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

Ледовые повреждения корпусов различны по своему объему и характеру, от незначительных вмятин и гофрировки до больших пробоин. Известны случаи гибели судов, зажатых во льдах, в том числе имевших ледовые усиления высокого класса.

ного судна типа «Повенец» и судна типа «Иркутск». В первом случае попробуем проследить за частотой и характером повреж­

130

В 1967 г. во время очередного докования судна были обнару­ жены большие повреждения корпуса, полученные при плавании во льдах. Все повреждения бортовых перекрытий правого и ле­ вого бортов распространялись на район трюма № 1, т. е.. в пре­ делах между 0,15 и 0,25 длины судна от носового перпендику­ ляра. Кратко рассмотрим объем и характер повреждений.

а) ■

Левый борт (рис. 66, а). Сильно деформирована бортовая об­ шивка вместе с набором по всей высоте трюма № 1 между шпан­ гоутами 194—203; площадь вмятины 12 м2, наибольшая стрелка прогиба 120 мм. В том же районе, а также в районе между 175—194 шпангоутами (т. е. в корму до сечения 0,25 длины

131

судна от носового перпендикуляра) деформирован скуловой пояс и прилегающие к нему участки флор на длине около 1000 мм. Деформация скулового пояса обшивки произошла и в других районах судна. Всего по левому борту общая площадь деформи­ рованной обшивки составила 40 м2.

Правый борт (рис. 66, б). Сильно деформирован скуловой пояс обшивки в районе носового балластного танка между 180—205 шпангоутами; примыкающие к скуловому поясу участки флор смяты на длине около 1000 мм. Общая площадь поврежден­ ных листов обшивки составила по правому борту 16 ж2.

Во время ремонта заменили деформированные участки наруж­ ной обшивки и днищевого набора (ремонт набора в трюме № 1 по левому борту). Корпусные конструкции восстановили в пост­ роечном варианте.

Спустя год после плавания в тяжелых ледовых условиях суд­ но вновь получило повреждения корпуса, и опять в том же райо­ не (правда, только по правому борту). Потребовалось внеочеред­ ное докование для устранения ледовых повреждений. Заменили листы скулового и двух прилегающих к нему поясьев бортовой обшивки в районе между 190—206 шпангоутами общей площадью 20 ж2, а также 12 бортовых шпангоутов в районе вмятины, участ­ ки флор, примыкающие к скуловому листу, и другие элементы на­ бора. При доковании судна в 1971 г. опять были обнаружены де­ формации обшивки в том же районе. Были заменены листы ску­ лового и прилегающих к нему днищевого и бортового поясьев в районе между 203—206 шпангоутами по левому борту и между 185

необходимость прежде всего усиления листов наружной обшивки в районе повторяющихся повреждений корпуса. Вызваны эти по­ вреждения вероятнее всего тем, что, преодолевая ледовые поля, особенно при балластных переходах, воздействию ледовых (в том числе и ударных) нагрузок подвергается район скулового и при­ легающих к нему поясьев обшивки вне ледового пояса. Помимо увеличения толщин листов обшивки, требуется усилить и жест­

132

В результате плавания во льдах зимой 1970/71 г. корпус суд­ на получил следующие повреждения (рис. 67). Наружная обшив­ ка борта в районе переменных ватерлиний деформирована вместе с набором на поясьях II, III и IV, считая от ширстрека, между шпангоутами 112—150. Максимальная стрелка прогиба вмятины 50 мм. Наибольшую деформацию в виде вмятин и гофрировок

имел пояс III обшивки, расположенный в районе грузовой ватер­ линии, на длине 29 м.

Бортовые шпангоуты таврового профиля (стенка 280X18 мм, поясок 10QX20 мм) деформированы по всей длине, начиная от

и бимсовые кницы трюмных шпангоутов, прилегающие к борту участки бимсов нижней палубы, а также нижние участки шпан­ гоутов в твиндеке.

При подобных повреждениях бортовой обшивки чаще всего применяют подетальный метод ремонта. Сначала удаляют дефор­ мированную обшивку и набор, затем заменяют набор и устанав­

133

ливают новый либо отремонтированный (правкой, например) уча­ сток обшивки.

Рассмотрим кратко последовательность ремонтных работ по устранению ледовых повреждений на теплоходе «Профессор Ни­

с необходимостью одновременной замены большого числа шпан­ гоутов в районе между 130—140 шпангоутами установили временные пиллерсы из трубы 280X10 в трюме № 2.

После удаления деформированных нижних концов твиндечных шпангоутов (трюм № 2) на длине 600 мм, а также бимсовых и скуловых книц заменили участки бимсов нижней палубы (полособульб № 20а) на длине 1000 мм в районе между 120—140 шпан­ гоутами.

Вырезали листы пояса III, имевшего значительную гофриров­ ку в районе между 112—150 шпангоутами. Затем заменили смя­ тый участок поперечной водонепроницаемой переборки на 121 шпангоуте в районе, примыкающем к обшивке борта под нижней палубой (размер листа 8Х3600ХЮ00 мм).

Удалили деформированные трюмные шпангоуты (сварной тав­ ровый профиль: стенка 280X18. поясок 100X20 мм) в районе между 118—122, а также 126—140 шпангоутами. Причем шпанго­ уты удалили поочередно, по два шпангоута через один. Новые шпангоуты, изготовленные по шаблонам, снятым с противополож­ ного борта, установили после завершения работ по правке листов бортовой обшивки, примыкающих к удаленному поясу III.

Установили скуловые и бимсовые кницы шпангоутов. Аналогично выполнили работы по замене оставшихся шпан­

гоутов.

Одновременно с указанными выше работами заменили тзиндечные шпангоуты в трюме № 2.

После завершения сборки и сварки бортового набора прове­ рили качество сварных стыковых швов набора ультразвуком и гаммаграфированием.

Завершающим этапом работ язилась сборка и сварка листов III пояса обшивки борта в районе между 112—150 шпангоутами. Проверку качества сварных швов и последующие испытания на непроницаемость выполнили в соответствии с требованиями Пра­ вил Регистра СССР.

Наиболее характерным ледовым повреждением корпусов, не имеющих усилений для плавания во льдах, является повреждение бортовой обшивки в районе форпика на уровне грузовой ватер­ линии.

Ледовые повреждения часто имеют большие размеры, их про­ тяженность по длине судна достигает нескольких десятков шпа­ ций (главным образом гофрировка, реж е—вмятины). Иногда повреждение ограничивается районом, расположенным по длине судна в пределах от носового перпендикуляра до таранной пере-

134

борки либо до сечения, где начинается цилиндрическая вставка (имеется в виду теоретический чертеж корпуса).

Нередки случаи, когда повреждения корпуса имеют вид про­ боин и разрывов по сварным швам, трещин по целому металлу и т. д. Причинами таких разрушений могут быть льдины, пла­ вающие в канале, пробитом ледоколом. На рис. 62 показано по­ вреждение бортовой обшивки танкера типа «Казбек», полученное от удара о край льдины. Немалую роль в таком повреждении сыграл материал, из которого изготовлен корпус судна. Хрупкое разрушение вызвано не только низкой температурой окружающей среды, но и свойствами стали (см. § 24).

§ 25. ПОВРЕЖДЕНИЯ БОРТОВ ОТ УДАРОВ О ПРИЧАЛ

Рассмотрим несколько примеров.

1. В январе 1968 г., когда турбоход «Металлург Бардин» (ти­ па «Ленинский комсомол») был пришвартован к причалу порта Латакия (Сирия), внезапно разразился ураган. Не имея возмож­ ности при таких условиях выйти в открытое море, судно в тече­ ние двух суток получало удары правым бортом о причал. Эки­ паж проявил мужество в борьбе с ураганным ветром и волне­ нием, обеспечивая надежную швартовку. Для корпуса судна, особенно бортового перекрытия, удары о причал явились осно­ вательной проверкой прочности. Поэтому особый интерес пред­ ставляет анализ повреждений конструкций бортового перекрытия и объем произведенного ремонта.

Основные повреждения корпуса находились в районе грузовых трюмов № 4 и 5, расположенных в корму от машинного отделе­ ния, и затрагивали главным образом III и IV поясья наружной обшивки по правому борту, считая от ширстрека.

Характерным для повреждения обшивки было большое количе­ ство разрывов и трещин. Так, например, наибольшее их число (21) было обнаружено в районе трюма № 5 между 145—157 шпангоутами. Наибольшая вмятина со стрелкой прогиба около 150 мм была обнаружена в районе трюма № 4 между шпангоу­ тами 116—139.

Вот краткий перечень основных повреждений корпуса:

Трюм № 3. Плавная вмятина между шпангоутами 72—93 с максимальной стрелкой прогиба до 50 мм на подширстречном и прилегающих к нему трех поясьях наружной обшивки. В районе между 84—86 шпангоутами — разрушения набора в виде трещин по сварным швам соединения поясков основных шпангоутов с по­ ясками бортовых стрингеров.

Машинное отделение. Вмятины обшивки вместе с набором в

135

ная стрелка прогиба около 100 мм). Бортовой набор в районе вмятин сильно деформирован, имеет трещины по сварным швам и целому металлу.

и потерю устойчивости. Наибольшая деформация бортовых шпан­

Трюм № 5. Вмятины в районе между 139—157, а также между 159—160 шпангоутами на III и IV поясьях обшивки (стрелка про­ гиба 120 мм). В районе между 145—157 шпангоутами на указан­ ных выше поясьях обнаружено большое число разрывов и трещин [21]. Бортовой набор в районе вмятин деформирован, получил разрывы, трещины, включая полное разрушение отдельных уча­ стков бортовых стрингеров.

Нижняя палуба в районе трюма № 5. Палубный настил и на­ бор в районе между 139—142 шпангоутами деформирован (стрел­ ка прогиба около 70 мм), частично разрушен.

Как видно из перечня повреждений, их объем н характер были настолько серьезными, что вывели судно из эксплуатации. После временного ремонта, выполненного силами экипажа с при­

тальным методом. Объем ремонта оказался весьма большим. До­ статочно сказать, что общая площадь замененных листов бортовой обшивки составила 250 м2 (рис. 68). К этому следует добавить большой объем работ по замене твиндечной палубы и бортового набора в районе поврежденной обшивки.

Несмотря на то, что обстоятельства, при которых были полу­ чены повреждения корпуса турбохода «Металлург Бардин», были аварийными, характер разрушений набора и обшивки позволяет сделать заключение о пониженной способности горячекатаной низ­ колегированной стали марки 10ХСНД (СХЛ-4) деформироваться не разрушаясь по сравнению с «мягкой» малоуглеродистой сталью.

136

2. Сухогрузный теплоход «Белорецк» является головным суд­ ном серии судов, построенных в Дании в начале 60-х годов на класс Регистра судоходства Ллойда.

В январе 1968 г. после окончания выгрузки теплоход совершал переход из Ильичевска в Одессу под погрузку. Во время захода в Одесский порт судно имело навал на угол волнолома, чему спо­ собствовали большая парусность порожнего судна и сильный се­ верный ветер. Температура наружного воздуха в то время была довольно низкой (—18°С).

Рис. 68. Повреждения и район ремонта бортовой обшивки сухогрудного турбо­ хода «Металлург Бардин»

При осмотре бортовой обшивки с наружной стороны корпуса была обнаружена вмятина и гофрировка на поясе F (IV пояс, считая от ширстрека) в районе между 119—123 шпангоутами. Максимальная стрелка прогиба составляла 150 мм. Несмотря на относительно большую величину остаточной деформации, лист

В этой связи уместно вспомнить определение, данное излому стали Н. Н. Давиденковым [16]. Под изломом понимается след трещины, или, точнее, поверхность раздела, образующаяся при распространении трещины, разрушающей металл. Когда металл сопротивляется распространению трещины, зерна его деформи­ руются и поверхность излома имеет матовый вид и волокнистое строение. В случае, если металл слабо сопротивляется распро­ странению трещины, зерна его раскалываются по границам моза­

137

ичных блоков и поверхность раздела по ходу трещины приобре­ тает вид, свойственный кристаллическому излому.

Хрупкому разрушению шпангоутов в данном случае способ­ ствовали такие факторы, как низкая температура наружного воз­

талл полособульбового профиля шпангоутов с вырезами в стенках плохо сопротивляется распространению хрупких трещин.

Естественно, при анализе причин разрушения набора возник

углерода в стали 0,2—0,22%, Правила Регистра Ллойда ограни­ чивают верхний предел — 0,23%. Что же касается механических свойств металла, то они удовлетворяют требованиям Правил.

Следует отметить, что высокое значение ударной вязкости при температуре —40°С, по-видимому, не является в данном случае достаточным критерием хрупкой прочности [26]. Для оценки склонности стали к хрупкому разрушению следовало произвести испытания образцов на статический изгиб (с записью диаграмм усилие — прогиб) с определением температурного порога хладно­ ломкости по проценту волокна в изломе.

Наряду с хрупким разрушением шпангоутов следует отметить способность металла обшивки воспринимать большие пластиче­ ские деформации без разрушения, особенно в условиях низких температур.

В данном случае высокая пластичность была проявлена ма­ лоуглеродистой горячекатаной корпусной сталью спокойной плав­ ки, имеющей следующие характеристики (толщина листа обшивки 18,5 мм).

Химический состав, %: С — 0,13; Мп — 0,82; Сг — 0,06; Si—0,30.

стали категории D Регистра судоходства Ллойда.

Хотя в случае повреждения набора на теплоходе «Белорецк» в качестве концентраторов напряжений не выступали усталостные

138

трещины (их роль играли гребенчатые вырезы), вспомним, какуюроль играла небольшая ударная нагрузка в экспериментах с рас­

масштабной модели судна при плавании в ледовых условиях, на­ пример, удар корпуса о плавающую льдину при ходе в канале за ледоколом.

Что же касается гребенчатого набора, то наряду с положи­ тельными свойствами (например, облегчение веса корпуса) на­ лицо его непригодность для районов наружной обшивки, подвер­ женным частым ударным нагрузкам при низких температурах. Не случайно Правила Регистра ограничивают применение гребен­ чатого набора, при котором существенно снижается прочность бортового перекрытия в целом, так как бортовой набор при пре­ дельных нагрузках не в состоянии разгрузиться за счет цепных напряжений, ограничивающих прогибы балок. Налицо явная не-

шения набора.

Наиболее работоспособной будет такая конструкция бортового перекрытия, при которой обшивка и подкрепляющий ее набор одновременно исчерпают свою несущую способность.

Встречается, однако, и другая крайность, когда чрезмерно мощный набор соседствует с относительно тонкой обшивкой ли­ бо, что еще хуже, склонной к хрупкому разрушению при случай­ ных ударах. Бесспорно, это приводит не только к снижению рабо­ тоспособности конструкции, но и к ухудшению экономических по­ казателей за счет излишнего утяжеления корпуса.

Справедливости ради следует отметить, что положительной стороной гребенчатого набора, помимо облегчения веса корпуса, является его хорошая ремонтопригодность. Имеется в виду отно­ сительное облегчение работ по замене набора и правке его со съемом с места прежде всего за счет уменьшения работ по резке

исварке.

Впоследнее время применяют конструкцию бортового набора, где вместо гребенчатых вырезов сделаны полукруглые. В этом случае можно ожидать снижения концентрации напряжений в районе вырезов. Представляется, например, оправданным приме­

нение набора с полукруглыми вырезами по наружной обшивке вне районов ледового и причального поясьев, а также района воз­ действия слемминга и вибрации. К такому выводу может при­ вести анализ повреждений бортового перекрытия сухогрузного судна.

Известно, что листы наружной обшивки, получившие большую остаточную деформацию, подлежат безусловной замене или ре­ монту. В условиях эксплуатации судна нередко возникает вопрос

139