Военное образование в России

Боевые и мореходные качества корабля - ПОНЯТИЕ О КОРАБЕЛЬНОМ ПЕРЕКРЫТИИ И СИСТЕМАХ НАБОРА КОРПУСА КО­РАБЛЯ

ПОНЯТИЕ О КОРАБЕЛЬНОМ ПЕРЕКРЫТИИ И СИСТЕМАХ НАБОРА КОРПУСА КО­РАБЛЯ

Корабельным перекрытием называется плоская конструкция, состоя­щая из листов и балок набора двух взаимно перпендикулярных направле­ний, жестко связанных между с собой и листами.

С точки зрения этого определения корпус корабля (борта, палубы, платформы, днище, переборки) состоит из отдельных перекрытий. В каждом корабельном перекрытии различают балки главного направления и перек­рестные связи.

Балками главного направления (БГН) считаются те связи набора, ко­торых по направлению большинство в данном перекрытии.

Перекрестными связями (ПС) называются балки, перпендикулярные балкам главного направления.

БГН - это не обязательно самые крупные балки набора. В основу разделения балок положена не величина , а количество балок того или иного направления.

БГН и ПС образуют опорный контур для листов, придавая им жест­кость и устойчивость. В зависимости от ориентации БГН относительно дли­ны корабля различают две системы набора перекрытия: продольную и попе­речную.

Система перекрытия считается продольной, если БГН ориентированы вдоль длинны корабля, и поперечной, если БГН ориентированы поперек.

Поскольку корпус корабля выполнен из отдельных перекрытий, то в зависимости от того, по какой системе выполнены основные корпусные пе­рекрытия, различают системы набора корпуса в целом.

Если основные корабельные перекрытия (палубы, борта, днище) вы­полнены по продольной системе набора то говорят что корпус корабля вы­полнен по продольной системе набора.

Если основные корабельные перекрытия выполнены по поперечной сис­теме набора, то соответственно и корпус корабля выполнен по поперечной системе набора.

Если часть основных перекрытий выполнена по продольной системе набора, а часть по поперечной, то система набора такого корпуса счита­ется продольно-поперечной (смешанной).

а) Конструкция корпуса корабля, выполненного по поперечной системе набора.

При постройке небольших кораблей и судов вспомогательного флота, а также прочного и легкого корпусов подводных лодок широкое применение находит поперечная система набора корпуса. Для деревянных судов и ка­теров она является основной. Балками главного направления в этой сис­теме набора являются шпангоуты, ветви которых у палубы, борта и днища имеют свое название.

Корпус по поперечной системе набора выполняется следующим обра­зом.

Палубное перекрытие состоит из палубного настила и набора. Настил сваривается из отдельных листов.

Продольные сварные швы называются пазами, а поперечные - стыками. Лист палубного настила, примыкающий к борту, делается утолщенным на 1- 2 мм и называется палубным стрингером.

Набор палубного перекрытия состоит из бимсов, играющих роль БГН, и карлингсов, выполняющих роль ПС. Бимсы обычно выполняются полосо­бульбового профиля, а карлингсы - составного таврового профиля, высо­той в 1,5 - 2 раза большей, чем бимсы. В стенке карлингса делаются вы­резы для охвата бимсов. Карлингсы и бимсы привариваются к палубному настилу. Место прохода бимсов через карлингс обваривается. Опираются карлингсы на поперечные переборки.

Бортовое перекрытие состоит из бортовой обшивки, выполняемой из отдельных поясов, сваренных по пазам и стыкам, и набора. Верхний лист бортовой обшивки делается на 1 - 2 мм толще и называется ширстречным поясом. Несколько утолщенным делается также пояс обшивки в районе ва­терлинии. Он называется ледовым поясом и служит для увеличения местной прочности на случай плавания корабля в мелкобитом льду. Слегка утолща­ется и лист бортовой обшивки в районе скулы - так называемый скуловый пояс.

Утолщение палубного стрингера, ширстречного и скулового поясов бортовой обшивки делается для повышения общей продольной прочности корпуса при плавании его на волнении.

Набор бортового перекрытия состоит из бортовых стоек шпангоута, являющихся БГН, и бортового стрингера, играющего роль ПС.

Бортовые стойки выполняются из полособульбов, а бортовой стрингер из составного сварного таврового профиля, как и карлингс. Бортовой стрингер служит промежуточной опорой для бортовых стоек, а сам опира­ется на поперечные переборки.

Бортовые стойки привариваются к бимсам и дополнительно раскрепля­ются кницами. Кницами же подкрепляются полки карлингсов и бортового стрингера. Бортовой стрингер ставится у кораблей с высоким бортом при отсутствии промежуточных платформ и палуб.

Днищевое перекрытие, выполненное из поперечной системы набора, устроено следующим образом. Листы наружной обшивки подкрепляются по­перечным набором - листами флора. Листы флора вырезаются по форме дни­ща из листовой стали и идут от нижней кромки бортовой стойки до верти­кального киля.

Вертикальный киль - это сплошной утолщенный лист, идущий вдоль всего днища в диаметральной плоскости. Листы флора разрезаются на вер­тикальном киле и привариваются к нему.

Параллельно вертикальному килю идут днищевые стрингеры, которые разрезаются на листах флора и привариваются к ним. Такие стрингеры на­зываются интеркостельными. В листах флора и днищевых стрингерах делают вырезы для облегчения конструкции.

Бимсы, бортовые стойки илисты флора, жестко соединенные друг с другом с помощью книц, образуют шпангоутную раму, которая обеспечивает поперечную прочность корабля и устойчивость листов наружной обшивки. Карлингсы, стрингеры и вертикальный киль, выполняющие роль перекрест­ных связей, служат промежуточной опорой для бимсов, бортовых стоек и листов флора, и также обеспечивают устойчивость листов наружной обшив­ки.

При большом расстоянии между переборками под карлингсы устанавли­вают промежуточные опоры - пиллерсы. Они обычно имеют трубчатую форму и опираются на пересечение днищевого стрингера с листом флора. Раск­репляются пиллерсы с помощью книц.

Продольная прочность корабля, выполненного по поперечной системе набора, обеспечивается только листами палубного настила, бортовой об­шивки, днища и вертикальным килем.

Достоинствами поперечной системы набора корпуса корабля являются:

- простота конструкции;

- легкость стыковки секций корпуса при постройке корабля;

- возможность обеспечения непроницаемости главных поперечных пе­реборок из-за отсутствия большого числа продольных связей;

- относительно невысокая стоимость.

Наряду с рассмотренными достоинствами, поперечная система набора корпуса обладает и рядом существенных недостатков, к основным из кото­рых можно отнести:

- большое число гибочных работ;

- невозможность обеспечения общей продольной прочности корпуса корабля при большом отношении длины корпуса к его ширине (достигающей одного порядка).

Именно по второй из названных причин корпусы современных боевых кораблей по поперечной системе набора не строятся.

б) Особенности конструкции корпуса корабля, выполненного по продольной системе набора.

Главный недостаток, присущий поперечной системе набора корпуса, можно устранить, если корпус корабля выполнить по продольной системе набора.

Продольная система набора корпуса применяется на судах среднего и большого водоизмещений. Для боевых кораблей она вообще является основ­ной и применяется даже на кораблях небольшого водоизмещения. Эта сис­тема набора была изобретена в России и впервые применена в 1848 г. на шхуне «Александра». Изобретателем ее явился М.Д. Портнов. Теоретичес­кое обоснование рациональности этой системы набора для кораблей сред­него и большого водоизмещений сделал профессор И.Г. Бубнов в 1902 г.

Главный внешний отличительный признак продольной системы набора корпуса - наличие большого количества продольных ребер жесткости (ПРЖ), обычно полособульбового профиля. ПРЖ устанавливаются по всей наружной обшивке, настилам палуб, платформ и второго дна на расстоянии 300 - 450 мм. Они идут непрерывно по всему кораблю и опираются на по­перечный набор. Этот поперечный набор здесь значительно мощнее, чем у поперечной системы набора, но расставлен реже. Конструктивная шпация здесь составляет 1,5 - 3 м. Основные корабельные перекрытия выполняют­ся следующим образом.

Палубное перекрытие состоит из палубного настила и набора. Примы­кающие к борту пояса настила делаются утолщенными и называются палуб­ными стрингерами. Продольный набор состоит из непрерывных ПРЖ и кар­лингсов. Они являются БГН палубного перекрытия. Роль ПС выполняют рам­ные бимсы. Они выполняются обычно из составного таврового профиля и служат опорой для ПРЖ. Для прохода ПРЖ в рамных бимсах делаются выре­зы. На карлингсах рамные бимсы разрезаются и привариваются к ним.

Бортовое перекрытие в качестве БГН имеет бортовые ПРЖ и стринге­ры. Роль ПС выполняют рамные стойки шпангоутов. Ширстречный пояс бор­товой обшивки с палубным стрингером на крупных кораблях часто соединя­ется на клепке. Делается это чтобы исключить переход трещин с палубы на борт (и наоборот), который мог бы привести к перелому корабля.

Днищевое перекрытие, выполненное по продольной системе набора, имеет сложную конструкцию.

Продольный набор днища состоит из непрерывного вертикального ки­ля, днищевых стрингеров и ПРЖ. Последние идут по всей наружной обшив­ке, настилу второго дна, вертикальному килю и днищевым стрингерам.

Крайний к борту стрингер называется скуловым. Эти связи являются балками главного направления (БГН).

Перекрестными связями днища являются листы флора, которые разре­заются на стрингерах. Листы флора являются как бы продолжением борто­вых стоек шпангоутов, образуя вместе с ними и рамными бимсами мощные шпангоутные рамы.

Междудонное пространство имеет высоту 60-70 см и используется под топливные, масляные и водяные цистерны. Они разделяются непроницаемыми листами флора. ПРЖ проходят через них герметично. Промежуточные листы флора являются проницаемыми, в них для облегчения делаются вырезы, ко­торые окаймляют пояском.

Для доступа в цистерны личного состава в целях их чистки и окрас­ки на настиле второго дна имеются герметические закрывающиеся горлови­ны.

Если рядом располагаются топливные и водяные цистерны, то между ними устраивают каффердамы - пустые цистерны. Их назначение - предотв­ратить смешение топлива и воды в случае неплотности стенок.

Продольная прочность корпуса при продольной системе набора обес­печивается листами наружной обшивки, настилами платформ и палуб, вто­рого дна, вертикальным килем, стрингерами, карлингсами и всеми про­дольными ребрами жесткости.

Корпус, выполненный по продольной системы набора, позволяет вы­держивать действие большого изгибающего момента, то есть хорошо обес­печивает общую продольную прочность корабля. Кроме того, наличие боль­шого числа ПРЖ обеспечивает хорошую устойчивость листов палубы и днища при продольных сжимающих нагрузках, что позволяет применять листы из высокопрочной низколегированной стали меньшей толщины.

Основными недостатками продольной системы набора корпуса являются следующие:

- наличие высокого рамного набора, что приводит к уменьшению внутреннего полезного объема для размещения оборудования и вооружения;

- большое количество отверстий в поперечном наборе для прохода продольных ребер жесткости;

- сложность стыковки секций на стапеле;

- большая стоимость постройки корпуса.

Тем не менее, несмотря на названные недостатки, именно продольная система набора применяется в военном кораблестроении, так как она в наибольшей степени удовлетворяет требованиям, предъявляемым к характе­ристикам корпусов боевых кораблей ВМФ.

ВЫВОДЫ.

Корпус основная и наиболее ответственная часть корабля. Он опре­деляет архитектурный тип корабля, от формы и размеров корпуса зависит обеспечение мореходных и боевых качеств корабля. Корпус корабля предс­тавляет собой сложную конструкцию состоящую из отдельных частей, каж­дая из которых несет определенное назначение. Основное требование к корпусу это обеспечение достаточной прочности. Выполнение этого требо­вания достигается как за счет использования определенных материалов, так и путем применения для каждого типа корабля определенной системы набора корпуса.

На современных боевых кораблях применяется продоль­ная система набора корпуса, отличительной чертой которой является на­личие большого количества ПРЖ (продольных ребер жесткости). Попереч­ная система набора применяется при постройке небольших судов, катеров, шлюпок, а также является основной системой набора при постройке под­водных лодок.