книги из ГПНТБ / Юнитер А.Д. Повреждения и ремонт корпусов морских судов

Рис. 50. Трещины в местах соединения по­ ясков бортовых стрингеров с поясками рамных шпангоутов:

/ — рамный шпангоут; 2 —трещины; 3 — борто- . вой стрингер

Рис. 52. Трещины в бортовых шпангоутах судов типа «Тисса» (а), изменение узла согласно требованиям Правил Регистра (б)

В последние годы все чаще применяют на судах, в том числе на строящихся большими сериями, бескничное соединение нижней ветви трюмного шпангоута с настилом второго дна. Распростра­ нены конструкции, при которых поясок шпангоута таврового про­ филя, несколько расширясь у основания, приваривается к насгилу

Рис. 56. Результаты усталостных испытаний полномасштабных моделей раз­

до появления в узле усталостной трещины [23]. Довольно высокую работоспособность показали при испытаниях бескничные соедине­ ния симметричных балок. На рис. 56 [43] показаны результаты усталостных испытаний различных кничных соединений.

Случаи массового появления трещин в районе окончания верх­

114

Например, на рудовозе «Запорожье» после года эксплуатации были обна­

междудонный лист (второе дно) на судах с классом Германского Ллойда (см.

Аналогичные трещины ‘возникли на либерийском рудовозе «Марджио» (постройки 1965 г.), причем трещины в днищевом ли­ сте бортового подпалубного танка распространились от концов верхних книц бортовых шпангоутов (кницы с отогнутым флан­ цем) .

Г лава VIII. ПОВРЕЖДЕНИЯ БОРТОВ ПРИ ШВАРТОВНЫХ ОПЕРАЦИЯХ И ПЛАВАНИИ СУДОВ ВО ЛЬДАХ

§ 23. ОСТАТОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ОБШИВКИ И НАБОРА

Повреждения бортовых перекрытий морских судов вследствие навалов на причал или на другое судно при швартовных опера­ циях, а также при плавании в ледовых условиях являются наи­ более распространенным видом повреждений. Статистическая об­ работка материалов по повреждениям почти всех серийных судов ММФ постройки 1950—1960 гг. по состоянию на июнь 1969 г. по­ казала [10], что среди причин повреждений корпусов на первом месте стоят именно ледовые нагрузки и швартовные операции. А среди обобщенных узлов корпуса с повреждениями в виде де­ формаций на первом месте стоит бортовое перекрытие.

По данным Морской администрации США, более 22% общего числа аварий составляют повреждения судов при швартовных опе­ рациях, стоимость ремонтных работ ежегодно достигает 300 000 долл. [44].

Представляют интерес данные статистики по аварийным по­

рациях. Вот каким образом распределились повреждения по дли­ не судна и по различным поясьям бортовой обшивки

поясья Е и F — в районе между 0,1 и 0,35 L от носового пер­ пендикуляра;

пояс G — в районе между 0,2 и 0,5 L от носового перпенди­ куляра;

пояс Н — в районе средней.части судна у мидедя;1

1 буквенные обозначения поясьев обшивки см. на рис. 9.

115

скуловые поясья — в районе между 0,2 и 0,5 L от носового пер­ пендикуляра.

Какие повреждения, полученные судном при швартовке или навале, наиболее опасны? Что служит основным критерием при определении допустимости дефекта? Эти вопросы возникают при освидетельствовании поврежденных конструкций и требуют сроч­ ного решения

Необходимость немедленного вывода судна из эксплуатации для проведения ремонта определяется главным образом следую­ щими видами повреждений:

нарушение непроницаемости наружной обшивки, т. е. наличие в районе деформаций обшивки таких дефектов, как трещины, раз­ рывы швов, водотечность заклепочных соединений и т. п.;

наличие больших повреждений бортового набора в виде раз­ рывов шпангоутов, трещин по сварным швам или целому металлу, значительные прогибы или потеря устойчивости набора, завали­ вание балок набора и т. п.

Такие характеристики дефекта, как размеры деформированного участка обшивки, величины остаточных деформаций и другие важные факторы, должны учитываться при решении вопроса о возможности дальнейшей эксплуатации судна, проведения в дан­ ное время временного или постоянного ремонта.

Однако главными, определяющими факторами для судна, на­ ходящегося в эксплуатации, являются первые два критерия.

Разумеется, когда повреждение обшивки представляет собой пробоину, разрыв листа или трещину, ни у кого не вызывает сом­ нения необходимость безотлагательного ремонта.

Несколько иной подход к данному вопросу существует при дефектации повреждений корпуса перед ремонтом. Необходимость ремонта повреждений в виде вмятин, гофрировок и бухтин, опре­ деляемая во время заводской дефектации, зависит от многих факторов.

Анализ показывает, чго в большинстве случаев основной при­ чиной ремонта корпусов судов является нарушение прочности или опасение такого нарушения, а также опасность появления водотечности.

Такие причины, как возможное ухудшение мореходных качеств из-за наличия деформаций или коррозионного износа, ухудшение внешнего вида судна, никогда (или почти никогда) не были осно­ ванием для проведения ремонта корпуса. Хотя для пассажирских судов последнее обстоятельство должно приниматься во вни­ мание.

На чем основаны опасения нарушения прочности корпуса при наличии в обшивке вмятин, гофр или бухтин?

Одной из важных функций, выполняемой наружной обшивкой борта, является обеспечение достаточной прочности (местной) с1

1 Вопросы аварийного ремонта силами судового экипажа (например, по­ становка цементных ящиков или пластырей) не рассматриваются.

116

точки зрения восприятия различных случайных нагрузок при швартовке к причалу или другому судну.

Для малых судов определяющим фактором с точки зрения ме­ стной прочности является опасность прокола обшивки при слу­ чайных ударных нагрузках.

Представляет интерес, в частности, методика КТИРПХ опре­ деления основного критерия прочности изношенной бортовой об­ шивки средних рыболовных траулеров с рефрижерацией трюмов (типа «Бологое»).

Бортовая обшивка, помимо участия в общей прочности, выпол­ няет роль присоединенного пояска набора для обеспечения ме­ стной прочности и сама воспринимает местные нагрузки.

При подготовке нормативного документа по дефектации бор­ товой обшивки СРТ типа «Бологое» были рассмотрены следую­ щие расчетные случаи:

прочность и устойчивость обшивки при восприятии перерезы­ вающей силы от общего изгиба;

прочность пластин обшивки и бортового набора, работающего совместно с обшивкой, при восприятии гидростатического давле­ ния воды;

прочность пластин обшивки при восприятии случайных сосре­ доточенных сил.

Расчеты, выполненные в соответствии с Нормами прочности Регистра СССР 1962 г., показали, что:

износ 50% от построечной толщины обшивки не является пре­ дельным с точки зрения восприятия перерезывающей силы от общего изгиба;

прочность обшивки борта при действии равномерно распреде­ ленного гидростатического давления обеспечивается при очень малых, практически нереальных толщинах;

прочность бортового набора мало зависит от степени износа обшивки.

Действительно, в данном случае шпангоут с присоединенным пояском представляет собой резко несимметричный профиль, по­ этому даже существенное изменение толщины большего пояска почти не повлияет на момент сопротивления профиля.

Опасность разрушения обшивки от действия случайных нагру­ зок будет тем больше, чем меньше площадь приложения усилий, близких к сосредоточенным. Поэтому для судов такого типа в качестве критерия прочности приняты разрушающие обшивку на­ грузки с непосредственной опасностью прокола. Определение ве­ личин разрушающей нагрузки сделано по эмпирическим зависи­ мостям на основании опытов.

Как справедливо отмечают авторы методики, полное разруше­ ние набора с точки зрения безопасности судна — более тяжелое повреждение, нежели местный прокол обшивки. Поэтому расчет­ ным случаем для набора принято предельное состояние, когда шпангоут с прилегающей частью обшивки превращается в шар­ нирный механизм.

117

ной более 90 м, определяющим фактором, очевидно, может слу­ жить опасность получения недопустимых пластических деформа­ ций. Когда эти остаточные деформации достигают предельных значений, происходит разрушение конструкции в целом или ее отдельных элементов. Но и при меньших значениях деформаций прочность и надежность конструкции может снизиться вследствие ухудшения свойств материала.

Остаточные деформации обшивки, например, могут достигнуть предела, при котором сталь исчерпала свои возможности дефор­ мироваться пластически, т. е. увеличивается опасность хрупкого разрушения. При этом наиболее опасны предельные деформации

набора.

Оптимальным вариантом повреждения бортовой обшивки при навале или ударе о причал является остаточная деформация об­ шивки (вмятина, гофрировка, бухтина) без признаков разруше­ ния металла и большой деформации набора.

Оценив качественные показатели повреждений бортов и рас­ смотрев подход к их дефектации с «философских» позиций, перей­ дем к количественным показателям.

Вмятина. В соответствии с методикой ЦНИИМФа [31] могут быть оставлены без правки до ближайшего планового ремонта

вмятины не более 1/2о при условии отсутствия потери устойчиво­ сти набора и нарушения сварных и заклепочных соединений.

Одним из недостатков указанного норматива является его чрезмерная обобщенность, так как не учитываются такие суще­ ственные факторы, как толщина наружной обшивки, марка стали и т. п. Если для обычных транспортных судов, корпус которых изготовлен из малоуглеродистой стали, применение норматива достаточно апробировано на практике, то для корпусов из низко­ легированных сталей, очевидно, нужен иной норматив, учитываю­ щий особенности конструкции, тип судна и условия эксплуата­ ции. Желательно, например, уменьшить допускаемую величин) стрелки прогиба для таких судов.

Кроме того, для небольших судов значительно сказывается влияние толщины листов наружной обшивки в районе поврежде­ ния, что также должно найти отражение в нормативе. Например, при ширине вмятины 1000 мм допускаемая величина стрелки про­ гиба составит 50 мм. Если для сухогрузного лайнера длиной около 150 м такая остаточная деформация бортового перекрытия (при толщине листов обшивки 18—20 мм) не представляет опас­ ности (при плавном характере деформации можно допустить и большую стрелку прогиба), то для небольших транспортных судов длиной около 60 м (при толщине листов обшивки 7—9 мм) та­ кая деформация уже заметно влияет на местную прочность кор­ пуса. Что же касается небольших пассажирских судов, "где тол­ щина обшивки 5—6 мм, то для них деформация со стрелкой про­ гиба 50 мм недопустима.

119