Судостроительные материалы и технологии

Современные формы корпусов и их отдельных конструктивных элементов в своем развитии прошли долгий исторический путь. Наибольшее влияние на это развитие оказали, во-первых, применяемые материалы и, во-вторых, главный двигатель судна. Сначала суда строились исключительно из дерева и приводились в движение веслами или парусами. В начале XIX в. перешли к механическому приводу в виде паровой машины и гребных колес, и лишь несколько десятилетий спустя нашел применение винтовой движитель. Почти параллельно с развитием машинного привода происходил переход от деревянного судна к стальному. Примечательно, что в первую очередь начали изготовлять из железа не те конструктивные детали, которые трудно было выполнять из дерева (например, шпангоуты). cs go рулетка У первых железных судов, которые появились сначала на реках и каналах, шпангоуты, штевни и киль были по-прежнему из дерева, и только наружная обшивка была склепана из железных листов, чтобы не нужно было так часто конопатить ее. Так как железное судостроение развивалось из деревянного, естественно, что поначалу основные формы отдельных конструктивных деталей сохранялись. Но число деталей постепенно уменьшалось. Клепаные подкрепления были заменены простыми профилями, тяжелые конструкции шпангоутов, собранные из шпангоутных угольников и угольников обратного направления, которые состояли из клепаных стенка к стенке угловых профилей, были вытеснены прокатными бульбовыми угольниками. Они заменили высокие шпангоутные профили в соединении с тяжелыми бортовыми стрингерами, которые устанавливались более или менее горизонтально и поддерживали шпангоуты, и почти полностью вытеснили бортовые стрингеры. Стоящие на небольшом расстоянии друг от друга массивные палубные пиллерсы уступили место редко стоящим полым пиллерсам в соединении с идущими от переборки до переборки подпалубными балками. Благодаря установке усиленных бимсов и шпангоутов палубы часто выполняются вообще без опор.

Корпус деревянного парусного судна:

а - кормовая оконечность, b - носовая оконечность, с - средняя часть, d - люк

1 - планширь, 2 - обшивка фальшборта, 3 - корма, 4 - руль, 5 - ахтерштевень, 6 - дейдвуд, 7 - бизань-мачта, 8 - юферсы, 9 - фок-мачта, 10 - швартовый клюз, 11 - шкун (якорная подушка) 12 - крамбол, 13 - бушприт, 14 - украшение носа, 15 - якорный клюз, 16 - форштевень, 17 - бимсы, 18 - настил верхней (главной) палубы, 19 - стойки фальшборта, 20 - обшивка фальшборта в разрезе, 21 - наружная обшивка, 22 - бимсы промежуточной палубы, 23 - твиндек, 24 - обшивка твиндека, 25 - пиллерсы верхней палубы, 26 - пиллерсы твиндека, 27 - трюмные пиллерсы, 28 - трюмные бимсы, 29 - ридерсы, 30 - обшивка трюма, 31 - обшивка днища, 32 - киль, 33 - кильсон, 34 - шпангоут, 35 - крышка люка, 36 - съемный стрингер, 37 - отверстие люка, 38 - поперечный комингс люка, 39 - продольный комингс люка, 40 - полубимс, 41 - горизонтальная кница, 42 - концевой бимс люка, 43 - мачтовый бимс, 44 - пяртнерс, 45 - детали мачтовой подушки


Клепаный корпус двухвинтового, грузового судна:

а - соединение внакрой, b - носовая оконечность

1 - заклепка с полукруглой головкой, 2 - заклепка с конической головкой, 3 - заклепка с полупотайной головкой, 4 - двухрядный цепной заклепочный шов, 5 - шахматный заклепочный шов, 6 - соединение впритык с накладкой, 7 - соединение внакрой с высадкой, 8 - обратный шпангоут, 9 - носовой подпалубный бимс, 10 - переборка бака, 11 - бортовая обшивка бака, 12 - клепаная наружная обшивка, 13 - форштевень, 14 - шпангоуты, 15 - носовые продольные балки, 16 - таранная переборка, 17 - ширстрек, 18 - комингсы люка на верхней палубе, 19 - леера, 20 - бимсы верхней палубы, 21 - пиллерс верхней палубы, 22 - поперечная переборка, 23 - комингс люка верхней палубы, 24 - бимс второй палубы, 25 - пиллерс твиндека, 26 - комингсы люка третьей палубы, 27 - обшивка борта, 28 - трюмный шпангоут, 29 - карлингс, а под ним трюмный пиллерс, 30 - настил второго дна, 31 - скуловая кница, 32 - скуловые пояса обшивки, 33 - обшивка днища, 34 - горизонтальный киль, 35 - кормовые шпангоуты, 36 - транцевый лист, 37 - рудерпост, 38 - ахтерштевень, 39 - кронштейн гребного вала, 40 - сплошной флор, 41 - бракетный флор, 42,48 - ахтерпиковая переборка, 43 - крайний междудонный лист, 44 - вертикальный киль, 45 - нижний угольник флора, 46 - верхний угольник флора, 47 - бракеты

Важнейшей задачей при выборе формы конструктивных элементов корпуса судна является обеспечение достаточной прочности при малой массе. В последние десятилетия в этой области достигнуты большие успехи благодаря применению для соединения деталей сварки, которая позволила уменьшить число конструктивных элементов и максимально использовать прочностные свойства материала. Благодаря переходу от клепки к сварке корпуса судов, главным образом за счет устранения соединительных угольников и клепаных швов и стыков, стали на 20% легче. Кроме того, сварка дает следующие преимущества: сварные соединения имеют более высокую прочность, чем клепаные, так как листы и профили не ослаблены заклепочными отверстиями и обеспечена лучшая передача нагрузки в месте соединения. Сварная наружная обшивка имеет гладкую поверхность, поэтому ее легче защитить от коррозии (это же относится к палубам и переборкам), и сопротивление движению судна уменьшается. Благодаря применению сварочной техники и соответствующих крановых средств стало возможным предварительно изготовлять секции и блоки больших размеров в цехах, что сокращает время постройки на стапеле. Клепаные соединения, например, ширстрека с палубным стрингером и в скуловом поясе обшивки применяются сегодня из соображений удобства сборки (меньше подгоночных работ), чтобы сделать корпус судна более упругим в местах, испытывающих большую нагрузку, а также чтобы уменьшить возникающие при сварке напряжения.

Для изготовления деталей корпуса применяют мягкую стало, стальное литье, дерево и в последнее время - легкие сплавы и пластмассы. Применяемая в судостроении мягкая сталь обладает достаточной вязкостью, хорошо обрабатывается. Ее прочность на разрыв составляет минимум 402,2 МПа. Для больших судов (особенно танкеров) и для соединений, которые подвержены большой нагрузке на растяжение, используются также стали повышенной прочности. Однако применение этих сталей вследствие более высокой стоимости экономично только тогда, когда их прочностные качества используются полностью. Для изготовления литых деталей корпуса служит обычно нелегированное стальное литье. Из него изготовляют фор- и ахтерштевни, рулевые рамы, кронштейны гребных валов, клюзы, гребные винты, фундаменты и т. д. В особых случаях для отдельных деталей используют также чугун и ковкий чугун. Все большее значение благодаря своему малому весу и относительно хорошей коррозионной стойкости приобретают легкие сплавы, которые применяются для изготовления отдельных конструкций, таких как надстройки и рубки, а также для малых судов.

Пластмассы благодаря своим качествам частично вытеснили другие материалы (сталь, легкие сплавы и дерево). Из стеклоармированной полиэфирной смолы, которая по прочности не уступает алюминию, изготовляются небольшие суда (рыболовные и спортивные, спасательные шлюпки). Важнейшей продукцией прокатных заводов для стального судостроения являются листы с гладкой поверхностью, а также сортовая сталь (полуфабрикаты); кроме того, определенную роль играют листы с рифленой, рельефной и гусеничной поверхностью. Для несущих конструкций (палубный настил, настил второго дна, бортовая обшивка и обшивка переборок, за исключением открытых палуб без деревянного настила) применяют только гладкие листы, которые подразделяются на листы средней и большой толщины. Нормальные листы из мягкой стали большой толщины (4.75—60 мм) имеют ширину до 2,8 м и длину до 8,0 м. В особых случаях прокатные заводы поставляют также листы увеличенной ширины (3,0 м и больше) и длины (более 12 м). Для таких листов, однако, требуются особые транспортные средства и обрабатывающие машины, а кроме того, стоимость такого проката выше. Листы с особой формой поверхности используются для полов в машинных и котельных отделениях, а также в качестве покрытия для открытых палуб без деревянного настила.

У сортовой стали различают профили для изготовления соединений и профили, используемые для повышения прочности корпуса судна (угольники кильсонов, ребра жесткости переборок, шпангоуты, бимсы). Первоначально угловые профили служили преимущественно для соединения пересекающихся листов и связей. Для этого употребляли, как правило, равнобокие угольники, которые имели необходимую для клепки ширину стороны. Еще до второй мировой войны подкрепления, например, собирались из листов и равнобоких угольников. Позднее появились профили, которые благодаря форме поперечного сечения упрощали сборку таких балок. В соответствии с принятыми сегодня сварными соединениями в наборе применяются главным образом сварные профили. Профили поставляются длиной от 3 до 15 м. В судостроении применяют главным образом профили, изображенные на рисунке. Профили 1—5 используются преимущественно для клепаных, а 6—11 - для сварных конструкций, причем профили 1—2 могут присоединяться как клепкой, так и сваркой. Для палуб с деревянным настилом и для опор подъемных механизмов в машинных отделениях применяют профили 12 и 13. Профили 14—19 используются в соединении с другими деталями. Для пиллерсов используют профиль 16. В заключение следует отметить, что в наше время сварка все больше сокращает количество прокатных профилей, так как конструктивные детали изготовляются из листов и простых профилей (профиль 10).

Прокат для судостроения:

1 - равнобокий угольник, 2 - неравнобокий угольник, 3 - швеллерный профиль, 4 - зетовый профиль, 5 - углобульбовый профиль, 6 - голландский профиль, 7 - полосовая сталь, 8 - тавровый профиль, 9 - низкий тавровый профиль, 10 - тавровый сварной профиль, 11 - сварной профиль из круглой и полосовой стали, 12 - двутавровый высокий профиль, 13 - двутавровый широкий профиль, 14 - люковый профиль, 15 - леерный профиль, 16 - трубчатый профиль, 17 - круглая сталь, 18 - полукруглая сталь, 19 - сегментная сталь, 20 - гладкий лист, 21 - рифленый лист, 22 - рельефный лист, 23 - гусеничный лист

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика