Системы набора перекрытий

ГБПОУ «Навашинский политехнический техникум»

Тема: «Системы набора перекрытий»

МДК 01.01 «Технологическая подготовка производства в судостроении»

Разработала:

преподаватель общетехнических дисциплин

Епишина Э.В.

Конструкция корпуса судна

Большинство транспортных судов в конструктивном отношении представляют собой сочетание собственно корпуса судна и надстроек, размещаемых на нем.

Корпус современного стального судна – это тонкостенная водонепроницаемая оболочка симметричной относительно ДП формы, подкрепленная изнутри балками и рамами и разделенная палубами и продольными и поперечными переборками. Внешняя непроницаемая поверхность корпуса образуется  наружной обшивкой .  Наружная обшивка в сочетании с подкрепляющим ее набором подразделяется на отдельные перекрытия: палубы, днище и борта. Главная, или верхняя, палуба замыкает корпус судна в единую водонепроницаемую конструкцию. Кроме того, на некоторых судах возможна установка одной или нескольких промежуточных палуб, а также второго дна. Пластины горизонтальных перекрытий – палуб, платформ, второго дна – принято называть  настилами .

Корпус судна и его части

Основные конструктивные части корпуса судна :

1 – ахтерштевень; 2 – кормовая оконечность с ахтерштевнем; 3 – кормовая надстройка (ют); 4 – поперечный комингс люка; 5 – грузовой люк; 6 – штурманская рубка и навига-нионный мостик; 7 – лебедочные ростры; 8– одностержневая мачта; 9 – переходная кница надстройки; 10 – носовая надстройка (бак); 11 – носовая оконечность; 12 – наклонный ледокольный форштевень; 13 – продольный комингс люка; 14 – бортовая обшивка; 15 – днище; 16– секционный сварной шов (стык); 17 –– продольный сварной шов, соединяющий поясья наружной обшивки (паз); 18 – скула; 19 – верхняя палуба

Основные перекрытия корпуса: 1 – днищевое; 2 – бортовые; 3 – палубное

Перекрытием называется система балок, перекрытых настилом или обшивкой. Элементами перекрытия являются балки различного профиля (полосы, угольники, полособульбы, т-образные и другие профили) и стальные листы .

Рис.1. Профильный прокат.

1 – равнобокий угольник; 2 - неравнобокий угольник; 3 – швеллер; 4 – двутавр; 5 – углобульб; 6 – тавр; 7 – полособульб; 8 – симметричный полособульб; 9 – люковый профиль; 10 – сегментный профиль; 11 – прутковая сталь; 12 – труба.

Балки, подкрепляющие обшивку и настилы, подразделяют на продольные и поперечные в зависимости от их ориентации к судну. Легкие продольные балки называют  ребрами жесткости .  Днищевые и бортовые продольные балки носят название  стрингеров . Центральный стрингер, проходящий вдоль всего судна в ДП, именуют  вертикальным килем . Продольные мощные связи палуб называют  карлингсами .

Балки набора образуют так называемую  систему перекрестных связей .  В зависимости от того, какие балки преобладают в данной системе набора, различают  продольные и поперечные системы набора перекрытий . Выбор системы набора связан с характером работы конструкции при воздействии на нее внешних нагрузок. Кроме продольной и поперечной системы набора получила распространение  смешанная система набора ,  при которой обычно палубу и днище выполняют по продольной системе, а борта – по поперечной. Это вызвано особен­ностями работы корпуса судна при общем продольном изгибе.

Системы набора корпуса: а – поперечная; б – продольная; в – смешанная

Системы набора корпуса: а – поперечная; б – продольная; в – смешанная

Рис.2. Судовые перекрытия.

1 – балки главного направления; 2 – днищевое перекрытие; 3 – перекрестные связи; 4 – переборка; 5 – пластина.

Рис.3. Конструкция поперечной переборки.

1 – полотнище переборки; 2 – стойки; 3 – доковая стойка; 4 – кница; 5 – шельф; 6 – ребра жесткости.

При  поперечной системе набора  (рис.  а)  балки главного направления идут поперек судна — от борта к борту на днищевых и палубных перекрытиях или от днища к палубе — на бортовых перекрытиях. В этом случае длинная сторона пластин перекрытия, ограниченных набором, расположена поперек судна. Общая продольная прочность обеспечивается наружной обшивкой, настилами палуб и конструкцией вертикального киля.

Поперечную систему набора всех судовых перекрытий приме­няют, как правило, на небольших судах с относительно малым отношением длины судна к высоте борта; на крупных судах поперечную систему набора используют в основном только для борто­вых перекрытий.

При увеличении размеров судна и отношения длины корпуса к высоте борта становится все труднее обеспечить продольную прочность и жесткость корпуса, так как толщина наружной обшивки возрастает и масса корпуса увеличивается. Поперечная система набора верхней палубы и днища становится невыгодной.

Все небольшие суда длиной примерно до 60 м, такие как грузовые и пассажирские суда, танкеры, рыболовные суда, буксиры, ледоколы и т. д., строятся по поперечной системе набора.

Поперечная система набора грузового судна.

1 — рубка; 2 — ребра жесткости шахты машинного отделения; 3 — двойное дно; 4 — таранная переборка.

При  продольной системе набора  (рис.  б ) балки главного направления располагают вдоль судна, а перекрестные связи в виде рам - поперек. В этом случае длинная сторона пластин перекрытия направлена вдоль судна. Благодаря большому количеству продольных ребер жесткости удается с меньшими затратами металла обеспечить устойчивость перекрытий в продольном направлении, что дает выигрыш в массе корпуса.

Продольную систему набора применяют для днищевых, палубных и, иногда, бортовых перекрытий на крупных, а также, на быстроходных морских судах (танкерах, пассажирских и грузо­пассажирских, больших сухогрузных судах, быстроходных контейнеровозах, больших промысловых плавучих базах и т. п.).

а

b

Рис. Система продольного набора:

а — танкер (система Ишервуда); b — контейнеровоз.

1 — коробчатая балка (поперечная связь); 2 — коробчатая продольная балка; 3 — водонепроницаемая поперечная переборка; 4 — опорная переборка; 5 — бортовая продольная переборка; 6 — туннель для трубопроводов; 7 — бортовая цистерна; 8 — вторая палуба; 9 — главная палуба.

Преимущество продольной системы набора по сравнению с поперечной состоит в том, что при равной продольной прочности судна в перекрытиях (при условии одинаковых размеров судна) требуются меньшие затраты материала. Продольная система применяется обычно при постройке больших танкеров, длиной более 180 м (рис. а), контейнерных судов (рис. b), иногда угле- и рудовозов .

Кроме чисто поперечной и продольной встречается смешанная («клетчатая») система набора.

При  смешанной системе  (рис.  в ) набор состоит из сетки продольных и поперечных балок, расставленных на примерно одинаковых расстояниях друг от друга, в связи с чем нельзя выделить из них балки главного направления и перекрестные связи (конфигурация пластин, ограниченных набором, приближается к квадрату). Однако, как правило, при этой системе преобладают поперечные связи.

Для уменьшения пролетов палубных перекрытий в судовых конструкциях используют вертикальные стойки -  пиллерсы .  Конструкции, ограждающие люковые вырезы в палубах, называют  комингсами .

Оконечности судна в ДП представляют собой довольно сложные в конструктивном отношении образования   форштевень  и  ахтерштевень .

Продольные и поперечные переборки с целью обеспечения надлежащей прочности и жесткости подкрепляют набором. Легкие вертикальные балки носят название  стоек ,  более мощные вертикальные балки (рамные конструкции) называют  контрфорсами.  Горизонтальные поперечные связи на переборках именуются  шельфами .

При конструировании корпуса судна проектанты стремятся соединять между собой элементы корпуса таким образом, чтобы добиться не только необходимой прочности, но и достаточной жесткости.

Продольные и поперечные переборки с целью обеспечения надлежащей прочности и жесткости подкрепляют набором. Легкие вертикальные балки носят название  стоек,  более мощные вертикальные балки (рамные конструкции) называют  контрфорсами.  Горизонтальные поперечные связи на переборках именуются  шельфами .

При конструировании корпуса судна проектанты стремятся соединять между собой элементы корпуса таким образом, чтобы добиться не только необходимой прочности, но и достаточной жесткости.

Рис.4. Поперечное сечение сухогрузного судна с поперечной системой набора (слева — разрез по машинному отделению, справа — по грузовому трюму): 

1 — люковые крышки; 2 — съемный бимс; 3 — комингс люка; 4 — фальшборт; 5 — обыкновенный шпангоут; 6 — рыбины; 7 — пайол (деревянный настил в трюме); 8 — бракетный флор; 9 — вертикальный киль; 10 — обшивка днища; 11 — настил второго дна; 12 — днищевой стрингер; 13 — пиллерс; 14 — сплошной флор; 15 — рамный шпангоут; 16 — полубимс; 17 — настил нижней палубы;

18- стенка шахты; 19 — стойка шахты: 20- бортовая обшивка; 21 — кница; 22 — настил верхней палубы; 23 — полубимс верхней палубы .

Продольная система набора (рис. 5) характеризуется большим числом легких продольных балок (ребер жесткости), обеспечивающих жесткость днища, палуб и бортов. Они располагаются на расстоянии 500-750 мм одна от другой. Поперечная прочность корпуса обеспечивается, кроме поперечных переборок, установкой рамных шпангоутов, которые вместе с рамным флором и бимсом образуют прочную рамку. Продольные балки, кроме вертикального киля, разрезаются на переборках, а для обеспечения продольной прочности привариваются к ним с помощью книц или без них. Продольная система набора лучше обеспечивает продольную прочность, что дает уменьшение веса корпуса по сравнению с весом судна таких же размеров, но построенного по поперечной системе набора. 

Рис. 5. Продольная система набора танкера (половина поперечного сечения ): 

1 — рамный шпангоут; 2 -рамный бимс; 3 — отбойный лист (он же карлннгс); 4 — поперечная переборка; 5 — шельф; 6 — рамный флор; 7 — вертикальный киль; 8 — кница; 9 — продольная переборка; 10 — рамная стойка; 11 — продольные ребра жесткости днища; 12 — ребра жесткости борта

Рис. 6. Поперечный разрез сухогрузного судна с комбинированной системой набора: 

1 — планширь; 2 — стойка фальшборта; 3 — фальшборт; 4 — бимс рамный; 5 — настил палубы; 6 — карлингс; 7 — ребро жесткости палубное; 8 – комингс люка; 9 — пиллерс; 10 — бимс, 11 — стойка переборки; 12 — переборка поперечная; 13 — настил второго дна; 14 — киль вертикальный; 15 — киль горизонтальный; 16 — стрингер днищевой; 17 — обшивка днища; 18 — флор;

19 — лист крайний междудонный; 20 — киль скуловой; 21 — пояс скуловой; 22 — шпангоут трюмный; 23 — полубимс; 24 — обшивка бортовая; 25 — шпангоут твиндечный; 26 — кница; 27 — ширстрек

Если днище и палубы выполнены по продольной системе, а борта -по поперечной, то такая система набора называется комбинированной (рис. 6). Она часто применяется при постройке крупных сухогрузных и пассажирских судов, рудовозов и танкеров. При этой системе набора днище и палуба, обеспечивающие общую продольную прочность судна в большей степени, чем борта, набираются по продольной системе, как наиболее рациональной, а борта, меньше участвующие в работе при продольном изгибе корпуса,- по поперечной, так как она лучше обеспечивает поперечную прочность и не загромождает трюмы.

Смешанная система набора характерна примерно одинаковыми расстояниями как между поперечными балками, так и между продольными. При этой системе могут преобладать поперечные балки. При комбинированной продольно-поперечной системе набора днищевая обшивка подкреплена стрингерами, палуба (прочная) — продольными подпалубными балками, а бортовая наружная обшивка — шпангоутами с нормальным расстоянием друг от друга (рис.). Принято применять продольную систему набора только в прочной палубе или в днище. Комбинированную систему набора применяют обычно на грузовых и пассажирских судах длиной более 130 м, а также на грузовых судах для массовых грузов (рис. а,b); на танкерах она применяется как система Миллара (рис. 6.22,с) для судов длиной от 80 примерно до 180 м.

Смешанный набор судна: 1 - киль; 2 - настила второго дна; 3 - бортовые стрингеры; 4 - бимс; 5 - палубный стрингер; 6 - кница; 7 - ширстрек; 8 - шпангоут; 9 - бортовой пояс; 10 - скуловой пояс; 11 - флор; 12 - днищевой стрингер; 13 - килевой пояс

а

b

Комбинированная продольно- поперечная система набора:

а — грузовое судно; b — судно для массовых грузов; с — танкер (система Миллара).

1 — коробчатая поперечная балка; 2 — туннель затопления; 3 — днищевая бортовая, цистерна; 4 — подпалубная цистерна.

c

На чертежах части конструкции, требующие дополнительных пояснений, представляются в виде дополнительных узлов (выносных элементов). Для этого рассматриваемая часть конструкции на основном изображении ограничивается сплошной тонкой замкнутой линией – кругом или овалом с обозначением номера узла на полке линии-выноске. На свободном поле чертежа выделенный участок изображается в увеличенном масштабе с дополнительными проекциями, в случае необходимости. Над узлом указывается его номер и масштаб. Узлы могут даваться также в виде ограниченных сечений и разрезов (рис. 7–9).

Рис. 7. Холостой шпангоут судна с одинарными бортами и дном

с поперечной системой набора

Рис. 8. Холостой шпангоут судна с двойными бортами и двойным дном со смешанной системой набора

Рис. 9. Рамный шпангоут судна с одинарными бортами и двойным дном со смешанной системой набора

На чертежах указывают марки, профили, размеры применяемых материалов, деталей и узлов. Для этого используются условные обозначения, регламентированные действующими стандартами