Однако для обеспечения прочности нет нужды флоры ставить на каждой шпации. Более рациональной, с точки зрения снижения металлоемкости, является неоднородная система набора, когда флоры чередуются с холостыми шпангоутами.

Частота чередования может быть любой, однако Правила РРР оговаривают, что растяжение между флорами должно быть кратным шпации и не превышать:

• для судов-площадок – 1,8 м,
• пассажирских и наливных судов – 2,4 м,
• судов остальных типов – 2,0 м.

Момент сопротивления поперечного сечения флора с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

а для судов класса «Л», кроме того, не менее

где:

• k₁, k₂ – коэффициенты, определяемые по табл. 1 и табл. 2,
• B₁ – величина, принимаемая равной наибольшему расстоянию между продольными переборками или между ними и бортом судна,
• d – расстояние между флорами, м;
• r – полувысота расчетной волны, м;
• T – максимальная Грузовые и грузопассажирские морские транспортные судаосадка судна, м.

В табл. 1 и табл. 2 L_п – длина днищевого перекрытия.

 
Правила регламентируют и площадь поперечного сечения стенки флора f_c, см², которая должна быть не менее

При поперечной системе набора днища, если флоры расположены не на каждом шпангоуте, между ними должны быть установлены холостые шпангоуты.

Момент сопротивления холостого шпангоута с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

а момент инерции, см⁴, не менее

где:

• a – шпация, м;
• c – наибольшее расстояние между кильсонами, м;
• t – Листовые конструкции корпуса суднатолщина днищевой обшивки, см.

На всех судах должен быть установлен непрерывный средний кильсон, а при значительной ширине судна и боковые кильсоны, так, чтобы наибольшее расстояние между ними и средним кильсоном или бортом не превышало 2,5 м.

Кильсоны являются важными элементами конструкции днищевых перекрытий и выполняют следующие функции:

• участвуют в обеспечении общей продольной прочности,
• служат опорами для холостых шпангоутов при поперечной системе набора,
• повышают устойчивость плоской формы изгибы флоров,
• разносят нагрузку на соседние флоры,
• организуют работу днищевого перекрытия.

Боковые кильсоны могут быть или непрерывными, или разрезными на флорах, в зависимости от принятой технологии сборки, средний кильсон должен быть непрерывным.

Момент сопротивления среднего и боковых кильсонов должен быть не менее момента сопротивления, требуемого для флоров.

При продольной системе набора днища вдоль него устанавливаются продольные ребра жесткости с расстоянием между ними 550-700 мм.

Момент сопротивления продольного ребра жесткости с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

а момент инерции, см⁴, не менее

где:

• a₁ – расстояние между ребрами жесткости, м;
• f – площадь поперечного сечения ребра без присоединенного пояска, см².

На рис. 1 показана Принципы проектирования элементов днищевых конструкций в носовой оконечностиконструкция днища без двойного дна с поперечной системой набора, а на рис. 2 – с продольной системой набора.

Иногда вместо неоднородной Конструкция судового наборасистемы набора, когда флоры чередуются с холостыми шпангоутами, применяют однородную, где на каждой шпации устанавливают флоры одинакового размера (рис. 5). Несмотря на то, что такая система повышает металлоемкость конструкций, она упрощает технологию сборки.

Проход кильсонов через поперечные переборки осуществляется с помощью вертикальных или горизонтальных книц (уширенных поясков). В любом случае кильсон у переборки обрезается и приваривается к ней.

Варианты соединения флора со шпангоутом показаны на рис. 3 и рис. 4.

Днищевые перекрытия с двойным дном

Двойное дно на судах выполняет следующие основные функции:

• увеличивает общую продольную прочность судна, являясь важным элементом эквивалентного бруса;
• увеличивает Общий продольный изгиб и общая продольная прочность корпусных конструкций суднапрочность судна в аварийных ситуациях при повреждениях обшивки днища;
• обеспечивает экологическую безопасность окружающей среды при повреждениях обшивки танкеров;
• служит для размещения жидкого балласта;
• улучшает эксплуатационные качества, образуя горизонтальные грузонесущие площадки, упрощает зачистку грузовых танков от остатков нефтепродуктов.

В то же время устройство двойного дна увеличивает массу и строительную стоимость судна, уменьшает его грузоподъемность и грузовместимость, усложняет технологию постройки.

Существуют различные схемы образования двойного дна. Чаще встречается двойное дно с горизонтальным настилом, доходящим до наружного или внутреннего борта (рис. 5).

По Правилам Регистра высота двойного дна должна быть не менее 800 мм при длине судна до 120 м и 900 мм – при большей длине. Связано это с безопасностью плавания и возможностью проведения работ в междудонном пространстве.

Для нефтеналивных судов смешанного плавания имеются дополнительные требования, обусловленные конвенцией МАРПОЛ 73/78. Для таких судов высота двойного дна должна быть не менее B/15 (но не менее 0,8 м) для судов DW от 600 до 5 000 т и B/15 (но не менее 1,0 м) для судов DW > 5 000 т.

Система набора днищевых перекрытий с двойным дном предполагается неоднородной.

Расстояние между флорами должно быть кратным шпации и не должно превышать:

• для сухогрузных судов – 1,8 м;
• пассажирских и наливных судов – 2,4 м.

При поперечной системе набора между флорами должны быть установлены бракетные шпангоуты (рис. 5).

Бракетные шпангоуты должны состоять из верхних и нижних непрерывных балок, соединенных бракетами у кильсонов и у скулы. Кромки бракет должны иметь пояски или отогнутые фланцы. Ширина бракет у вертикального киля и у скулы должна быть не менее 0,5 высоты междудонного пространства, у боковых кильсонов – 0,3 этой высоты.

Предлагается к прочтению: Малотоннажные суда из пластмасс

Между бракетами допускается установка распорок, соединяющих верхнюю и нижнюю балки. Площадь поперечного сечения распорок должна быть не меньше поперечного сечения меньшей из балок.

Момент сопротивления нижней балки бракетного флора с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

• для верхней балки

кроме того, для грузовых судов не менее

где:

• k₀ – коэффициент, принимаемый равным 1 – при отсутствии распорки; 0,6 – при наличии распорки,
• c₁ – наибольшее расстояние между внутренними кромками бракет, м;
• a – шпация, м;
• p_н – Наружная обшивка, настил палуб и переборкидавление груза на настил второго дна;

• для холостого набора и настила внутреннего дна сухогрузного судна при состоянии в грузу

• p_гр – давление груза, кПа,

• для холостого набора и настила внутреннего дна наливного судна при полностью заполненном отсеке

где:

• h_дд – высота двойного дна, м;
• h_ш – высота расширительной шахты, м;
• h_к – напор водяного столба, соответствующий избыточному давлению, на которое рассчитан дыхательный клапан в газоотводных трубах.

На судах, предназначенных для перевозки навалочных грузов с загрузкой и разгрузкой грейферами, момент сопротивления поперечного сечения верхних балок бракетных флоров W см³ с присоединенным пояском должен быть не менее

где:

• k – коэффициент, принимаемый равным;
• 0,5 – для кранов грузоподъемностью 5 т;
• 1,0 – для кранов грузоподъемностью 10-16 т;
• 1,5 – для кранов грузоподъемностью 20 т.

На всех судах в отсеках с двойным дном устанавливают один диаметральный непрерывный кильсон и при необходимости бортовые кильсоны. Расстояние между кильсонами, а также между кильсоном и бортом (переборкой) не должно превышать 3,0 м.

Толщина кильсонов и флоров определяется из таблицы “Редукционные коэффициенты при толщине пластины”Конструирование набора балок и их соединений.

Пример днищевого перекрытия с двойным дном и поперечной системой набора показан на рис. 6.

Если отношение высоты флора к его толщине превышает 80, стенку надо подкрепить горизонтальным ребром, а в местах устройства лазов – двумя горизонтальными ребрами. В местах пересечения флора с кильсонами эти ребра целесообразно срезать на «ус».

Допускаются и иные подкрепления полотнищ флора, описанные в статье “Листовые конструкции корпуса судна”Элементы корпуса судна из листовой стали. Для доступа в междудонное пространство в сплошных флорах и кильсонах делают вырезы – лазы, минимальный размер которых 450 × 350 мм (наиболее распространены вырезы – 600 × 400 мм). При продольной системе набора флоры и кильсоны устанавливаются аналогично описанному ранее.

Бракетные флоры не устанавливают, а их функции выполняют продольные балки. Эти балки устанавливают вдоль днища и настила второго дна в одной вертикальной плоскости.

Момент сопротивления поперечного сечения продольных ребер жесткости днища с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

• а момент инерции, см⁴, не менее

Момент сопротивления поперечного сечения продольных ребер жесткости второго дна с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

• а для грузовых судов не менее

где:

• a₁ – расстояние между ребрами жесткости, м;
• d – расстояние между флорами, м;
• f – площадь поперечного сечения ребра без присоединенного пояска, см²;
• t – https://sea-man.org/konstrukcii-sudovogo-korpusa.htmlтолщина днищевой обшивки, см;
• k₀ – коэффициент, определяемый так как показано в формуле 8;
• H – высота борта, м;
• p_н – определяется по формуле 10.

На судах, предназначенных для перевозки навалочных грузов и разгрузки грейферами, момент сопротивления продольных балок двойного дна с присоединенным пояском, см³, в пределах грузовых люков определяется по формуле:

где:

• a₁ – расстояние между ребрами жесткости, м;
• d – расстояние между флорами, м;
• k – принимается по формуле 11.

На рис. 7 приведена конструкция днищевого перекрытия с продольной системой набора и двойным дном.

Если на судне имеется второй борт, то на участке между внутренним бортом и наружным у скулы необходимо устанавливать бракеты, толщина которых должна быть равна толщине флора.

Для снижения концентрации напряжений в местах обрыва настила внутреннего дна целесообразно в межбортном пространстве установить фестонные листы (рис. 8).

В промежутках между сплошными флорами можно устанавливать вертикальные стойки между продольными ребрами днища и настила двойного дна (рис. 9). Это позволяет уменьшить момент сопротивления ребер.

На рис. 10 показан сплошной флор и Листовые конструкции корпуса суднапродольные ребра жесткости при продольной системе набора, а на рис. 11 – флоры для перекрытия с наклонным междудонным листом.

Иногда вместо продольных ребер жесткости днища и настила второго дна устанавливают облегченные стрингеры.

Конструкция судового набораСистема набора днищевых перекрытий с часто поставленными стрингерами не является новым словом в судостроении, так как она мало чем отличается от системы набора, широко распространенной на русских военных кораблях в начале XX века и получившей название русской системы набора. С технологической точки зрения, система набора со стрингерами обладает рядом преимуществ и может быть рекомендована при постройке сухогрузных судов. В некоторых случаях применение этой системы дает экономию массы по сравнению с обычной продольной системой, употребляемой сейчас на сухогрузных судах.

В днищевых стрингерах делают вырезы не менее 350 × 450 мм для обеспечения доступа к отдельным районам двойного дна.

Не рекомендуется располагать вырезы в стрингерах в районе поперечных переборок (на расстоянии одной – двух шпаций от них). Если это необходимо, то вырезы должны быть подкреплены и иметь минимальные размеры. Под пиллерсами вырезы в стрингерах не делают.

На рис. 12. представлены:

• а – пара продольных ребер жесткости, лежащих в одной вертикальной плоскости и соединяемых бракетами и стойками флоров между собой;
• б – облегченный стрингер, заменяющий два ребра жесткости бракеты и стойки флоров:
  • 1 – настил внутреннего дна;
  • 2 – бракета;
  • 3 – флор;
  • 4 – ребро жесткости флора (стойка);
  • 5 – продольное ребро жесткости;
  • б – днищевая обшивка;
  • 7 – облегченный днищевой стрингер;
  • 8 – поперечная водонепроницаемая переборка;
  • 9 – вырез облегчения стрингера (лаз);
  • 10 – вертикальный киль.

Бортовой набор

Бортовой набор включает в себя вертикальные и горизонтальные балки, подкрепляющие бортовую обшивку судна. Расчетная Расчет общей поперечной прочности сухого докапоперечная нагрузка на бортовые перекрытия определяется осадкой судна и высотой волны, зависящей от класса судна.

Кроме давления забортной воды нагрузка на бортовые перекрытия зависит от противодавления груза, усилий, возникающих при швартовке судна, давлений и ударов льда при эксплуатации в ледовых условиях.

В большинстве случаев оптимальной (по массе металлоконструкций) является неоднородная система набора бортовых перекрытий, когда рамные шпангоуты, лежащие в одной плоскости с флорами, чередуются с холостыми шпангоутами.

Опорами бортовых перекрытий являются палубы, днищевые перекрытия, поперечные переборки. Для большинства судов внутреннего и смешанного плавания расстояние между поперечными переборками больше, чем высота борта, поэтому предпочтительной для бортовых перекрытий является поперечная система набора.

Набор бортовых перекрытий судна без двойных бортов

Правила РРР рекомендуют поперечную систему бортового набора с чередующимися рамными и холостыми шпангоутами. Рамные шпангоуты должны быть установлены в одной плоскости с флорами. Расстояние между ними должно быть таким же, как у флоров.

Если на судне нет двойного дна, то высота стенки рамного шпангоута должна быть не менее 0,65 высоты флора, а свободный поясок – 0,65 площади сечения свободного пояска флора.

Момент сопротивления рамного шпангоута с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

где:

• k – коэффициент, определяемый по формулам;

• для судов всех типов, кроме танкеров;

• для танкеров;

• d – расстояние между рамными шпангоутами, м.

В соответствии с Правилами Регистра вдоль борта устанавливается бортовой стрингер, если высота борта превышает два м, а при высоте более четырех м должно быть не менее двух стрингеров.

Читайте также: Крепление механизмов на фундамент судна

В плоскости холостых шпангоутов днища устанавливают бортовые холостые шпангоуты. Холостой шпангоут рассчитывается обычно как многопролетная балка с опорами на днище, бортовых стрингерах и палубе, нагруженная гидростатическим давлением воды. Однако, при выборе профиля холостого шпангоута можно исходить из требований Правил Регистра, по которым момент сопротивления поперечного сечения с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

где:

• k – коэффициент, определяемый формулой 15;
• l – наибольшее расстояние, измеренное между днищем и бортовым стрингером, между бортовыми стрингерами, или между бортовым стрингером и палубой, м;
• a – шпация, м.

По концам шпангоутов должны быть установлены бимсовые и скуловые кницы. Скуловая кница холостого шпангоута при однородной поперечной системе бортового набора должна перекрывать закругление скулы.

С целью увеличения расчетной площади верхнего пояса эквивалентного бруса при поперечной системе набора борта целесообразно устанавливать по ширстреку разрезные продольные ребра жесткости, применяемые для холостых шпангоутов. В неменьшей степени эти ребра приводят к продольной системе набора ширстрека и, следовательно, к значительному увеличению Эйлеровых напряжений. В районе, где нормальные напряжения от общего изгиба значительны, это конструктивная мера приводит к значительному повышению устойчивости пластин ширстрека. В расчет эквивалентного бруса разрезные, срезанные у шпангоутов на «ус» продольные балки ширстрека не включаются, а включается только их присоединенный поясок.

Неразрезные балки включаются в эквивалентный брус полным сечением. Пример оформления бортовых перекрытий при поперечной системе набора показан на рис. 13.

Размеры бортовых стрингеров должны быть такими же, как рамных шпангоутов.

Если на судне применена однородная система бортового набора, то момент сопротивления поперечного сечения шпангоута с присоединенным пояском, см³.

В этом случае момент сопротивления поперечного сечения шпангоута с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

где:

• k – коэффициент, принимаемый по формуле 17.

В обоснованных случаях допускается и применение продольной системы набора бортовых перекрытий. Момент сопротивления поперечного сечения продольных ребер жесткости с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

где:

• k – коэффициент, определяемый по формуле 17;
• d – расстояние между рамными шпангоутами, м.

На рис. 14 показаны возможные Соединение частей корпуса суднаварианты соединений бортового рамного шпангоута со сплошным флором.

Бортовой стрингер, как правило, режется на рамных шпангоутах и соединяется с ним сваркой.

Набор бортовых перекрытий судна с двойными бортами

Дня обеспечения экологической безопасности при эксплуатации судна, улучшения зачистки танков от остатков нефтепродуктов, выполнения более удобной формы грузовых отсеков, предотвращения последствий аварийных ситуаций на большинстве грузовых судов внутреннего и смешанного плавания выполняют двойные борта. Внутренний борт должен отстоять от наружного на расстояние не менее высоты двойного дна для проведения строительных и ремонтных работ. Так же, как и двойное дно, двойные борта уменьшают грузовместимость судна и увеличивают его массу. Однако преимущества эксплуатации приводят к тому, что двойные борта на судах внутреннего и смешанного плавания считаются целесообразными.

При выборе межбортного расстояния следует исходить и из того, что требования Правил РРР распространяются на суда, поперечный размер люкового выреза которых не превосходит 0,85B. Расстояние между наружным и внутренним бортами не следует принимать менее 800 мм. На сухогрузных судах с вертикальным внутренним бортом и комингсом, лежащим с ним в одной плоскости, необходимо обеспечить свободный проход на палубе шириной не менее 800 мм. При этом необходимо учитывать, что этот проход загромождают бракеты фальшборта и комингса люков.

В соответствии с требованиями МАРПОЛ 73/78 ширина межбортного пространства b, м, должна быть 0,4+2,4DW/20 000 (но не менее 0,9 м) для судов DW от 600 до 5 000 т и 0,5+DW/20 000 (но не менее 1,0 м) для судов DW > 6 000 т.

Существуют разные конструкции двойных бортов, из которых можно выделить четыре основных типа. Наиболее распространенной и простой является конструкция с вертикальными внутренними бортами (рис. 15, а). Наклонные внутренние борта (рис. 15, б) применяются с целью облегчение зачистки на судах, перевозящих Навалочные и насыпные грузынавалочные грузы, однако от них начали отказываться, так как они чаще, чем вертикальные, повреждаются грейферами, а конструкция их сложнее. Конструкция двойного борта, показанная на рис. 15, в, позволяет увеличить объем трюма и сохранить при этом достаточную ширину палубы, необходимую для удобной работы экипажа и обеспечения общей прочности. Верхний наклонный лист с продольным набором входит в состав верхнего пояска эквивалентного бруса, что также повышает общую прочность. Однако из-за того, что люк оказывается уже трюма, разгрузка осложняется. Затрудняется также выполнение работ в узком пространстве между бортами. Конструкция с наклонными наружными бортами (рис. 15, г), применяющаяся на контейнеровозах, обеспечивает стопроцентное раскрытие трюма при сохранении ширины палубы.

Узлы соединения балок набора второго борта показаны на рис. 16.

В соответствии с требованиями Правил Регистра Классификация судов и технический надзорнефтеналивные суда должны иметь двойное дно и двойные борта в районе грузовых танков.

Конструкция набора наружного борта может не отличаться от конструкции на судах с одинарным бортом. Рамный набор внутреннего борта обычно принимают таким же, как и наружного. Для унификации часто таким же принимают и размеры холостых связей, хотя нагрузки, действующие на наружный и внутренний борта, отличаются. Стрингеры внутреннего борта устанавливают на одном уровне со стрингерами наружного борта, что облегчает их перевязку на переборках и позволяет устанавливать распорки. Однако чаще эти распорки заменяют проницаемыми или непроницаемыми листовыми конструкциями – платформами.

В районе двойных бортов двойное дно чаще отсутствует, поэтому флор здесь изготовляется из сплошного листа с приваренной полосой или отогнутым фланцем. Поскольку пролет между внутренним и наружным бортами невелик, по условиям прочности требуется балка с относительно небольшим профилем, однако для обеспечения непрерывности флора его высота у внутреннего борта должна равняться высоте двойного дна.

Стенка подкрепляется горизонтальными или вертикальными ребрами жесткости, поскольку отношение ее высоты к толщине получается более 1:80. В стенке могут делаться облегающие вырезы и вырезы для пропуска трубопроводов.

Особое внимание должно уделяться созданию плавного перехода относительно широкого присоединенного пояска флора, образуемого настилом второго дна, в полку флора в межбортном пространстве (фестонные листы).

На рис. 17 показан мидель-шпангоут контейнеровоза с поперечным набором внутреннего борта.

На рис. 18 показан мидель-шпангоут танкера «Волгонефть» с поперечным набором наружного и продольным – внутреннего борта, причем Конструкция и расчет бортовых перекрытийвнутренний борт выполнен из гофрированных листов.

Наиболее целесообразна конструкция двойных бортов следующая:

• в местах расположения рамных шпангоутов, вместо них устанавливаются диафрагмы. Это листовая конструкция, выполненная при необходимости с вырезами, подкрепленная ребрами жесткости. Диафрагмы вместе с присоединенными поясками бортов обладают избыточной прочностью и вырезы в ней могут быть увеличены;
• такая же конструкция в виде проницаемой (или непроницаемой) конструкции может быть применена вместо расположенных на одном уровне бортовых стрингеров (платформы).

Толщина диафрагм и платформ должна приниматься в соответствии с таблицей “Минимальные толщины листов”Листовые конструкции корпуса судна. Правилами Регистра допускается как поперечная, так и продольная система набора внутреннего борта.

Обшивка внутреннего борта должна доводиться до днища или до настила второго дна, но в последнем случае необходимо в междудонном пространстве установить дополнительный кильсон.

На рис. 19 показана продольная система набора внутреннего борта.

Палубный набор

Палубный набор, являясь частью непроницаемого корпуса, предназначен для обеспечения устойчивости и прочности палубного настила и представляет собой Конструкция поперечных и продольных перебороксистему продольных и поперечных балок, соединенных между собой. Настил палубы, являясь верхним пояском эквивалентного бруса, участвует в обеспечении как общей, так и местной прочности корпуса.

Палубные перекрытия опираются на борта, поперечные и продольные переборки. В зависимости от типа, размеров и назначения судна применяют различные системы набора: поперечную, продольную или комбинированную, сообразуясь с общей схемой набора корпуса.

Поперечная система палубного набора

На судне с поперечной системой палубного набора балками главного направления являются бимсы, идущие от борта до борта (рис. 20) или полубимсы (рис. 21).

Палубные перекрытия состоят из бимсов и карлингсов. Совокупность этих балок обеспечивает работу палубного перекрытия, что всегда эффективнее, чем работа изолированных балок.

Большие вырезы в палубе подкрепляют продольными и поперечными надпалубными балками – комингсами, положение которых согласовывают с бимсами и карлингсами. Высоту комингсов в целях обеспечения безопасности работы экипажа принимают не менее 600 мм.

Система набора палубных перекрытий может быть поперечной или продольной. Поперечная система набора применяется на относительно небольших судах.

Поперечная система набора палуб может быть однородной или неоднородной. Конструкция судового набораОднородная система набора состоит из бимсов одинакового профиля, установленных на каждой шпации. Такая система хорошо согласуется с однородной системой набора бортов.

При неоднородной системе бортовых перекрытий целесообразно применить неоднородную систему набора палубных перекрытий, состоящую из рамных и холостых бимсов и продольных рамных балок – карлингсов. Карлингсы вместе с бимсами образуют палубное перекрытие, опорой которого являются борта, продольные и поперечные переборки. Карлингсы в то же время являются опорами для холостых бимсов.

Рамные бимсы устанавливают в плоскости каждого рамного шпангоута, а также в плоскости поперечных комингсов грузовых люков.

Момент сопротивления поперечного сечения бимсов с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее:

• для участков палуб, предназначенных для размещения груза

где:

• k₀ – коэффициент равный 4 – для холостых бимсов, если не предусмотрена разгрузка грейферами:
  • 5 – для холостых полубимсов;
  • 7 – для рамных бимсов;
  • 28 – для рамных полубимсов;
• k₁ – коэффициент, равный 1 – для холостых бимсов и полубимсов:
  • для рамных бимсов в соответствии с табл. 1, где вместо слова «кильсон» следует читать «карлингс»;
• k₂ – коэффициент, равный 1 – для холостых бимсов и полубимсов:
  • для рамных бимсов и полубимсов в соответствие с табл. 2;
  • d – для холостых бимсов и полубимсов – шпация, для рамных бимсов и полубимсов – расстояние между соседними рамными бимсами и полубимсами, м;
• B₁ – наибольшее расстояние:
• для рамных бимсов – между бортами или между бортом и продольной переборкой;
• для холостых бимсов – между карлингсами, или между карлингсом и продольной переборкой (бортом);
• p – расчетное Грузовые характеристики морских грузовдавление груза, кПа, определяемое по формуле

где:

• m – максимальная масса груза, которая может быть принята на загружаемый участок, т;
• f – площадь данного загружаемого участка, м².

Давление груза p должно быть не менее давления, определяемого с учетом неравномерности его распределения по формуле:

где:

• k_н – коэффициент неравномерности давления груза, принимаемый равным 1,25 для рамных шпангоутов;
• 1,50 – для холостых;
• для участков палуб наливных судов в районе грузовых отсеков;

где:

• k₀, k₁, k₂ – коэффициенты, определяемые по формуле 19;
• для открытых, не предназначенных для размещения груза участков палуб судов всех типов, кроме наливных

Значения коэффициента k₀ приведены в табл. 3.

 
Коэффициенты k₁, k₂ определены в формуле 21.

Для участков палуб, на которые через пиллерсы, стенки надстроек и т. п. передаются нагрузки с выше расположенных палуб, момент сопротивления рамного бимса, определенного по формуле 21 должен быть умножен на коэффициент m = (n + 1),

где:

• n – число вышерасположенных палуб.

Для закрытых участков палуб корпуса и надстроек, предназначенных для размещения пассажиров и экипажа,

где:

• k₀ – коэффициент, равный 1,85 – для холостых бимсов;
• 2,5 для холостых полубимсов;
• 3,6 для рамных бимсов;
• 14 для рамных полубимсов.

Для верхних палуб надстроек и рубок, не предназначенных для размещения грузов и пассажиров, минимальный момент сопротивления может быть уменьшен на 30 % по сравнению с вычисленным по формуле 25.

Это интересно: Расчет общесудовых систем морских судов

Для холостых бимсов судов-площадок, если предусмотрена погрузка и разгрузка грейфером

где:

• k – коэффициент, принимаемый равным 0,5 для кранов грузоподъемностью 50 кН;
• 1,0 для кранов грузоподъемностью 100-160 кН;
• 1,5 для кранов грузоподъемностью более 200 кН;
• a – шпация, м;
• c₁ – наибольшее расстояние между внутренними кромками книц, м.

Высота стенки рамного бимса или рамного полубимса должна приниматься не менее 2/3 высоты стенки рамного шпангоута у палубы. Такая же норма для поперечного сечения свободного пояска.

Размеры полубимсов обычно принимаются такими же, как и размеры бортовых шпангоутов. Однако их высоту приходится иногда увеличивать, чтобы пропустить достаточно высокие подпалубные балки (вырез в бимсах на должен превышать 0,4 их высоты).

Поскольку напряжения в полубимсах обычно малы, кницы в узле его соединения с бортовыми шпангоутами можно не ставить (но сварка между ними обязательна).

Для исключения потери устойчивости палубного перекрытия момент инерции поперечного сечения рамных бимсов должен быть не менее определяемого по Правилам, см⁴:

а момент инерции холостого бимса или полубимса, см⁴:

где:

• c – наибольшее расстояние между карлингсами или между карлингсом и продольной переборкой (бортом), м;
• d – расстояние между бимсами.

Установку карлингсов целесообразно их выполнять в одной плоскости с кильсонами, чтобы они вместе с рамной стойкой переборки образовывали продольную раму.

Карлингсы играют роль, аналогичную кильсонам. Они входят в состав верхнего пояска эквивалентного бруса, служат опорами холостым бимсам, повышают устойчивость бимсов, разносят сосредоточенные нагрузки, приложенные к одному из бимсов, в коротких отсеках поддерживают бимсы (а при наличии пиллерсов и в длинных отсеках).

Карлингсы следует устанавливать по возможности в одной плоскости с кильсонами. В этом случае они вместе с рамными стойками поперечных переборок образуют надежную продольную рамную конструкцию.

Места пересечения карлингсов и рамных бимсов, а также кильсонов и флоров являются узлами повышенной жесткости и удобны для установки пиллерсов.

Размеры карлингсов при отношении L_п/B ≥ 0,7 (L_п – длина палубного перекрытия) должны быть не менее размеров рамных бимсов.

Конструкция поперечных и продольных переборокМомент сопротивления поперечного сечения карлингса, см³, с присоединенным пояском, если L_п/B < 0,7 должен быть не менее:

для участков палуб, предназначенных для размещения груза

где:

• k₁ = 1 при одном рамном бимсе, поддерживающем карлингс, а при трех и более бимсах определяется по табл. 4;
• k₂ – коэффициент, определяемый по табл. 5;
• b – средняя ширина площади палубы, поддерживаемая карлингсом, м;
• l_к – Длина пролета карлинга, измеренная между поперечными переборками, пиллерсами или пиллерсом и переборкой, м;
• p – определяется так, как показано в формуле 21.

 
Следует отметить, что при L_п/B₁ < 0,7 карлингс является опорой для рамных бимсов.

Для участков палуб наливных судов в районе грузовых отсеков, а также для открытых, не предназначенных для размещения грузов участков палуб судов всех типов

Классификация, характеристики и размеры сухогрузовСовременные сухогрузные суда с широкими вырезами грузовых люков, превышающие 0,7 ширины судна, делаются мощные непрерывные продольные комингсы. Часть комингса, расположенная ниже палубы, играет роль карлингса. Комингс, минимальная высота которого 0,6 м, определяется из условия безопасности работы экипажа, но вместе с бортом служит опорой для рамного полубимса. По стенкам комингсов в плоскости рамных бимсов должны устанавливаться бракеты.

Ширина бракет по палубе должна быть не менее высоты рамного бимса или половины высоты комингса с учетом того, что меньше, но не менее ширины полки комингса.

Верхняя кромка бракеты приваривается к полке комингса. Полосы или фланцы, подкрепляющие свободную кромку бракеты, должны заканчиваться на «ус», не доходя до полки комингса.

Если отношение высоты стенки комингса к ее толщине превышает 40, то стенка комингса должна быть подкреплена горизонтальными ребрами.

На рис. 22 приведен пример палубного набора при поперечной системе на судне с большим раскрытием палубы.

Продольная система палубного набора

Расстояние между подпалубными продольными балками принимают равным расстоянию между продольными балками днищевого набора. Продольные подпалубные балки опираются на поперечные переборки и рамные бимсы. Рамные бимсы устанавливают в плоскости флоров и рамных шпангоутов. Вместо холостых бимсов по палубе устанавливаются продольные ребра жесткости, опорами для которых служат рамные бимсы и полубимсы. Большие вырезы в палубе подкрепляют надпалубными балками – комингсами. Сравнивая продольную и поперечную систему набора палуб, следует отметить, что продольная система занимает больший объем, чем поперечная, менее рационально воспринимает местную нагрузку от палубного груза по сравнению с поперечной.

Но продольные подпалубные балки увеличивают момент сопротивления эквивалентного бруса и повышают устойчивость палубы, поэтому на судах длиной более 80 м, она является предпочтительной. Моменты сопротивления поперечного сечения с присоединенным пояском рамных бимсов и карлингсов определяют так же, как показано в статье Суда с поперечной системой набора“Поперечная система палубного набора”. Момент сопротивления поперечного сечения продольных подпалубных ребер жесткости с присоединенным пояском, см³, должен быть не менее

где:

• a₁ – расстояние между ребрами жесткости, м;
• d – расстояние между рамными бимсами, м;
• p – принимается согласно формуле 20.

Для палуб судов-площадок, если предусматривается загрузка и разгрузка грейферами

где:

• k – коэффициент, принимаемый равным 0,5 – для кранов грузоподъемностью 5 т;
• 1,0 – для кранов грузоподъемностью 10-16 т;
• 1,5 – грузоподъемностью 20 т.

Для открытых, не предназначенных для размещения груза участках палуб судов всех типов классов «О» и «М», кроме наливных в средней части

Для средней части палуб судов классов «Р» и «Л»

Для закрытых участков палуб, предназначенных для размещения пассажиров и экипажа, судов всех классов в средней части

Момент инерции площади поперечного сечения продольных подпалубных ребер с присоединенным пояском должен быть не менее, см⁴

где:

• f – площадь поперечного сечения подпалубного ребра без присоединенного пояска, см²;
• t – толщина палубного настила, см;
• a₁ – расстояние между ребрами, м;
• d – расстояние между рамными бимсами.

На рис. 23 и рис. 24 приведены примеры оформления палубного набора некоторых судов.

Конструкция комингсов и привальных брусьев

На Грузовые и грузопассажирские морские транспортные судасовременных грузовых судах, люки имеют большие размеры, что уменьшает площадь поперечного сечения палубного пояска. Для частичной компенсации утерянной площади палубы усиливают продольные комингсы люков и делают их непрерывными по всей длине трюмов (рис. 25).

На полках продольных комингсов обычно устраивают направляющие для крышек телескопических люковых закрытий. По этим направляющим люковые крышки перемещаются по длине судна, как по рельсовым путям. Для работы люковых закрытий продольные комингсы грузовых люков должны быть параллельны друг другу. На ряде судов продольные комингсы носового трюма нередко делаются ломаными вследствие сужения палубы в носовой оконечности.

При непрерывных продольных комингсах концентрация напряжений в углах люков уменьшается за счет их непрерывности. Кроме того, промежуток палубы между люками практически не вовлекается в общий изгиб судна, что также снижает их концентрацию. Однако для дальнейшего уменьшения концентрации напряжений в углах люков в плоскости палубы устанавливаются скругленные кницы, а поперечные комингсы притыкаются к продольным без скругления.

Для того, чтобы высокие продольные комингсы не снижали общую Общий продольный изгиб и общая продольная прочность корпусных конструкций суднапрочность корпуса, площадь их поперечного сечения должна составлять не менее 20 % площади сечения непрерывной палубы. На судах, обрабатываемых грейферами, комингсы могут повреждаться в ходе погрузки и выгрузки при случайных ударах грейферов. Такие повреждения опасны, так как в комингсах действуют наибольшие напряжения от общего изгиба. Поэтому комингсы должны иметь достаточную жесткость в горизонтальной плоскости, а также значительную толщину полки и стенки, чтобы выдерживать контакты с грейферами без повреждений. Как показывает практика, для этого ширина полосы комингса должна быть 350-500 мм, а толщины стенки и полосы 10-20 мм.

Ширина выреза в палубе не должна превосходить 0,7 ширины судна. Допускается увеличение выреза до 0,85B при выполнении специальных мероприятий (увеличении жесткости поперечного набора, установке двойных бортов с полупереборками, уменьшении длины вырезов и т. п.). При ширине выреза люков больше 0,7B продольные комингсы должны быть непрерывными по длине всех трюмов и оканчиваться кницами не менее двух высот комингса.

Стенки комингса должны быть в одной плоскости со стенкой карлингса. По стенкам комингсов в плоскости рамных бимсов должны устанавливаться вертикальные бракеты. Ширина бракет по палубе должна быть не менее высоты рамного бимса или половины высоты комингса (в зависимости от того, что меньше).

Верхняя кромка бракеты должна быть приварена к полке комингса. Полосы или фланцы, подкрепляющие верхнюю кромку бракеты, могут заканчиваться на «ус».

Верхние полки комингсов должны быть усилены полосой или профилем, обеспечивающим достаточную устойчивость листов комингсов. Если отношение высоты стенки комингса к толщине превышает 40, то стенка комингса должна быть подкреплена горизонтальными ребрами, в соответствии с приведенными в статье “Конструирование набора балок и их соединений”Особенности судовых балок зависимостями.

Привальные брусья служат для защиты бортовых конструкций от повреждений при швартовке, шлюзовании, во время грузовых операций. Практика показала, что привальные брусья имеют важное значение в обеспечении надежности и долговечности корпусов.

Различают четыре типа привальных брусьев: жесткий, полужесткий, мягкий, полумягкий. На транспортных судах внутреннего плавания наибольшее распространение получили привальные брусья первого и второго, а на скоростных пассажирских судах в основном третьего и четвертого типов. Наибольшее распространение получил полукруглый привальный брус (рис. 27).

Набор переборок

Переборки судна выполняют следующие основные функции:

• разделяют корпус судна на непроницаемые отсеки;
• участвуют в обеспечении общей продольной прочности и общем скручивании (продольные переборки) и общей поперечной прочности (поперечные переборки);
• способствуют обеспечению непотопляемости судна;
• повышают остойчивость при перевозке жидких и сыпучих грузов, воспринимают динамические нагрузки при качке;
• создают опоры для судовых перекрытий;
• служат противопожарной защитой.

Далее рассматриваются только главные переборки, служащие для разделения корпуса на непроницаемые отсеки. Количество и расположение главных переборок определяется Правилами Регистра.

Так, на сухогрузных судах число непроницаемых поперечных переборок должно быть:

• при длине судна от 20 до 60 м – три,
• при длине 61-80 м – четыре,
• при длине 81-100 м – пять,
• при длине более 100 м – шесть.

На судах с двойным дном и двойными бортами в пределах грузового трюма поперечные переборки можно не устанавливать. В этом случае непроницаемые диафрагмы надо устанавливать не реже, чем через 15 шпаций.

На судах-площадках должны быть установлены, как минимум, одна продольная переборка в ДП и раскосные фермы или пиллерсы, расстояние между которыми не должно превышать 2,5 м.

Типы наливных судовНаливные суда длиной до 80 м в районе грузовых танков должны иметь одну продольную переборку, а суда длиной более 80 м – две продольные переборки. Однако Правила Регистра допускают на судах с двойным дном устанавливать одну продольную переборку.

На судах с отношением B/H > 3,5 в дополнение к продольным переборкам, необходимо устанавливать продольные фермы или пиллерсы. Расстояние между продольной переборкой и продольной фермой (пиллерсами) или между продольными фермами не должно превышать 2,5 м.

Поперечные переборки на наливных судах устанавливаются на расстоянии не более 24-х шпаций для судов с высотой борта до 2,5 м и 36-ти шпаций, если высота борта превышает 2,5 м.

Плоские переборки должны быть подкреплены набором. Поскольку набор размещается с одной стороны переборки, его лучше устанавливать в том отсеке, где он создает меньше неудобств при эксплуатации. Листы переборок, как правило, располагают горизонтально, что позволяет менять толщину поясьев по высоте переборки.

Нижние поясья подвергаются большому гидростатическому давлению и усиленной коррозии, а на танкерах интенсивно коррозирует и верхний пояс. Поэтому эти поясья делают утолщенными на один – два мм. Верхний пояс утолщается и на судах-площадках (из-за ударов грейферами).

Опорный контур для поперечных переборок создается днищем, бортами и палубой (а при наличии продольных переборок и ими).

В конструкции с однородным набором ориентация балок зависит от соотношения сторон опорного контура. Поскольку на большинстве речных судов без продольных переборок ширина корпуса превышает высоту борта, то балки устанавливают вертикально, так как пролет, а следовательно, и масса получаются при этом меньшими.

При значительных размерах переборок применение однородной конструкции приводит к существенному увеличению массы набора. В этом случае целесообразнее применить неоднородную систему набора, состоящую из холостых стоек (или горизонтальных холостых балок и рамных стоек и горизонтальных рамных балок – шельфов). Шельфы создают промежуточные опоры для холостых стоек. Рамные стойки служат опорами для горизонтальных балок, а при отсутствии продольных переборок и на широких судах – и для шельфов.

Международные Правила морской перевозки опасных грузовПравила Регистра практически исключают применение однородного набора на переборках. Рекомендуется рамные стойки поперечных переборок устанавливать в плоскости кильсонов и карлингсов. Если кильсоны и карлингсы не находятся в одной вертикальной плоскости, то могут устанавливаться частичные рамные стойки, доходящие до ближайшего шельфа и переходящие в холостые стойки.

Рамные и холостые стойки продольных переборок устанавливают соответственно в плоскости рамных и холостых шпангоутов.

Момент сопротивления поперечного сечения вертикальной рамной стойки с присоединенным пояском должен быть не менее требуемого момента сопротивления рамного бортового шпангоута (без учета ледовых усилений).

При наличии на судне бортовых стрингеров в их плоскости должны быть установлены шельфы, момент сопротивления которых с присоединенным пояском должен быть не менее момента сопротивления поперечного сечения стрингера.

На всех переборках (кроме форпиковой) расстояние между холостыми стойками не должно превышать 0,75 м.

При продольной системе набора палубы и днища холостые стойки поперечных переборок устанавливаются в плоскости продольных ребер жесткости палубы и днища и прикреплены к ним кницами. Момент сопротивления поперечного сечения холостой вертикальной стойки с присоединенным пояском должен быть не менее момента сопротивления холостого шпангоута.

Расстояние между горизонтальными ребрами жесткости непроницаемых переборок рекомендуется принимать равным 550 мм, а момент сопротивления с присоединенным пояском должен быть не менее, см³

где:

• d – расстояние между вертикальными рамными стойками, м;
• $k=\sqrt{2+0,085L}$

   – для всех судов, кроме наливных;

• $k=\sqrt{2+0,050L}$

   – для наливных судов.

Для продольных переборок момент инерции верхнего горизонтального ребра с присоединенным пояском должен быть не менее

где:

• f – площадь поперечного сечения ребра без присоединенного пояска, см²;
• a₁ – расстояние между ребрами, м;
• d – расстояние между рамными стойками, м.

При выборе направления холостых балок переборок с неоднородным набором учитывают следующее:

• вертикальные стойки лучше воспринимают нагрузки с палубы и днища, а горизонтальные – нагрузки, действующие на борта;
• при продольной системе набора палубы и днища вертикальные стойки переборок удобно соединить с помощью книц, при этом концы всех балок оказываются надежно перевязанными.

Для переборок кроме плоских листовых конструкций с набором часто используются гофрированные конструкции. Считается, что масса и трудоемкость изготовления гофрированных переборок на 15-20 % меньше, чем аналогичных плоских. Из-за отсутствия холостого набора на гофрированных переборках упрощается зачистка танков.

На поперечных переборках гофры, как правило, располагают вертикально, на продольных – горизонтально. Это связано со схемой восприятия нагрузок и обеспечения прочности.

Гофры могут непосредственно привариваться к обшивке и настилу. В районах с криволинейными обводами корпуса подгонять гофрированные листы к обшивке достаточно сложно. Поэтому по периметру переборки часто делают переходные плоские участки в виде таврового набора.

Карлингсы, кильсоны и продольные Увеличение жесткости судовых конструкцийребра жесткости палубы и днища крепят к гофрам кницами. Переборки с вертикальными гофрами должны подкрепляться шельфами, которые устанавливаются в плоскости бортовых стрингеров. Переборки с горизонтальными гофрами должны быть подкреплены рамными стойками, устанавливаемыми в плоскости рамных шпангоутов, кильсонов и карлингсов.

Гофры переборок с вертикальным расположением гофров момент сопротивления должен быть не менее требуемого момента сопротивления поперечного сечения холостого шпангоута с присоединенным пояском.

Вид трапециевидных и волнистых гофров показан на рис. 28.

Момент сопротивления гофров должен определяться по формулам

• для трапециевидных гофров:

• для волнистых гофров:

где:

Размеры гофров должны быть такими, чтобы выдерживались соотношения:

• для трапециевидных гофров, если b > a:

• для волнистых гофров:

Вид гофрированных переборок показан на рис. 29.