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

о допустимости временного ремонта повреждений либо вообще перенесения срока устранения дефекта на определенное время. К сожалению, при решении подобных вопросов не всегда прово­ дится глубокий объективный анализ работоспособности повреж­ денной конструкции, нет еще четких количественных показателей. Доминирующим фактором является опыт эксплуатации корпусов судов.

Опыт и практика технического надзора за эксплуатацией и ремонтом судов свидетельствуют о достаточной работоспособно­ сти участков бортового перекрытия, имеющих остаточную де­ формацию в виде плавных вмятин и гофрировок. При больших значениях стрелок прогиба (например, около 8—9 толщин об­ шивки) эффективным методом временного ремонта является ус­ тановка подкреплений в виде ребер жесткости. При этом обычно стенка подкрепляющего ребра (ребер) прирезается по контуру деформированной обшивки. Некоторые апробированные на прак­ тике примеры такого ремонта повреждений борта будут приве­ дены ниже.

При временном ремонте повреждений бортового перекрытия теплохода «Белорецк» было выполнено подкрепление деформиро­ ванной бортовой обшивки путем замены участков трех разрушен­ ных шпангоутов в районе вмятины новыми балками таврового сечения. Стенка нового участка набора была прирезана к обшив­ ке по контуру вмятины. При таком методе был значительно со­ кращен срок внепланового ремонта повреждений, что диктовалось производственными соображениями. После окончания ремонта судно смогло стать под погрузку и благополучно совершило рейс вокруг Африки. Спустя 6—8 месяцев при плановом ремонте пов­ режденный участок бортовой обшивки вместе с набором был за­ менен.

Следует подчеркнуть, что одним из условий, допускающих про­ изводство такого временного ремонта, является исключение пла­ вания судна во льдах.

Если на теплоходе «Белорецк» при навале в условиях низких температур произошло хрупкое разрушение шпангоутов, то при­ мером «оптимального» повреждения бортового перекрытия при швартовных операциях может служить деформация борта на од­ нотипном теплоходе «Бийск», построенном в 1964 г.

3. Размеры и характер повреждения бортового перекрытия (вмятина в листе пояса G, т. е. в III поясе, считая от ширстрека) показаны на рис. 69.

Являясь по существу типичным видом повреждения борта, вмя­ тина в бортовой обшивке не привела к разрушению набора. В данном случае наглядно показана равнопрочность обшивки и на­ бора, их совместная работа до достижения предельного состоя­ ния.

Конструкция борта на судне показала способность обшивки к пластическим деформациям и приемлемую работоспособность на­ бора. Другими словами, конструктивные элементы бортового пе-

140

рекрытия оказались более надежными, чем в рассмотренном ра­ нее случае повреждения борта теплохода «Белорецк». Достаточно сказать, что при таких деформациях было найдено возможным отсрочить выполнение ремонтных работ до ближайшего докования судна. Опыт эксплуатации подтвердил правильность такого решения — судно благополучно совершало океанские рейсы в те­

чение полутора лет.

Невольно возникает вопрос, почему на двух однотипных судах

ра, а во втором этого не потребовалось?

Причину можно найти

вследующих обстоятель­ ствах: во-первых, отсутст­ вие гребенчатых вырезов

встенке набора (шпанго­

товых перекрытий при на­ валах и при плавании во льдах. В связи с получением деформаций

такими элементами набора, как скуловая кница и прилегающий к бимсовой книце участок бимса, необходимо усиление их жесткости,

Босфор весной 1968 г., сухогрузный теплоход «Дмитрий Фурма­ нов» (типа «Муром» постройки ПНР) получил большую пробоину в жилой надстройке, а также повреждения борта в районе ми­

141

деля. В связи с аварией полностью загруженное судно вынуж­ дено было возвратиться в Одессу для аварийного ремонта.

Вследствие скользящего удара форштевня танкера о борт теплохода (первый удар пришелся в угол жилой надстройки) бортовая обшивка по правому борту получила следующие пов­ реждения.

Бортовой и подпалубный наборы. В районе вмятин потеряли устойчивость участки бимсов, прилегающие к обшивке, бимсовыа кницы и частично бортовые шпангоуты.

Основные повреждения бортовой обшивки показаны на рис. 70: Сложность аварийного ремонта состояла в том, что все трюмы судна были полностью загружены. Поэтому было принято реше­ ние о частичной разгрузке трюма № 3 в районе повреждений бор­ та и временном'ремонте путем установки подкреплений деформи­

рованных поясьев.

В данном случае превалировали соображения скорее техниче­ ского, чем экономического характера. По срокам ремонта (ос­

142

новной объем работ был связан с восстановлением надстройки) имелась возможность заменить поврежденные участки ширстрека и подширстречного листа, однако главным препятствием послужи­ ло опасение нарушения прочности корпуса при вырезке листа ширстрека в районе миделя.

В практике судоремонта известны случаи, когда при подобных повреждениях корпуса заменяют разрушенные участки борта, но при этом обязательным условием является постановка загру­ женного судна в док.

С другой стороны, в данном случае связи корпуса, подлежа­ щие замене, находятся в благоприятном (с точки зрения ремон­ та) состоянии, т. е. испытывают растяжение от общего изгиба судна на тихой воде, так что замена связей на плаву в принципе допустима, но требует более сложной технологии. Возможно, по­ требовалось бы установить в районе ширстрека временные про­ дольные балки для возможности вырезки участка листа.

При аварийном ремонте теплохода «Дмитрий Фурманов» суще­ ственным обстоятельством, сыгравшим роль при решении вопроса о методе ремонта, было состояние бортовой обшивки в районе деформаций. Несмотря на относительно большую стрелку про­ гиба, листы бортовой обшивки не имели разрывов, трещин и дру­ гих признаков разрушений. Материал листов обшивки — сталь марки St. 41А (малоуглеродистая спокойная корпусная сталь с характеристиками: С <0,2; Si>0,15; Мп = 0,6—1,4; от= 24 кгс/мм2; а а = 3 кгс-м/см2) . 1

Ремонт корпуса был произведен путем установки двух борто­ вых стрингеров (ем. рисунок) сварного таврового профиля (стен­

ходимости обеспечить требуемую Правилами Регистра СССР вы­ соту стрингера в месте выреза для прохода шпангоута. При ус­ тановке подкреплений стенку стрингера обрезали по контуру де­ формированной обшивки.

Ремонт отогнутой кромки ширстрека и восстановление барьер­ ного шва были выполнены следующим образом. Дефектные за­ клепки верхнего ряда шва удалили. Затем при помощи газовых резаков (бензорезов) нагревали кромки ширстрека отдельными пятнами длиной 200 мм до температуры 850—900°С. Правку осу­ ществляли кувалдами через гладилку. Таким образом, верхняя кромка ширстрека была выправлена.

После окончания правки установили заклепки (материал за­ клепок — сталь марки Ст. 3) верхнего ряда шва.

Испытания района ремонта на непроницаемость поливанием водой под напором из шланга показали удовлетворительные ре­ зультаты. Судно после окончания аварийного ремонта благоНолучно завершило большой рейс вокруг Африки (Одесса — порты Индии — Одесса).

Спустя пять месяцев, во время очередного докования был про­ изведен ремонт поврежденного бортового перекрытия в полном

143

в районе между 84Ѵ2—98Ѵг шпангоутами заменен новым листом толщиной - 18 мм из стали марки 09Г2. Заменены твиндечные шпангоуты в районе вмятины (между 85—91 и 93—98 шпангоу­ тами), а также нижние кницы шпангоутов, бимсовые кницы и ча­ стично участки бимсов. Произведена переклепка барьерного шва по стрингерной полосе, соединяющей ширстрек с палубным стрин­ гером.

§ 26. РЕМОНТ БОРТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ НАКЛАДНЫХ ЛИСТОВ

При ремонте корпуса, особенно аварийном, часто носящем временный характер, весьма распространена установка наклад­ ных (дублирующих) листов на сварке.

Нужно отметить несколько предубежденное мнение, которое существует и в настоящее время, относительно возможности при­ менения накладных приварных листов в составе корпусных кон­ струкций. Несмотря на многие отрицательные стороны (напри­ мер, создание концентрации напряжений в месте приварки на­ кладного листа, опасность так называемой распирающей ржавчи­ ны и др.), такой способ ремонта обладает многими технологиче­ скими преимуществами и имеет право на существование.

Вот некоторые примеры.

Во время стоянки в доке сухогрузного теплохода «Берислав»

от носового перпендикулярѣ). Поскольку в районе трещины на­ ходился недегазированный топливный танк, для избежания дли­ тельного простоя судна в доке был выполнен временный ремонт, который заключался в следующем:

концы трещины засверлили и в них ввернули гужоны; поверх трещины установили на сварке накладной лист разме­

ром 500X200X12 мм. Для возможности проведения сварочных работ танк предварительно запрессовали водой.

После двух лет эксплуатации, т. е. при очередном доковании судна, в районе установки накладного листа не было обнаружено никаких следов разрушения обшивки или сварного шва.

При временном ремонте бортовой обшивки, главным образом вне района средней части корпуса, накладные листы применяют для заделки пробоин (рис. 71).

Судно благополучно проплавало с накладным листом в тече­ ние нескольких лет. Периодические освидетельствования данного узла не выявляли каких-либо признаков нарушения прочности либо появления водотечности. Отсюда можно сделать вывод о до­ пустимости такого временного ремонта корпуса в районе пробо­ ины, расположенной вне действия больших усилий от общего из­ гиба судна. Характерной особенностью, даже преимуществом та­

144

кого вида ремонта является возможность выполнения всех работ только с наружной стороны корпуса.

С другой стороны, применение накладных листов для ремонта повреждений корпуса в виде вибрационных или усталостных тре­ щин не рекомендуется, разве что при аварийных ситуациях в ка­

сильной вибрации, такой ремонт недопустим.

Подобных примеров можно привести достаточно много. Известно, что разделывать кромки и заваривать усталостную или вибрационную трещину (часто имеющую ветвистую форму) бесполезно, так как трещина непременно появится вновь. Тем бо­ лее излишней представляется установка накладного листа поверх заваренной трещины, которая неминуемо возникнув в листе об­ шивки, распространится на накладной лист. Больше того, нали­ чие концентрации напряжений в месте приварки накладного ли­ ста к обшивке способствует, в свою очередь, возникновению тре­

щины.

В подобных случаях единственно приемлемым методом ремон­ та может быть замена участка обшивки в районе трещины и ус­ тановка дополнительных подкреплений (например, в виде ребер жесткости или бортовых стрингеров) с целью снизить уровень вибрации.

Правда, иногда при аварийных ситуациях и для небольшого срока эксплуатации судна устанавливают накладной лист поверх

145

сверлены, но не заварены). Ремонт оказался достаточным для не­ большого срока эксплуатации (одного рейса из портов Черного моря на Кубу и обратно, около трех месяцев).

Нельзя устанавливать накладные листы поверх заделок, вва­ ренных в жесткий контур. Известно, что вварка элементов в жест­ кий контур вызывает повышенное напряженное состояние конструк­ ции. Не случайно при сварке таких элементов необходимо строго придерживаться опреде­ ленных технологических требова­ ний. Приварка к обшивке поверх такой заделки накладного листа приводит к дополнительной кон­ центрации сварочных напряже­ ний и, как результат, к образова­

нию трещины.

Во время ремонта рефрижераторно­ го рыболовного траулера типа «Пуш­ кин» на верфи-строителе в г. Киле (ФРГ) заглушили отверстие в обшивке борта (район консервного трюма) задел­

кой встык диаметром 250 мм. Поверх заделки установили на сварйе круглую накладку диаметром 400 мм и толщиной 10 мм. Спустя несколько месяцев экс­ плуатации в бортовой обшивке была обнаружена трещина в виде спирали, берущая начало от сварного шва заделки (рис. 72).

Характерно, что форма и направление трещины в точности соответствовали » графику распределения сварочных напряжений, полученному при эксперимен­ тальном определении напряжений в элементах, вваренных в жесткий контур [22].

Широко распространенный метод ремонта чрезмерно изношен­ ных от коррозии или истирания листов бортовой обшивки заклю­ чается в постановке накладных (дублирующих) листов на свар­ ке. Например, при поддерживающих ремонтах судов типа «Ли­ берти» и других судов устаревшей конструкции такой метод себя полностью оправдал.

Больше того, на вновь строящихся судах применяют установ­ ку накладных листов на сварке (сварка по периметру и прорез­ ные швы) в районах обшивки, подвергающихся частым ударам якорной цепи. Например, на судах типа «Чапаев» (рефрижера­ торные суда, построенные в конце 60-х годов в Италии на класс Регистра СССР) в районе носовой бульбовой наделки на дни­ щевой обшивке под якорным клюзом установлены накладные листы на сварке и полуовальные полосы.

В том случае, когда накладные листы имеют большую тол­ щину, значительно превосходящую толщину основного листа, при-

146

нято скашивать кромки по всему периметру накладного листа для снижения концентрации напряжений по концам накладного листа большой жесткости.

Повреждения верхней кромки ширстрека и палубного стрин­ гера при навалах во время швартовных операций. Для судов, имеющих клепаный стрингерный угольник, повреждения данного узла являются особенно неприятными прежде всего потому, что часто приводят к нарушению непроницаемости заклепочного шва. Главное неудобство заключается в определенных трудностях ре­

ний. Несколько большие размеры обычно имеет заменяемый уча­ сток палубного стрингера.

При ремонте таких конструкций корпуса часто возникает же­ лание избавиться от клепки, т. е. не восстанавливать барьерный заклепочный шов по стрингерному угольнику. Можно ли допус­ кать такую «модернизацию», не производя замены поясьев (имеется в виду переход на листы стали повышенной вязкости)?

вила Регистра СССР требуют обязательного наличия барьерного шва (имеются в виду суда длиной более ПО м).

Сдругой стороны, на судах, построенных в начале 50-х годов

инесколько позднее, встречаются такие конструкции соединения ширстрека с палубой, когда протяженность стрингерного угольлика по длине судна значительно превышает требуемую Прави­

147

лами среднюю часть судна. В таких случаях возможно не вос­ станавливать стрингерный угольник на клепке (особенно в не­ опасных, с точки зрения появления трещин, районах), а заме­ няемый участок палубного стрингера приваривать непосредст­ венно к ширстреку. Понятно, что такое решение должно быть

вкаждом отдельном случае согласовано с органами надзора. При сварной конструкции данного узла, как правило, не воз­

никает каких-либо проблем, связанных с заменой поврежденных участков. Единственное: столь ответственные районы корпуса, как ширстречный пояс и палубный стрингер, требуют более качест­ венного ремонта, повышенного

контроля и испытаний.

При ремонте сильно завален­ ной внутрь кромки ширстрека на сварных судах, не имеющих стрингерного угольника, иногда пытаются применить правку на месте с нагревом. В том случае, когда верхняя кромка ширстрека имеет значительный излом (рис. 74, а), применять правку нецеле­ сообразно, так как после нее не­ избежно останется слом листа ширстрека в месте сварного шва

(рис. 74, б). Следует лишь заменить участок ширстречного листа.

Повреждения борта вследствие смещения груза при качке. Ра­ нее были рассмотрены случаи повреждений наружной обшивки борта от воздействия случайных ударных нагрузок (удары о льдину, при швартовных операциях и др.), действующих по нап­ равлению внутрь корпуса. Вместе с тем иногда направление случайных ударных нагрузок оказывается диаметрально противо­ положным, т. е. направлено изнутри корпуса. Больше того, изве­ стны случаи гибели судов, получивших пробоину в борту от сме­ щения плохо закрепленного груза при сильной качке.

Например, в конце 60-х годов затонул по этой причине греческий пасса­ жирский паром. Пробоина в бортовой обшивке, куда хлынула вода, образова­ лась сорвавшимся с креплений тяжелым грузом.

В январе 1971 г. на сухогрузном теплоходе «Итанаге» (ФРГ) во время сильного шторма в Бискайском заливе сорвался с креплений запасной гребной вал, пробил борт судна и упал в воду. Поврежденными оказались ширстреч­ ный пояс надстройки юта и палубный стрингер.

Эти примеры свидетельствуют о том, что вопросам стационар­ ного и временного закрепления тяжелых грузов (например, за­ пасных гребных валов и других деталей) в трюмах и на палубе должно уделяться серьезное внимание. В период плавания судна могут возникать очень большие инерционные усилия при качке, особенно в случае перевозки руды на обычных сухогрузных су­ дах. В таких случаях период качки иногда достигает очень

148

малых величин (4—5 сек с амплитудой до 35—40°). Не зря в Нормах прочности Регистра СССР при расчете сил инерции во время качки принимался угол крена 40°.

Заметим, что в последнее время принято ограничивать не только нижний, но и верхний предел остойчивости судна. Имеется в виду, что чрезмерная остойчивость приводит к резкой стреми­ тельной качке, отрицательно воздействующей не только на людей,

§27. ПОВРЕЖДЕНИЯ ОТ СЛЕММИНГА

Вусловиях штормового волнения при определенной скорости

хода судна носовая оконечность днища периодически выходит из воды, а затем сильно ударяется о воду. При этом днище ис­ пытывает действие ударных давлений, вследствие чего происходит сотрясение корпуса, сопровождаемое общей вибрацией.

Слемминг на судах — обычно плоский или приблизительно плоский удар носовой части днища о поверхность воды.

По данным испытаний, наибольшие ударные давления перво­ начально возникают в сечении, отстоящем на расстоянии 0,25 длины судна от носового перпендикуляра, а затем, изменяясь по величине, распространяются в носовую часть судна.

При низких скоростях максимальное давление на киль нахо­ дится в сечении, расположенном на 0,13 длины судна от носового

обычным, т. е. часто встречающимся видом повреждений корпуса сухогрузных судов длиной 120—150 м. Как правило, в результа­ те слемминга днище в носовой части получает остаточную дефор­ мацию в виде гофрировки обшивки, потери устойчивости стенок флоров, вертикального киля, днищевых стрингеров, продольных днищевых балок и т. п. Кроме того, увеличиваются напряжения в основных продольных связях корпуса в связи с вибрацией. Из­ вестны случаи разрушения днищевого набора, настила второго дна и (реже) обшивки.

Выполненный Регистром СССР совместно с ЦНИИМФом ста­ тистический 'анализ повреждений транспортных судов морского флота [10] показал, что слемминг является наиболее частой, по сравнению с другими, причиной повреждений корпуса и стоит на втором месте в ряду причин (после повреждений от ледовых нагрузок и швартовных операций).

149