Размещено на http://www.allbest.ru/

1. АРХИТЕКТУРА СУДНА И КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА

архитектурный конструктивный судно

1.1 Архитектурно-конструктивные типы судов

Признаки архитектурно-конструктивного типа судна: наличие и протяжённость надстроек; количество палуб; расположение машинного отделения; раскрытие палуб; форма носа и кормы; минимальный или избыточный надводный борт; число корпусов.

Надстройкой называется прочная водонепроницаемая конструкция на верхней палубе, простирающаяся от борта до борта судна. Рубкой называется конструкция, которая не доходит до бортов (на верхней палубе) более 4% ширины судна.

Надстройки увеличивают объём надводной части судна - запас плавучести, уменьшают заливаемость палубы при ходе на волнении, в надстройках размещаются жилые, общественные, служебные и другие помещения. По количеству и расположению надстроек различают следующие архитектурные типы судов (см. рис):

- гладкопалубные суда, которые имеют только рубки;

- трехостровные, имеющие три надстройки: носовую (бак), среднюю и кормовую (ют);

- двухостровные, имеющие две надстройки: бак и ют, бак и среднюю надстройку, ют и среднюю надстройку;

- одноостровные, имеющие одну из надстроек.

Если бак сливается со средней надстройкой, то говорят, что судно с удлиненным баком, если средняя надстройка сливается с ютом, то это судно с удлиненным ютом. Если надстройка простирается по всей длине, то это судно со сплошной надстройкой (т.н. шельтердечное).

Кроме перечисленных архитектурных типов встречаются квартердечные суда (имеющие квартердек - подъем верхней палубы на 0,8-1,2 м в кормовой части). Такие суда кроме квартердека могут иметь любые надстройки.

Палубой судна называется горизонтальная конструкция, простирающаяся по всей длине судна (в отличие от палубы платформа располагается на части длины судна). В зависимости от назначения и размеров суда могут иметь одну, две … 10 и более палуб (однопалубное судно, двухпалубное судно …). Верхняя палуба замыкает водонепроницаемый контур судна, а палубы, расположенные ниже, служат для горизонтального разделения внутри корпусного объёма.

Архитектурно-конструктивный тип судна определяется также расположением машинного отделения (МО). Современные суда обычно имеют кормовое, смещенное в корму (промежуточное) или среднее расположение МО (см. рис.). В последние годы чаще встречаются суда с кормовым или промежуточным расположением МО, так как такое расположение МО позволяет выделить для груза наиболее удобные для грузовых операций судовые помещения.

К признакам, характеризующим архитектурно-конструктивный тип грузовых судов, относится также степень раскрытия палубы над грузовыми трюмами. Увеличение раскрытия ускоряет грузовые операции на судне. Суда, у которых раскрытие палубы более 60-70% площади над грузовым помещением (люки до 70-85% ширины судна), называются судами открытого типа.

Форма носа и кормы является также признаком, определяющим тип судна. Наиболее часто встречаются следующие формы носовой оконечности (см. рис): прямой наклонный форштевень (а), нос судна ледового плавания (б), нос ледокола (в), клиперский нос с бульбом пассажирских судов (г), бульбообразный нос (д), цилиндрический нос супертанкера (е), ложкообразный нос малого судна (ж). В последние годы чаще встречаются суда с бульбовой формой носа, которая уменьшает сопротивление воды движению судна, а также облегчает загрузку судна без дифферента на нос.

Наиболее древняя форма кормовой оконечности эллиптическая или обычная (см. рис. а). Она характеризуется обтекаемой (двоякой кривизны) подводной частью корпуса и конической надводной частью (образующая - прямая, на рисунке видна линия перехода). Крейсерская форма кормы (см. рис. б) характерна для судов довоенной постройки (пассажирские суда, крейсеры…). Эта форма улучшает внешний вид судна, но достаточно сложна в постройке (двоякая кривизна обшивки). Транцевая форма кормы характерна для судов послевоенной постройки (см. рис. в). Эта форма кормы упрощает технологию постройки, позволяет улучшить расположение швартовного оборудования и облегчить швартовку в кормовой части судна.

Минимальный надводный борт, который определяет минимальный запас плавучести, устанавливается в соответствии с Международной конвенцией о грузовой марке. Если судно перевозит легкий груз (с малым удельным объемом), то может оказаться недостаточно объёма грузовых помещений для загрузки судна по минимальный надводный борт. В этом случае назначается судну больший минимального - избыточный надводный борт (суда с избыточным надводным бортом: сухогрузы, ролкеры, пассажирские суда). Суда с минимальным надводным бортом: рудовозы, навалочники (балкеры), танкеры ….

В зависимости от числа корпусов различают: однокорпусные суда, двухкорпусные суда - катамараны, трехкорпусные суда -тримараны или трисеки.

Катамараны более устойчивы на волнении и имеют значительно большую площадь верхней палубы, что позволяет разместить больше пассажирских помещений или груза. У трисеков два сигарообразных корпуса с машинными установками расположены ниже поверхности воды, что практически, исключает волновую составляющую сопротивления воды и значительно уменьшает затраты мощности на движение судна, уменьшает вибрацию и шум в третьем корпусе. Третий корпус расположен над водой и соединяется с подводными корпусами с помощью колонн; в этом корпусе размещаются пассажирские, жилые, служебные помещения, груз. Этот архитектурный тип судна характерен для высокоскоростных судов.

1.2 Основные конструктивные элементы корпуса судна и системы набора

Корпус является важнейшей и неотъемлемой частью судна, не может быть судна без корпуса, однако бывают двух- и трёхкорпусные суда - катамараны и тримараны. Передняя оконечность корпуса судна называется нос, задняя - корма. Боковые поверхности корпуса называются бортами, правый по ходу движения - правый борт (уст. штирборт), левый - левый борт (уст. бакборт), нижняя часть - дно или днище, горизонтальные перекрытия - палубы, пространства (помещения) между палубами - твиндеки, самое нижнее помещение -- между днищем (вторым дном) и нижней палубой - трюм.

В общем случае считается, что корпус судна составляют набор корпуса, наружная обшивка и верхняя палуба. Обшивку и палубу иногда также называют перекрытиями - днищевое перекрытие, бортовое перекрытие, палубное перекрытие. Обшивка представляет собой водонепроницаемую оболочку, обеспечивающую судну плавучесть и прочность.

Обшивка состоит из поясьев - днищевых, скуловых, бортовых. Выделяют килевой пояс, шпунтовый пояс, скуловой пояс, бархоут, ширстрек (верхний пояс обшивки). Пояс, являющийся продолжением борта выше палубы называется фальшборт. Вертикальные соединения листов или досок одного пояса называют стыками, горизонтальные соединение поясов - пазами. Графически поясья наружной обшивки изображаются на растяжке наружной обшивки.

Набор корпуса - остов, к которому крепится обшивка -совокупность продольных и поперечных балок, составляющих каркас корпуса судна заданной формы и являющейся опорой для присоединения к нему обшивки. Основная горизонтальная продольная днищевая балка (в деревянном судостроении - брус или набор брусов), расположенная в диаметральной плоскости называется киль, его носовое и кормовое продолжение - наклонённые от вертикали балки (брусы) - называются штевнями - носовая форшевнем, кормовая ахтерштевнем, также называются кромки носа и кормы, даже если балки не выдаются наружу как у деревянных судов. Бывают и бескилевые (плоскодонные) суда, соответственно, у них отсутствуют фор- и ахтерштевень.

Другие продольные балки называются стрингеры, карлингсы, поперечные - шпангоуты. Точнее, в современном судостроении шпангоут -- это лишь бортовая часть поперечной балки, днищевая называется флор, палубная (горизонтальная) - бимс, причём шпангоуты разделяют на трюмные и твиндечные (межпалубные). Все вместе (флор, шпангоуты и бимс) они образуют шпангоутную раму. Соединяются флор и бимс со шпангоутом при помощи книц.

Другие элементы набора корпуса судна: кильсон, пиллерсы.

Надстройка - закрытое сооружение на верхней палубе судна, расположенное от борта до борта, либо отстоящее от бортов на небольшое расстояние, не превышающее 4 % от ширины судна. Если подобная конструкция отстоит от бортов на бомльшее расстояние, то она называется рубкой. Носовая надстройка называется бак, кормовая - ют. Расположение надстроек отчасти определяет архитектуру судна.

Корпус судна -- тонкостенная коробчатая балка, образованная обшивкой и подкрепляющим ее набором. Отдельные элементы корпуса -- перекрытия -- представляют собой близкие к плоскостным конструкции, составленные листами обшивки и балками набора. Участки обшивки, опирающиеся на балки, имеют прямоугольную форму. Если эти прямоугольники ориентированы длинной стороной вдоль судна, то такая система набора называется продольной, если поперек него, то поперечной (см. рис.). В том случае, если форма пластин близка к квадратной, говорят, что система смешанная.

Балки, входящие в состав перекрытия, принято подразделять на балки главного направления и нормальные к ним перекрестные связи. При поперечной системе набора балки главного направления расположены в плоскости шпангоута; расстояние между ними называется поперечной шпацией. При продольной системе набора соответственно балками главного направления являются продольные связи, расстояние между ними -- продольная шпация. В каждой системе набора перекрестные связи, расстояние между которыми всегда больше шпации, служат промежуточными опорами для балок главного направления. Выбор системы набора определяется тем, какие нагрузки у конструкции превалируют --от общего или местного изгиба.

В том случае, когда перекрытие вносит большой вклад в обеспечение общей прочности, а работа его сопряжена с возможностью потери устойчивости, предпочтение отдается продольной системе набора. Поперечная система целесообразна для перекрытий, противостоящих преимущественно местным нагрузкам. Большое распространение получила комбинированная система набора, предложенная академиком Ю. А. Шиманским. Эта система сочетает в себе достоинства обеих предыдущих: палубные и днищевые перекрытия набираются по продольной системе, а бортовые -- по поперечной. Первые два образуют пояски эквивалентного бруса и воспринимают основную нагрузку от общего изгиба, последнее, бортовое, подвержено воздействию льда, давлению забортной воды. Практически у всех судов оконечности набираются по поперечной системе.

Что касается средней части корпуса, то у относительно небольших сухогрузных судов (L < 100 м) для всех перекрытий часто используется поперечная система набора. Крупные сухогрузные и наливные суда длиной L ? 180 м обычно имеют комбинированную систему набора. Все перекрытия у танкеров большой длины, как правило, набираются по продольной системе.

У малых судов толщина листов обшивки во многом определяется технологическими факторами, а также предполагаемым износом. При этом обеспечивается устойчивость пластин, сжимаемых вдоль короткой кромки, т. е. поперечная система набора палубного и днищевого перекрытия удовлетворяет требованиям общей прочности. Использование стали повышенной прочности, а также снижение удельной роли добавки на износ приводят к тому, что у крупных судов относительная толщина обшивки уменьшается и необходимую устойчивость перекрытий, работающих на сжатие при общем изгибе, удается обеспечить, только применяя продольную систему набора.

Представление о конструкции перекрытий, форме и взаимном расположении отдельных связей, типах соединения их между собой дает поперечное сечение корпуса судна (см. рис. ).

Совокупность листов внешней оболочки, образующих нижнюю и боковую поверхности корпуса, принято называть обшивкой (соответственно днищевой и бортовой). Что касается горизонтально расположенных листов, то их называют настилами: палубный настил, настил двойного дна. Отдельные листы обшивки днища 17, борта 21, настила верхней палубы 6 усилены, т. е. имеют большую, по сравнению с соседними, толщину. Это проявляется, в частности, в том, что им присвоены собственные названия: горизонтальный киль 14, скуловой пояс 18, ширстрек 23, палубный стрингер 3, крайний междудонный лист 19. Двойное дно сверху ограничено настилом 12, который совместно с обшивкой днища, балками главного направления -- вертикальным (усиленным) килем 13 и днищевыми стрингерами 16, а также перекрестными связями-- флорами 15 -- образует днищевое перекрытие. Для облегчения конструкции некоторые флоры и днищевые стрингеры имеют большие вырезы. Это практически не снижает несущей способности перекрытия, поскольку отверстия располагаются в районе нейтральных осей продольных и поперечных связей.

Балки бортового набора 20 носят название шпангоутов, поперечные балки, подкрепляющие настилы палуб -- бимсов (главной, верхней 5, нижней 11). Находящиеся в одной плоскости шпангоуты, бимсы и флоры составляют шпангоутную раму.

Продольные подпалубные балки 4 -- балки главного направления палубного перекрытия, перекрестными связями для них служат бимсы 5. Коммингсы 7 и 9 ограждают люки верхней и нижней 8 палубы соответственно. Кницы 22 и бракеты 10 служат для соединения элементов набора корпуса. Стрингерный угольник 24 усиливает соединение ширстрека 23 с палубным стрингером 3. В плоскости бортов на палубе устанавливается специальная ограждающая конструкция -- фальшборт, состоящий из обшивки 25, верхней обделочной полосы -- планширя 1 и подкрепляющих вертикальных стоек 2.

В рассматриваемом выше примере верхняя палуба и днищевое перекрытие набраны по продольной системе набора, борта и нижняя палуба -- по поперечной. Таким образом, для судна в целом использована комбинированная система набора. Такие конструкции характерны, в частности, для универсальных сухогрузных судов.

1.3 Конструкция корпуса подводной лодки

Корпус подводной лодки состоит из двух частей - прочный корпус с прочной рубкой (выдерживает существенное давление воды на глубине) и легкий корпус с надстройкой и ограждением рубки (не испытывают существенного давления воды и служат для придания обтекаемых обводов и размещения балластных отсеков).

Различают три конструктивных типа (см. рис.):

- однокорпусные лодки (имеется только прочный корпус);

- полуторакорпусные лодки (легкий корпус по части периметра прочного);

- двухкорпусные лодки (легкий корпус охватывает прочный по всему периметру).

Однокорпусные схемы характерны для малых подводных лодок, двухкорпусные - для лодок наибольшего водоизмещения.

В поперечном сечении прочный корпус всегда имеет круглую форму (обеспечивает наилучшую способность сопротивляться наружному давлению). В продольном сечении он может состоять из цилиндра в средней части и усеченных конусов в оконечностях (см. рис. а), либо иметь плавную обтекаемую форму (см. рис. б). В некоторых случаях прочный корпус может иметь уступы (см. рис. в), чем обеспечивается больший диаметр какого-либо отсека.

Образование продольных обводов прочного корпуса прямыми линиями способствует упрощению его изготовления. Такую форму применяют в основном на полутора и двухкорпусных лодках, так как наличие легкого корпуса позволяет придать наружным обводам лодки необходимую плавность.

Конструктивно прочный корпус состоит из сварной оболочки и приваренных к ее внутренней части шпангоутов, обеспечивающих сохранение формы и устойчивость оболочки под действием внешнего давления.

Внутренние переборки прочного корпуса бывают легкие (предназначенные для обеспечения надводной непотопляемости и рассчитанные на давление 1...2 бар) и прочные (предназначенные для создания отсеков-убежищ). Легкие переборки обычно выполняют плоскими, а прочные - сферическими. Причем сферические обладают различной способностью воспринимать нагрузку с вогнутой и выпуклой стороны. При нагружении с вогнутой стороны они могут выдерживать давления в 5..6 раз больше, чем с выпуклой стороны.

Прочная рубка служит для сообщения с внутренней частью подводной лодки при надводном плавании, а также для размещения в ней поста управления с необходимыми приборами. В зависимости от необходимого пространства прочную рубку выполняют в виде круглого цилиндра (на малых лодках) или эллиптического цилиндра. В некоторых случаях применяется схема в виде трех пересекающихся круговых цилиндра.

Легкий корпус охватывает полностью или частично прочный корпус (см. рис.). В подводном положении давление на стенки легкого корпуса снаружи и изнутри взаимно уравновешенно, так как те его части, которые не заняты балластными и топливными цистернами выполняются проницаемыми. В районе цистерн стенки должны выдерживать давление, создаваемое при продувке балласта. Толщина обшивки легкого корпуса обычно 4...8 мм.

Фундаменты под механизмы мало отличаются от применяемых на надводных судах, но они должны обеспечивать не только надежное крепление, но и амортизацию.

Источники

1. Е.Г. Фрид. Устройство судна. Л, «Судостроение», 1970 г.

2. В.Б. Жинкин. Теория и устройство корабля. СПб, «Судостроение», 1995 г.

3. Д.В. Дорогостайский, М.М. Жученко, Н.Я. Мальцев. Теория и устройство судна. Л., «Судостроение», 1976 г.

3. В.К. Рябченко, Ю.П. Кучер УСТРОЙСТВО СУДНА. Учебное пособие под редакцией В.Ф.Сиряченко, Одесская морская академия, 2012 г.

4. Статья «Судно» из Википедии Размещено на Allbest.ru