Особенности конструктивного устройства днищевых перекрытий

Нижняя часть корпуса судна по конструкции является самой сложной по сравнению с другими его частями. Даже в разных частях судна эта конструкция воспринимает различные нагрузки, действующие на корпус как со стороны груза в трюмах и отсеках, так и со стороны внешних сил, поэтому отличается друг от друга. Кроме того, конструкция днищевого зависит от наличия или отсутствия двойного дна.

В эквивалентном брусе (рис.99) днище является нижним пояском балки-корпуса. Поэтому оно наравне со скуловым поясом оно принимает участие в обеспечении общей прочности корпуса, зависящей от давления воды и противодавления масс самого корпуса и груза, расположенного в трюмах и на палубе.

Днищевые перекрытия подразделяются на стандартные и не­стандартные в зави­си­мости от конструктивных особенностей и действующих нагрузок.

Стандартные перекрытия лучше воспринимаютравномерно распределенную нагрузку, их структура ближе к клетчатой, она симметрична относительно продольной и поперечной осей. В этом отношении стандартные перекрытия ближе к комбинированной системе набора, состоящей из флоров, вертикаль­ного киля и днищевых стрингеров, на которые опираются листы наружной обшивки. Однако в целях увеличения устойчивости тонких листов днища и отмеченных балок набора, в конструкцию днищевого перекрытия добав­ляется большее количество продольных балок, которые имеют одинаковую конструкцию и концами опираются на бортовые перекрытия, создавая опорный контур днищевого перекрытия.

Нестандартные перекрытия лучше воспринимают неравномерную нагруз­ку, характеризуемую сосредоточенными усилиями, вызванными нарушением симметрии набора вследствие размещения на днище различных фундаментов под механизмы и переборок. В этом случае система набора днища ближе к обычной продольной, ко­торая является основной для всех транспортных судов.

Для судов малого размера в днищевых перекрытиях используется поперечная система с часто по­став­лен­ными флорами, вертикальным килем и одним или дву­мя днищевыми стрингерами. С учетом из­носа (коррозии) корпуса толщина обшивки днища таких судов принимается несколько большей по сравнению с толщинами других перекрытий.

Следует отдельно остановиться на днищевом наборе тан­кера, так как он имеет некоторые особенности. Прежде всего, в днищевых и палубных перекрытиях танкеров преимущество отдается продольной системе на­бора, основными элементами которой является вертикальный киль, днищевые стрингеры, продольные ребра жесткости. Во-вторых, в конструкции днищевого перекрытия обязательным является наличие второго дна, которое образовано вертикальным (иногда туннельным) килем, продольными ребрами жесткости, роль которых выполняют продольные переборки и идущие между ними стрингеры, а также рамные флоры, размещенные друг от друга на расстоянии не более 3, 2 м. Продольные ребра по днищу располагают на расстоянии не более 0,9 м друг от друга. Их изготовляют сварными из полос в виде таврового профиля с высотой стенки до 0,5-0,6 м.

Для создания жесткой конструкции днищевого перекрытия у продольных танкерных переборок рамные флоры переходят в рамные стойки, а у бортов – в рамные шпангоуты. В связях флора с продольными балками через каждые 3-4 шпации делается свободный поясок для компенсации их взаимных перемещений при больших изгибах корпуса танкера на волне.

Для понимания физики процесса, происходящего в днищевом перекрытии при плавании судна на волне, важно знать как работают его поперечные и продольные балки Это можно показать на схеме, приведенной на рис.120. Балки главного направления – флоры, опирающиеся на бортовые шпангоуты, из-за малой жесткости последних, считаются свободно лежащими (опертыми)на бор­тах (рис.120, а). Перекрестные балки - вертикальный киль и днищевые стрингеры - изгибаются относительно поперечных пере­борок, считающихся жестко заделанными. Поэтому при расчете прочности днища на участке меду поперечными переборками стрингеры и киль также считаются жесткими опорами (рис. 120, б).

Эффективность работы продольных перекрестных связей у днищевых перекрытий зависит от соотношения между их жесткостями и жесткостями балок главного направления. Так как флоры самостоятельно не работают и свободно оперты на бортах, то они не могут воспринять всей внешней нагрузки, которая действует на днищевое перекрытие со стороны воды. Поэтому вертикальный киль и стрингеры оказываются весьма эффектив­ными перекрестными связями, они поддерживают флоры и су­щественно облегчают их работу на сухогрузных судах с длиной трюма, равной 0,8 -1,4 ширины корпуса (между поперечными переборками) при реально встречающихся значениях сечений балок.

В зависимости от типа, водоизмещения судна и перевозимого груза днищевое перекрытие конструктивно может быть выполнено в виде одинарного и двойного дна.

Одинарное дно или " днище с открытым дном " (рис.94;121, а,б) в настоящее время используют преимущественно на судах небольшой длины, или на малых судах, имеющих значительную кривизну - килеватость в нижней части корпуса. Оно может применяться и на больших судах, но только в оконечностях, где из-за килеватости корпуса плоские днищевые перекрытия постепенно переходят в наклонные к бортам по причине технологических трудностей их изготовления.. Такая конструкция удобна и целях сбора стоков воды в двух местах судна – в форпике и ахтерпике, где обычно устраивались сточные колодцы. Поэтому малую килеватость долго сохраняли в днищевой конструкции без достаточных на то мореходных оснований. Может быть, поэтому еще совсем недавно большая часть транспортного флота (особенно наливных судов) строилась без второго дна и имела простую конструкцию, показанную на рис. 120, которая зависела, в основном, от системы набора и размеров судна.

В зависимости от системы набора одинарное дно конструктивно устроено одинаково с конструкцией бортового набора: например, при продольной системе набора (рис.120, б) главными являются продольные балки - вертикальный киль и кильсоны (стрингеры), которые вместе с поперечными флорами, установленными на расстоянии 1,5 – 2,5 м друг от друга, образуют клетчатую структуру набора.

На крупнотоннажных судах вместо слабых кильсонов ставятся мощные днищевые стрингеры, выполняющие роль усиленных продольных связей. Днищевые стрингеры (кильсоны) в одинарном дне разрезаются только в местах пересечения с поперечными переборками.

Вертикальный киль в одинарном дне выполняет роль основной продольной балки, которую запрещено ослаблять любыми вырезами. В местах пересечения с вертикаль­ным килем и с продольными водонепроницаемыми переборками разрезаются только флоры.

При наличии на судне двух продольных переборок в ДП вертикальный киль имеет значительную высоту с верхним пояском. Для его устойчивости в каждой шпации между рамными флорами ставят кницы с отогнутым фланцем или приварным пояском, которые доходят до ближайшего продольного ребра

На танкерах грузоподъемностью 40-50 тыс. т и больше, где высота вертикального киля и рамных флор доходит до 2 м, в их стенках делают специальные вырезы; они облегчают конструкцию и открывают доступ во все отсеки двойного дна.

Продольные днищевые балки, как несущие, не разрезаются, а пропускаются через от­верстия во флорах. На танкерах роль несущих элементов выполняют не днищевые стрингеры, а продольные переборки, препятствующие перемещению жидкого гру­за с одного борта на другой.

Двойное (второе) дно используется для обеспечения непотопляемости судна при пробоинах в наружной обшивке днища и применяется на судах длиной более 61 м; при меньшей длине оно нецелесообразно ввиду малой высоты междудонного пространства (менее 0,75 м) и недоступности его для ремонта и очистки. Протяженность дна определяется внутрен­ними объемами судна, где размещаются грузы, т. е. расстоянием от форпиковой до ахтерпиковой переборки, иногда оно простирается только до носовой переборки МО.

Конструктивное устройство двойного дна днищевого перекры­тия (рис.122; 123) практически мало отличается от устройства одинарного дна, в нем используются те же элементы днищевого полотнища – флоры, стрингеры и вертикальный киль, однако с внутренней стороны судна эти элементы набора накрываются вторым после днища водонепроницаемым настилом, который обладает своим набором. Таким образом, конструкция днища при наличии двойного дна несколько усложняется, но зато является са­мой прочной в кор­пусе судна. Листы настила второго дна имеют ту же толщину, что и листы наружной обшивки.

К бортовой обшивке конструкция второго дна может примыкать либо горизонтально, либо с изломом (рис.123), это зависит от наличия льяла и килеватости судна. При плоском днище (отсутствии килеватости) примыкание высокого второго дна к бортовому перекрытию происходит под прямым углом (рис.122, б), что способствует непотопляемости судна, так как позволяет перекрыть большую часть скулы, в районе которой наиболее вероятны пробоины и повреждения корпуса.

В конструкции, показанной на рис.122, а) настил второго дна не доходит до борта и заканчивается наклонным листом - скуловым стрингером, образующим желоб в районе скулы, который предназначен для сбора стоков отпотевших трюмных вод. Этот желоб принято называть льялом. В них удобно размещать, не загромождая трюмов, скуловые кницы и трубы осушительной системы. Такая конструкция применяется на большинстве морских судов.

Узлы примыкания настила второго дна к бортовому перекрытию в районе скулы показаны на рис.124. В конструкции узла, приведенной на рис.124, б), льяло образовано наклонным листом 4 и скулой бортового полотнища.

На судах внут­реннего и смешанного плаваниялисты двойного дна в виду их малой тол­щины притыкаются прямо к бортовой обшивке без образования льял (рис.122, а), рис.124, а,в).

Клетчатая струк­тура второго дна вместе с водонепроницаемым настилом образуют междудонное пространство, которое используется в качестве небольших цистерн и отсе­ков для храненияжидкого топлива, пресной, мытьевой и котельной воды, для приема бал­ластной морской воды. На современных судах объем этого пространства составляет 5-15% от водоизмещения, а высота от 0,65 до 2 м (на рудовозах до 4,0 м).

Доступ в двойное дно для очистки цистерн возможен через водоне­проницаемые зак­ры­­вающиеся горловины, расположен­ные в настиле в противо­положных концах каждого отдельного сухого отсека.

С устройством днищевого набора и двойного дна тесным образом связана конструкция киля (рис.125), который имеет несколько разновидностей. Среди них наиболее применяемая - сочетаниевнутреннего вер­тикального и наружного горизонтального килей (рис.125, а). Вертикальный киль пред­ставляет собой сварную листовую конструкцию с полкой в виде тавровой балки, а горизонтальный – в виде утолщенного листа днищевой обшивки. Оба киля идут от форштевня до ахтерштевня и вместе образуют своеобразную двутавровую жесткую балку.

На малых, преимущественно деревянных судах, используется брусковый кил ь в виде продольного бруса (рис.125, б) прямоугольного сечения, выступающего за днищевую обшивку для защиты ее при посадке судна на мель. У стальных судов брусковый киль часто устанавливается вместе с вертикальным, повышая жесткость днища, особенно при постановке судна на кильблоки в доке, обеспечивая при этом лучшее распределение сосредоточенных усилий на большее количество флоров.

На современных сухогрузных судах в нос от МО устанавливают туннельный (рис.125, в)или коробчатый кили (рис.125, г), используемые для прокладки трубопроводов судовых систем. Туннельный киль состоит из двух вертикальных листов, расположенных симметрично ДП, с расстоянием между ними не более 1,5 – 1,8 м. На судах с одинарным дном такой киль имеет вид составной тавровой балки, высота которой определяется прочностью днища.

Туннельный киль в аварийных ситуациях может использоваться в качестве запасного выхода через водонепроницаемые шахты МО, выве­денные на уровень палубы.

Непрерывный вертикальный киль может быть сварен из кусков длиной по 30 м каждый) высотой не менее 0,6 м, который в исключительных случаях может подкрепляться дополнительными ребрами жесткости.