Конструктивное устройство бортовых перекрытий

Конструкция бортового перекрытия зависит от типа и водоизмещения судна, рода перевозимого груза и системы набора.

В практике отечественного судостроения бортовые пе­рекрытия почти всех сухогрузных судов, как правило, набираются по поперечной системе набора (рис.127, а), и их местная прочность обеспечивается часто стоя­щими шпангоутами, работающими вместе с поясками наружной обшивки. На судах длиной менее 100 м, когда поперечная система набора используется в палубном и днищевом перекрытиях, бортовые ветви шпангоутов вместе с бимсом и флором образуют одну раму и работают в ее составе. Такая система успешно используется на всех судах с двойными бортами - на танкерах, ледоколах, судах ледового плавания, на судах, швартующихся в море бортом друг к другу, так как их борта испытывают значительные нагрузки, распределенные на небольшой части длины и сосредоточенные, в основном, ближе к носовой оконечности.

При поперечной системе набора используют три варианта набора:

- однородный (монотонный) набор, состоящий из основных шпангоутов, опирающихся на палубу и днище или на конструк­ции, прочно соединяемые с днищем и палубой;

- набор из базовых и рамных шпангоутов, устанавливаемых через три-четыре основных шпангоута, и из бортовых стрингеров, ко­торые вместе с деталями крепления характерны для бор-

товых перекрытий МО (рис.128);

- набор в районе ледовых усилий, состоящий из основных и промежуточных шпангоутов, используемых только в районе дей­ствия ледовых нагрузок и опирающихся на промежуточные палу­бы (рис.129).

На судах с атомными установками по бортам и днищу выпол­няют специальную конструктивную защиту из ряда переборок и настилов, подкрепленных набором, которая должна обеспечивать целостность защитного ограждения при столкновении судов, даже если удар таранящего судна нанесен под прямым углом по центру реакторного отсека. Конструк­ция днища атомоходов имеет тройное дно высотой около 3 м, обеспечивая целостность защитного ограждения при посадке судна на камен­ную гряду серединой реакторного отсека перпендикулярно к пе­рекрытию.

Радиационная защита на атомоходах предполагает наличие четырех защитных барьеров между ядерным реактором и окружающей средой. За­щитное ограждение на бортах состоит из продольных и попереч­ных переборок, накрываемых сверху настилом палубы.

Согласно требованиям английского Ллойда расстояние между продольной переборкой и шпангоутами борта в реакторном помещении не должно быть менее 1,52 м, такое же расстояние должно выдерживаться и от поперечной переборки до обшивки контейнера реактора. Протяженность конструктивной защиты по борту в нос и корму за границы реакторного отсека должна составлять 1,5 В при использовании обычных систем набора бортовых перекрытий. Обоснованность этих рекомендаций была проверена отечественными исследованиями путем измерений рассеяния (поглощения) энергии удара в борт реакторного отсека другим судном. Доказано, что в случае прямого удара в борт атомного судна до 60-70% этой энергии поглощается бортовым перекрытием, которое деформируется на участке между поперечными переборками. При этом лучший результат при поглощении энергии удара дало бортовое перекрытие с продольной системой набора с рамными шпангоутами, жесткость которых удовлетворяет критической величине.

Установлено, что если жест­кость шпангоутов превышает критические величины, то деформи­руется и разрушается только участок борта размером в одну рамную шпацию, и в этих условиях величина поглощаемой энергии будет минимальной. При максимальном поглощении энергии и докритической жесткости шпангоутов бортовое перекрытие работает на участке между поперечными переборками, при этом поглощается максимальное количество энергии.

Основными связями, поглощающими и рассеивающими энер­гию удара в борт, являются продольные переборки и платформы, расположенные в междубортном пространстве между продольной переборкой реакторного отсека и наружным бортом.

После этого были сформулированы требования к защите бортов атомных судов конструкциями, способными максимально поглощать энергию удара при столкновении с другим судном. Затем нашими проектными организациями были разработаны методы расчета бортовых конструкций, работающих в упругопластической зоне, и созданы конструкции (рис.­ 130), которые при больших деформациях остаются водонепроницаемыми. Эти конструкции разработаны и применены в отечественном атомном судостроении

Бортовые перекрытия ледоколов и судов ледового плавания (рис.131) с дизельной и дизель-электрической установкой по прочности практически мало отличаются от судов с атомной установкой, за исключением отсутствия у первых защитных барьеров. В их конструкциях используют различные ледовые подкрепления в зависимости от мощности энергетической установки и толщины льда в предполагаемом районе плавания.

Минимальной расчетной нагрузкой, действующей на каждый погонный метр борта ледовых судов при преодолении льда толщиной 1,5 м, принята нагрузка до 45 т, которая может возрасти в несколько раз при большей толщине льда или сжатии судна. Поэтому наиболее рациональ­ной системой набора для бортовых перекрытий этих судов явля­ется поперечная система с надежной опорой концов шпангоутов на днищевые и палубные перекрытия, имею­щие также мощный по­перечный набор. Такая конструкция обеспечива­ет устойчивость днище­вых и палубных перекры­тий при поперечном сжа­тии корпуса льдами.

Усиление набора ледокольных судов в носовой и кормовой оконечностях обеспечивается промежуточными шпангоутами, разносящими стрингерами и флорами, которые располагаются на высоте ледового пояса и простираются по всей длине судна при высоких ледовых классах. Это вызвано тем, что при форсировании льдов набегами и вынужденных отходах задним ходом нос и корма воспринимают максимальные ледовые нагрузки.

Разносящие бортовые стрингеры устанавливают параллельно основным, если они по высоте не превышает высоты основных шпангоутов. Такие стрингеры служат опорой для концов промежуточных шпангоутов, что позволяет исключить концентрацию ледовых нагрузок в одних точках и разложить ее равномерно на все шпангоуты.

Бортовой набор танкера. В настоящее время танкерный флот строится, в основном, для вывоза нефти с северных морских приисков. По новым Правилам Российского Морского Регистра Судоходства (РС)) ледокольно-транспор­­тные суда или суда активного ледового плавания имеют категорию ледовых усилений ЛУ 7 и выше. Они способны самостоятельно плавать в осеннее-летний период навигации и под проводкой ледоколов в остальное время года. Это, как правило, суда с двойными бортами и ледокольной формой носовых обводов. Объем ледовых подкреплений у них достигает не менее 30% от массы металлического корпуса. Система набора корпуса у них может быть различной, однако наибольшее применение получает бортовая конструкция с деформируемыми распорками между бортами (рис.132) и между боковыми и центральными танками (рис.133). Распорки широко используются на танкерах для увеличения прочности бортов и продольных переборок при действии поперечных нагрузок. Они используются и в форпике в виде холостых бимсов с целью создания дополнительных опор для шпангоутов, подвергающихся воздействию больших местных усилий при ходе в ледовом канале за ледоколом.

В последние годы на танкерах широкое распространение получи­ли бортовые перекрытия с продольной системой набора, с установкой рамных шпангоутов и бортовых стрингеров (рис.134). Она используется на многих крупнотоннажных судах, имеющих меньшее расстояние между поперечными переборками, чем расстояние между палубой и днищем.

На бортовые стрингеры приходится существенно меньшая нагруз­ка в результате установки рамных шпангоутов, которые более жесткие, чем стрингеры, хотя и работают в более благоприятных условиях, чем при поперечной системе набора. Продольная система набора борта танкеров имеет гори­зонтальные ребра жесткости, которые опираются на рамные шпан­гоуты

Вместе с тем на танкерах также применяется и поперечная система набора борта, основой которой являются часто поставленные шпангоуты и редко пересекающие их бортовые стрингеры, ко­торые, соединяясь с шельфами поперечных и продольных переборок образуют горизонтальную ра­му, подкрепленную горизонтальными поперечными распорками.

Для бортов танкеров, набранных по поперечной системе, характерны ре­д­ко поставле­н­ные мо­щ­­ные ст­ри­­нгеры и опира­ю­щиеся на них часто поставленные шпангоуты. В зависимости от высоты борта количество стрингеров не превышает трех, их изготавливают из листовой стали с пояском или отогнутым фланцем. При проходе через поперечные переборки стрингеры разрезаются и крепятся к ним с помощью книц. Шпангоуты пропускаются через прорези в стрингерах и жестко крепятся к последним с помощью сварки или ребер жесткости.