Лекции по курсу

«Конструкция корпуса неметаллических судов» л.1. Типы и особенности железобетонных судов

1. Основные термины и определения.

Корпус судна – коробчатая конструкция, выполненная из железобетона, пластика или стали и состоящая из обшивки и настилов, подкрепленных набором. Назначение корпуса судна – обеспечение прочности, плавучести, непотопляемости и возможности перевозки грузов и пассажиров. Основные элементы корпуса приведены на рис. 1:

Днище 1 – нижняя горизонтальная плоскость корпуса;

Борта 2 – боковые вертикальные плоскости корпуса;

Второе дно 3 – настил с подкрепляющими балками, установленный на флорах и кильсонах;

Главная (верхняя) палуба 4 – верхняя горизонтальная плоскость (настил), непрерывная по всей длине корпуса ;

Второй (внутренний) борт 5 – продольная переборка, ограничивающая прилегающий к борту узкий отсек;

Настил палубы бака (полубака) 6;

Настил палубы юта (полуюта) 7;

Наружная обшивка – непроницаемая оболочка корпуса, которая вместе с поддерживающим ее набором образует борта, днище и оконечности судна;

Переборка (поперечная или продольная) – вертикальная стенка, разделяющая внутреннюю часть корпуса на отсеки: переборка форпика (9), поперечная переборка грузового трюма (8),переборка ахтерпика (10);

Форштевень 11– передняя особо прочная конструкция носовой оконечности судна, выполненная из стальной балки и имеющая корабельные обводы;

Ахтерштевень 12 – конструкция кормовой оконечности судна в виде открытой или замкнутой стальной рамы;

Платформа 13 – палуба, расположенная ниже главной палубы на части длины судна.

Рис.1 – Элементы корпуса судна

Отсек – отдельный объем корпуса судна: трюм (14), машинное отделение (15), топливный отсек (16), коффердам (17), отсек двойного дна (18), отсек двойного борта (19), форпик (20), ахтерпик (21); балластный отсек (24).

Надстройка – конструкция, расположенная на верхней палубе и образованная продольными и поперечными переборками и палубой;

Бак 22 – надстройка в носовой части судна, начинающаяся от форштевня;

Ют 23 – надстройка в кормовой части судна, доходящая до крайней точки кормовой оконечности;

Набор – каркас из продольных и поперечных балок, придающих корпусным конструкциям заданную форму и обеспечивающий совместно с обшивкой и настилами прочность и жесткость корпуса. Набор подразделяется на рамный ( сварной тавр или отфланцованный профиль) и холостой (уголок, полособульб).

Основные элементы набора корпуса приведены на рис. 2:

Рамный набор, идущий вдоль судна - диаметральный кильсон (1), боковой кильсон (2), бортовой стрингер (4), диаметральный карлингс (6), боковой карлингс (7), шельф (11) продольной переборки (10);

Рамный набор, идущий поперек судна – флор (3), бортовая ветвь рамного шпангоута (5), рамный бимс (8), рамная стойка продольной переборки (12);

Холостой набор из уголка или полособульба, идущие поперек судна – днищевая ветвь холостого шпангоута (17), бортовая ветвь холостого шпангоута (14), холостой бимс (9), холостой стойка продольной переборки (13);

Отдельные конструктивные элементы корпуса – пиллерс (19), кницы (бимсовая 15, скуловая 16, опорная 18), привальный брус (20), голубница 21 (отверстие для перетекания воды).

Рис.2 – Рамный и холостой шпангоуты корпуса

1.2 Типы железобетонных судов

Первое судно из железобетона было построено в 1850 г. во Франции – лодка француза Ламбо. В нашей стране в 1929 г построен самоходный паром Ниж. Котельнич, корпус которого эксплуатировался до 1995 г на реке Оке в качестве зерноперегружателя. Широкое строительство железобетонных судов началось с 1946 г. на Городецкой, Костромской, Сокольской, Свирской, Шатиловской, Батуринской речных верфях железобетонного судостроения.

Все отечественные железобетонные суда в соответствии с их назначением подразделяются на группы:

1 – дебаркадеры и причальные понтоны;

2 – брандвахты и общежития;

3 – краны и плавучие перегружатели;

4 – стоечные суда различного назначения;

5 – транспортные суда;

6 – доки.

Железобетонные дебаркадеры предназначены для швартовки различных судов, посадки-высадки пассажиров, производства грузовых операций при загрузке грузо-пассажирских судов. Дебаркадеры ранней постройки (1925 – 1935 гг) строились монолитным способом на открытых стапелях. Дебаркадеры имели продольную систему набора, асимметричный корпус с плитами толщиной 60 мм и деревянную двухэтажную надстройку (рис.3а). Дебаркадеры поздней постройки (после 1948 г)строились монолитным, сборно- монолитным и сборным способами. Крупные дебаркадеры длиной 65 м, построенные сборным способом, имели смешанную систему набора с толщиной плит днища и палубы 50 мм (рис 3б) и деревянную двухэтажную надстройку.

Брандвахты и общежития. Широкое распространение на речном флоте получили специальные суда – брандвахты (рис.4 а), предназначенные для проживания в навигационный период команд дноуглубительных и руслоочистительных снарядов, а также команд различных вспомогательных судов. Корпус брандвахты длиной 35 м (рис. 4 б, в) выполнен из железобетона и имеет облегченную конструкцию по сравнению с дебаркадерами, скошенные с бортов и днища концевые образования. Надстройка одноэтажная деревянная, обшита теплоизоляцией, обеспечивает проживание при наружной температуре воздуха -10⁰ и выше. Брандвахта имеет системы водяного отопления, сточно – фановую и др. Кроме жилых помещений имеется камбуз, столовая, комната отдыха. Освещение и силовая сеть брандвахты питаются от собственного дизель – генератора, аварийное освещение – от аккумуляторов.

Рис. 3 – Конструкция корпуса дебаркадера длиной 65 м (план трюма): а) постройки 1925 – 1935 гг, б) поздней постройки (после 1948 г)

а)

б)

в)

Рис 4 – Брандвахта длиной 35 м: а) общий вид, б) план главной палубы, в) план трюма

Краны и плавучие перегружатели.

Плавучие краны и перегружатели с корпусами из железобетона отличаются от других судов, построенных из железобетона, высоким уровнем механического насыщения. Наиболее распространенными судами этой группы являются плавучие краны.

Самоходный полноповоротный кран грузоподъемностью 10 т (рис.5, проект 116) оборудован дизель-генератором мощностью 90 л.с., котлом и всеми необходимыми вспомогательными механизмами, устройствами и системами. Корпус крана длиной 23 м выполнен с поперечной системой набора и шпацией 0,70 м, плиты днища и бортов выполнены из армоцемента толщиной 25 мм. На кране имеются каюты для команды, камбуз и столовая.

Рис 5 – Плавучий кран грузоподъемностью 10 т из армоцемента

Стоечные суда различного назначения.

Из железобетона построены следующие суда: плавучий ресторан, плавучий магазин, водная станция, плавучая мастерская, плавбаза. Водная станция (рис. 6), корпус которой представляет серийный железобетонный понтон длиной 20 м, может использоваться как спортивная водная база, как водная спасательная станция или как станция для легких водолазов.

а)

б)

в)

Рисунок 6 – Общее расположение водной станции: а) общий вид; б) план главной палубы; в) план трюма

Транспортные суда.

Транспортные суда из железобетона – самоходный железнодорожный паром «Ниж. Котельнич» (рис.7) и две баржи (рис.8). Паром (рис. 7) перевозил по Волге железнодорожные составы с 1929 по 1934 гг и до 1995 г использовался на р. Оке в качестве перегружателя зерна.

Рис. 7 – Самоходный железнодорожный паром

Рис. 8 – Баржа-площадка из предварительно напряженного железобетона грузоподъемностью 600 т

Железобетонные доки.

Плавучие доки в период до Отечественной войны 1941 г. проектировались и строились из монолитного железобетона и предназначались для ремонта и осмотра судов. Общий вид и поперечное сечение дока грузоподъемностью 6000 т приведено на рис. 9, 10. Толщина обшивки дока изменялась в диапазоне от 6 до 10 см. После Отечественной войны плавучие доки грузоподъемностью 5000 т, 8000 т , 15000 т проектировались и строились из сборного железобетона на Городецкой судоверфи железобетонного судостроения.

Рис. 9 – Секция плавучего трехсекционного дока подъемной силой 6000 т

Рис. 10 – Поперечное сечение дока грузоподъемностью 6000 т