1 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Гидравлика» А.А. Хмелев ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО МИДЕЛЬ-ШПАНГОУТА СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ Методическое пособие для студентов специальности 1-37 03 02 «Кораблестроение и техническая эксплуатация водного транспорта» В 4 частях Ч а с т ь 2 М и н с к Б Н Т У 2 0 1 2 2 УДК 629.55.01 (075.8) ББК 39.42 я 7 Х 65 Р е ц е н з е н т ы: д-р техн. наук, профессор кафедры «Гидравлика» И.В. Качанов; зам. министра транспорта и коммуникаций Республики Беларусь А.Н. Чернобылец X 65 Хмелев, А.А. Проектирование конструктивного мидель-шпангоута судов внут- реннего плавания: методическое пособие для студентов специально- сти 1-37 03 02 «Кораблестроение и техническая эксплуатация водно- го транспорта»: в 4 ч. /А.А. Хмелев. – Минск: БHТУ, 2012. – Ч. 2. – 59 с. ISBN 978-985-525-775-3 (Ч.2). Предлагаемое методическое пособие предназначено для студентов кораблестроительных специальностей и может быть использовано при изучении курса конструкции корпуса судна и при выполнении курсовых и дипломных проектов. В издании изложены вопросы расчета общей продольной прочно- сти и проектирования днищевых, бортовых, палубных перекрытий судов внутреннего плавания. Часть 1 настоящего пособия издана в БНТУ в 2010 г. УДК 629.55.01 (075.8) ББК 39.42 я 7 ISBN 978-985-525-775-3 (Ч.2) © Хмелев А.А., 2012 ISBN 978-985-525-367-0 © БНТУ, 2012 3 5. НАБОР БОРТОВЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ 5.1. Общие требования к проектированию бортовых перекрытий Бортовой набор включает чередующиеся рамные и холостые шпангоуты и бортовые стрингеры (рисунок 5.1) и, как правило, набирается по поперечной системе набора. Продольная система набора допускается Правилами Речного ре- гистра лишь в отдельных обоснованных случаях. Такая система позволяет унифицировать бортовой набор с палубным и днищевым, повысить эффективность участия борта в общем изгибе. При такой системе набора бортовые продольные балки опираются на рамные шпангоуты, а бортовые стрингеры играют лишь разносящую роль. Рисунок 5.1 – Бортовое перекрытие с холостыми и рамными шпангоутами: 1 – палубный настил; 2 – холостой шпангоут; 3 – рамный шпангоут; 4 – бортовой стрингер В отдельных случаях применяется и комбинированная система набора, включающая элементы продольной и поперечной систем. Применяется и однородный набор бортов, состоящий из одина- ковых шпангоутов, выполненных из прокатного профиля. По срав- 4 нению с рассмотренными системами набора, включающими рамные и холостые балки, он позволяет: ـ увеличить полезный объем внутренних помещений; ـ упростить отделку помещений; ـ упростить технологию постройки за счет исключения операций к установке рамного набора. Однородному набору борта чаще соответствуют флоры, уста- новленные на каждом шпангоуте, т.е. все шпангоуты при этом ока- зываются флорными. Бортовые стрингеры или вообще не ставятся или делаются из того же профиля, что и шпангоуты. Поскольку промежуточные опоры на бортовых стригерах отсутствуют, пролет шпангоута, равный расстоянию от палубы до флора, получается большим, особенно на высокобортных судах, что приводит к необ- ходимости принимать по условиям прочности значительный про- филь. Поэтому при однородном наборе масса корпуса, как правило, возрастает. Отсутствие перевязанных между собой рамных балок приводит к уменьшению прочности и жесткости бортового пере- крытия, особенно при действии эксплуатационных и ледовых нагрузок. Однородный набор находит ограниченное применение, преимущественно в трюмах сухогрузных судов, перевозящих тар- ные грузы, на рыболовных судах, на небольших судах с килевато- стью и в отсеках с жилыми помещениями. На бортовые перекрытия действует продольная нагрузка в плос- кости перекрытия и поперечная – нормально его плоскости. Про- дольная нагрузка, возникающая при общем изгибе корпуса судна, может вызвать потерю устойчивости верхних пластин борта. В этой части перекрытия целесообразна продольная система набора. С дру- гой стороны, в перекрытиях, работающих на изгиб балки основного набора, целесообразно располагать параллельно короткой стороне опорного контура (на сухогрузных судах вертикально), что дает возможность обеспечить местную прочность корпуса при меньшей массе конструкций, т. е. в этом случае целесообразна поперечная система набора. Исключение составляют крупные танкеры, у которых высота пе- рекрытия больше длины. Здесь минимальный пролет балки, а, сле- довательно, и масса получается при ее ориентации вдоль судна, по- этому на таких судах система набора борта продольная. 5 Бортовые перекрытия с двойными бортами делают для танкеров, что предотвращает загрязнение воды при возможных повреждениях борта, и упрощает весьма трудоемкую процедуру мойки и зачистки танков. На судах, перевозящих генеральные грузы при двойных бортах, получают удобный трюм или бункер ящичного типа для размещения груза. На рисунке 5.2 показано бортовое перекрытие с двойным бор- том. Межбортное пространство можно использовать для размеще- ния балласта, цистерн для хранения жидкостей и для прокладки коммуникаций. Наружный и внутренний борта подкрепляются шпангоутами или продольными балками, соединенными между со- бой листовыми элементами, нормальными к обшивкам: вертикаль- ными (диафрагмами) и горизонтальными (платформами). Рисунок 5.2 – Двойной борт на судах: 1 – внутренний борт; 2 – платформа; 3 – диафрагма Без диафрагм и платформ внутренняя обшивка рассматривается как продольная переборка. Существуют разные конструкции двой- ных бортов, из которых можно выделить четыре основных типа, рисунок 5.3. Наиболее распространенной и простой является конструкция с вертикальными внутренними бортами (рисунок 5.3, а). Наклонные внутренние борта (рисунок 5.3, б) применяются с целью облегчения 6 зачистки на судах, перевозящих навалочные грузы, однако, это пре- имущество становится недостатком из-за того, что они сравнитель- но чаще повреждаются по сравнению с вертикальными внутренни- ми бортами, при разгрузке грейферами, а конструкция их сложнее. Рисунок 5.3 – Типы конструкции двойного борта Конструкция двойного борта, показанная на рисунке 5.3, в, поз- воляет увеличить объем трюма и сохранить при этом достаточную ширину палубы, необходимую для удобной работы экипажа и обес- печения 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 ока- зывается ýже трюма, разгрузка осложняется. Затрудняется также выполнение работ в узком пространстве между бортами. Конструкция с наклонными наружными бортами (рисунок 5.3, г) применяется на контейнеровозах, обеспечивает 100 % раскрытие трюма при сохранении рабочей ширины палубы. Расстояние между наружным и внутренним бортами не следует принимать меньше 800 мм. 5.2. Нагрузка на бортовые перекрытия На бортовые перекрытия действуют продольная нагрузка в плос- кости перекрытия и поперечная – нормально его плоскости. Расчетную нагрузку на борта, за исключением оконечностей, счи- тают распределенной по треугольнику или трапеции по высоте бор- та, на уровне днища принимают равной: а б в а г 7 1) для рамного и холостого набора и обшивки судов всех типов без двойных бортов, за исключением грузовых отсеков наливных судов и балластных отсеков всех судов, 𝑝 = 9,81 �𝑇гр + 𝑟�; (5.1) 2) для рамного и холостого набора и обшивки грузовых отсеков наливных судов без двойных бортов и балластных отсеков всех судов 𝑝 = 𝑝гр − 9,81�𝑇гр − 𝑟�; (5.2) 𝑝 =9,81(hб − (𝑇б − 𝑟)); (5.3) 3) для рамного и холостого набора и обшивки внутренних бортов: наливных судов 𝑝 = 𝑞, (5.4) сухогрузных судов 𝑝 = 9,81𝐻𝑐, (5.5) где значения всех обозначений в формулах (5.1)–(5.5) принимать в соответствии с (4.2), ч. 1. Кроме распределенной нагрузки, конструкции борта восприни- мают действия местных поперечных ледовых нагрузок, нагрузок при швартовке и т. п. 5.3. Конструкция бортовых перекрытий при поперечной системе набора Основные элементы бортового перекрытия при поперечной си- стеме набора – шпангоуты (см. рисунок 5.1). При высоте борта Нс превышающей 2 м, устанавливается один бортовой стрингер; при высоте борта 4 м и более должно быть установлено не менее двух бортовых стрингеров. Их назначение – увеличение местной прочно- сти при воздействии поперечных нагрузок на борт, и для распреде- 8 ления нагрузки между шпангоутами. Размеры стрингеров равны размерам рамных шпангоутов. Стрингеры разрезаются на шпангоу- тах и соединяются с ними сваркой. Рамные шпангоуты устанавливаются в плоскости флоров. Рас- стояние между ними не должно превышать значений, регламенти- руемых для флоров. Высота стенки рамного шпангоута в отсеках без двойного дна должна быть не менее 0,65 высоты флора. Свободный поясок рам- ного шпангоута в отсеках без двойного дна должен иметь площадь поперечного сечения не менее 0,65 площади сечения свободного пояска флора. Момент сопротивления поперечного сечения рамного шпангоута с присоединенным пояском, см3, должен быть не менее 110 cW KH d= , (5.6) где K – коэффициент, определяемый по формулам: для судов всех типов, кроме наливных: 𝐾 = �2 + 0,85𝐿, (5.7) для наливных судов 𝐾 = �2 + 0,050𝐿, (5.8) d1 – расстояние между рамными шпангоутами, м. Момент сопротивления поперечного сечения холостого шпанго- ута с присоединенным пояском, см3, должен быть не менее 12W Kla= , (5.9) где K – коэффициент принимаемый по (5.7) или (5.8); l – наибольшее расстояние, измеренное по борту между днищем (настилом второго дна) и бортовым стрингером, между бортовыми стрингерами или между бортовым стрингером и палубой, м; а – шпация, м. 9 По концам шпангоутов должны быть установлены бимсовые и скуловые кницы, рисунок 5.4, 5.5. Рисунок 5.4 – Варианты соединения рамного (а, б) и холостого шпангоутов (в) с бимсом с помощью книц: 1 – бимс; 2 – шпангоут; 3 – кница Рисунок 5.5 – Варианты соединения рамного (а, б, в) и холостого (г, д) шпангоута с флором: е, ж – с переходом в днищевой шпангоут Если момент сопротивления поперечного сечения холостых дни- щевых шпангоутов не меньше, чем требуемый для бортовых, то днищевые шпангоуты допускается продолжать по скуле и борту вверх без установки скуловых книц, рисунок 5.5, е, ж. б а в а б в г д е ж 10 5.4. Конструкция бортовых перекрытий при продольной системе набора В этой системе вдоль борта идут горизонтальные продольные балки, опирающиеся на рамные шпангоуты. Рамные шпангоуты устанавливают в плоскости сплошных флоров и рамных бимсов. При продольной системе бортового набора размеры сечений рамных шпангоутов подбирают по формулам, применяемым для подбора сечений рамных шпангоутов при поперечной системе набора, см. формулы (5.6)–(5.8). Момент сопротивления поперечного сечения продольных ребер жесткости борта с присоединенным пояском, см3, должен быть не менее 216W Kd= , (5.10) где K – принимать по (5.6)–(5.8). На судах класса «М» длиной 80 м и более ширстрек должен быть подкреплен продольными ребрами жесткости из профиля, применяе- мого для бортовых холостых шпангоутов. Расстояние между продоль- ными ребрами и ребром и палубой не должно превышать 550 мм. При системе набора Шиманского концы бортового шпангоута закрепляются кницами, доходящими до ближайших продольных балок по палубе и днищу, рисунок 5.6. Это позволяет исключить подгонку шпангоутов и установку книц при сборке секций. Но в отношении прочности этот вариант проигрывает кничному, так как по концам шпангоута отсутствует жесткие опоры (горизонтальные балки создают проседающие опоры), а скула не подкреплена кни- цей. Поэтому такую конструкцию применять не рекомендуется. Рисунок 5.6 – Кничное соединение холостого шпангоута (а, б) с продольными ребрами жесткости палубы и днища, и продольными ребрами жесткости борта и днища (в) а б в 11 Сквозь рамные шпангоуты продольные балки проходят через вырезы, а стенки балок приваривают к рамным шпангоутам. Следу- ет добавить узел пересечения продольного набора борта с продоль- ной системой одинарного дна, рисунок 5.6, в. 5.5. Набор бортовых перекрытий с двойным бортом Конструкции двойного борта должны удовлетворять следующим требованиям: ـ при одинаковой системе набора наружного и внутреннего бор- та рекомендуется располагать шпангоуты или продольные балки обоих бортов в одной плоскости; ـ допускается поперечная и продольная система набора; ـ размеры рамного и холостого набора для внутреннего борта должны быть не менее размеров, требуемых для наружного борта; ـ при высоте борта не превышающей 5,5 м, вместо располагае- мых на одном уровне стрингеров наружного и внутреннего бортов могут быть установлены платформы. Число таких платформ при- нимается равным числу устанавливаемых стрингеров; ـ должны быть установлены междубортовые непроницаемые по- лупереборки не реже чем через 15 шпаций. Их толщина должна быть равной толщине сплошных флоров, а их набор должен отвечать требованиям пункта 2.4.6 «Правил Речного Регистра»; ـ каждую вторую межбортовую полупереборку допускается вы- полнять проницаемой; ـ для доступа ко всем частям двойного борта полупереборки и платформы должны иметь вырезы (лазы). Суммарные ширина вырезов в одном сечении не должна превы- шать 0,6 ширины двойного борта. Сечение по рамному шпангоуту судна с двойными бортами при- ведено на рисунке 5.7. 12 Рисунок 5.7 – Вариант набора бортового перекрытия судна с двойными бортами 5.6. Конструкция бортовых перекрытий при однородной системе бортового набора При однородной поперечной системе бортового набора момент сопротивления поперечного сечения шпангоута с присоединенным пояском, см3, должен быть не менее 14 cW KH a= , (5.11) где K – коэффициент, определяемый по формулам (5.7), (5.8); Нс – высота борта в рассматриваемом сечении; а – шпация. 5.7. Подпалубные цистерны, фальшборты, привальные брусья На судах, перевозящих тяжелые (массовые) грузы, такие как руда, щебень и другие, часто устраивают бортовые подпалубные цистерны. Их используют как балластные или топливные с целью повышения центра тяжести судна и уменьшения резкой и порывистой качки. Это вызвано тем, что руда – груз тяжелый с малым удельным по- грузным объемом (до 1 м3/т), занимает малый объем при полном 13 использовании грузоподъемности судна. Груз располагается срав- нительно низко, что приводит к понижению центра тяжести судна, метацентрическая высота h становится чрезмерно большой, а бор- товая качка – стремительной, резко ухудшающей возможности об- служивания механизмов и устройств судна и, вызывающей появле- ние больших инерционных сил, действующих на конструкции. По- этому для устранения указанных недостатков применяют специаль- ный конструктивный тип таких судов (рисунок 5.8) с выделением помещений для балластных и топливных цистерн. Рисунок 5.8 – Конструктивные схемы судов для перевозки массовых (тяжелых) грузов: 1 – грузовые помещения; 2 – балластные цистерны На всех незащищенных, т. е. открытых палубах, таких как палу- бы надводного борта, надстроек и рубок, устанавливают фальшборт или леерное ограждение (поручни), чтобы предотвратить выпаде- ние за борт людей и груза или частей оборудования, особенно при сильном волнении. На палубах, где нет грузов и где едва ли возможно заливание па- лубы, фальшборт заменяют леерным ограждением. На пассажир- ских судах леерное ограждение дополнительно закрывается сеткой. Фальшборт представляет собой продолжение обшивки борта вы- ше главной палубы. Его конструкция в средней части судна должна быть такой, чтобы он не принимал участие в общем изгибе. Обшив- ка фальшборта в средней части судна не должна привариваться к верхней кромке ширстрека. Высота фальшборта не менее 1 м. Он подкрепляется стойками, расстояние между которыми не должно превышать 3 шпации. Стойки должны располагаться у бимсов и книц и привариваться к планширю, фальшборту и палубе. Толщину листа фальшборта можно принимать на 2 мм меньше толщины обшивки борта в средней части судна, но не менее 2 мм. а б в 14 В районе бортовых клюзов и проходов к трапам должны быть установлены подкрепляющие стойки, а толщина листов фальшбор- та увеличивается на 1 мм по сравнению с остальными листами. Планширь фальшборта должен иметь фланец или изготавливать- ся из полособульбового профиля. Для стекания попадающей на палубу воды фальшборт имеет штормовые портики, снабженные сетками или поворотными крыш- ками. С этой же целью фальшборт приподнят над палубой, образуя щель для стекания воды, рисунок 5.9. Рисунок 5.9 – Фальшборт и леерное ограждение (а); типы фальшборта (б): 1 – фальшборт; 2 – леерное ограждение; 3 – планширь; 4 – стойка фальшборта; 5 – шпигат; 6 – сплошной вырез для стока воды; 7 – штормовой портик с поворотной крышкой; 8 – штормовой портик с защитной решеткой а б 15 Привальные брусья служат для предохранения корпуса судна и частного гашения сил при швартовке. Их устанавливают в один или два ряда по борту судна. По роду применяемого материала при- вальные брусья изготавливаются металлическими, деревянными или резиновыми. По характеру восприятия нагрузки металлические привальные брусья относятся к жестким, деревянные – к полужест- ким и резиновые – к мягким. Деревянные привальные брусья крепятся к борту судна между двумя специальными, приваренными к борту судна стальными план ками, рисунок 5.10. Рисунок 5.10 – Привальные брусья: 1 – палубный стрингер; 2 – бракета; 3 – ширстрек; 4 – металлическая коробка; 5 – шурупы крепления полосы; 6 – стальная полоса; 7, 10 – деревянный и резиновый брусья; 8 – лапки; 9 – крепежный болт с гайками Верхняя планка часто делается непрерывной. Для предохранения привального бруса от разрушений с наруж- ной стороны его устанавливается металлическая полоса. На нефте- наливных судах установка таких полос запрещена из-за возможно- сти образования искр при швартовке. а б в 16 6. НАБОР ПАЛУБНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ 6.1. Палубные перекрытия. Общие требования Палубный настил препятствует попаданию воды в корпус судна; служит площадкой для размещения груза и пассажиров и выполне- ния работ по обслуживанию судна; участвует в обеспечении общей прочности корпуса, являясь основным элементом верхнего пояска эквивалентного бруса, прочности при общем скручивании и мест- ной прочности в качестве присоединенных поясков балок палубно- го набора. Палубное перекрытие представляет собой настил, подкрепленный системой продольных и поперечных связей. Основной функцией набора палубных перекрытий является обеспечение устойчивости и прочности палубного настила, который совместно с продольными связями участвует в обеспечении общей и местной прочности судна. Палубы судов выполняются с поперечной погибью, улучшаю- щей устойчивость палубных перекрытий. Величина погиби с подъемом у ДП принимается равной 1/50 – 1/100 ширины судна. На современных речных судах погибь выпол- няется обычно по ломаной линии, состоящей из двух-трех прямых участков, что позволяет избежать, гибки листов и набора, или со- стоящей из криволинейного в районе ДП и прямолинейных у бор- тов участков. Не редко палубы имеют плавный подъем в нос и в корму (седло- ватость). Палубные перекрытия опираются на борта, поперечные и про- дольные переборки. В зависимости от типа назначения и размеров судна для палуб применяют поперечную, продольную или комби- нированную систему набора. На наливных судах и перевозящих массовые грузы, «Правила» рекомендуют применять в средней ча- сти судна продольную систему набора. Проектирование палубных перекрытий всегда связано с проек- тированием грузовых люков. Существуют две конструкции коминг- сов грузовых люков: прерывистые, расположенные только по пери- метру люка и непрерывные, идущие на протяжении всех грузовых трюмов. Непрерывные комингсы, которые преимущественно при- меняются на современных судах, обладают преимуществом по срав- 17 нению с прерывистыми. Непрерывные комингсы входят в состав эквивалентного бруса, упрощая обеспечение общей продольной прочности, снижают концентрацию напряжений в углах люка, поз- воляют отказаться от постановки пиллерсов. Выбор системы набора обусловливается целым рядом причин. Наиболее важными среди них являются: необходимость создания достаточной площади верхнего пояска эквивалентного бруса и обеспечение устойчивости палубного настила при сжатии. Оба эти условия значительно легче осуществляются при продольной сис- теме набора. При этом в состав эквивалентного бруса включаются, кроме настила палубы, и продольные подпалубные балки, т. е. не- обходимая площадь, может быть получена при меньшей толщине настила. Продольное расположение пластин, как указывалось выше, существенно повышает эйлеровы напряжения, увеличивая тем самым редукционные коэффициенты. Одновременно с этим продольная система набора палубных перекрытий позволяет уменьшить сте- пень влияния на общую продольную прочность технологической погиби, образующейся при изготовлении перекрытия. Продольная система набора позволяет значительно лучше использовать проч- ностные характеристики легированных сталей и является единст- венной системой позволяющей снизить массу перекрытий в случае их применения. Для судов с большим раскрытием палубы рекомендуется только продольная система набора, дающая возможность использовать приемлемые толщины настила. Поперечную систему набора палубных перекрытий целесообраз- но применять, когда уровень местных напряжений значительно меньше уровня напряжений от общего продольного изгиба, т. е. при небольших отношениях L H и в тех случаях, когда возникают опасения за потерю устойчивости палубного перекрытия в попе- речном направлении (ледокольные суда). 6.2. Нагрузка на палубные конструкции Расчетную нагрузку, КПа, на палубное перекрытие принимают равной: 18 1) для грузовой палубы сухогрузных судов (с учетом неравно- мерности распределения груза) 𝑝 = 𝑞; (6.1) 2) для палубы наливных судов в районе грузовых отсеков 𝑝 = 9,81(ℎш − ℎн); (6.2) 3) для открытых участков палуб корпуса судов всех типов, кро- ме судов-площадок и наливных: 𝑝 = 4,91; (6.3) 4) для закрытых участков палуб корпуса, надстроек и рубок, предназначенных для пассажиров: 𝑝 = 3,43; (6.4) 5) для легких палуб настроек и рубок, недоступных для пасса- жиров и не предназначенных для грузов: 𝑝 = 9,81. (6.5) Нагрузку при испытании корпусов судов на непроницаемость и герметичность принимать в соответствии с указанием действующих стандартов. 6.3. Поперечная система набора палубных перекрытий На судне с поперечной системой набора палубного перекрытия балками главного направления являются бимсы (полубимсы), уста- новленные на каждом шпангоуте, рисунок 6.1. Бимсы обычно под- крепляют продольными балками – карлингсами. Рамные бимсы устанавливают в плоскости каждого рамного шпангоута, а также в плоскости поперечных комингсов грузовых люков, шахт машинно-котельных отделений и в местах подкрепле- ний под палубными механизмами и устройствами. 19 Рисунок 6.1 – Соединения карлингса с бимсами: 1 – бимс; 2 – карлингс; 3 – бракета; 4 – палубный настил Момент сопротивления поперечного сечения бимсов с присо- единенным пояском, см3, должен быть не менее: 1) для участков палуб, предназначенных для размещения груза: 1 20 1 2 11,02 10W K K K dB q −= ⋅ , (6.6) где K0 – коэффициент, равный: для холостых бимсов, если не предусматривается загрузка и разгрузка грейферами – 3,7; для холостых полубимсов – 5; для рамных бимсов – 7; для рамных полубимсов на судах без двойных бортов – 28; K1 – коэффициент равный: для холостых бимсов и для полубимсов – 1; для рамных бимсов согласно таблице 4.1, ч. 1, где вместо слова «кильсоны» следует читать «карлингсы»: K2 – коэффициент равный: для холостых бимсов и полубимсов – 1; для рамных бимсов согласно таблице 4.2; d – расстояние между соответствующими бимсами или полу- бимсами, м; В1 – величина принимаемая равной наибольшему расстоянию, м: для рамных бимсов – между бортами или между бортами и про- дольной переборкой (фермой), между переборками (фермами) и 20 продольной переборкой (бортом). Значение В1 для рамных бимсов не должно быть принято менее В/3 при трех и четырех продоль- ныхпереборках (фермах) и менее В/4 при пяти и более продольных переборках; q – величина, кПа, определяемая по формуле Gq f = , (6.7) где G – максимальный вес груза, который может быть принят на данный загруженный участок палубы, кН; f – площадь данного загруженного участка палубы, м2. Значение W для рамных бимсов, если предусматривается загруз- ка и разгрузка грейферами, нельзя принимать меньше, чем опреде- ленное для холостых бимсов судов-площадок при одинаковой фор- ме загрузки и разгрузки, т. е. грейферами: 1115W ac= , (6.8) где а и с1 определяются по (4.19), ч. 1. 2) для участков палуб наливных судов в районе грузовых отсеков 20 1 1W K K dB= − , (6.9) где K0, K1, K2 – коэффициенты, принимаемые согласно (6.6); 3) для участков палуб, не предназначенных для размещения груза: 20 1 2 1W K K K dB= , (6.10) где K0 – коэффициент, равный: для холостых полубимсов – 2,5; для рамных бимсов – 3,6; для холостых бимсов – 1,85; для рамных полубимсов на судах без двойных бортов – 14; K1, K2 – коэффициенты, принимаются согласно (6.6). Для участков палуб, на которые через пиллерсы, стенки надстро- ек, выгородки и т. п. передаются нагрузки с вышерасположенных 21 палуб, момент сопротивления поперечного сечения рамного бимса, определенный по формуле (6.10), должен быть умножен на коэф- фициент ( )1m n= + , где n – число вышерасположенных палуб, за исключением указанный в п.4. При этом значение В1 должно быть принято равным наибольшему расстоянию между продольными рядами пиллерсов или между продольным и рядом пиллерсов и продольной переборкой (бортом), поддерживающими бимс; 4) для участков легких палуб надстроек и рубок, недоступных для размещения грузов и пассажиров: 20 1 2 1W K K K dB= , (6.11) где K0 – коэффициент равный: для холостых бимсов – 0,4; для холостых полубимсов – 0,5; для рамных бимсов – 0,7; для рамных полубимсов на судах без двойных бортов – 2,8; K1, K2 – коэффициенты, принимаются согласно (6.6); 5) для холостых бимсов судов-площадок, если предусмотрена загрузка и разгрузка грейферами: 1115W ac= , (6.12) где а, с1 определяются согласно (4.18), ч. 1. 6) при nL B < 0,7 размеры рамных бимсов следует принимать равными размерам карлингсов, определяемых согласно (6.21). Высота стенки рамного бимса или рамного полубимса должна приниматься не менее 2/3 высоты стенки рамного шпангоута у па- лубы. Площадь поперечного сечения свободного пояска рамного бимса или рамного полубимса должна быть не менее 0,75 площади поперечного сечения свободного пояска рамного шпангоута у палу- бы рисунок 6.2. Момент инерции поперечного сечения рамного бимса с присо- единенным пояском, см4, должен быть не менее 13J BW= . (6.13) 22 Бимсы крепят к бортовому набору с помощью книц, имеющих для обеспечения устойчивости отогнутый фланец или приваренный поясок, рисунок 6.2. Рисунок 6.2 – Палубный набор при поперечной схеме набора: а – схема перекрытия по ДП (одна из пластин палубного набора заштрихована); б – сечение по полубимсу; в – узел пересечения полубимса со шпангоутом; 1 – полубимс; 2 – концевой люковый бимс; 3 – комингс-карлингс; 4 – ширстрек; 5 – палубный стрингер Карлингсы, поддерживающие бимсы, обычно представляют со- бой тавровую сварную балку (рисунок 6.3). Рисунок 6.3 – Соединение рамных бимсов с карлингсами: а – неравновысокие бимс и карлингс; б – равновысокие бимс и карлингс; 1 – карлингс; 2 – бимс а б а б 23 Карлингсы на сухогрузных судах, имеющих вырезы под грузо- вые люки, совмещают с продольными кромками вырезов, и кар- лингс переходит в карлингс-комингс, рисунок 6.4. Рисунок 6.4 – Соединение карлингса с концевым бимсом (вид снизу): 1 – поясок карлингса; 2 – поясок бимса; 3 – ромбовидная горизонтальная кница Концевые рамные люковые бимсы служат опорой карлингсам, так как длина трюма в большинстве случаев превышают ширину судна. Концевой люковый бимс представляет собой сварную сим- метричную тавровую балку, с высотой равной высоте карлингса (рисунок 6.3, б). Для обеспечения устойчивости стенки концевых бимсов, как и карлингсов, подкрепляют кницами. При соединении продольных и поперечных комингсов следует учитывать, что в углах люков возникает значительная концентрация напряжений. Одной из наиболее эффективных мер для снижения является скругление углов люков, которые может быть выполнено несколькими конструктивными способами (рисунок 6.5). В первом случае скругление осуществляется в самом месте палубы. Радиус скругления принимается R = 0,1b, (6.14) где b – ширина люка, м. Во втором случае люковый вырез делается прямоугольной фор- мы, а закругление лекальными кницами, вваренными по углам лю- кового выреза. 24 Рисунок 6.5 – Соединение продольного и поперечного комингсов люков: а – прямоугольное; б – скругление угла одной кницей; в – скругление над палубой и прямоугольное под ней; г – скругление угла тремя кницами При большой ширине грузовых люков их продольные комингсы делают непрерывными, для включения их в эквивалентный брус и для размещения на них люкового закрытия, рисунок 6.6. Рисунок 6.6 – Конструктивная схема непрерывных комингсов грузовых люков: а – прямолинейные продольные комингсы; б – комингсы, сужающиеся в носовой оконечности; в – комингсы для телескопического люкового закрытия 6.4. Продольная система набора палубных перекрытий На судне с продольной системой набора балками главного направления палубного перекрытия являются продольные подпа- лубные балки, рисунок 6.7. а б в г а б в 25 Рисунок 6.7 – Продольный набор палубы в районе грузового люка: 1 – продольная балка; 2 – рамный бимс; 3 – комингс грузового люка Расстояние между подпалубными продольными балками прини- мают таким же, как расстояние между продольными балками днища. Продольные подпалубные балки опираются на рамные бимсы и поперечные переборки. Рамные бимсы устанавливают в одной по- перечной плоскости со сплошными флорами. На крупных судах для создания опоры рамным бимсам устанавливают карлингсы, опира- ющиеся на поперечные переборки или концевые люковые бимсы. Большие вырезы в палубе с продольной системой подкрепляют продольными и поперечными балками-комингсами, совмещаемыми с карлингсами и рамными бимсами. Момент сопротивления поперечного сечения продольных под- палубных ребер жесткости с присоединенным пояском, см3, должен быть не менее: 1) для участков палуб, предназначенных для размещения груза, на которых не предусматривается загрузка и разгрузка грейферами, 210,704 GW ad f= , (6.15) где а – шпация, м; d1 – расстояние между рамными бимсами, м; G, f – принимается согласно (6.7); 2) для палуб судов-площадок 1115W ad= ; (6.16) 26 3) для участков палуб наливных судов в районе грузовых танков 2111,5W ad= ; (6.17) 4) для участков палуб, не предназначенных для размещения гру- за, корме наливных судов и судов-площадок: 213,6W ad= ; (6.18) 5) для участков легких палуб надстроек и рубок, недоступных для размещения груза и пассажиров: 21W ad= ; (6.19) Момент инерции поперечного сечения продольных подпалубных ребер с присоединенным пояском, см4, должен быть не менее ( )2 2åí 11,02 10 100J KR f at d−= ⋅ + , (6.20) где K – коэффициент, значение которого должно быть не менее 0,5; рекомендуется коэффициент K принимать равный 1,25; Reн – предел текучести материала, МПа; F – площадь поперечного сечения подпалубного ребра без при- соединения настила, см; t – толщина палубного настила, см2; a, d1 – принимать по (6.15). План участка палубы с продольной системой набора приведен на рисунке 6.8. Продольные балки пропускают через стенку рамного бимса и приваривают к ней. Высокие стенки рамного бимса для обеспече- ния устойчивости подкрепляют бракетами в плоскости продольных балок. К бортовому набору рамные бимсы крепят с помощью книц, высота которых должна быть равна высоте стенки бимса. 27 Рисунок 6.8 – План палубы при продольной системе набора: 1 – продольное ребро жесткости; 2 – полубимс; 3 – комингс люка; 4 – бракета 6.5. Подбор размеров сечения карлингсов Размеры карлингсов при 𝐿п/𝐵1 ≥ 0,7 должны быть не менее раз- меров, требуемых для рамных бимсов. Момент сопротивления поперечного сечения карлингса W, см3, при 𝐿п/𝐵1 < 0,7 должен быть не менее: 1) для участков палуб, предназначенных для размещения груза: 𝑊 = 0,734𝐾1𝐾2𝑏𝑙𝑘2𝑞, (6.21) где K1 – коэффициент равный 1 при одном рамном бимсе, поддер- живающем карлингс, а при трех и более бимсах, определяемый по таблице 6.1; K2 – коэффициент, определяемый по таблице 6.2; b – средняя ширина площади палубы, м, непосредственно под- держиваемая карлингсом; l – длина пролета карлингса, м, принимаемая равной наиболь- шему расстоянию, измеренному между поперечными переборками или поперечными рядами пиллерсов или между поперечной пере- боркой и поперечным рядом пиллерсов; q – величина, определяемая согласно (6.7). 28 2) для участков палуб наливных судов в районе грузовых отсеков 𝑊 = 7,2𝐾1𝐾2𝑏𝑙𝑘2; (6.22) 3) для участков палуб, не предназначенных для размещения груза: 𝑊 = 3,6𝐾1𝐾2𝑏𝑙𝑘2; (6.23) 4) для участков палуб надстроек и рубок, недоступных для раз- мещения грузов и пассажиров: 𝑊 = 0,75𝐾1𝐾2𝑏𝑙𝑘2. (6.24) Таблица 6.1 𝐵1/𝑙𝑘 K1 при наличии рамных стоек поперечных переборок в плоскости каждого карлингса при отсутствии рамных стоек поперечных переборок в плоскости каждого карлингса 1,4 0,73 0,85 1,5 0,75 0,90 1,6 0,77 0,95 1,7 0,80 1,0 1,8 0,85 1,0 1,9 0,90 1,0 2,0 1,0 1,0 Таблица 6.2 𝑙𝑘/𝐻 K2 при наличии рамных стоек поперечных переборок в плоскости каждого карлингса при отсутствии рамных стоек поперечных переборок в плоскости каждого карлингса 1 и менее 0,9 1 2 0,6 3 и более 0,5 29 6.6. Соединение элементов палубного набора Бимсы крепят к карлингсам приваркой к кромке выреза в стенке карлингса непосредственно или через соединительный элемент, ри- сунок 6.9. Рисунок 6.9 – Варианты крепления неразрезного бимса к карлингсу: а – непосредственной приваркой; б, в – с помощью соединительного ребра; г – через соединительную кницу Соединительное ребро жесткости (рисунок 6.9, в) одновременно подкрепляет стенку карлингса и повышает устойчивость стенки при изгибе. Соединительные кницы (рисунок 6.9, г) тоже играют роль подкрепляющего элемента и обеспечивают карлингсу устойчивость плоской формы при изгибе. Карлингсы устанавливают непрерывно в пределах каждого отсе- ка и разрезают у поперечных непроницаемых переборок. Стенки карлингса приваривают к переборкам, а их пояски в районе конце- вых книц срезают на ус и к переборкам не приваривают. Такое оформление узла применяется как при одинаковой, так и при раз- ной высоте стенок карлингсов по одну и другую сторону переборки, рисунок 6.10. а б в г 30 Рисунок 6.10 – Соединение карлингса переменной высоты с поперечной переборкой: 1 – карлингс; 2 – поперечная переборка У водонепроницаемых переборок продольные подпалубные бал- ки разрезают или (реже) пропускают через переборку. Если подпа- лубные балки разрезают у поперечных переборок, то концы балки соединяют с переборкой кницами, поставленными с обеих сторон переборки в одной плоскости (рисунок 6.11, а). Если продольная подпалубная балка проходит через переборку, то достаточно уста- новить одну кницу (рисунок 6.11, б). Для балок, разрезаемых у по- перечной переборки, можно применять высокотехнологичный ва- риант узла с установкой книц (рисунок 6.11, в), ввариваемых в со- ответствующую прорезь в листе переборки. Рисунок 6.11 – Варианты конструкции пересечения продольных подпалубных балок с поперечными переборками: 1 – продольная подпалубная балка; 2 – кница; 3 – обшивка переборки; 4 – вертикальная стойка переборки Для крепления рамных бимсов и полубимсов к шпангоутам стенку бимса приваривают к шпангоуту и устанавливают кницу, катеты которой равны высоте стенки бимса (рисунок 6.12). Поясок а б в 31 рамного бимса срезают на ус. Толщину кницы принимают равной толщине стенки рамного бимса. Рисунок 6.12 – Конструкция соединения рамных шпангоута и бимса: 1 – шпангоут; 2 – кницы; 3 – стенка рамного бимса; 4 – продольная подпалубная балка; 5 – ребро жесткости; 6 – поясок рамного бимса Узлы пересечения рамных бимсов с карлингсами – см. рису- нок 6.3). В этом пересечении стенку рамного бимса разрезают на карлингсе и приваривают к нему, а для подкрепления стенки и по- яска карлингса в узле пересечения его с рамным бимсом уста- навливают кницы. Для оконечностей судна преимущества приме- нения продольной системы набора, обусловленные лучшим исполь- зованием балок набора в восприятии усилий от общего продольного изгиба судна, теряют свое значение. Конструкция перехода продольной системы набора в попереч- ную осуществляется последовательным обрывом продольных балок симметрично со стороны левого и правого бортов. При этом необ- ходимо, разгоняя обрывы продольных балок, обеспечить постепен- ность изменения площадей сечения палубы (рисунок 6.13). Балки, идущие вдоль бортов, могут заканчиваться в сечениях, еще недостаточно удаленных от оконечностей, т. е. на участках, конструкция которых выполняется по продольной схеме набора. Обрываемая продольная балка обязательно должна быть доведена до рамного бимса с постепенным уменьшением высоты ее сечения на длине от конца, равной полутора значениям высоты балки (рису- нок 6.13, сечение А–А). Другая продольная балка продолжается за рамным бимсом и закан- чивается постепенно сужающейся бракетой, доведенной до ближай- 32 шего бимса (сечение Б–Б). Переход рамного бимса в холостой на участке изменения системы набора показан на рисунке 6.13, сечение В–В. Рисунок 6.13 – Конструкция переходного участка палубы с продольной системой набора в поперечную в оконечностях корпуса судна: 1 – рамный бимс; 2 – карлингс; 3 – продольная подпалубная балка; 4 – бимс; 5 – кница В районе двойных бортов, как правило, применяется продольная система набора днища и палубы. Холостые шпангоуты соединяются с крайними продольными балками с помощью книц (рисунок 6.14, а, б). В узких местах вместо двух книц может быть поставленабракета (рисунок 6.14, в). Размеры полубимсов принимаются такими же, как и размеры бор- товых шпангоутов. В некоторых случаях высоту полубимсов прихо- дится дополнительно увеличивать (рисунок 6.14, г), чтобы пропустить 33 сквозь них большие продольные балки, необходимые по условиям общей прочности. Поскольку напряжения в полубимсах малы, кницы в узле его соединения с бортовыми шпангоутами чаще не ставятся. Рисунок 6.14 – Узлы соединения балок палубного набора в районе двойных бортов 6.7. Вырезы в палубах и комингсы люков Ширина выреза в палубе не должна превышать 0,7 ширины суд- на В в данном месте. Допускается увеличивать вырез до 0,85В при осуществлении специальных мероприятий (увеличении жесткости поперечного набора, установке двойных бортов с полупереборками, уменьшении длины вырезов и т. п.). При ширине вырезов люков, большей 0,70В, продольные комингсы люков должны быть непрерывными по длине всех трюмов и оканчи- ваться кницами длиной не менее двух высот комингса (рисунок 6.15). Рисунок 6.15 – Схема окончания непрерывного продольного комингса: а в г б 34 hк – высота комингса; lкн – длина кницы Конструкция продольных комингсов может быть различной (ри- сунок 6.16). Полки комингсов изготавливают гнутыми, сварными или из прокатных швеллеров. Рисунок 6.16 – Конструктивные схемы комингсов грузовых люков: а – типовая конструкция; б – полка из швеллера; в – гнутая полка; г – сварная полка; 1 – трубчатая защита полосы от истирания тросов при грузовых операциях Если отношение высоты стенки комингса к ее толщине превы- шает 40, то стенка комингса должна быть подкреплена горизон- тальными ребрами. Листы комингсов грузовых люков доводят до уровня нижней кромки рамных бимсов, а у нижней кромки комингса должен быть отогнутый фланец, принимаемый в пределах 8–12 толщин комингса. 6.8. Ограждения грузового бункера На судах-площадках для удержания сыпучих грузов в пределах грузовой площадки устанавливают ограждения. Продольные стенки ограждения устанавливают на расстоянии 1,0–1,2 м от борта, а по- перечные стенки ограждения судов с надстройками на расстоянии 1–2 м от надстройки. На судах без надстройки поперечные стенки ставятся сразу же за судовыми устройствами в носовой и кормовой частях палубы. И продольные, и поперечные стенки желательно размещать в плоскости соответствующих рамных связей. Высота стенок ограждения колеблются в пределах 0,4–1,8 м. При отсыпке навалочных грузов «Горками» или «грядой» высоту стенки ограничивают до 0,7–0,9 м, так как высокие стенки чаще повре- ждаются грейферами. а б в г 35 Продольные стенки ограждения с целью уменьшения их поврежда- емости грейферами устанавливают с наклоном в 5–6°, рисунок 6.17. Рисунок 6.17 – Конструкция ограждения грузовой палубы судов – площадок: а – сечение по рамной стойке; б – сечение по холостой стойке; в – конструкция с горизонтальными ребрами жесткости С учетом уменьшения повреждаемости стенок ограждения грей- ферами их толщина принимается порядка 7–8 мм. Стенки ограждения исключают от участия в общем изгибе и де- лают разрезными. 6.9. Наружная обшивка Наружная обшивка обеспечивает водонепроницаемость корпуса и, входя в состав эквивалентного бруса, принимает участие в обес- печении общей и местной прочности судна. Она образуется рядом поясьев, которые расположены вдоль судна. Поясья состоит из ли- стов, сваренных между собой по коротким (стыки) и длинным (па- зы) кромкам. В средней части судов внутреннего плавания обводы прямолинейные. Это позволяет устанавливать в этом районе широ- кие и длинные листы. Каждый продольный лист называется поясом. Расположение их по периметру и растяжка наружной обшивки при- ведены на рисунке 6.18. Величины минимальных строительных толщин обшивки с уче- том износа конструкций, регламентируются Правилами регистра и приведены в таблице 1.5. С точки зрения прочности наиболее нагруженными поясьями се- чения являются: ширстрек, расположенный в верхней части эквива- лентного бруса, и днищевые поясья, образующие нижний пояс эк- вивалентного бруса и находящиеся под наибольшим давлением во- а б в 36 ды (рисунок 6.18, а). В связи с этими их толщины принимаются наибольшими. Ширина ширстрека при высоте борта Н > 2,5 м при- нимается равной 0,2Н. При Н < 2,5 толщина ширстрека может вы- полняться одинаковый толщины с бортовой обшивкой. Рисунок 6.18 – Обшивка корпуса в поперечном сечении (а) и растяжка наружной обшивки (б): 1 – пояс горизонтального киля; 2, 3 – пояса днищевой обшивки; 4 – скуловой пояс; 5 – пояс обшивки наружного борта; 6 – ширстрек; 7 – палубный стрингер; 8 – продольный комингс; 9 – фальшборт; П – пазы; S – стыки В ширстреке следует избегать устройства отверстий, а если этого невозможно сделать, то их следует выполнять круглыми. Центр вы- реза от кромки ширстрека должен отстоять на расстоянии не менее двух диаметров вырезов. При диаметре отверстий более двадцати толщин ширстрека должны быть поставлены подкрепляющие утол- щенные листы или продольные полосы из профильной стали. Скуловой пояс изготавливают из отдельного листа, и делается утолщенным на 1–2 мм по сравнению с днищевыми поясьями. Для а б 37 судов, плавающих на мелководье, толщину скулового пояса реко- мендуется дополнительно увеличить еще на 1 мм. Бортовые поясья незначительно нагруженные нормальными напря- жениями от общего изгиба, имеют меньшие толщины, чем остальные поясья и для них решающую роль играет местная прочность и износ. Наружную обшивку в носовой оконечности принимают утол- щенной на 25 % по сравнению со средней частью судна, а в кормо- вой оконечности не меньше, чем в средней части судна. Обшивка, примыкающая к штевням, в районе крепления лап кронштейнов, в местах усиленной коррозии и повышенного меха- нического износа утолщается. Размеры увеличения толщины об- шивки при коррозионном и механическом износе определяются фактическими скоростями износа. Для уменьшения протяженности сварных швов целесообразно увеличивать габариты листов. Однако они ограничиваются возмож- ностями металлургических заводов и удобствами обработки листов на судостроительных предприятиях. Габаритные размеры стальных листов определяются по ОСТ 5.0975–72, являющемся ограничением для судостроения ГОСТ 5881–57 и ГОСТ 5521–76, в зависимости от толщины листов и марки принятой стали. При выборе размеров ли- стов учитывается то, что при установке их на судне кромки листов будут обрезаться на 10–40 мм с каждой стороны листа в связи с по- лучившимися при транспортировке, погрузке и выгрузке механиче- скими повреждениями (выбоинами, зазубринами, вмятинами и т. д.). Переход от одних толщин к другим выполняется постепенно. Изменение толщин смежных листов не должно превышать 30 % или 5 мм. С более толстого листа по кромке снимается фаска (на протя- жении пяти разниц толщин соединяемых листов) до толщины более тонкого листа. Раскрой листов наружной обшивки производится на растяжке наружной обшивки, выполненной на плазе. 6.10. Палубный настил Настил палубы является одной из важнейших конструкций суд- на. Он выполняет следующие функции: 1) обеспечение общей и местной прочности судна; 38 2) обеспечение непроницаемости и предохранение корпуса суд- на от заливания водой; 3) тепло- и влагоизоляцию жилых и служебных помещений. Палуба, являясь самым удаленным пояском эквивалентного бру- са, оказывается наиболее нагруженной напряжениями общего и местного изгибов и имеет наибольшие толщины. На судах- площадках и судах, перевозящих палубный груз, преобладающими напряжениями в сечениях палуб могут оказаться местные напряже- ния. Толщины палуб определяют по данным таблицы 1.5, ч. 1 в зави- симости от класса и длины судна. Листы настила палубы, также как и наружная обшивка, распола- гаются длинной стороной вдоль судна, образуя отдельные поясья. Ли- сты, расположенные непосредственно у борта, называют палубным стрингером. Они выполняются утолщенными (по сравнению с остальным настилом палубы), так как в накрененном положении суд- на являются одновременно с ширстреком наиболее удаленными ли- стами палубы, воспринимающими усилия, которые передаются с бор- тового перекрытия на палубное. Палубный стрингер для всех классов судов внутреннего плавания выполняется шириной не менее 0,6 м. Соединение палубного настила с ширстреком осуществляется различными конструктивными способами, которые ясны из рисун- ка 6.19. Соединения со стрингером (рисунок 6.19, г) применяется как барьерные швы, препятствующие распространению трещин. Аналогичную функцию выполняют соединения с стрингерной план- кой (рисунок 6.19, д). а б в г д 39 Рисунок 6.19 – Способы соединения палубного стрингера с ширстреком: а – ширстрек выступает над палубой; б – палуба накрывает ширстрек; в – соединение гнутым литом; г – со стрингерным угольником; д – со стрингерной планкой Особенностью палубного настила является наличие в нем значи- тельного количества вырезов – грузовых люков, расширительных шахт, люков для доступа в отсеки судна, машинно-котельных шахт и т. д. Вырезы в листовых конструкциях являются концентраторами напряжений. При наличии прямоугольных вырезов в листовых конструкциях наибольшая концентрация напряжений возникает в углах вырезов. Допустимые коэффициенты концентрации напряжений для судовых конструкций возникают в тех случаях, если углы прямоугольных вырезов выполняются скругленными с радиусом закругления, рав- ным или большим 0,1 ширины выреза. При выполнении скругления в углах вырезов для уменьшения напряжений в зонах их концентра- ции устанавливают утолщенные в 1,2–1,35 раза по сравнению с прилегающими листами вварные листы. Размеры утолщенных ли- стов в углах прямоугольных люков, рекомендуемые Правилами ре- гистра, приведены на рисунке 6.20. Рисунок 6.20 – Подкрепление углов прямоугольных вырезов в палубах вварными утолщенными листами: а – для вырезов шириной меньше 0,70В; б – для вырезов шириной больше 0,70В Если продольные комингсы грузовых люков выполняются не- прерывными, концентрация напряжений в углах люков оказывается а б 40 значительно меньше, поэтому радиусы закруглений могут быть уменьшены в 1,5–2 раза по сравнению с указанными. Рассмотрен- ные подкрепления и радиусы обычно выполняются на верхних па- лубах судна. На нижних палубах подкрепления и радиусы закруг- ления выполняются значительно меньшими. Небольшие прямоугольные вырезы могут из состава эквивалент- ного бруса не исключаться, если для компенсации потерянной пло- щади палубы производится подкрепление утолщенными листами по всей длине продольных кромок вырезов (рисунок 6.21). Такая ком- пенсация площади палубы обычно выполняется, если ширина выре- за не превышает 0,4 ширины судна и отношение длины выреза к его ширине меньше 1,5. Рисунок 6.21 – Подкрепление прямоугольных вырезов (включаемых в состав эквивалентного бруса) вварными утолщенными листами Не допускается располагать стыковые швы и вырезы у углов лю- ков, расположенных в средней части судна, в районе, размеры ко- торого приведены на рисунке 6.20. Размеры района у углов люков, расположенных в оконечностях, могут быть уменьшены по согласованию с Речным Регистром. ПРИЛОЖЕНИЕ Перечень основных стандартов прокатных и других металлических изделий Таблица П.1 Корпусные стали и их назначение Марка стали Толщина, Мм Состояние поставки Механические свойства при растяжении Темпера- тура при испыта- ниях, °С Ударная вяз- кость, Дж/см2 Временное сопротив- ление Предел текучести Относи- тельное удлинение KV KCU 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Углеродистая сталь А 4–60 Горячекатаная 400–490 235 22 – – – В 5,0–7,0 Горячекатаная 400–490 235 22 0 19 – 7,5–9,5 24 – 10–50 27 – Д 5,0–7,0 Горячекатаная Нормализованная 400–490 235 22 –10 19 – 7,5–9,5 24 – 10–12 27 – Свыше 12 до 50 – Е 5,0-7,0 Нормализованная 400–490 235 22 -40 19 – 7,5-9,5 24 – 10-50 27 – 41 Продолжение таблицы П.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Низколегированная сталь А32 4–4,5 Горячекатаная Нормализованная 470–590 315 22 – 0 – – 5,0–7,0 22 – 7,5–9,5 26 – 10–20 31 – Свыше 20–40 – Д32 5,0–7,0 Горячекатаная Нормализованная 470–590 315 22 –20 22 – 7,5–9,5 26 – 10–20 31 – Свыше 20–40 – Е32 5,0–7,0 Нормализованная 470–590 315 22 –20 22 – 7,5–9,5 26 – 10–40 31 – А36 4–4,5 Нормализованная 490–620 355 21 – – – 5–7,0 24 – 7,5–9,5 28 – 10–40 34 – Д36 5,0-7,0 Нормализованная 490–620 355 21 –20 24 – 7,5–9,5 28 – 10–40 34 – 42 Окончание таблицы П.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Д36 5,0–7,0 Нормализованная 490–620 355 21 –40 24 – 7,5–9,5 28 – 10–40 34 – А40 4–4,5 Горячекатаная Закалка + отпуск 530–690 390 19 – 0 – – 5–7,0 25 7,5–9,5 30 10–40 36 Свыше 15 до 32 Д40 5,0–7,0 7,5–9,5 10–32 Горячекатаная Закалка + отпуск 530–690 390 19 –20 25 – 30 – 36 – Е40 10–32 Закалка + отпуск 530–690 390 19 –40 36 – 09Г2 4 Не менее 440 300 290 21 –40 – – 5–9,5 – 34 10–20 – 29 21–30 49 09Г2 32–60 Не менее 450 290 21 –40 – 49 10ХСНД 4 530–690 390 19 –40 – – 5–9,5 – 39 10–15 – – 16–32 – 49 42 44 Таблица П.2 Сталь тонколистовая углеродистая и низколегированная. Сортамент и марка (ограничение ГОСТ 19903–76, ГОСТ 19904–76, ГОСТ 5521–76 и ГОСТ 16523–70) Толщина листа, мм Длина листа при толщине, мм Марка стали 1000 1400 0,9 2000 – ВСт3пс 1,0 2000 – ВСт3пс 1,6 2000 – ВСт3пс 2,0 2000 2800 ВСт3пс, 10ХСНД 2,5 2000 2800 ВСт3пс, 10ХСНД 3,0 2000 3000–3500 ВСт3пс, 10ХСНД Примечания: 1. Стандарт ГОСТ 5521–76. 2. Условное обозначение холоднокатаной тонколистовой стали марки Ст. 3, нормальной точности прокатки, улучшенной плоскост- ности, с обрезной кромкой, 2-й категории по нормируемым харак- теристикам, размером 0,8 × 1000 × 2000 мм, III группы отделки по- верхности: Лист = Б−ПУ−0−0.8 × 1000 × 2000 ГОСТ 19904−76 2−III−Ст.3 ГОСТ 16523−70 . 3. Пример условного обозначения горячекатаной тонколистовой стали марки 10ХСНД, нормальной точности прокатки, высокой плоскостности, с обрезной кромкой, размером 2,5 × 2000 × 2800 мм, 4-й категории по нормируемым характеристикам, II группы отделки поверхности: Лист = Б−ПВ−0−2.5 × 2000 × 2800 ГОСТ 19903−76 4−II−10ХСНД ГОСТ 521−76 . Таблица П.3 Сталь толстолистовая. Сортамент (из нормали 0Н9-92-64) (Ограничение по ГОСТ 19903–76 и ГОСТ 5521–80) Толщина листов, мм Ширина листов, мм 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 3000 Длина листов, мм 4,5 6 6 6 6, 7, 8 7 6 6, 7, 8 6, 7, 8 6, 7, 8 8,9 6 6, 7, 8, 6 6, 7, 8 10, 11 6 7,8, 10 6, 7, 8, 10 6, 7, 8, 10 10, 12 10, 12 10, 12 12 12 6 6, 7, 8, 10 6, 7, 8, 10 6, 7, 8, 10 10, 12 10, 12 10, 12 12 14, 16, 18 6, 7, 8, 10 6, 7, 8, 10 6, 7, 8, 10 10, 12 10, 12 10, 12 12 20, 22, 24, 26 10 10 10 28, 30, 32 6 6, 7, 8 6, 7, 8 12 12 12 12 36, 40 6 12 12 12 12 45, 50, 56 6 Примечание. Листы длиной 10 и 12 м разрешается применять после согласования с заводами-строителями и заводами-поставщиками. 45 Таблица П.4 Рекомендуемый сортамент полосовой стали ГОСТ 82–70 Ширина, мм Наибольшая толщина, мм Ширина, мм Наибольшая толщина, мм Ширина, мм Наибольшая толщина, мм 20 12 50 35 90 60 22 12 55 35 100 60 25 16 60 40 110 60 30 20 65 40 120 60 20 70 40 130 60 40 25 75 40 140 60 45 35 80 50 150 60 46 Таблица П.5 Элементы углового неравнобокого профиля (ГОСТ 8509–93, ОСТ 5.9084–72) Размеры профиля ( )h b d× × , мм Без пояска С условным пояском шириной 60d Площадь сечения профиля, см2 Расстояние ЦТ, см Момент инерции, см4 Площадь сечения профиля, см2 Расстояние ЦТ, см Момент инерции, см4 Наименьший момент сопротивле- ния, см3 32 × 20 × 3 1,49 2,12 1,52 6,89 2,86 7,54 2,64 32 × 20 × 4 1,94 2,08 1,93 11,54 3,02 10,3 3,42 45 × 28 × 4 2,80 2,99 5,68 12,40 3,98 27,7 6,96 56 × 36 × 4 3,58 3,78 11,4 13,2 4,72 52,7 11,2 63 × 40 × 5 4,98 4,22 19,9 20,0 5,44 94,6 17,4 63 × 40 × 6 5,90 4,18 23,3 27,5 5,64 116 20,6 70 × 45 × 5 5,59 4,72 27,8 20,6 5,90 128 21,7 75 × 50 × 6 7,25 5,06 40,9 28,8 6,46 197 30,5 75 × 50 × 8 9,47 4,98 52,4 47,9 6,84 272 39,8 90 × 56 × 8 11,2 5,96 90,9 49,6 7,96 442 55,5 100 × 63 × 8 12,6 6,68 127 51,0 8,65 602 69,3 110 × 70 × 8 13,9 7,39 172 52,3 9,33 791 84,8 125 × 80 × 10 19,7 8,36 312 79,7 10,8 1480 137 140 × 90 × 10 22,2 9,42 444 82,2 11,8 2040 173 160 × 100 × 10 25,3 10,77 667 85,3 13,2 2930 222 47 Таблица П.6 Элементы углового равнобокого профиля (ГОСТ 8509–93, ОСТ 5.9084–72) № п ро ф ил я Размеры профиля, мм П ло щ ад ь се че ни я пр оф ил я, с м 2 Моменты инерции, см4, относительно оси Ра сс то ян ие Ц Т , с м № п ро ф ил я Размеры профиля, мм П ло щ ад ь се че ни я пр оф ил я, с м 2 Моменты инерции, см4, относительно оси Ра сс то ян ие Ц Т , с м b d х–х у0–у0 b d х–х у0–у0 2 20 3 2,13 0,40 0,17 0,60 4,5 45 5 4,29 8,03 3,33 1,30 2,5 25 3 1,43 0,81 0,34 0,73 5,0 50 5 4,80 11,2 4,63 14,42 2,5 25 4 1,86 1,03 0,44 0,76 6,3 63 6 7,28 27,1 11,2 1,78 3,2 32 4 2,43 2,26 0,94 0,94 7,5 75 6 8,78 46,6 19,3 2,06 3,6 36 4 2,75 3,29 1,36 1,04 7,5 75 8 11,5 59,8 24,8 2,151 4,0 40 4 3,08 4,58 1,90 1,13 9,0 90 9 15,6 118 48,6 2,551 4,5 45 4 3,48 6,63 2,74 1,26 10 100 10 19,2 17,9 74,1 2,831 48 Таблица П.7 Теоретические элементы симметричного полособульбового профиля для судостроения. Сортамент А – нормальные полособульбы (ГОСТ 9235–76) Ix и Iу– моменты инерции относительно осей х и у; ix и iу – радиусы инерции относительно осей х и у; у0 – координата центра тяжести площади сечения полосо- бульба без присоединенного пояска № п ро ф ил я Размеры, мм П ло щ ад ь се че ни я пр оф ил я, с м 2 Т ео ре ти че ск ий в ес , 1 по г. м , к гс Справочные величины h b S r1, r2 Ось х–х Ось у–у Ix, см4 ix, см у0, см Iу, см4 iу, см 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 414 40 17 4 2,5 2,28 1,79 3,50 1,25 2,50 0,20 0,29 145 18 5 2,68 2,10 4,11 1,25 2,42 0,26 0,31 49 Продолжение таблицы П.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 524 20 4 3,01 2,36 7,25 1,55 3,21 0,37 0,35 525 50 21 5 3 3,51 2,76 8,51 1,56 3,11 0,46 0,36 526 22 6 4,01 3,15 9,72 1,56 3,03 0,56 0,37 624 23 4 3,66 2,87 12,9 1,88 3,89 0,58 0,40 625 60 24 5 3 4,26 3,34 45,1 1,88 3,76 0,69 0,40 626 25 6 4,86 3,82 17,2 1,88 3,67 0,83 0,41 724 24,5 4,5 4,65 3,65 22,5 2,20 4,48 0,81 0,42 725 70 25,5 5,5 3,5 5,35 4,20 26,0 2,20 4,35 0,96 0,42 726 26,5 6,5 6,05 4,75 29,2 2,20 4,25 1,13 0,43 824 26,5 4,5 5,47 4,29 34,5 2,51 5,19 1,14 0,46 825 80 27,5 5,5 4 6,27 4,92 39,7 2,52 5,04 1,36 0,46 827 29 7 7,47 5,86 47,9 2,53 4,87 1,66 0,47 935 31 5 6,82 5,35 55,6 2,86 5,86 1,91 0,53 936 90 32 6 4 7,72 6,05 63,1 2,86 5,70 2,17 0,53 937 33,5 7,5 9,07 7,12 73,9 2,86 5,52 2,64 0,54 1035 35,5 5,5 8,53 6,70 85,4 3,16 6,57 3,22 0,62 1036 100 36,5 6,5 4,5 9,53 7,48 96,1 3,16 6,40 3,60 0,62 1038 38 8 11,0 8,66 111 3,16 6,21 4,25 0,62 50 Продолжение таблицы П.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1235 37,5 5,5 10,2 7,97 146 3,78 7,84 4,15 0,64 1237 120 39 7 5 12,0 9,38 172 3,79 7,56 4,86 0,64 1248 40,5 8,5 13,8 10,8 198 3,79 7,36 5,70 0,64 1446 42 6 13,1 10,3 255 4,42 9,24 6,83 0,72 1447 140 43,5 7,5 6 15,2 11,9 298 4,43 8,90 7,86 0,72 1449 45 9 17,3 13,6 339 4,43 8,67 9,05 0,72 1646 48,5 6,5 16,5 12,9 419 5,04 10,6 11,6 0,84 1658 160 50 8 6,5 18,9 14,8 484 5,08 10,3 13,0 0,83 16510 52 10 22,1 17,3 566 5,06 9,93 15,3 0,84 1857 55 7 20,2 15,9 650 5,67 12,0 18,4 0,96 1858 180 56,5 8,5 7 22,9 18,0 745 5,70 11,6 20,4 0,94 18510 58,5 10,5 26,5 20,8 863 5,70 11,3 23,5 0,94 2057 59,5 7,5 24,3 19,0 957 6,28 13,4 26,4 1,04 2069 200 61 9 8 27,3 21,4 1080 6,30 13,0 28,8 1,03 20611 63 11 31,3 24,6 1250 6,33 12,6 32,8 1,02 2268 66 8 28,7 22,6 1380 6,92 14,8 38,3 1,16 22610 22 68 10 8,5 33,1 26,0 1610 6,97 14,3 43,0 1,14 51 Окончание таблицы П.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 22712 70 12 37,5 29,5 1830 6,98 13,9 48,3 1,14 2478 73,5 8,5 33,8 26,6 1920 7,54 16,2 56,7 1,30 2471 240 75,5 10,5 9 38,6 30,3 2230 7,60 15,7 62,8 1,28 24712 77,5 12,5 43,4 34,1 2520 7,61 15,3 69,7 1,27 2779 79 9 40,2 31,6 2900 8,49 18,2 77,4 1,39 27811 270 81 11 10 45,6 36,8 3340 8,55 17,7 85,2 1,37 27813 83 13 51,0 40,1 3750 8,57 17,2 93,8 1,36 30810 86 10 49,0 38,4 4380 9,46 20,2 110 1,50 30812 300 88 12 11 55,0 43,1 4970 9,51 19,6 120 1,48 30914 90 14 61,0 47,8 5540 9,53 19,1 131 1,47 Примечание. 1. Номер каждого профиля составлен из размеров h и b, см, и S, в мм (целые числа). 2. Теоретическая масса указана для стали с плотностью 7,85. 52 Таблица П.8 Теоретические элементы несимметричного полособульбового профиля с условным присоединенным пояском 600 × 1015 мм ГОСТ 5353–82 (с ограничением по ОСТ 5.9076-82) F1 – площадь профиля; Iх1 – момент инерции профиля; у1 – расстояние до центра тяжести профиля, лежащего на оси х1х1; F – общая площадь профиля с пояском; Iх – момент инерции профиля с пояском относительно оси хх; Wx – наименьший момент сопротивления профиля с по- яском относительно оси хх Н ом ер пр оф ил я Элементы профиля Элементы профиля с пояском h, мм b, мм S, мм F1, см2 Iх1, см4 у1, см F, см2 Iх, см4 Wx, см3 S1, мм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5 50 16 4 2,87 6,96 3,13 62,87 44 9 10 5,5 55 17 4,5 3,48 10,20 3,38 63,48 61 12 10 6 60 19 5 4,27 15,00 3,74 64,27 87 15 10 7 70 21 5 5,06 24,10 4,40 65,06 137 20 10 53 Продолжение таблица П.8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8 80 22 5 5,84 36,23 5,07 65,81 202 25 10 9 90 24 5,5 7,03 55,60 5,65 67,08 295 33 10 10 100 26 6 8,63 85,22 6,29 68,63 434 45 10 12 120 30 6,5 11,15 158 7,55 71,15 767 68 10 14а 140 33 7 14,05 274 8,82 74,05 1274 100 10 14б 140 35 9 16,85 321 8,55 76,85 1398 112 10 16а 160 36 8 17,96 468 9,95 107,96 2200/1980 147/140 15/10 16б 160 38 10 21,16 527 9,75 111,16 2434/2190 165/159 15/10 18а 180 40 9 22,20 714 11,15 112,20 3280/2860 200/188 15/10 18б 180 42 11 25,80 837 10,81 115,80 3530/3130 218/206 15/10 20а 200 44 10 27,36 1078 12,40 117,36 4730 268 15 20б 200 46 12 31,36 1265 12,06 121,36 5110 293 15 22а 220 48 11 32,82 1611 13,50 122,82 6500 343 15 22б 220 50 13 37,22 1795 13,20 127,22 6930 372 15 24а 240 52 12 38,75 2232 14,70 128,75 8720 434 15 24б 240 54 14 43,55 2542 14,35 133,55 9250 466 15 27а 270 55 12 43,82 3265 16,60 133,82 12180 552 15 27б 270 57 14 49,22 3515 16,30 139,22 12780 588 15 54 Таблица П.9 Тавры стальные сварные для морских судов. ОН 9-594–68 F0 – площадь сечения тавра без присоединенного пояска; I0 – момент инерции площади сечения тавра без присоединения пояска; W0 – минимальный момент сопротивления площади сечения тавра при равенстве площадей сечения присоединенного и свободного поясков; W00 – минимальный момент сопротивления площади сечения тавра при площади сечения присоединенного пояска, равной бесконечности; z0 – координата центра тяжести площади сечения тавра без присоеди- ненного пояска; fп,fпр п – площади свободного и присоединенного поясков № т ав ра Размеры, мм Справочные величины h S b S1 F0, см2 Теоретическая масса 1 м, кг I0, см 4 z0, см W0 при 𝑓пр п = 𝑓п, см3 W00 при 𝑓пр п = 𝑓п, см3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8 80 4 40 6 5,6 4,396 42,45 5,84 22,6 28,1 10 100 4 50 6 7,0 5,495 81,50 7,27 35,6 43,8 12 120 4 60 6 8,4 6,595 139,2 8,70 51,5 62,9 14 140 4 80 6 10,4 8,164 229,2 10,4 73,5 88,9 16а 160 4 80 6 11,2 8,792 325,3 11,6 92,4 112 55 Продолжение таблицы П.9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 16б 160 5 100 8 16,0 12,56 452,8 12,2 146 172 18а 180 4 100 8 15,2 1193 529,0 13,9 162 188 18б 180 5 100 10 19,0 14,81 670,5 14,0 202 236 20а 200 5 100 8 18,0 14,13 813,9 14,6 186 228 20б 200 6 100 10 22,0 17,18 1001 14,8 234 282 22а 220 5 100 10 21,0 16,40 1137 16,5 205 250 22б 220 6 120 12 27,6 21,55 1459 17,0 356 417 25а 250 6 120 12 29,4 22,96 2042 18,9 413 489 25б 250 8 140 14 39,6 30,89 2768 19,0 557 655 28а 280 7 120 12 34,0 26,55 3050 20,2 483 589 28б 280 8 140 14 42,0 32,76 3722 20,8 636 756 32а 320 8 140 14 45,2 35,26 5280 28,2 743 906 32б 320 10 180 14 57,2 44,90 6661 28,3 957 1160 32в 320 8 160 16 51,2 39,98 5797 24,4 932 1099 36а 360 8 160 16 54,4 42,43 7901 26,8 952 1154 36б 360 10 200 14 64,0 50,24 9395 26,2 1200 1450 40а 400 10 180 14 65,2 51,18 11960 28,0 1250 1550 40б 400 12 220 16 83,2 65,31 15180 18,8 1690 2060 45а 450 10 200 14 73,0 57,30 16880 31,4 1570 1940 45б 450 14 250 18 100,0 84,78 26000 32,2 2440 2990 50а 500 12 220 16 95,2 74,81 28180 34,5 2230 2790 56 Окончание таблицы П.9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 50б 500 14 250 18 115,0 89,70 32960 45,1 2781 3342 56а 560 14 250 18 123,4 96,87 44370 38,5 3180 4000 56б 560 16 300 20 149,8 116,8 53637 39,6 4122 5070 63а 630 14 300 20 148,2 116,3 66880 44,7 4620 5650 63б 630 18 360 22 191,6 151,2 87050 44,9 6080 7430 71а 710 16 360 22 192,8 186,8 110200 50,5 6860 8340 71б 710 20 400 24 238,0 175,2 136800 50,3 8300 10170 80а 800 18 360 22 223,2 175,2 163000 54,6 8140 10220 80б 800 22 450 26 293,0 230,0 213700 56,5 11500 14130 57 Содержание 5. НАБОР БОРТОВЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ .......................................... 3 5.1. Общие требования к проектированию бортовых перекрытий .............................................................................................. 3 5.2. Нагрузка на бортовые перекрытия ........................................... 6 5.3. Конструкция бортовых перекрытий при поперечной системе набора ........................................................................................ 7 5.4. Конструкция бортовых перекрытий при продольной системе набора ...................................................................................... 10 5.5. Набор бортовых перекрытий с двойным бортом .................. 11 5.6. Конструкция бортовых перекрытий при однородной системе бортового набора .................................................................... 12 5.7. Подпалубные цистерны, фальшборты, привальные брусья ............................................................................... 12 6. НАБОР ПАЛУБНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ ................................... 16 6.1. Палубные перекрытия. Общие требования ........................... 16 6.2. Нагрузка на палубные конструкции....................................... 17 6.3. Поперечная система набора палубных перекрытий ............. 18 6.4. Продольная система набора палубных перекрытий ............. 24 6.5. Подбор размеров сечения карлингсов ................................... 27 6.6. Соединение элементов палубного набора ............................. 29 6.7. Вырезы в палубах и комингсы люков .................................... 33 6.8. Ограждения грузового бункера .............................................. 34 6.9. Наружная обшивка .................................................................. 35 6.10. Палубный настил .................................................................... 37 ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................... 41 Учебное издание ХМЕЛЁВ Александр Афанасьевич ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО МИДЕЛЬ-ШПАНГОУТА СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ Методическое пособие для студентов специальности 1-37 03 02 «Кораблестроение и техническая эксплуатация водного транспорта» В 4 частях Ч а с т ь 2 Компьютерная верстка Н.А. Школьниковой Подписано в печать 12.03.2012. Формат 60×841/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 3,43. Уч.-изд. л. 2,68. Тираж 50. Заказ 1081. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.