книги из ГПНТБ / Баснин Р.В. Конструкция корпуса и рулевое устройство надводного корабля

Каспийское высшее военно-морское Краснознаменное училище имени С. М. Кирова

Р. В. БАСНИН

КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА И РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО НАДВОДНОГО КОРАБЛЯ

Баку 1968

КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА Понятие о корпусе

Корпус корабля есть сложное инженерное сооружение, со­ стоящее из основного корпуса, надстроек и мачт.

О с н о в н о й к о р п у с является основой всего корабля. Он представляет собой прочную непроницаемую конструкцию для размещения оружия и технических средств, корабельных систем и устройств, личного состава, средств защиты и различ­ ных запасов.

Н а д с т р о й к и — конструкции, расположенные на верхней непрерывной палубе. Они увеличивают вместимость корабля: в них находятся помещения служебного и бытового назначе­ ния. К надстройкам относятся полубак, рубки, машинные и котельные кожуха, световые люки.

М а ч т ы — специальные конструкции для размещения средств связи и наблюдения, радиоантенн, антенн радиолока­ ции, дальномеров, огней, средств сигналопроизводства и т. д.

Главными частями основного корпуса являются: набор корпуса, наружная обшивка, палубы, платформы и второе дно, поперечные и продольные переборки и отдельные конструкции.

Набор и системы набора корпуса

Н а б о р о м корпуса корабля называется система продоль­ ных и поперечных связей (балок), соединенных между собой и образующих жесткий каркас (остов) корпуса. К набору корпуса крепятся листы наружной обшивки, настилов палуб, платформ и второго дна, продольные и поперечные переборки.

Набор корпуса обеспечивает неизменность обводов корпуса корабля; служит опорным контуром плоских конструкций (наружной обшивки, настилов палуб, платформ, второго дна), увеличивая тем самым их прочность; участвует в обеспе­ чении общей продольной, поперечной и местной прочности корпуса.

Основными составными частями набора корпуса корабля являются киль, стрингеры, продольные ребра жесткости, карлингсы, шпангоуты, бимсы (рис. 1).*

* Все рисунки помещены в приложении.

3

Ки л ь — основная продольная связь, обеспечивающая про­ дольную прочность корпуса. Он расположен в самой нижней части днища в диаметральной плоскости и идет непрерывно по всей длине корабля. Киль состоит из вертикального и гори­ зонтального киля (рис. 2).

Вертикальный стальной лист, выполненный непрерывно по всей длине корабля, называется вертикальным килем. Го­ ризонтальный лист наружной обшивки, прилегающий к вер­ тикальному килю и соединенный с ним электросварным швом, называется горизонтальным килем.

Киль корабля принимает на себя значительную часть уси­ лий, особенно при постановке корабля в док, поэтому для увеличения продольной жесткости и устойчивости при сжатии к вертикальному и горизонтальному килю привариваются ребра жесткости полособульбового или таврового профиля. В носовой части корпуса киль переходит в форштевень, а в кормовой — в ахтерштевень.

Форштевень и ахтерштевень, являясь деталями набора, обеспечивают только местную прочность корпуса корабля (от ударов волн, усилий давления льда и т. д.).

Ф о р ш т е в е н ь — стальная изогнутая балка переменного сечения (рис. 3). Для соединения с килем и поперечным набо­ ром форштевень в своей днищевой части (подошве) имеет трапециевидные сечения с поперечными и продольными ребра­ ми, которые привариваются к вертикальному килю и флорам. Горизонтальная часть подошвы соединяется с горизонталь­ ным килем. С боков у форштевня сделаны специальные углуб­ ления — шпунты, в которые заподлицо укладываются листы наружной обшивки. Форштевень отливается или отковыва­ ется из стали. Форштевни у малых кораблей, как правило, делаются цельными, а у больших — составными из несколь­ ких частей, соединенных между собой замками на заклепках или сваркой.

В военном кораблестроении широко применяется прямая

ная балка (рис. 4). Крепление ахтерштевня с килем, попереч­ ным набором и наружной обшивкой производится аналогично креплению форштевня. Форма ахтерштевня зависит от обво­ дов кормовой оконечности, числа и типов рулей и числа гребных винтов.

При одном вертикальном руле ахтерштевень одновре­ менно является его опорой, для этого у него имеются при­ ливы с отверстиями 2 и 3, где размещается баллер руля. На военных кораблях принята транцевая форма кормы.

4

стрингер представляет собой балку из листовой стали, идущую по большей части длины корабля и установленную нормально к его обшивке.

Стрингеры имеют названия соответственно местам распо­ ложения:

— днищевые — расположенные в днище по обе стороны от

— палубные — являющиеся поясом палубного настила и примыкающие к бортам.

Бортовые стрингеры устанавливаются только при значи­ тельной высоте борта й идут по большей части длины корабля или в пределах длины машинно-котельных отделе­ ний. Бортовой стрингер, установленный в районе машинно­ котельных отделений, называется шельфом.

Стрингеры выполняются водонепроницаемыми (например скуловой стрингер) и водопроницаемыми — с вырезами для доступа в различные места междудонного пространства и для облегчения веса. Для большей устойчивости от сжима­ ющих и изгибающих усилий стрингеры усиливаются продоль­ ными балками, в основном полособульбового профиля, назы­ ваемыми ребрами жесткости.

П р о д о л ь н ы е р е б р а ж е с т к о с т и — продольные свя­ зи, обеспечивающие прочность и устойчивость листов наруж­ ной обшивки, палуб, платформ и второго дна. Они представля­ ют собой балки из различной профильной стали, чаще полосо­ бульбового профиля. Ребра жесткости располагаются по внутренней стороне наружной обшивки, под палубами и вто­ рым дном и идут по большей части длины корабля. Расстоя­ ние между ребрами жесткости берется из расчета прочности корпуса и обычно составляет 250—350 мм. В районе ледового пояса вследствие больших сосредоточенных нагрузок при плавании корабля во льдах продольные ребра жесткости ставятся чаще.

шпангоут — это балка из профильной и листовой стали, рас­ положенная по бортам и днищу корпуса и состоящая из двух симметричных ветвей. В каждую ветвь шпангоута входит две части: бортовая — идущая по борту от верхней палубы до скулового стрингера, и днищевая — являющаяся

5

продолжением бортовой части и идущая по днищу от скуло­ вого стрингера до вертикального шля.

Верхняя (бортовая) часть шпангоутов обычно выполни-, ется из балок таврового профиля.

Днищевая часть шпангоутов образуется из вертикальных стальных листов, располагающихся между стрингерами и называемых ф л о р а м и. Флоры привариваются непосред­ ственно к наружной обшивке, стрингерам и настилу второго дна. Установка флоров вместо продолжения бортовой части шпангоутов того же профиля вызывается необходимостью усиления днищевой части шпангоута, испытывающей значи­ тельно большее давление воды.

Флоры, применяемые в наборе днища корабля, могут быть непроницаемыми и проницаемыми..

Непроницаемые флоры устанавливаются под главными поперечными водонепроницаемыми переборками в районе второго дна и в местах, где требуется разделить междудонное пространство на непроницаемые отсеки.

Проницаемые флоры имеют круглые или овальные отвер­ стия для свободного доступа в различные места междудонного пространства и составляют основной поперечный набор днища; они устанавливаются также в местах, где требуется обеспечить жесткую опору (под фундаментами механизмов, пиллерсами и т. д.). Вырезы во флорах, кроме того, умень­ шают их вес. Проницаемые флоры, изготовленные из отдель­ ных стальных листов-бракетов, называются бракетными фло­ рами.

Шпангоуты разделяются на рамные (усиленные) и проме­ жуточные. Рамные отличаются от промежуточных только большей высотой полки (рис. 5).

Расстояние между соседними шпангоутами называется шпа цие й .

Под шпацией понимается фактическое расстояние между установленными на корабле шпангоутами. Величина шпации может быть различной (до 3000 мм).

При разработке чертежей общего расположения корабель­ ных помещений устанавливается у с л о в н а я шпация — услов­ но выбранное расстояние (обычно 500 мм) между соседними условными шпангоутами, в действительности этих шпангоутов может и не быть. Условная шпация широко используется при изучении устройства корабля и при борьбе за живучесть. Марки с номерами условных шпангоутов крепятся на палуб­ ном стрингере с обоих бортов; нумерация их идет с носа в корму.

Б и м с ы — поперечные связи палубного набора для подфержания палуб и придания им поперечной прочности.

6

Каждый бимс представляет собой поперечную балку того же сечения, что и шпангоут, идущую от борта до борта под палубным настилом и скрепляющую верхние концы шпангоу­ тов. Жесткое соединение бимсов с бортовыми частями шпангоу­ тов, как правило, осуществляется кницами — стальными пла­ стинами обычно треугольного вида, усиленными ребром жесткости. Верхние части бортовых стоек рамных шпангоу­ тов соединяются между собой рамными бимсами.

В местах палубных отверстий (люки, дымоходы) бимсы разрезаются. Прерывающиеся бимсы называются по л у бим­ сам и. В этом случае концы полубимсов скрепляются допол­ нительными продольными связями палубного набора, назы­ ваемыми к а р л и н г с а м и . Карлингсы идут непрерывно по большей части длины палубы и представляют собой балки таврового профиля с высокой стенкой.

Системы набора

Корпус корабля можно рассматривать как систему, состоящую из корпусных перекрытий, жестко соединенных между собой: днищевых, палубных, бортовых и перекрытий

состоящая из балок двух взаимно-перпендикулярных направ­ лений, перекрытых обшивкой или настилом.

При работе перекрытия, находящегося под действием поверхностной нагрузки (давления забортной воды), разли­ чают балки (связи) главного направления и перпендикуляр­ ные им —перекрестные балки. Балки главного направления являются основой набора перекрытия и воспринимают основ­ ную часть нагрузки, приходящуюся на перекрытие. Перекрест­ ные балки (связи) служат для поддержания балок главного направления.

В зависимости от того как в перекрытии относительно длины корпуса расположены балки (связи) главного направ­

геры и карлингсы — разрезные (интеркостельные), за исклю­ чением вертикального киля, который независимо от приме­

7

няемой системы набора всегда выполняется непрерывным. Продольные ребра жесткости по наружной обшивке, палубам и второму дну обычно не устанавливаются. Назначение про­ дольных связей — обеспечить жесткость стенок флоров и листов наружной обшивки в продольном направлении. Про­ дольная прочность обеспечивается вертикальным килем, листами наружной обшивки и листами настилов палубы и второго дна.

Поперечная система набора применяется при постройке кораблей, предназначенных для действия в прибрежных районах и на реках (тральщиков, катеров, барж, буксиров и т. п.). Объясняется это тем, что усилия от общего продоль­ ного изгиба корпуса в этих условиях меньше усилий от поперечного давления воды.

Корпус корабля считается набранным по поперечной системе, если все его основные перекрытия выполнены по

дольные связи: вертикальный киль, стрингеры, продольные ребра жесткости и карлингсы,— являющиеся балками глав­ ного направления (рис. 7). Они идут непрерывно по всей длине корабля.

Поперечные связи набора в этой системе — рамные шпан­ гоуты и рамные бимсы — разрезные (интеркостельные) и рас­ полагаются на большем расстоянии друг от друга, чем в поперечной системе набора. Шпация при продольной системе набора сравнительно большая (1,5—3,0 м).

Характерной особенностью продольной системы набора корпуса является наличие большого числа продольных ребер

Недостаток продольной системы набора — уменьшение поперечной прочности корпуса корабля в связи с сокраще­ нием числа флоров и бимсов — для военных кораблей значи­ тельно устраняется наличием поперечных переборок, которые делают всю систему продольного набора достаточно жесткой.

Продольная система набора применяется при постройке военных кораблей, предназначенных для морского и океан­ ского плавания, поскольку в условиях моря и океана реша­ ющее значение имеет обеспечение общей продольной проч­ ности корпуса.

Корпус корабля считается набранным по продольной системе, если все его основные перекрытия набраны по этой системе.

8

общую продольную прочность, так и поперечные, придающие поперечную прочность.

Смешанная система набора может быть следующих видов:

—смешанная система по длине, когда средняя часть корпуса набрана по продольной системе (днище, борта, палуба), а оконечности, где усилия от продольного изгиба незначительны,— по поперечной;

—смешанная система по обводу корпуса, когда, например, палуба и днище набраны по продольной системе набора, как наиболее удаленные от нейтральной оси и испытывающие значительные продольные изгибающие усилия, а борта — по поперечной системе, как расположенные вблизи нейтральной оси и испытывающие поэтому малые продольные изгибающие усилия, но воспринимающие значительные усилия от попереч­ ного сжатия корпуса.

Смешанная система набора применяется в основном

в оконечностях боевых кораблей, имеющих отношение —> 10,

В

при постройке судов вспомогательного флота и катеров.

Наружная обшивка

Н а р у ж н а я о б ш и в к а — это водонепроницаемая обо­ лочка, отделяющая объем корабля от забортной воды и обес­ печивающая ему плавучесть.

Совместно с набором наружная обшивка обеспечивает общую и местную прочность корпуса, воспринимая усилия от общего продольного изгиба корабля, от статического и дина­

а ширина — 2 м.

Листы наружной обшивки, как правило, устанавливаются длинными сторонами вдоль корабля.

Листы наружной обшивки, идущие один за другим вдоль корабля, называются п о я с о м наружной обшивки. Соедине­ ние между собой листов одного пояса называется стыком, а смежных поясов — паз ом.

Все листы наружной обшивки по стыкам и пазам свари­ ваются двусторонним стыковым швом с разделкой кромок. Сварная конструкция обшивки, по сравнению с клепаной, имеет меньший вес, обеспечивает лучшую водонепроницае­ мость и не ослабляет прочности листов в местах их соеди­ нения. При сварной конструкции наружная поверхность об­ шивки получается более гладкой, что уменьшает сопротивле­ ние воды при движении корабля и упрощает установку набора.

9