Прочность корабля

Конструкции корпуса судна должны быть достаточно прочными и жесткими, т. е. способными выдерживать действующие на корпус силы без разрушений и недопустимых деформаций. Корпус судна испытывает нагрузку от собственной массы, массы перевозимого груза, запасов и давления воды. Силы веса (тяжести) корпуса судна, его механизмов, оборудования, а также перевозимого груза и судовых запасов (топлива, воды, масла, провизии и пр.) действуют в месте расположения этих составляющих нагрузки масс и направлены вертикально вниз

Рис. 9. Нагрузка судна:

а — кривая сил веса; б — кривая сил поддержания (с приведением к ступенчатой кривой);

в — наложение кривой сил веса на кривую сил поддержания; г — результирующая кривая нагрузки, действующей на судно.

1 — избыток сил веса; 2 — избыток сил поддержания

(рис. 9, а). Силы давления воды — силы поддержания — пропорциональны объему погруженной части судна в данном месте и действуют вертикально вверх (рис. 9, б). Суммарная нагрузка от действия этих сил вызывает общий продольный изгиб судна (рис. 9, в и г).

Силы веса (тяжести) судна и груза в течение рейса постоянны; силы веса (тяжести) судовых запасов в течение рейса изменяются. Однако в какой-то определенный момент их также можно рассматривать как постоянные. Силы поддержания в условиях тихой воды постоянны, а в условиях волнения непрерывно меняются, в зависимости от того, на вершине или подошве волны в данный момент находится судно.

Когда вершина волны находится посредине длины судна (рис. 10) и силы поддержания сосредоточиваются в его средней части, а в оконечностях образуется избыток сил веса (тяжести) и судно изгибается средней частью вверх, получается так называемый перегиб судна. В следующий момент судно средней частью попадает на подошву волны, силы поддержания здесь уменьшаются, но образуется избыток сил веса (тяжести) — судно изгибается серединой вниз — получается прогиб судна.

Рис. 10. Изгиб судна на волнении:

а — на вершине волны; б — на подошве волны.

1 — вышедший из воды объем; 2 — вошедший в воду объем; 3 — стрелка прогиба корпуса от действующих на него сил

Следует иметь в виду, что и на тихой воде судно может иметь перегиб или прогиб — все зависит от взаимного распределения по длине судна сил веса (тяжести) и сил поддержания. Возникающие при общем продольном изгибе корпуса напряжения (т. е. отношение равнодействующей внутренних сил к площади поперечного сечения) достигают наибольших значений в крайних связях корпуса — в наружной обшивке днища и в настиле верхней палубы. Поэтому при проектировании и изготовлении этих связей корпуса им уделяется особое внимание.

Помимо сил, вызывающих общий продольный изгиб, на судно действуют местные поперечные нагрузки, главным образом давление забортной воды. Чем глубже в воде находится конструкция, тем больше действующее на нее давление воды (рис. 11). Кроме того, на корпус действуют такие динамически переменные и ударные силы, как силы инерции при качке, удары волн и пр. Конструкция корпуса судна должна обеспечивать его прочность, как при общем изгибе, так и при действии различного рода местных нагрузок.

Общую прочность корпуса обеспечивают все продольные конструктивные связи, непрерывные на значительной длине (более 15 % длины судна).

Местную прочность корпуса, главным образом при воздействии давления забортной воды и находящегося внутри корпуса груза и жидкого топлива, обеспечивают пластины днища, бортов, поперечных и продольных переборок, а также палуб (испытывающих давление палубного груза или давление вкатывающейся на палубу судна воды).

Рис. 11. Схема давления воды и груза Рис. 12. Эквивалентный брус

на корпус судна