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

Серьезное внимание уделяется этому узлу при проектировании конструкций супертанкеров. Например, притупления, оставляемые на свободных концах напряженных книц рамных флоров в гру­ зовых танках, выполняют без острых кромок, т. е. скругленными

Рис. fM. Закрепление конца кницы флора горизонтальными бракетами при сим­ метричной (а) и несимметричной (б) конструкциях пояска кницы в центральном танке турбохода «Esso Mercia» (ФРГ)

данного узла с аналогичным конструктивным узлом на большом танкере современной постройки [50] (рис. 94).

Существенным фактором является наличие горизонтальных бракет (книц), передающих часть растягивающих поясок усилий на переборку, т. е. разгружающих поясок. Чтобы избежать «же­ сткой точки», бракеты устанавливают точно в плоскости продоль­ ного ребра переборки. Вероятно, такое крепление концов книц рамных связей на танкерах найдет свое отражение в Правилах постройки.

Для устранения повреждений флоров, описанных выше, в пе­ риод ремонта наряду с заменой участков конструкций в районе

180

трещин была увеличена жесткость книц путем установки допол­ нительного наклонного ребра и горизонтальной кницы со сторо­ ны, противоположной ребрам жесткости. Установка горизонталь­ ной кницы преследовала также цель повышения прочности соеди­

нения кницы флора с переборкой.

Если проанализировать выполненные на одном из судоремонт­ ных предприятий подкрепления, то нетрудно заметить, что при этом возникла новая «жесткая точка» в месте пересечения на­ клонного ребра жесткости и го­ ризонтальной кницы. Поэтому такой ремонт нельзя признать удачным.

Более целесообразным мето­ дом ремонта было бы приведе­ ние узла окончания кницы в соответствие с конструкцией, по­ казанной на рис. 92. Подкреп­ ляющие ребра жесткости долж­ ны устанавливаться только с одной стороны полотнища.

В этом отношении представ­ ляет интерес подкрепление по­ лотнища скуловой кницы кон­ тейнерного судна дедвейтом

34 500 тс мощностью силовой установки 80 000 э. л. с. и скоростью хода 26 узлов (рис. 95). Характерно, что ребра жесткости пере­ вязываются друг с другом, исключая образование «жесткой точки».

Еще раз повторим известную истину о том, что профилакти­ ческий ремонт во время планового докования экономически более оправдан, чем аварийный или непредвиденный ремонт. Поэтому целесообразно подкреплять узел соединения рамного флора с пе­ реборкой на всех танкерах серии, в первую очередь в районах повышенной вибрации корпуса, например в кормовых централь­ ных танках.

Г л а в а XI. ПОВРЕЖДЕНИЯ КОРПУСОВ СУДОВ В РАЙОНЕ КОРМОВОЙ ОКОНЕЧНОСТИ

§34. ТРЕЩИНЫ В ПЕРЕБОРКАХ, НАРУЖНОЙ ОБШИВКЕ

ИНАБОРЕ АХТЕРПИКА

Район кормовой оконечности корпуса является опасным с точ­ ки зрения возникновения трещин вибрационного происхождения. Поэтому в данном районе совершенно недопустимы такие конст­ руктивные несовершенства, как «жесткие точки», недостаточная

181

жесткость полотнища переборки или платформы ахтергщка, нали­ чие технологических дефектов и т. п.

Все эти положения общеизвестны, однако практика эксплуа­ тации свидетельствует о возникновении трещин в корпусных кон­ струкциях кормовой оконечности на сравнительно новых судах серийной постройки.

борта !.

Примыкающие к ахтерштевню листы I и II поясьев днищевой обшивки оторваны от ахтерштевня по стыковому шву (рис. 98). Трещины, идущие по сварному стыковому шву между листами обшивки и брусом'ахтерштевня, в отдельных местах переходят

втело штевня (например, в районе лыжины две трещины длиной

1Последнее докование судна было произведено в 1969 г., причем в -районе кормовой оконечности видимых дефектов обнаружено не было.

182

100 мм между 144—145 шпангоутами). Своей верхней частью трещина (длиной около 400 мм) перешла на лист выкруж­ ной дейдвудной трубы, не дойдя 150 мм до носовой кромки ябло­ ка ахтерштевня. Кроме того, трещина (длиной 90 мм) перешла со сварного шва в тело ахтерштевня на участке, отстоящем от основной линии на 1300 мм.

Во время стоянки судна в доке частично были выполнены ре­ монтные работы: восстановлены поврежденные конструкции и

подкреплен набор. Участок отливки ахтерштевня в районе тре­ щины удалили по плавной кривой на длине 1100 мм и ширине 100 мм, а также разделали и заварили трещины в лыжине ахтер­ штевня. Заменили участок наружной обшивки в районе между МЗѴг шпангоутом и ахтерштевнем (установили лист из стали марки 10ХСНД размером 24X1200X3200 мм).

Кроме того, заменили ѵчасток листа выкружки размером 20X350X600 мм.

Восстановление поврежденных конструкций само по себе не устраняет причину повреждений — высокий уровень вибрации корпуса в районе кормовой оконечности. Для кардинального ре­ шения проблемы в общем случае требуется модернизация всего комплекса гребного и дейдвудного устройств, увеличение жестко­ сти кормы вплоть до изменения формы кормовой оконечности, увеличение зазоров в амбразуре гребного винта и т. ,п.

В данном случае было принято решение снизить уровень виб­ рации путем установки дополнительных ребер жесткости (типа бортовых стрингеров) в районе появления больших вибрационных трещин (см. рис. 98). Указанные подкрепления явились продол­ жениемдвух существующих бортовых стрингеров по правому борту.

После завершения сварочных работ для контроля качества сварных швов проверили 100% длины швов ультразвуковой де­ фектоскопией. Испытание ахтерпкка на водонепроницаемость на­ ливом воды до верха воздушной трубы дало удовлетворительные результаты.

183

Однако не прошло и года после ремонта, как вновь была об­ наружена водотечность ахтерпика. Выяснилось, что причиной поступления забортной воды является вертикальная трещина

монте корпуса, т. е. дефекты сборки и сварки конструкций.

Следует оговориться, что определяющим (с точки зрения надеж­ ности конструкции, ее усталостной прочности) является в первую очередь высокая надежность отдельных элементов и узлов корпу­ са, заложенная при проектировании судна.

Немаловажным фактором является и обеспечение ремонто­ пригодности конструкции, особенно в районах частой повреждае­ мости. Известно немало примеров, когда район кормовой оконеч­

184

ности, в частности ахтерпик, труднодоступен не только для целей ремонта, но и для обычного технического обслуживания.

Возможность качественного выполнения работ при сборке и сварке объемной секции ахтерпика, вообще кормовой оконечно­ сти, должна быть предусмотрена при проектировании именно из соображений надежности и обеспечения длительной эксплуатации

Рис. 99. Общий вид кормовой оконечности (а) и характер повреждений обшив­ ки и набора в районе ахтерпика (б) на сухогрузном турбоходе типа «Ленин­ ский комсомол»:

узлы / и // — места образования усталостных трещин в отливке рудерпоста и в наружной обшивке над гребным винтом (стрелками показаны места возникновения трещин)

(в условиях вибрационных нагрузок, коррозионного разрушения обшивки, сварных швов и набора) и ремонта.

Рассмотрим повреждения бортовой обшивки в районе ахтер­ пика' на одном из серийных сухогрузных турбоходов типа «Ле­ нинский комсомол», обнаруженные в конце 1969 г. (спустя 6 лет после постройки).

Во время рейса наблюдалось попадание забортной воды в цистерну ахтерпика, используемую для хранения пресной воды. После выгрузки, когда район повреждений обшивки оказался выше ватерлинии, произвели освидетельствование ахтерпика из­ нутри и участка обшивки над гребным винтом. Причиной водотечности корпуса явились усталостные трещины в листе бортовой обшивпи по правому борту (рис. 99).

Кроме того, был обнаружен отрыв участка листа обшивки от флоров на длине около 1600 мм по правому борту на 193 и 194 шпангоутах, т. е. в местах возникновения усталостных тоеши'н.

Наиболее вероятной причиной повреждения обшивки является недостаточная вибрационная прочность данного узла. Исходным

же фактором можно считать наличие технологического дефекта при постройке, заключавшегося в насильственном прижатии об­ шивки к флорам при сборке объемной секции на постели. В ре­ зультате вибрации и значительных пульсирующих давлений, воз­ никающих при работе гребного винта, произошло усталостное разрушение сварного таврового соединения флора с обшивкой. Участок листа обшивки отошел,от флора примерно на 40 мм (см. рис. 99, б).

Характерно, что угловой двусторонний сварной шов, которым флор был приварен к обшивке, полностью сохранился на внут­ ренней поверхности обшивки, т. е. лист флора оказался как бы вынутым из сварного шва. Такому отрыву способствовали, види­ мо, большие внутренние напряжения в соединении флора с об­ шивкой, оставшиеся в конструкции после некачественной сборки.

Понятно, что после отрыва набора на неподкрепленном уча­ стке бортовой обшивки (на длине трех шпаций) образовались «жесткие точки», послужившие началом возникновения усталост­ ных трещин.

Есть еще одно обстоятельство, на которое следовало бы обра­ тить внимание. Это свойства стали, из которой выполнены конст­ рукции кормовой оконечности на судах данной серии. В условиях значительных вибрационных нагрузок, при наличии концентрато­ ров напряжений сталь марки 10ХСНД (СХЛ-4) более склонна к образованию трещин, чем обычная малоуглеродистая корпусная сталь. Для района кормовой оконечности целесообразно отказать­ ся от применения низколегированных сталей, в особенности тех марок, которые имеют повышенную склонность к трещинообразованию. Для конструкций кормовой оконечности важно обеспечить достаточную жесткость, поэтому в данном случае уменьшение тол­ щин и облегчение набора за счет применения сталей повышенной прочности представляются нерациональными, даже ненужными.

Было бы ошибочным утверждать, что конструкции кормовой оконечности, выполненные из обычной малоуглеродистой стали, не имеют повреждений вследствие вибрации. Такие повреждения бывают, особенно в элементах набора, в конструкциях платформ, отбойных переборок и т. п. Но даже при наличии трещин в на­ боре ахтерпика и других узлах кормовой оконечности случаи воз­ никновения усталостных трещин в листах наружной обшивки от­ носительно более редки.

В частности, отрывы шпангоутов от наружной обшивки в рай­ оне первой и второй платформ ахтерпика имели место на танке­ рах типа «Луганск» японской постройки, типа «Певек» финской постройки (отрыв днищевых стрингеров от обшивки) и других судах.

Чаще всего трещины возникают в околошовной зоне. Напри­ мер, на танкерах типа «Луганск» трещины при отрыве набора от обшивки возникали на расстоянии 0—60 мм от углового сварно­ го шва приварки шпангоута к обшивке. Ветвистая форма отдель­ ных трещин подчеркивает их усталостный характер. На судах

186

этой серии при ремонте дополнительно устанавливают продольные ребра между шпангоутами, что уменьшает уровень колебаний

стенок шпангоутов.

Следует подчеркнуть, что несмотря на появление усталостных трещин в бортовом наборе ахтерпика танкеров типа «Луганск», распространения трещин на листы бортовой обшивки в кормовой оконечности не наблюдалось. Обшивка и набор корпуса в районе кормы выполнены на этих судах из обычной малоуглеродистой

длиной 800 и 1100 мм расположены в зоне термического влияния сварного шва между стойкой переборки и обшивки.

При ремонте таких узлов обычно заменяют участки обшивки переборки в районе трещины и устанавливают дополнительное ребро (ребра), связывающее стойки переборки. Подобные под­ крепления набора пластины являются типовым методом ремонта конструкции с вибрационной трещиной. Цель подкрепления —сни­ зить амплитуду колебаний за счет увеличения жесткости всей конструкции.

Как правило, такой метод ремонта оправдывает себя на прак­ тике, хотя в отдельных случаях увеличение жесткости в одном месте может привести к появлению вибрационных трещин в другом.

Наиболее грамотным решением вопроса в сложных случаях повреждений являются замеры частот и амплитуд вибрации, уста­ новление истинных причин повреждений и выработка рекоменда-

ций по устранению недопустимого уровня вибрации (например, исключение резонанса и т. п.) [9].

Если для конструкций переборок и платформ, выполненных из малоуглеродистой корпусной стали, характерно возникновение

Рис. 101. Трещины от вибрации платформы № 2 над ахтерпико.м

вибрационных (усталостных) трещин у опорного контура пласти­ ны, то у конструкций из низколегированной стали 10ХСНД (СХЛ-4) трещины появляются и вдоль контура и посередине пла­ стины.

(обнаружены спустя 5 лет после постройки) проходят вдоль бимсов и посере­ дине шпации. С целью увеличения жесткости платформы в период ремонта были установлены 4 карлингса. Участки листов настила платформы в районе трещин заменены новыми.

§35. ПОВРЕЖДЕНИЯ НАБОРА АХТЕРПИКА В РАЙОНЕ ТРАНЦЕВОЙ КОРМЫ

Впоследние годы широко распространена конструкция тран­ цевой кормы, постепенно вытесняющая общепринятую на тран­ спортных судах крейсерскую корму. Среди специалистов сущест­ вует мнение о том, что наличие среза кормовой оконечности (транца) наряду с прочими преимуществами приведет к умень­ шению вибрации кормы. Вероятно поэтому транцевая корма на­ шла применение на последних крупнотоннажных танкерах и су­ дах-контейнеровозах.

Среди транспортных судов отечественного флота почти отсут­ ствуют суда с транцевой кормой. Поэтому определенный интерес

188

представляет характер и вид повреждений корпусных конструк­

На рис. 102 показан общий вид кормовой оконечности судна.

Виюле 1970 г., спустя два года после постройки, на судне было обнаружено большое число усталостных трещин в наборе ахтерпика, в отбойной переборке и в поперечной пе­ реборке коффердама, отде­ ляющего цистерну ахтерпика от топливного танка (рис: 103).

Вверхнем листе перебор­

борки, разделяющей ахтерпик на танки левого и правого бортов, было обнаружено девять трещин различной протяженности (100 — 600-мм); расположение их см. на рис. 103.

Характерно, что почти все трещины возникли либо в районе концов срезанных «на ус» ребер жесткости, либо вдоль зоны тер­ мического влияния угловых швов приварки стоек к переборке. Правда, в наиболее поврежденном участке переборки (между шпангоутами —6 и —7) трещины были в средней части пластины и вблизи днища. Кстати, данный район находится примерно по­ середине днищевого перекрытия, где воздействие вибрации наибо­ лее интенсивно.

189