Файл: Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 80

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

660 т, а в целом при

одинаковых

марках стали

расход

стали со­

кратился на 5—7%,

строительная

стоимость ж е

судна

снизилась

на 2—3%.

 

 

 

 

Еще более подробные исследования этого вопроса были выпол­ нены в Норвегии [106] с привлечением методов нелинейного про­ граммирования . Анализировались размерения и конструктивные элементы танкеров дедвейтом 50 ООО'—120 ООО т при разных соотно­ шениях размерений, расстояниях м е ж д у рамными связями, шпа­

циях основного продольного набора, пределах текучести

м а т е р и а л а

корпуса

и

соотношениях

стоимости

металла

и

трудовых

 

затрат .

Р а з м е р ы

связей

при всех

в а р и а ц и я х

соответствовали

требованиям,

установленным

П р а в и л а м и

Н о р в е ж с к о г о Верптаса, а функция цели

принималась в виде, аналогичном в ы р а ж е н и ю

(1.11).

Р е з у л ь т а т ы

расчета

с использованием

Э Ц В М подтвердили

целесообразность

уменьшения

отношений L/D

и L/B и показали,

что

эффективность

уменьшения

L/D

(снижение как стоимостных

показателей

 

корпуса

судна, так и особенно его

 

массы) примерно в два раза выше эф ­

фективности уменьшения

L/B.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяющее

влияние

на

эксплуатационные характеристики

судна н а р я д у с размерениями

оказывает

форма

обводов

корпуса.

П о д а в л я ю щ е е большинство

строящихся в

настоящее

время

корпу­

сов имеет лекальные обводы, что вызывает необходимость

плазо-

вых разработок

по

листам

и набору

перекрытий

корпуса,

а т а к ж е

приводит к большому объему гибочных работ. Применение лекаль ­ ных обводов наружной обшивки и лекальных палуб (погиби и седловатости) объяснялось до последнего времени эксплуатационными требованиями (достижение максимальной скорости при определен­

ной энергетической

установке, обеспечение быстрого удаления воды

с п а л у б ) . Однако

отечественные и з а р у б е ж н ы е исследования,

а т а к ж е накопленнный опыт показали, что вполне удовлетворитель­ ные эксплуатационные характеристики могут быть получены и при отказе от лекальных обводов.

Так, д л я удаления воды вполне достаточно предусмотреть не­ обходимый уклон настила, который молено обеспечить плоскими участками. Поэтому в настоящее время стандартная линия седловатости на многих судах заменяется ломаной линией, образуемой отрезками прямых, число которых следует свести к минимуму (на китобазах «Советская Украина» и «Советская Россия» и на тан­ керах последних лет постройки — один слом) . Аналогично вместо лекальной погиби палуб применяется погибь из трех прямолиней­

ных

участков — горизонтального в

диаметральной плоскости и

двух наклонных по

бортам

(например, на двухкорпусном

крановом

судне

«Кер - Оглы»,

судах

с большим

раскрытием люков

— контей­

нерных судах и рудовозах зарубеленой постройки, в частности на рудовозах «Сусанна Фритцен» и «Донау» постройки Ф Р Г ) .

136


В о з м о ж н о с ти

упрощения

обводов

наружной

обшивки

корпуса

в подводной и надводной частях длительное время

предполагались-

ограниченными,

что объяснялось условиями обеспечения

мореход­

ных качеств судна, в первую очередь

его ходкости. О д н а к о

работы

Г. Е. П а в л е н к о

[72], Л . М. Ногида

[68] и других

исследователей

показали, что упрощение обводов практически не ухудшает

море­

ходных качеств судна, особенно при умеренных скоростях,

х а р а к ­

терных для транспортных

судов, но требует

правильного

учета

+

Рис. 33. Осредненная зависимость допустимой длины цилиндрической вставки от коэффициента общей полноты.

гидродинамических явлений при выборе формы корпуса и т щ а т е л ь ­ ного а н а л и з а геометрии упрощенных форм.

При этих исследованиях особое внимание следует уделять р а з ­ меру цилиндрической вставки, так как ее удлинение — один из э ф ­ фективных способов повышения экономичности: увеличивается сте­ пень унификации деталей, сокращается количество листов д в о я к о й кривизны, улучшаются условия расположения помещений в кор­ пусе (в частности, конфигурация трюмов становится более удобной для механизированных погрузочно-разгрузочных р а б о т ) . Цилинд ­ рическая вставка характерна дл я корпусов средних и крупных транспортных судов со скоростью 12—20 уз. Коэффициент общей полноты таких судов обычно превышает 0,62—0,63 (достигая 0,84— 0,86 на крупнотоннажных т а н к е р а х ) . Осредненная зависимость до­

пустимой длины цилиндрической вставки от коэффициента

общей

полноты по данным Л и н д б л а д а [30] приведена на рис. 33.

Видно,

137


•что на ряде судов отечественной постройки цилиндрическая вставка

значительно короче. Очевидно, при р а з р а б о т к е

теоретического чер­

тежа следует о б р а щ а т ь особое внимание на

достижение макси ­

мальной длины цилиндрической вставки при удовлетворении экс­

плуатационным требованиям к мореходным

качествам судна.

Е щ е более значительный экономический

эффект при

постройке

судна может д а т ь применение спрямленных остроскулых

обводов

корпуса, представляющих совокупность плоских пересекающихся

поверхностей. Упрощенные остроскулые обводы д а в н о широко при­ меняются в отечественном речном судостроении. В качестве при­ мера можно привести серийные понтоны для плавучих кранов гру­ зоподъемностью 5 т, корпуса которых имеют прямоугольные об­ воды с пологими срезами в оконечностях, двухсекционные составы д л я толкания грузоподъемностью 6260 т и р я д других судов. Упро­ щенные обводы на морских судах, особенно на крупных, не приме­ нялись из-за распространенного мнения, что наилучшее соотноше­

ние

между скоростью хода и мощностью энергетической

установки

м о ж н о получить лишь при плавных лекальных обводах .

 

 

 

Однако, как

показали исследования [68], [112],

[122],

при

упро­

щенных

обводах

м о ж н о получить

практически

такие

ж е

соотно­

шения

скорости

и необходимой мощности энергетической уста­

новки,

к а к и при лекальных обводах, д а ж е д л я

судов

со

сравни­

тельно

высокими

скоростями. В этом отношении характерны

суда

типа

«Пионер», построенные в Ф Р Г

(головное судно « Ш а х

Д э в » —

1967

г.,

головное

контейнерное судно « И б е р и я » —

1970

г.).

Обводы

этих

судов приняты упрощенными

остроскулыми,

а

оптимальные

п а р а м е т р ы теоретического чертежа найдены в результате модель­ ных буксировочных и самоходных испытаний в опытовых бассей­ нах в Вене и Гамбурге . Выявлено, что особое внимание необходимо уделять углам м е ж д у линиями слома плоскостей наружной об­ шивки и линиями обтекания (углы между линиями слома плоскостей наружной обшивки в продольном направлении в носовой и кормо­

вой оконечностях,

а т а к ж е максимальное

число

сломов

по

попе­

речному сечению

запатентованы

фирмой

«Блом

и Фосс»

во

мно­

гих странах, включая

С С С Р ) .

Допустимыми оказываются

д а ж е

относительно острые сломы при условии их согласования

с направ ­

лением потока, на

что

у к а з ы в а л

Л . М. Ногид еще в 1955

г.

 

Ходовые испытания судов типа «Пионер» п о к а з а л и их

еще бо­

лее высокие мореходные качества, особенно после того,

как

был

модифицирован теоретический

чертеж и приняты унифицированные

обводы д л я грузовых

и для

контейнерных судов

(табл .

12).

Эти

результаты подтвердили техническую возможность и экономиче­ скую целесообразность применения упрощенных обводов д а ж е при проектировании крупных судов с относительно высокими скоростя­ ми хода. Р а з у м е е т с я , в первую очередь упрощенные обводы при-

138


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 12

 

Сопоставительные характеристики

ходкости судов типа

«Пионер»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость,

у з

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность

Испытания

в опытовых

 

 

 

 

Судну д но

 

 

 

бассе пнах

 

 

Х о д о в ы е

 

 

 

 

 

главных

дви­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гателей,

л. с.

модель с ле ­

модель с уп ­

испытания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кальными

рощенными

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обводами

обводами

 

 

«Шах

Дэв»

(головное

9000

 

16,19

 

16,71 *

судно)

 

 

 

 

 

 

 

 

16,67**

 

17,50

«Норманния»

(серийное

9000

17,53

 

17,35

 

17,28 ***

судно

с

модифицирован­

 

 

 

 

 

ными

упрощенными об­

 

 

 

 

 

 

 

 

водами)

 

 

 

 

 

 

 

18,11

18,00

 

18,68

«Иберия» (головное

11 760 ****

 

контейнерное судно)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

балластном

переходе .

 

 

Гамбургского 6accelh а, в знаменате-гie — В е н с к о г о ,

** В

числителе

приведены данные

*** При п е р е х о д е

в полнор i

грузу .

 

 

 

90% от

номиналь -

, *** Мощность

при

модельн ых и

х о д о в ы х

испытаниях

с оставляла

noil, т. е.

10 600 л. с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

менимы

для судов с малыми

скоростями или относительно

неболь ­

шим бюджетом ходового времени при полной скорости хода (для

буксиров, плавучих кранов, промысловых судов и т. д . ) .

Применение упрощенных

форм обводов корпуса (в подводной

и надводной частях, в к л ю ч а я

палубы) дает возможность достичь

ряда технологических преимуществ, позволяющих заметно снизить строительную стоимость судна [30]:

— сократить

объем

и упростить

выполнение

плазовых

и р а з м е ­

точных работ;

 

 

 

 

 

 

— ликвидировать или свести к

минимуму

гибочные

работы;

— сократить

количество и номенклатуру

оснастки дл я сборки и

сварки секций и соответственно уменьшить

необходимые производ­

ственные площади цехов;

 

 

 

 

— увеличить

объем

механизированной

сборки и автоматиче ­

ской сварки;

 

 

 

 

 

 

— повысить

степень

унификации

деталей и

элементов

корпус ­

ных конструкций.

Экономичность корпусных конструкций, обеспечиваемая с уче­ том надежности эксплуатации судна, достигается не только рацио ­ нальным выбором его размерений и обводов. Так, дл я получения необходимых характеристик остойчивости используют помимо из ­ менения ширины судна у к л а д к у твердого балласта, уменьшение

13»


т о л щ ин верхних конструкций (надстроек, рубок, выгородок), изго­ товление верхних конструкций из алюминиево - магниевых сплавов или пластмасс . При этом снижается центр тяжести корпуса судна и, следовательно, повышается остойчивость. Не отрицая значения перечисленных способов обеспечения остойчивости, следует отме­ тить некоторые их эксплуатационно - экономические недостатки.

Д л я укладки твердого б а л л а с т а необходимо выделять отсеки двойного дна или другие объемы на судне, которые могли бы быть использованы д л я полезных грузов или запасов (топлива, в о д ы ) . В результате несколько снижаются экономические показатели экс­ плуатации судна.

Уменьшение толщин стальных конструкций номинально возмож ­ но лишь до некоторых пределов, определяемых требованиями Пра ­ вил классификационных обществ к минимальным толщинам . Од­ нако назначение минимальных толщин нередко приводит к боль­

шим остаточным

сварочным д е ф о р м а ц и я м , д л я ликвидации

(или

д а ж е снижения)

которых необходимо выполнить большой

объем

работ, связанных с правкой. Это увеличивает сроки и стоимость постройки судна.

Применение алюминиевых сплавов и пластмасс ограничивается относительно высокой стоимостью этих материалов и некоторыми их эксплуатационными недостатками — низкой коррозионной стой­ костью соединений алюминиевых сплавов со сталью, токсичностью ряда конструкционных пластмасс и т. д. Предотвращение этих не­

достатков

т а к ж е требует определенных

затрат,

что в

целом за­

метно увеличивает строительную стоимость судна.

 

 

Снижение центра

тяжести — не единственный

способ обеспе­

чения необходимой остойчивости. Не менее эффективно

сокращение

площади

и момента

инерции свободных

поверхностей

жидкости .

На сухогрузных, п а с с а ж и р с к и х и промысловых судах, где часто трудно обеспечить остойчивость судна, наибольшие свободные по­ верхности находятся в междудонных отсеках. Вместе с тем в этих отсеках есть и наибольшие возможности уменьшения свободных по­ верхностей путем установки дополнительных непроницаемых дни­ щевых стрингеров (в первую очередь) и флоров . Увеличение числа отсеков вследствие замены части проницаемых стрингеров непро­ ницаемыми позволяет существенно улучшить остойчивость судна. Примером могут служить конструктивные решения, принятые при постройке плавучих рыбоконсервных заводов типа «Андрей З а х а ­

ров». Н а головных

судах

серии

были

использованы

алюминиевые

сплавы

д л я изготовления

части

рубок

и кожуха

дымовой

трубы,

а двойное дно по

ширине

судна — разделено на

два

отсека

(рис.

34,

а).

Увеличение

на последующих судах числа

отсеков

двойного

д н а

с двух до трех

по ширине судна путем использования

сущест­

вовавших днищевых стрингеров

(рис. 34, б) позволило отказаться

140