2.4. Системы набора перекрытий и корпуса судна

2.4.1. Понятие о системе набора

При конструировании корпуса судна применяются различные системы (схемы) размещения балок набора. Они отличаются ориентацией балок (вдоль судна, поперек), расстоянием между ними и порядком чередования холостых и рамных балок.

Принято различать системы размещения балок перекрытий (днища, бортов или палубы). Кроме того, различают системы, каждая из которых характеризует размещение балок корпуса судна, образованного перекрытиями днища, бортов и палубы.

Применительно к перекрытию используется термин "система набора перекрытия", а применительно к корпусу – "система набора корпуса".

2.4.2. Системы набора перекрытий

Различают две системы набора перекрытий: поперечную (см. рис. 2.14, а) и продольную (см. рис. 2.14, б). Представленное в качестве примера днищевое перекрытие ограничено бортами и поперечными переборками.

а) Б-Б А-А А Б Б А

б) В В-В Г-Г Г Г В

Рис. 2.14. Днищевое перекрытие с поперечной (а) и продольной (б) системами набора:

	–	рамная балка;
	–	холостая балка

В обоих случаях набор перекрытия включает рамные и холостые балки, причем рамные балки установлены как вдоль судна (кильсоны, их концы закреплены на переборках), так и поперек судна (флоры). Холостые балки на перекрытии с продольной системой набора установлены вдоль судна (ребра жесткости), а на другом перекрытии – поперек судна (днищевые холостые шпангоуты).

Признаком, определяющим систему набора перекрытия, является ориентация пластины обшивки (настила). Если пластина ориентирована длинной стороной поперек судна (a < b, см. рис. 2.14, а), то система считается поперечной. Если длинная сторона пластины ориентирована вдоль судна (a > b, см. рис. 2.14, б), то система набора перекрытия – продольная.

2.4.3. Системы набора корпуса

Различают поперечную, продольную и смешанные системы набора корпуса. При этом имеется в виду система, примененная в средней части корпуса по его длине (см. рис. 2.15).

Оконечность Средняя часть Оконечность 0,1 L 0,25 L 0,25 L 0,1 L L

Рис. 2.15. Участки корпуса судна по длине

Здесь заметим, что в оконечностях корпуса система набора может отличаться от системы его набора в средней части.

Поперечная система набора корпуса. При такой системе днищевые, бортовые и палубное перекрытия имеют поперечную систему набора. В поперечных плоскостях располагаются как рамные, так и холостые балки; они образуют замкнутые шпангоутные рамы (см. рис. 2.16). Расстояние между соседними шпангоутными рамами (конструктивная шпация) принимается не более 650 мм.

При такой конструкции корпус хорошо воспринимает поперечное сжатие, возникающее от давления ледяного поля, а также ударные нагрузки при швартовке и навалах.

Рис. 2.16. Схема отсека корпуса с поперечной системой набора:

а – рамный шпангоут; б – холостой шпангоут; 1 – флор; 2 – кильсон; 3 – бортовой рамный шпангоут; 4 – бортовой стрингер; 5 – рамный бимс; 6 – карлингс; 7 – холостой бимс;

8 – бортовой холостой шпангоут; 9 – днищевой холостой шпангоут;

10 – поперечная переборка (набор переборки условно не показан)

Существенным недостатком поперечной системы набора является малая прочность корпуса при общем продольном изгибе. Причина этого заключается в следующем. При поперечной системе набора количество связей корпуса, воспринимающих общий продольный изгибающий момент, невелико – это кильсоны, карлингсы и бортовые стрингеры с прилегающими к ним небольшими участками оболочки (присоединенными поясками, см. рис. 2.4). Остальные части обшивки и настила палубы в состав эквивалентного бруса не включаются и в обеспечении общей продольной прочности не участвуют.

Поперечная система набора корпуса применяется на судах с небольшой относительной длиной (с отношением длины судна к высоте борта не более 15). К этой группе относятся буксиры, толкачи, катера , ледоколы, небольшие пассажирские суда. Такая система также используется в оконечностях большинства судов.

Поперечная система набора более технологична, особенно при криволинейных обводах корпуса.

Продольная система набора корпуса. При продольной системе набора корпуса днищевые, бортовые и палубные перекрытия выполняются по продольной системе (см. рис. 2.17). В поперечных плоскостях на расстоянии, равном рамной шпации, устанавливаются рамные шпангоуты. Продольные связи включают как рамные балки (кильсоны, карлингсы, бортовые стрингеры), так и холостые балки (ребра жесткости). Расстояние между соседними продольными балками принимается в пределах от 500 до 650 мм.

Основное достоинство системы в том, что она позволяет обеспечить повышенную прочность корпуса при общем продольном изгибе. При этой системе наряду с продольными балками около половины поперечного сечения обшивки и настила включается в эквивалентный брус.

Благодаря большому количеству вырезов во флорах, в местах их пересечения с ребрами жесткости, создаются хорошие условия для перетекания жидкости по длине судна. В некоторых случаях это является эксплуатационным преимуществом.

Важнейший недостаток продольной системы состоит в том, что корпус плохо приспособлен к восприятию местных нагрузок на борта – при навалах, от действия льда и других нагрузок, которые нередко распределяются на ограниченной и удлиненной по горизонтали площадке. Кроме того, на продольных балках борта может задерживаться (скапливаться) вода и груз.

Продольная система набора корпуса нашла ограниченное применение. Она используется на крупных несамоходных речных наливных судах и на судах технического флота.