Системы набора перекрытий и корпуса судна

КонструкциЯ корпусов судов

Методические указания и задания

на выполнение лабораторной работы для студентов

очного обучения специальностей

180101 «Кораблестроение», 180402 «Судовождение»,

180403 «Эксплуатация судовых энергетических»,

180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств»,

180507 «Менеджмент организации»

Нижний Новгород

Издательство ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

УДК 629.5.023

Ф94

Фунтикова, Е. В.

Конструкция корпусов судов : метод. указ. и задания на выполнение лаб. работы Е.В. Фунтикова. – Н. Новгород : Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009 – с.

Указания содержат сведения о конструкциях и элементах корпусов судов. Даны основные определения и понятия по конструкции корпуса, рассмотрены системы набора перекрытий и корпуса, а также правила изображения элементов и частей корпусных конструкций.

Методические указания написаны в соответствии с программами по дисциплинам: «Теория и устройство судов» для специальностей 180402 «Судовождение», 180403 «Эксплуатация судовых энергетических», 180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств»; «Энциклопедия речного флота» для специальности 180101 «Кораблестроение»; «Транспортные средства» для специальности 180507 «Менеджмент организации».

Работа рекомендована к изданию кафедрой проектирования и технологии постройки судов (протокол № 12 от 30.06.09 г.).

Ó ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009

ВВЕДЕНИЕ

Целью этой работы является изучение корпусных конструкций и закрепление теоретических знаний по конструкции корпуса судна.

В ходе работы студентам необходимо выполнить следующие задачи:

1. Изучить элементы судовых конструкций и системы набора;

2. Ознакомиться с правилами изображения элементов корпусных конструкций и научиться читать конструктивные чертежи;

3. Выполнить чертежи узлов типовых соединений балок набора и указать их месторасположение на сечениях корпуса в соответствии с заданием.

В приложении 1 представлены варианты заданий для выполнения работы.

В связи с тем, что данная работа направлена на изучение корпусных конструкций судов, она содержит, наряду с методическими указаниями, пояснения к терминам и определениям основных корпусных элементов и конструкций, общие сведения по системам набора перекрытий и корпуса, а также необходимые данные для чтения чертежей.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО КОНСТРУКЦИИ

КОРПУСА СУДНА

Термины и определения основных корпусных

Элементов и конструкций

Выполнение данной работы предусматривает ознакомление с конструктивными особенностями конструкции корпусов судов и освоение основных понятий и определений. Приведенные ниже термины и определения конструктивных элементов и корпусных конструкций соответствуют ГОСТу 13641 [1].

Корпус судна – коробчатая металлическая конструкция, состоящая из набора, обшивки, переборок, настилов палуб и платформ судна, обеспечивающая создание силы плавучести, прочность и возможность размещения людей, грузов и оборудования.

Наружная обшивка – непроницаемая оболочка корпуса, которая вместе с подкрепляющим ее набором образует борта, днище и оконечности судна.

Наружную обшивку корпуса сваривают из отдельных листов, длинные стороны которых направляют вдоль судна. Швы листов, идущие поперек судна, называют стыками, а идущие вдоль судна – пазами [4].

Пояс наружной обшивки – ряд листов обшивки в продольном направлении, имеющих общие пазы (рис. 1).

Некоторые участки обшивки имеют специальные названия:

ширстрек – верхний пояс бортовой наружной обшивки, примыкающий к верхней палубе;

ледовый пояс – утолщенные листы наружной обшивки в районе действия ледовой нагрузки;

скуловой пояс – пояс наружной обшивки в районе скулы;

горизонтальный киль – средний пояс днищевой наружной обшивки, расположенный симметрично относительно диаметральной плоскости;

палубный стрингер – участок палубы, примыкающий к борту.

Рис. 1. Элементы оболочки корпуса:

1 – пояс; 2 – паз; 3 – стык; 4 – палубный стрингер; 5 – ширстрек; 6 – ледовый пояс; 7 – скуловой пояс; 8 – килевой пояс

Настил – полотнище из листового металла, расположенное в горизонтальной плоскости. Различают настил палубы, платформы, второго дна.

Подкрепляющие обшивку металлические балки образуют набор корпуса.

Набор корпуса – каркас из продольных и поперечных балок, который придает корпусным конструкциям судна заданную форму и вместе с обшивкой и настилом обеспечивает им необходимую прочность и жесткость.

Балки набора делятся на рамные и холостые (рис. 2). Балки рамного набора изготавливают, как правило, сварными усиленного таврового профиля или гнутыми Г-образного профиля. По высоте рамные балки в 3-4 раза больше холостых. Балки холостого набора изготавливают из профилей стального проката: полособульба (симметричного и несимметричного), угольника (равнополочного и не равнополочного).

Рис. 2. Поперечные сечения рамных и холостых балок набора:

а – рамные балки; б – холостые балки;

1 – тавровая балка; 2 – -образные балки; 3 – угольник; 4 – полособульб

несимметричный; 5 – полособульб симметричный

Балки набора, расположенные в разных местах корпуса в определенном направлении имеют свои названия (рис. 3).

Рис. 3. Элементы корпуса:

1 – диаметральный кильсон; 2 – боковой кильсон; 3 – днищевое продольное ребро жесткости; 4 – голубница (отверстие); 5 – скуловой киль; 6 – кница; 7 – бортовой рамный шпангоут; 8 – бортовой стрингер; 9 – привальный брус; 10 – фальшборт; 11 – планширь; 12 – стойка фальшборта; 13 – продольное подпалубное ребро жесткости; 14 – рамный полубимс; 15 – бракета; 16 – комингс; 17 – пиллерс; 18 – флор

Поперечные балки, идущие в одной плоскости, образуют шпангоутную раму (шпангоут), в которую входят днищевая ветвь, бортовая и палубная.

Рамный шпангоут – поперечная рама, выполненная из балок рамного набора.

Холостой шпангоут – поперечная рама, выполненная из балок холостого набора.

Флорный шпангоут – поперечная рама, выполненная из холостого набора, за исключением днищевой ветви, которая изготавливается из рамной балки.

Бимс – поперечная балка шпангоутной рамы, проходящая под палубой или платформой.

Полубимс – бимс, проходящий не по всей ширине корпуса, например, от борта до выреза в палубе.

Кильсон – усиленная (рамная) днищевая продольная балка набора; на судах с двойным дном – в виде вертикального листа.

Бортовой стрингер – усиленная (рамная) продольная балка бортового перекрытия.

Карлингс – усиленная (рамная) продольная балка палубного перекрытия.

Ребро жесткости – балка холостого набора, подкрепляющая лист обшивки, настила или стенку балки рамного набора и обеспечивающая местную жесткость.

Комингс – конструкция, окаймляющая вырез в палубе, переборке, платформе, выгородке.

Пиллерс – отдельно стоящая стойка для поддержания палубы.

В узлах соединения балок набора и присоединения их к обшивке для обеспечения прочности и жесткости конструкции устанавливают специальные листовые детали различной формы: кницы и бракеты. По свободной кромке (не приваренной) эти детали могут иметь отогнутый фланец или приваренную полосу.

Системы набора перекрытий и корпуса судна

При конструировании корпуса судна применяются различные системы набора [5].

Система набора – определенное расположение балок набора в корпусе судна, отличающееся ориентацией балок (вдоль или поперек судна), расстоянием между ними и порядком чередования рамных и холостых балок.

Различают системы набора перекрытий и корпуса судна. Перекрытие – это участок обшивки или настила, подкрепленный набором и ограниченный опорным контуром, образованным из прочных корпусных конструкций. Перекрытия бывают днищевыми, бортовыми, палубными. К ним относятся переборки, платформы, настил второго дна и т. д.

Существует две системы набора перекрытий: поперечная и продольная. При поперечной системе набора поперечные балки расположены чаще, а при продольной чаще располагают продольные балки. В обоих случаях набор перекрытия включает рамные и холостые балки, при этом рамные балки устанавливаются и вдоль и поперек судна. Холостые балки при поперечной системе устанавливаются только поперек, а при продольной системе – вдоль судна. Поэтому при поперечной системе расстояние между поперечными балками меньше, чем между продольными балками, а при продольной системе наоборот.

Системы набора корпуса бывают поперечной, продольной и смешанной (в средней части корпуса).

При поперечной системе набора корпуса днищевые, бортовые и палубное перекрытия имеют поперечную систему набора (рис. 4).

Рис. 4. Конструкция корпуса с поперечной системой набора

1 – стрингер палубный; 2 – настил палубы; 3 – бимс; 4 – карлингс;

5 – бимс рамный; 6 – кница бимсовая; 7 – угольник подсланевый;

8 – шпангоут; 9 – шпангоут рамный; 10 – флор; 11 – киль горизонтальный; 12 – киль вертикальный; 13 – стрингер днищевой; 14 – пояс скуловой; 15 – кница скуловая; 16 – стрингер бортовой; 17 – ширстрек

В поперечных плоскостях располагаются рамные и холостые шпангоутные рамы. Вдоль судна располагаются только рамные балки (кильсоны, стрингеры, карлингсы). При такой конструкции обеспечивается местная прочность корпуса: хорошее восприятие поперечного сжатия, возникающего от давления ледяного поля и ударные нагрузки при швартовке и навалах. Недостатком поперечной системы набора является малая прочность при общем продольном изгибе. Поэтому эта система применяется на судах с небольшой относительной длиной, при L/Н < 15. К ним относятся буксиры, толкачи, катера, ледоколы, небольшие пассажирские суда. Поперечная система набора более технологична, особенно при криволинейных обводах корпуса. Поэтому она используется в оконечностях большинства судов.

При продольной системе набора корпуса днищевые, бортовые и палубное перекрытия имеют продольную систему набора (рис. 5).

Рис. 5. Конструкция корпуса с продольной системой набора:

1 – бортовой стрингер; 2 – карлингсы; 3 – палубные ребра жесткости; 4 – рамный бимс; 5 – бортовые ребра жесткости; 6 – бортовой рамный шпангоут; 7 – днищевые ребра жесткости; 8 – флор; 9 – кильсоны, 10 – скуловой пояс

В поперечных плоскостях располагаются только рамные шпангоутные рамы. Вдоль судна располагаются как рамные балки (кильсоны, стрингеры, карлингсы), так и холостые (ребра жесткости). Данная система позволяет обеспечить повышенную прочность корпуса при общем продольном изгибе. Однако, при этой системе корпус судна плохо приспособлен к восприятию местных нагрузок на борта. Продольная система набора корпуса нашла ограниченное применение. Она используется на крупных несамоходных речных наливных судах и судах технического флота.

При смешанной системе набора корпуса применяются различные сочетания систем набора отдельных перекрытий. Наибольшее распространение получила смешанная система академика Ю. А. Шиманского. При этой системе в средней части корпуса днищевые и палубные перекрытия набираются по продольной системе, а бортовые – по поперечной (рис. 6). Вследствие этого обеспечиваются общая продольная прочность корпуса и местная прочность бортов при воздействии внешних нагрузок. Система Шиманского применяется на большинстве судов при длине корпуса более 60 м.

Рис. 6. Конструкция корпуса со смешанной системой набора:

1 – бортовые холостые шпангоуты; 2 – бортовой рамный шпангоут; 3 – днищевые ребра жесткости; 4 – кильсон; 5 – флор (днищевой рамный шпангоут); 6 – бортовой стрингер; 7 – ширстрек; 8 – палубный стрингер; 9 – палубные ребра жесткости; 10 – карлингс; 11 – рамный бимс

В оконечностях корпуса и в машинном отделении всегда используется поперечная система набора независимо от системы набора в средней части корпуса. Это связано с повышенными гидродинамическими нагрузками в условиях волнения и от работы винтов, с динамическими нагрузками от работающих двигателей, а также с технологией изготовления корпуса.

В зависимости от назначения и конструктивного типа судна различают следующие виды конструкций:

– с одинарными бортами и дном (рис. 7);

– с двойными бортами и двойным дном (рис. 8);

– с одинарными бортами и двойным дном (рис. 9).

Так нефтеналивные и трюмные (бункерные) сухогрузные суда для ускорения погрузки-выгрузки, а также обеспечение непотопляемости и сохранности груза при получении пробоины и пр., обязательно имеют двойные борта и двойное дно. В этом случае наружный и внутренний борта набираются, как правило, по одной системе. Днище и двойное дно также имеют одинаковую систему набора.

При наличии двойного дна в днищевых ветвях рамных шпангоутов (флорах) и кильсонах делают вырезы, позволяющие осматривать междудонное пространство и снижающие массу корпуса.