Описание конструкции днищевого перекрытия

Общие положения. Конструкция днища морских судов может быть набрана по поперечной или продольной системе набора.

Суда длиной до 80 - 100 м обычно имеют поперечную систему набора. С увеличением длины судна растут напряжения от общего продольного изгиба корпуса, особенно на удалении от нейтральной оси: в верхней палубе и в днище. Они опасны в первую очередь тем, что могут привести к потере устойчивости сжатых, наиболее гибких элементов - настила палубы или обшивки днища. Балки набора повышают их устойчивость, причём выбор ориентации балок (вдоль сжимающей нагрузки или поперёк) имеет большое значение. А именно, напряжение, при котором теряет устойчивость прямоугольная пластина, подкреплённая с четырёх сторон балками, при сжатии вдоль пластины примерно в четыре раза выше, чем при сжатии поперёк.

Для судов длиной более 100 - 120 м применение поперечной системы набора для днища нежелательно, ввиду сложности обеспечения устойчивости пластин обшивки и настила при общем изгибе судна. Продольная же система набора позволяет легко обеспечить их устойчивость при сжимающих напряжениях вплоть до предела текучести материала.

Конструкция днищевого перекрытия должна удовлетворять требованиям Регистра морского судоходства. Основной набор при продольной системе набора перекрытия – это продольные балки днища и второго дна, которые расположены через шпацию.

Поперечный набор представлен сплошными флорами, которые состоят из двух частей, стыкуемых на вертикальном киле. В пиках сплошные флоры ставятся на каждом шпангоуте. В машинном отделении и в первом за форпиковой переборкой грузовом трюмом (0,25 L от носового перпендикуляра) сплошные флоры располагают через две шпации, в на остальной части корпуса – через пять шпаций или через 3,6 м, в зависимости от того, что меньше. Для обеспечения доступа в междудонное пространство в сплошных флорах устраивают лазы с минимальным размером отверстия 400*600 мм. Под поперечными переборками устанавливаются водонепроницаемые флоры. Сплошные и непроницаемые флоры для обеспечения боковой устойчивости подкрепляются вертикальными ребрами жесткости.

В диаметральной плоскости находится вертикальный киль, который выполняется неразрезным. Расстояние между вертикальным килем и днищевым стрингером, или между днищевыми стрингерами, или между днищевым стрингером и междудонным листом на уровне настила второго дна должна быть не больше 5,0 м. В районе машинного отделения под продольной балкой фундамента судового двигателя необходимо расположить дополнительный днищевой стрингер.

Вместо вертикального киля может быть устроен туннельный киль, который конструируется из двух стенок, устанавливаемых с двух сторон от диаметральной плоскости. Ширина туннельного киля не больше 1,9 м.

Стенки вертикального киля между сплошными флорами подкрепляются бракетами, которые устанавливаются через шпацию. Бракеты обеспечивают восприятие реакций кильблоков при постановке судна в док. По высоте стенка вертикального киля подкрепляется одним или двумя горизонтальными ребрами жесткости.

Стрингеры выполняются интеркостельными, т.е. состоящими из отдельных листовых деталей, которые вставляются между сплошными флорами и стыкуются на них. Отверстия доступа на стрингерах вытянуты в продольном направлении и подкрепляются горизонтальными ребрами жесткости.

Рис. 26. Шпигаты для прохода воздуха (а) и жидкости (6, в, г)

Вырезы в стрингерах и флорах должны иметь плавную закругленную форму. Наименьшее расстояние от кромки выреза до обшивки днища или настила второго дна должно быть не менее 0,25 высоты связи в этом районе и менее 1/8 длины выреза.

Расстояние между вертикальными кромками соседних вырезов в днищевых стрингерах и сплошных флорах должно быть не менее половины длины большего выреза. Отстояние кромок вырезов во флорах от про­дольных переборок, вертикального киля, днищевых стрингеров, наклонного междудонного листа и внутренних кромок бортовых скуловых цистерн должно быть не менее половины высоты верти­кального киля в данном районе.

В наборе цистерн двойного дна должны быть предусмотрены отверстия, обеспечивающие свободный доступ воздуха к воздушным трубам и перетекание жидкости. Отверстия в флорах и стрингерах для прохода воздуха располагают вблизи настила второго дна, отверстия для перетока жидкости вблизи днищевой обшивки. Вырезы в продольных балках рекомендуется выполнять эллиптической формы с отстоянием кромки выреза от настила второго дна или днищевой обшивки не менее, чем на 20 мм. Некоторые типы таких отверстий показаны на рис. 26.

Конструкция днища проектируемого судна принимается в виде двойного дна с продольной системой набора, рис. 27.

Перекрытие днища имеет в длину 24 м и в ширину – 28 м.

Рис. 27. Конструктивно-компоновочная схема днища. Вид на наружную обшивку.

Расчетная величина высоты двойного дна по формуле (2.4.4.1):

, м; (2.4.4.1)

h _д = (156,6 – 40)/570 + 0,4×28 + 3,5×7,8/156,6 = 1,5 м.

Принятая высота двойного дна:

h _д = 1,8 м.

В ДП устанавливается вертикальный киль, который в средней части корпуса судна выполняется непрерывным и непроницаемым.

Число днищевых стрингеров каждого борта в средней части длины принимается равным двум.

Расстояние между сплошными флорами для разрабатываемого судна принимается а _р.н = 3 а = 2,4 м.

Рис. 28. Сплошной флор, скуловые и доковые бракет днищевого перекрытия

Сплошные флоры, рис. 28 а, выполняются из двух отдельных листов и стыкуются на вертикальном киле. В плоскости продольных балок основного набора стенки флоров подкрепляются вертикальными ребрами жесткости, привариваемыми к продольным балкам, рис. 29 в. Вырезы под лазы в сплошных флорах выполнены размером 600х800 мм. В скуловой части между сплошными флорами установлены бракеты, которые доведены до ближайшего продольного ребра и закреплены на нем, рис. 28 б. В плоскости поперечных переборок устанавливаются непроницаемые флоры. Продольные балки на непроницаемых флорах приняты разрезными. Конструкция сплошных флоров, скуловых бракет и продольных балок в местах их пересечения с неразрезными флорами показана на рис. 30.

Рис. 29. Вид на продольные конструкции двойного дна. а – сечение по днищевому стрингеру; б – сечение по вертикальному килю; в – сечение по продольным балкам.

Рис. 30. Закрепление продольных балок днища при проходе через сплошной и непроницаемый флоры

На вертикальном киле между сплошными флорами на каждом шпангоуте установлены доковые бракеты, которые доведены до ближайших продольных балок днища и приварены к ним. Посередине высоты стенка вертикального киля подкреплена горизонтальным ребром. Конструкция вертикального киля представлена на рисунках 27 и 28 б.

Днищевые стрингеры выполняются разрезными на сплошных флорах и вставляются между ними в виде отдельных панелей, рис. 29 а. Вырезы в стрингерах подкреплены по продольным кромкам ребрами жесткости, концы которых у сплошных флоров срезаются на «ус».

Выполненные эскизы двойного дна рассматриваемого сухогрузного судна позволяют определить номенклатуру конструктивных элементов днища, размеры которых зависят от нагрузки на двойное дно и должны быть определены расчетом исходя из условий местной прочности. Определению подлежит:

- толщина настила второго дна;

- толщина крайнего междудонного листа;

- момент сопротивления и размер профиля продольных балок основного набора днищевой обшивки;

- момент сопротивления и размер профиля продольных балок основного набора настила второго дна;

- толщина сплошных флоров;

- толщина вертикального киля;

- толщина стрингеров;

- толщина непроницаемых участков вертикального киля, стрингеров и непроницаемых флоров;

- момент сопротивления и размер профиля вертикальных ребер жесткости по сплошным и непроницаемым флорам;

- момент сопротивления и размер профиля по вертикальному килю и стрингерам;

- толщина бракет вертикального киля, скуловых бракет;

- толщина и длина бракет, прикрепляющих балки основного набора к непроницаемым флорам.

6.2. Определение нагрузок на конструкцию днищевого перекрытия:

Внешнее давление на конструкцию двойного дна:

;

р _д = 91,55 кПа принимаем из расчета днищевой обшивки.

Расчетное давление машинного отделения принимается по Правилам РС равным 0,05 МПа;

Р _мо=50 кПа

Нагрузки на конструкции двойного дна изнутри определяются в соответствии с п. (2.4.3.2) Правил РС:

Расчетное давление на двойное дно штучного груза, кПа

= 0,83×9,81×7(1 + /9,85) = 66,6 кПа (1.3.4.1)

где r_г = 1/m_г = 1/1,2 = 0,83 т/м³ (m_г = 1,2 – удельная погрузочная кубатура груза);

g = 9,81 м/сек² – ускорение свободного падения;

h _г = 7 м – высота трюма;

= 0,9×9,81×156,6^1/3 = 1,64 м/сек² – вертикальное ускорение груза при качке;

(2.4.3.2.4) Нагрузки при испытаниях

р = 7,5 h _и = 7,5×12,4 = 93 кПа;

где h _и = z_i + h _в.т = 0 + (D – h _д+ 1) = 13,2 – 1,8 + 1 = 12,4 м – вертикальное отстояние настила второго дна от верха воздушной трубы, рис. 31.

(2.4.3.2.5) Нагрузки от аварийного затопления отсеков второго дна

р _ав= 10,5(d – h _д) = 10,5(7,8 – 1,8) = 63 кПа;

h _д= 1,8 м – фактическая высота двойного дна.

Принимаем для определения элементов набора второго дна максимальную нагрузку р _max= 66,6 кПа.

Нагрузки на конструкции внутри двойного дна определяем, считая, что цистерны двойного дна в данном районе судна являются балластными и они полностью заполнены. Тогда р определится согласно формулам (1.3.4.2.1-4, 1.3.4.2.1-5) на уровне середины высоты вертикального киля:

p _г = 0,75r_г× g ×(z_i + D z) =

= 0,75×1,025×9,81(0,9 + 12,4) = 100,3 кПа, (1.3.4.2.1-4)

p _г = r_г× g × z_i + p _к = 1,025×9,81×0,9 + 15 = 20,0 кПа, (1.3.4.2.1-5)

Рис. 31. К определению высоты воздушной трубы

где z_i = 0,9 м – отстояние середины вертикального киля от уровня второго дна (крыши цистерны), м, рис 31.

D z = (D – h _д) + 1 =

= (13,2 – 1,8) + 1 = 12,4 м – высота воздушной трубы выведенной на палубу над вторым дном;

p _к = 15 кПа – давление, на которое отрегулирован предохрани­тельный клапан.

Максимальная из этих нагрузок р _max= 95,47 кПа используется при определении толщины непроница­емых участвов вертикального киля и стрингеров.

Нагрузка p = 20 кПа, определенная по формуле (1.3.4.2.1-5) используется для определения толщины непроницаемых флоров и размеров балочного набора, подкрепляющего ВК, стрингеры и флоры.