Материалы к лекционным занятиям по курсу «Конструкция корпуса судов» Архитектурно-конструктивное устройство судов Подготовил доцент Черенков Н.И 2011 год
Основные конструктивные части корпуса судна : 1 – ахтерштевень; 2 – кормовая оконечность с ахтерштевнем; 3 – кормовая надстройка (ют); 4 – поперечный комингс люка; 5 – грузовой люк; 6 – штурманская рубка и навига-ционный мостик; 7 – лебедочные ростры; 8– одностержневая мачта; 9 – переходная кница надстройки; 10 – носовая надстройка (бак); 11 – носовая оконечность; 12 – наклонный ледокольный форштевень; 13 – продольный комингс люка; 14 – бортовая обшивка; 15 – днище; 16– секционный сварной шов (стык); 17 –– продольный сварной шов, соединяющий поясья наружной обшивки (паз); 18 – скула; 19 – верхняя палуба
1 – форштевень; 2 – нижняя палуба; 3 – цепной ящик; 4 – форпик; 5 – форпиковая (таранная) переборка; 6 – носовой грузовой трюм; 7 – днище; 8 – диптанк; 9 – носовая машинная переборка; 10 – коффердам; 11 – второе дно; 12 – междудонное пространство; 13 – машинное отделение; 14 – кормовая машинная переборка; 15 – коридор гребного вала; 16 – кормовой грузовой трюм; 17 – рецесс туннеля гребного вала; 18 – ахтерпиковая переборка; 19 – ахтерпик; 20 – ахтерштевень; 21 – твиндек (румпельное отделение); 22 – ют; 23 – шахта аварийного выхода; 24 – верхняя палуба; 25 – твиндек (межпалубное пространство); 26 – средняя надстройка; 27 – рубка; 28 – бак.
1 – второе дно; 2 – II платформа; 3 – I платформа; 4 – третья (нижняя палуба); 5 – вторая палуба; 6 – верхняя палуба; 7 – палуба надстройки I яруса (палуба бака; средней надстройки, юта); 8 – палуба надстройки II яруса (прогулочная палуба); 9 – палуба рубки III яруса (шлюпочная палуба); 10 – палуба рубки IV яруса (нижний, ходовой мостик); 11 – палуба рубки V яруса (верхний, навигационный мостик)
1 – руль, 2 – движитель, 3 – главный двигатель с коробкой передач и валогенератором, 4 – помещение для баллонов с CO 2, 5 – спасательный плот, 6 –спасательная шлюпка, 7 – подъемный кран, 8 – труба со всеми выхлопными трубами, 9 –сигнальная мачта, 10 – радар, 11 – навигационный мостик, 12 – приспособление, 13 – кран для крышек люка, 14 – цистерна тяжелого топлива, 15 – насыпной груз, 16 – вертикальная переборка, 17 – тяжеловесный груз (сталь в рулонах), 18 – загрузка трюма, 19 – вторая палуба с закрытым люком, 20 – генеральный груз (рулоны бумаги), 21 – ширстрек, 22 – трюмная вентиляция, 23 – постоянная переборка, 24 – контейнерная опора, 25 – крыша цистерны, максимальный груз 15 т/м3, 26 – контейнеры, 5 рядов, 3 яруса, 27 – вертикальная (съемная) переборка, 28 -– комингс люка, 29 – бортовая цистерна (балласт), 30 – насыпной груз, 31 – проход, 32 – крышки люков, 33 – носовая сигнальная мачта, 34 – волнорез, 35 – якорная лебедка, 36 – таранная переборка, 37 – диптанк, 38 – носовое подруливающее устройство в направляющей насадке, 39 – удлиненный форпик с бульбообразным форштевнем, 40 – левый борт, 41 – правый борт
1 – якорь, 2 – бульбовый нос, 3 – носовое подруливающее устройство, 4 – обшивка, 5 – двойной борт, 6 – плоские стойки, 7 – крышка люка, 8 – рамный шпангоут, 9 – рефрижераторный контейнер, 10 – спасательная шлюпка, 11 – машинное помещение, 12 – гребной вал, 13 – киль, 14 – движитель, 15 – руль, 16 – ватерлиния, 17 – трюм, 18 – вертикальные направляющие, 19 – ограждение (крылья) мостика, 20 – рулевая рубка, 21 – навигационное оборудование, 22 – радар, 23 – сигнальная мачта, 24 – дымовая труба, 25 – 20-футовый контейнер, 26 – 40-футовый контейнер
1 – балансирный руль с движителем, 2 – вспомогательное оборудование, 3 – спасательная шлюпка в гравитационных шлюпбалках, 4 – гидравлическое силовое оборудование, 5 – грузовая диспетчерская, 6 –дымовая труба, 7 – кормовая надстройка, 8 – палуба рулевой рубки с навигационным оборудованием, 9 – гидравлическая система для управления якорным и швартовным устройством, 10 – шлангоподъемный кран, 11 – коллектор, 12 – бортовая цистерна в двойном корпусе, 13 – внутренний борт с набором, 14 – второе дно, 15 – грузовой танк, 16 – поперечная переборка вертикальными гофрами, 17 – грузовой насос, 18 – переходный мостик, 19 – леерное ограждение, 20 – носовая сигнальная мачта, 21 – рамные бимсы, 22 – грузовой нагреватель, 23 – палуба полубака с якорным и швартовным устройствами, 24 – носовое подруливающее устройство, 25 – бульбообразный нос,
Общая прочность судна – это способность корпуса при общем изгибе судна воспринимать внешние нагрузки в предусмотренных проектом условиях эксплуатации без разрушения, с сохранением непроницаемости и формы корпусных конструкций (с возможными деформациями в допустимых пределах). Недостаток общей прочности приводит к разрушению корпуса судна из-за появления трещин в растянутых связях или потери устойчивости сжатых. Обеспечивается распределением материала и конструк-тивным устройством перекрытий судна для создания необходимых моментов сопротивления палубы и днища. Оценивается на основе рассмотрения общего продольного изгиба эквивалентного бруса.
Условная двух- или многотавровая монолитная тонкостенная балка, используемая при оценке общей продольной прочности, для которой справедлива гипотеза плоских сечений и имеющая формально такие же геометрические характеристики поперечного сечения, что рассматриваемое судно. Эквивалентный брус состоит из совокупности одноосно нагруженных продольных конструктивных связей, принимающих эффективное совместное участие в общем продольном изгибе. Общий продольный изгиб - изгиб корпуса судна как балки в диаметральной плоскости под действием нагрузок со стороны моря и сил тяжести от веса корпуса, грузов и оборудования
К понятию общего продоль-ного изгиба корпуса судна
Общий продольный изгиб корпуса судна приводит к появлению в палубе и днище судна значительных сжимающих и растягивающих напряжений. Первые из них вызывают потерю устойчивости пластин настила верхней палубы, а также пластин днищевой обшивки и скулового пояса. Растягивающие напряжения приводят к появлению трещин в углах люков, местах прохода продольных связей через поперечные конструкции, узлах соединения конструкций, где имеет место концентрация напряжений. Потеря устойчивости продольно ориентированных пластин происходит при сжимающих напряжениях в четыре раза больших, чем у пластин, расположенных поперек судна. Ориентация пластин судовой обшивки определяется расположением балок основного набора перекрытий корпуса, которое задается системой набора этого перекрытия. Для уменьшения опасного действия растягивающих напряжений применяются стали с высокими вязкостными характеристиками, стали повышенной прочности, увеличиваются толщины и размеры конструкций
а – поперечная; б– продольная; в – комбинированная
Суда длиной до 80 - 100 м обычно имеют поперечную систему набора. С увеличением длины судна растут напряжения от общего продольного изгиба корпуса, особенно на удалении от нейтральной оси: в верхней палубе и в днище. Они опасны в первую очередь тем, что могут привести к потере устойчивости сжатых, наиболее гибких элементов -настила палубы или обшивки днища. Балки набора повышают их устойчивость, причём выбор ориентации балок (вдоль сжимающей нагрузки или поперёк) имеет большое значение. А именно, напряжение, при котором теряет устойчивость прямоугольная пластина, подкреплённая с четырёх сторон балками, примерно в четыре раза выше, если сжатие происходит вдоль пластины в отличие от сжатия поперёк. Для судов длиной более 100 - 120 м применение поперечной системы набора для днища нежелательно, ввиду сложности обеспечения устойчивости пластин обшивки и настила при общем изгибе судна. Продольная же система набора позволяет легко обеспечить их устойчивость при сжимающих напряжениях вплоть до предела текучести материала. Для судов длиной более 100 м применение поперечной системы набора для днища проблематично ввиду сложности обеспечения устойчивости пластин обшивки и настила при общем изгибе судна. Продольная же система набора позволяет легко обеспечить их устойчивость при сжимающих напряжениях вплоть до предела текучести материала. Для судов длиной более 100 м применение поперечной системы набора для днища проблематично ввиду сложности обеспечения устойчивости пластин обшивки и настила при общем изгибе судна. Продольная же система набора позволяет легко обеспечить их устойчивость при сжимающих напряжениях вплоть до предела текучести материала.
1 - фальшборт; 2 - планширь; 3, 15 - палубный стрингер; 4, 14 - настил палубы; 5 - комингс люка; 6 - полубимс; 7 - рамный бимс; 8 - стрингерный угольник; 9 - ширстрек; 10 - ребро жесткости борта; 11 - продольная подпалубная балка; 12, 19 - пиллерс; 13 - промежуточный шпангоут; 16 - бортовая наружная обшивка; 17 - бортовой стрингер; 18 - карлингс; 20, 26 - продольная балка второго дна; 21 - флор; 22 - настил второго дна; 23 - скуловая кница; 24 - шпангоут; 25 - крайний междудонный лист; 27 - кница пиллерса; 28 - ребро жесткости флора; 29 - туннельный киль; 30 - днищевой стрингер; 31 - скуловая бракета; 32 - скуловой пояс; 33 - продольная днищевая балка; 34 - ребро жесткости днищевого стрингера; 35 - днищевая наружная обшивка; 36 - ребро жесткости туннельного киля; 37 - горизонтальный киль
1 — стрингерный угольник; 2 — рамный шпангоут; 3 — продольная переборка; 4 — доковая стойка; 5 — карлингс (отбойный лист); 6 — рамный бимс; 7 — поперечная переборка; 8 — стойка переборки; 9 — шпангоут; 10 — бортовой стрингер; 11 —шельф; 12 — продольная днищевая балка; 13 — вертикальный киль; 14 — флор; 15 — скуловая кница; 16 — скуловой пояс; 17 — распорка; 18 — продольная палубная балка; 19 — ширстрек.
Конструкция типичного трюма контейнеро-воза
Флоры и стрингеры имеют овальные вырезы для отверстий доступа и уменьшения их массы Флоры бывают водонепроницаемыми, сплошными, бракетными и облегчёнными (имеют большие вырезы в своих стенках по сравнению со сплошными) Если флор не отделяет водонепроницаемый отсек, то между наружной обшивкой и стенкой флора имеются отверстия для стока воды – голубницы. Флоры со шпангоутами соединяются кницами. Двойное дно необходимо для увеличения прочности корпуса. Все современные суда с длиной более 80 метров имеют двойное дно.
Чертёж растяжки наружной обшивки
Двойной борт судов
Конструкция супертанкера
Борт танкера
Палуба – система горизонтальных перекрытий, идущих непрерывно по всей длине и ширине судна Платформа – горизонтальное перекрытие в пределах одного отсека или его части Палуба обеспечивает непроницаемость корпуса, участвует в сохранении общей продольной прочности, на ней располагаются надстройки и рубки
Вид на палубу контейне-ровоза
Переборки на судне используются для разделения внутреннего объема корпуса на отдельные помещения по длине (поперечные переборки) и ширине (продольные переборки). На сухогрузных судах поперечные переборки выполняют роль аварийных переборок и обеспечивают непотопляемость судна. Минимально необходимое число поперечных непроницаемых переборок зависит от длины судна и определяется требованиями Правил Регистра
Установка бортовой секции балкера с частью поперечной переборки
Проницаемая переборка контейнеровоза
Набор оконечностей судна отличается от набора остальных его частей повышенной прочностью, так как в процессе эксплуатации судна эти части наиболее подвержены силовому воздействию (волнение, швартовка, лёд ) Кормовая оконечность испытывает также усилия со стороны пропульсивного комплекса
Конструкция носовой оконечности судна: 1 — бортовой стрингер; 2 — форпиковая переборка; 3 — настил диптанка; 4 —вертикальный киль; 5 — платформа; 6— форштевень; 7—верхняя палуба; 8 — палуба бака; 9 — стенка цепного ящика; 10 — отбойная переборка в ДП; 11 — основной шпангоут; 12— промежуточный шпангоут; 13 — бимсы; 14 — промежуточный ряд бимсов; между бортовыми стрингерами (холостые бимсы); 15 —кница; 16 – брештуки; 17 – флоры; 18 – козырек
Конструкция кормовой оконечности: 1 – палуба юта; 2 – рамный бимс палубы юта; 3 – бимс палубы юта; 4 – карлингс палубы юта; 5 – продольные подпалубные балки; 6 – главная палуба; 7 – поворотные шпангоуты; 8 – ахтерпиковая переборка; 9 – горизонтальные ребра жесткости ахтерпиковой переборки; 10 – продольная переборка; 11 – стрингер кормового подзора; 12 – обшивка транца; 13 – стойка транца; 14 – флоры; 15 – подошва ахтерштевня; 16 – пятка ахтерштевня; 17 – дейдвудная труба; 18 – яблоко старнпоста; 19 – кронштейн для крепления рудерпоста; 20 – старнпост; 21 – ледовый зуб; 22 – гельмпортовая труба; 23 – пиллерс
1. Двигатель; 2. Вал двигателя с гибкой муфтой; 3. Дисковый редуктор; для снижения числа оборотов двигателя (например, 1000 оборотов в минуту) до приемлемой скорости вращения винта (например, 200 оборотов в минуту) сокращение 5:1; 4. Валогенератор, для обеспечения корабля электричеством, когда работает двигатель; 5. Туннель гребного вала с подшипником; 6. Дейдвудная труба; 7. Гребной винт
1. Лопасть винта (окружная скорость 31,4 м / с); 2. Босс или концентратор; 3. Водо/масло непроницаемое герметичное уплотнение; 4. Яблоко ахтерштевня; 5. Гребной вал, 240 оборотов в минуту; 6. Дейдвудная труба; 7. Промежуточный вал (на валу двигателя); 8. Корпус редуктора (1:2,5); 9. Механический привод насоса смазочного масла; 10. Фланец вала (упор); 11. Приводной механизм вращения вала;
