Днищевое перекрытие судна

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и ремонте днищевых конструкций корпусов судов. Днищевое перекрытие судна содержит наружную обшивку, настил второго дна с продольными ребрами жесткости настила второго дна, стрингеры, вертикальный киль, флоры, продольные балки и подкрепляющие стенки флоров и стрингеров горизонтальные и вертикальные ребра жесткости. В нижних частях вертикального киля, стенок флоров и стрингеров установлены трубчатые элементы конструктивной защиты. Для снижения трудоемкости элементы конструктивной защиты изготавливаются из стандартных труб. Снижается трудоемкость изготовления конструкции, обеспечивается герметичность отсеков двойного дна. 3 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и ремонте днищевых конструкций корпусов судов.

Известно днищевое перекрытие судна, содержащее наружную обшивку, настил второго дна, стрингеры, вертикальный киль, флоры и продольные балки. (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов. Л.: Судостроение, 1981. - 552 с., с.321-337, рисунок 138).

Конструкция этого перекрытия обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что в случае посадки судна на мель нередко происходит смещение или повреждение настилов второго дна вместе с фундаментами механизмов, из-за чего судно даже после снятия с мели не имеет возможности двигаться своим ходом.

Известно днищевое перекрытие корпуса судна (авторское свидетельство СССР №1214521, МПК В63В 3/24, опубл. 28.02.1986 г.), содержащее наружную обшивку, настил второго дна, стрингеры, вертикальный киль, флоры и продольные балки, причем стенки флоров и стрингеров подкреплены системой горизонтальных и вертикальных ребер жесткости и обладают переменной жесткостью по высоте.

Данная конструкция обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что для флоров и стрингеров толщина элемента стенки, прилегающего к наружной обшивке, ограничивается величиной его эйлеровой нагрузки (в противном случае не будет обеспечена требуемая податливость днищевого перекрытия в вертикальной плоскости), а в районе соединения стенки с наружной обшивкой нередко наблюдается интенсивная коррозия, что может привести к недопустимому коррозионному износу конструкции и снижению ее надежности.

В качестве ближайшего аналога принято судовое перекрытие, подкрепленное набором, имеющим гофры в стенках связей. Гофры связей судового перекрытия пропускаются в вырезах противоположных балок или вне пределов противоположных балок и имеют наименьшую жесткость в цепи «участки стенок связей» - «гофры связей», в направлении воздействия нагрузок в плоскости стенок балок (Патент на изобретение №2072935, МПК В63В 3/24, В63В 3/14, В63В 3/36, опубл. 10.02.1997).

Существенные недостатки данной конструкции:

- изготовление гофр отличается повышенной трудоемкостью, т.к. сопряжено либо с применением прессов большой мощности и набора технологической оснастки, которыми располагает не каждое судостроительное и судоремонтное предприятие, либо со значительным объемом работ по резке листовых элементов, их правке и сварке в виде гофры;

- при использовании гофр в конструкции днищевого перекрытия не обеспечивается герметичность отсеков двойного дна, т.к. в местах пересечения флоров и стрингеров должны выполняться вырезы под гофры, что приводит к дополнительным затратам на герметизацию.

Изобретение решает задачу снижения трудоемкости изготовления днищевого перекрытия при обеспечении необходимой податливости и герметичности отсеков двойного дна за счет использования элементов конструктивной защиты в вертикальном киле, стенках флоров и стрингеров в виде трубчатого профиля.

Для решения поставленной задачи в известном днищевом перекрытии судна, состоящем из наружной обшивки с установленными на ней стрингерами и флорами, стенки которых подкреплены вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости, содержащем вертикальный киль, продольные балки и настил второго дна с продольными ребрами жесткости настила второго дна, предлагается нижние части вертикального киля, стенок флоров и стрингеров выполнить с элементами конструктивной защиты в виде трубчатого профиля металлического проката, параметры которого определены по формуле:

где h - толщина стенки трубчатого элемента конструктивной защиты;

d - диаметр трубчатого элемента конструктивной защиты;

τТ - предел текучести при сдвиге для материала флоров и стрингеров;

σТ - предел текучести материала трубчатого элемента конструктивной защиты;

Fф - площадь стенки флора;

Fстp - площадь стенки стрингера;

nф - количество флоров в зоне касания грунта;

nстр - количество стрингеров в зоне касания грунта;

n - размер среднестатистического пятна контакта вдоль судна;

m - размер среднестатистического пятна контакта поперек судна;

К3 - коэффициент запаса.

В предлагаемом техническом решении в случае посадки на мель происходит деформирование наружной обшивки, продольных балок, а также нижних частей вертикального киля, стенок флоров и стрингеров. При этом верхние части флоров и стрингеров, а вместе с ними и настил второго дна остаются недеформированными за счет того, что податливость нижней части выше, чем податливость верхней, что обеспечивается выбором диаметра устанавливаемых трубчатых элементов конструктивной защиты и толщиной их стенок.

На прилагаемых графических материалах изображено:

на фиг.1 - общий вид части днищевого перекрытия судна;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - пример выбора параметров трубчатого элемента конструктивной защиты.

На графических материалах приняты следующие обозначения:

1 - наружная обшивка;

2 - горизонтальное ребро жесткости;

3 - трубчатый элемент конструктивной защиты;

4 - продольные балки;

5 - вертикальный киль;

6 - флор;

7 - стрингер;

8 - настил второго дна;

9 - вертикальное ребро жесткости;

10 - продольные ребра жесткости настила второго дна;

11 - крайний междудонный лист;

12 - скуловая кница;

13 - шпангоут.

h - толщина стенки трубчатого элемента конструктивной защиты;

d - диаметр трубчатого элемента конструктивной защиты.

Конструкция днищевого перекрытия состоит из обшивки 1, настила второго дна 8 с продольными ребрами жесткости настила второго дна 10, стрингеров 7, вертикального киля 5, содержащего в нижней части трубчатый элемент конструктивной защиты 3, флоров 6 и продольных балок 4. Стенки флоров и стрингеров в верхней части подкреплены системой горизонтальных 2 и вертикальных 9 ребер жесткости, а в нижней части содержат трубчатый элемент конструктивной защиты 3.

Днищевое перекрытие работает следующим образом. При посадке на мель или при касании грунта происходит деформирование наружной обшивки 1, продольных балок 4, а также нижних частей стенок флоров 6, стрингеров 7 и вертикального киля 5, а верхняя часть с настилом второго дна 8 остается недеформированной. Для этого нижняя часть вертикального киля, стенок флоров и стрингеров содержит трубчатые элементы конструктивной защиты 3, которые сминаются при нагрузке, меньшей, чем критическая нагрузка для верхних частей стенок флоров и стрингеров, подкрепленных вертикальными 9 и горизонтальными 2 ребрами жесткости. С незначительной ошибкой в безопасную сторону можно принять, что вся кинетическая энергия движения судна при посадке его на мель гасится за счет энергии, идущей на разрушение днищевых конструкций в зоне контакта с грунтом. Энергия диссипации при пластическом деформировании связей днищевого перекрытия состоит из энергии рассеивания при деформировании днищевых пластин, продольных ребер жесткости, нижней части флоров и стрингеров, нижней части вертикального киля. Параметры трубчатых элементов конструктивной защиты должны выбираться из условия, чтобы предельная нагрузка для них была меньше, чем нагрузка, вызывающая сдвиг в стенках флоров и стрингеров. Располагая размерами среднестатистического пятна контакта днища с грунтом (n - в продольном направлении, m - в поперечном) для данного типа судна, поперечной шпацией а также расстоянием между стрингерами можно определить, какое количество связей оказывается в зоне контакта с грунтом (nф - число флоров, nстр - число стрингеров). Тогда оптимальные параметры трубчатого элемента конструктивной защиты должны определяться согласно формуле:

где h - толщина стенки трубчатого элемента конструктивной защиты;

d - диаметр трубчатого элемента конструктивной защиты;

τТ - предел текучести при сдвиге для материала флоров и стрингеров;

σТ - предел текучести материала трубчатого элемента конструктивной защиты;

Fф - площадь стенки флора;

Fстp - площадь стенки стрингера;

nф - количество флоров в зоне касания грунта;

nстр - количество стрингеров в зоне касания грунта;

n - размер среднестатистического пятна контакта вдоль судна;

m - размер среднестатистического пятна контакта поперек судна;

К3 - коэффициент запаса.

Конкретный пример определения размеров элемента конструктивной защиты

Рассмотрим днищевое перекрытие транспортного судна длиной 130 м с поперечной шпацией 0.6 м, расстоянием между стрингерами 3 м, площадями стенок флоров и стрингеров Fф=0.009 м2, Fстp=0.009 м2, пределом текучести по сдвигу для их материала τТ=120 МПа. Для данного судна среднестатистическое пятно контакта имеет размеры 4 м ×4 м, т.е. n=4 м, m=4 м (Александров М.Н. Безопасность человека на море. - Л.: Судостроение, 1983. - 208 с., с.76-95). Тогда можно принять, что число стрингеров и флоров в зоне нагружения nстр=1, nф=6. Принимая предел текучести материала трубы σТ=412 МПа, коэффициент запаса Кз=2, имеем:

Графическая зависимость h(d) представлена на фиг.3, откуда видно, что в качестве трубчатого элемента конструктивной защиты данного перекрытия могут использоваться, например, трубы класса прочности К 60 в соответствии с ГОСТ 20295-85 диаметром 0.219 м и толщиной стенки 0.008 м (Труба тип 2-У 219×8 - К60 ГОСТ 20295-85). Использование стандартных изделий (труб) в качестве элемента конструктивной защиты позволяет существенно снизить трудоемкость изготовления днищевых конструкций. Так, для изготовления и установки трубчатого элемента конструктивной защиты рассматриваемого перекрытия на площади 1 м2 требуется около 1.8, а для сварного гофрированного элемента (ближайший аналог) - около 3.4 нормо-часа.

Таким образом, параметры трубчатого элемента конструктивной защиты могут быть выбраны с учетом конструктивных особенностей конкретного судна, при этом трудоемкость изготовления предлагаемой конструкции существенно меньше, чем для ближайшего аналога.

Днищевое перекрытие судна, состоящее из наружной обшивки с установленными на ней стрингерами и флорами, стенки которых подкреплены вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости, содержащее вертикальный киль, продольные балки и настил второго дна с продольными ребрами жесткости настила второго дна, отличающееся тем, что нижние части вертикального киля, стенок флоров и стрингеров выполнены с элементами конструктивной защиты в виде трубчатого профиля металлического проката, параметры которого определены по формуле:

где h - толщина стенки трубчатого элемента конструктивной защиты;
d - диаметр трубчатого элемента конструктивной защиты;
τТ - предел текучести при сдвиге для материала флоров и стрингеров;
σТ - предел текучести материала трубчатого элемента конструктивной защиты;
Fф - площадь стенки флора;
Fстр - площадь стенки стрингера;
nф - количество флоров в зоне касания грунта;
nстр - количество стрингеров в зоне касания грунта;
n - размер среднестатистического пятна контакта вдоль судна;
m - размер среднестатистического пятна контакта поперек судна;
К3 - коэффициент запаса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции корпусов танкеров, химовозов, плавучих нефте- и газохранилищ, а также других судов и морских сооружений, предназначенных для транспортировки и хранения экологически опасных веществ и решает задачу по повышению экологической безопасности при транспортировке и хранении вредных веществ, в случае аварийного столкновения судов без увеличения размеров связей двойного борта или введения дополнительных конструкций.

Изобретение относится к судостроению, преимущественно к судам с атомной энергетической установкой, эксплуатируемым на трассах Северного морского пути. .

Изобретение относится к судостроению, к конструкции корпуса судов. .

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса конструирования корпусов танкеров, химовозов и других судов, предназначенных для транспортировки экологически опасных жидкостей.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и ремонте днищевых конструкций корпусов судов. Предложено днищевое перекрытие судна, содержащее стрингеры и флоры, расположенные в плоскостях шпангоутов в промежутках между стрингерами, и ребра жесткости. Днищевой обшивке судна придана гофрированная форма с ориентированием гофров параллельно диаметральной плоскости судна. Стрингеры размещены во впадинах гофров и скреплены с их днищем, причем стрингеры выполнены в форме двутавра, содержащего стенку, верхнюю и усиленную нижнюю полки, при этом флоры расположены по всей ширине корпуса судна. С обеих сторон от стрингеров в одной плоскости с флорами установлены ребра жесткости, кромки которых скреплены с обращенными к ним кромками флоров, поверхностью полки и стенкой стрингера, а также стенкой, образованной впадиной гофра. Технический результат заключается в повышении местной прочности и жесткости днища судна при посадке на грунт для проведения грузовых операций, а также в расширении области применения за счет возможности эксплуатации судна во время «сухой» разгрузки на необорудованном берегу. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции корпуса судна. Предложен корпус морского судна, содержащий обшивку (2) корпуса из металла, продольные и поперечные усиливающие элементы, причем по меньшей мере один продольный усиливающий элемент (3) размещен между обшивкой (2) корпуса и по меньшей мере одним поперечным усиливающим элементом (4) и соединен с внутренней частью (5) обшивки (2) корпуса, при этом обшивка (2) корпуса имеет толщину, которая меньше 10 мм, указанный продольный усиливающий элемент (3) изготовлен из того же металла, что и указанная обшивка (2) корпуса, и содержит по меньшей мере один упругий сегмент (6), предусмотренный для работы в качестве пружины в направлении, поперечном относительно толщины обшивки (2) корпуса, указанный упругий сегмент (6) предусмотрен так, чтобы достигать нижней части при сжатии, которое больше 10 мм и меньше 50 мм. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик корпуса судна, который выполнен из легковесной конструкции и одновременно имеет большое сопротивление постоянной деформации при внешней нагрузке/давлении. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции корпуса судна. При строительстве или модернизации судна из металла набор корпуса устанавливается на наружной стороне обшивки, а выступающие за габариты металлического корпуса элементы наружного набора покрыты слоем искусственного каменного материала на основе вяжущих веществ, например легкими бетонами на основе цемента (газобетон, пенобетон, фибробетон). Указанная конструкция судна предотвращает непосредственный контакт металлической обшивки корпуса с подводными препятствиями, улучшает технико-экономические и эксплуатационные показатели судна по сравнению с судами, имеющими двойные дно и борта, в т.ч. по удельной грузоподъемности. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и ремонте днищевых конструкций корпусов судов

Наверх