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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 67

Скачиваний: 0

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

снизило трудоемкость работ и сделало применение гофрированных выгородок экономически эффективным во всем диапазоне рассмат ­ риваемых толщин.

Все конструктивные и технико-экономические показатели плос­ ких выгородок, пересекающих набор палубных перекрытий, опреде­

ляются

его шпацией.

В то ж е время

конструктивные

элементы

гофрированных выгородок

не связаны

со

шпацией набора

палуб,

от которой зависит только

расстановка

книц по стенке

комингса.

Поэтому для таких выгородок различие в допустимых

толщинах

может

быть значительным .

 

 

 

 

 

Сравнение массы и трудоемкости изготовления плоских и го­

фрированных выгородок показывает, что, как правило, чем

больше

снижение массы, тем меньше сокращение трудоемкости

работ.

Поэтому величина комплексного относительного показателя

 

 

бСо т „ = С п л ~ С г о ф р

,

 

( I I I . 5 )

 

 

 

lit . С П Л

 

 

 

 

где Спл и Сгофр — условная

себестоимость

соответственно

плоских

и гофрированных выгородок, при изменении размеров

элементов

выгородок и смежных

корпусных конструкций почти не

меняется,

но существенно зависит от назначения выгородки: для опорных

выгородок 6 С о т п = 164-23%, дл я легких

выгородок 5 С 0 т н = 8 - = - 1 6 % .

Эти

результаты

близки к

фактическим

данным,

полученным

при

з а м е н е плоских

выгородок

гофрированными на больших рыболов ­

ных

т р а у л е р а х

типа «Маяковский» (по

данным

завода - строителя

по

судну в целом 6 С 0 т п = П , 5 % , что составляет

около 1,7%

себе­

стоимости постройки всего металлического корпуса с у д н а ) . Они приведены для гофрированных выгородок, штамповка гофров кото­ рых осуществлялась заводом - строителем . После перехода на изго­ товление выгородок из поставляемых гофрированных листов эко­ номическая эффективность замены плоских выгородок гофриро­ ванными повысилась и может достигать значений б С 0 Т н = 15-^35% в зависимости от назначения и конструктивного оформления вы­ городок.

Различие в относительной эффективности замены плоских выго­ родок гофрированными при разном их использовании в составе опорного контура палубных перекрытий указывает, что гофриро­ ванные выгородки, пересекающие подпалубный набор, в макси­ мально возможной степени целесообразно использовать в качестве опорных. В этом случае практически без усложнения и утяжеления конструкций выгородок представляется возможным уменьшить раз ­ меры и массу набора палубных перекрытий, что особенно суще­ ственно дл я судов с развитыми надстройками и рубками .

С ростом высоты профиля гофров относительная эффективность выгородок увеличивается, повышается их прочность и устойчивость

163

и уменьшается вибрация [17], [76], что позволяет расширить диапазон их применения. Полученные на основе результатов тех­

нико-экономических расчетов

средние диапазоны

целесообразного

использования

гофрированных

(высота

гофров

30—60 мм)

и плос­

ких выгородок

в

зависимости

от

высоты междупалубных помеще­

ний показаны на

рис. 43. Разумеется, конкретные особенности су­

 

 

довых помещений (количество и вза­

 

 

имное расположение

крупных

вырезов

 

 

в

выгородках,

параметры

палубных

 

 

перекрытий,

насыщенность

выгородок

 

 

фундаментами

и другими

приварными

 

 

деталями)

могут

существенно

изме ­

 

 

нить указанные границы их примене­

 

 

ния

и привести

к особым конструктив­

 

 

ным

решениям .

 

 

 

 

 

Рис. 43. Диапазоны экономи­ чески эффективного использо­ вания плоских (/) п гофриро­ ванных (2) выгородок.

/ — толщина полотнища выгородки; я — междупалубное расстояние.

Р е з у л ь т а т ы технико-экономических расчетов были положены в основу раз ­

работки

технических

условий

и

ГОСТ на

поставку

унифицирован­

ных гофрированных листов, по кото­ рым осуществляется их изготовление и поставка металлургической про­ мышленностью. Оптимальные конст­ рукции выгородок внесены в отрасле­ вую нормативную документацию и широко используются при проектиро­ вании и постройке судов.

§ 13. Выбор узлов соединений корпусных конструкций

Номенклатура различных конструктивных узлов и элементов корпуса судна чрезвычайно широка, а их оформление во многом определяет технологичность и работоспособность конструкций. По­ этому рациональное проектирование узлов приобретает особое зна­

чение, а

некоторые наиболее

в а ж н ы е требования включены в

Пра ­

вила классификационных обществ. Однако П р а в и л а

допускают

различные варианты

решений

д а ж е для одного узла

или

элемента,

позволяя

проектанту

в к а ж д о м конкретном случае

выбрать

опти­

мальную

конструкцию.

 

 

 

 

В настоящей книге не представляется возможным дать исчер­ пывающий обзор и анализ всех узлов корпуса. Поэтому ниже приводятся лишь отдельные примеры, иллюстрирующие основные положения оптимального проектирования узлов корпусных кон­ струкций.

Применение накройных узлов

соединения набора корпуса.

В практике мирового судостроения

наряду с широким распростра-

164

нением стыковых соединении сохраняются накройные соединения

деталей корпуса. При этом

в П р а в и л а х

классификационных

об­

ществ нет единого подхода

к вопросу

о применении последних,

хотя

в принципе они разрешены

в том или

ином

объеме.

 

Основные доводы в пользу

накройных

соединений заключаются

в упрощении работ по сборке конструкций, особенно на стапеле. Вместе с тем в литературе приводятся некоторые данные о том, что надежность накройных соединений, особенно в районах повышен­ ной вибрации, ниже, чем стыковых.

Работоспособность накройных соединений в узлах корпусных конструкций неоднократно исследована как при статической, так и при переменной нагрузках [12], [13], [40], [70], [96], [117]. На основании результатов испытаний авторы приходят к противоречи­ вым выводам о допустимости применения накройных соединений в обследованных узлах . Объяснить это можно тем, что испытания проводились в несопоставимых условиях: в одних случаях — при растягивающих нагрузках, в других — накройные соединения вос­ принимали только усилия среза. При растяжении в отдельных точ­ ках соединения коэффициент концентрации напряжений может до­

стигать трех и более в зависимости от

геометрических параметров

соединения

(длины перекроя, размеров

сварных швов и т. п.), в то

время как

при действии срезывающих

усилий конструктивная кон­

центрация напряжений относительно невелика. Поэтому во втором случае следует о ж и д а т ь удовлетворительных показателей работо­

способности

конструкции,

если

ничто

не

препятствует

качествен­

ному ее выполнению. Это и подтверждается

экспериментальными

данными .

 

 

 

 

 

 

 

 

Одной

из

в а ж н ы х причин

отказа

от

накройных

соединений

в узлах корпуса считается возможность

развития щелевой коррозии

д а ж е при

незначительных

дефектах

сварных

швов

(непроваров,

свищей) . Появление щелевой коррозии наиболее вероятно внутри

цистерн,

особенно

тех, которые предназначены

д л я агрессивных

сред (сырой нефти, морской воды

и д р . ) . В этом

случае

коррози­

онные повреждения могут привести к нарушению

непроницаемости

и порче

груза с

вытекающими

отсюда экономическими

послед­

ствиями.

Д а н н ы е

о работоспособности конструкций, эксплуатируе­

мых при

наличии

агрессивных сред, крайне ограничены.

Поэтому

необходимы комплексные исследования условий развития щелевой

коррозии, влияния

ее

на предельную и усталостную

прочность

узлов при разном характере нагружения и р а з р а б о т к а

эффектив ­

ных средств защиты

от

коррозии.

 

В целом имеющиеся противоречивые д а н н ы е требуют установ­ ления объективных количественных критериев целесообразности и допустимости использования накройных соединений при современ­ ных методах постройки сварных судов. В первую очередь следует

165

в ы я в и ть

те узлы, в которых могут быть реализованы технологиче­

ские

преимущества

накройных

соединений перед

стыковыми, и

лишь д л я них проводить анализ

работоспособности

конструктивных

узлов

в

различных

условиях

эксплуатации .

 

Основное достоинство накройных соединений заключается в том,

что з а

счет величины

перекроя могут быть компенсированы недопу­

стимые отклонения от номинальных размеров и геометрии сопря­ жения деталей, неточности сборки и остаточные сварочные дефор ­ мации. Иначе говоря, накройное соединение представляет собой размерный компенсатор, п р е д о т в р а щ а ю щ и й выполнение пригоноч­

ных работ.

Поскольку

накройные

соединения

осуществляются

только

по

плоскости

перекроя,

они

могут

выполнять функции

размерной

компенсации только

в линейных

или

плоских цепях,

а т а к ж е

в тех пространственных

цепях, в которых

отклонение двух

соединяемых деталей от их общей теоретической плоскости не превышает величины сварочного зазора . Это обстоятельство обу­ словливает определенные границы возможного (с точки зрения

технологии

постройки

корпуса)

применения

накройных соеди­

нений.

 

 

 

 

Вместе

с тем в а ж н о

определить

область не

только возможного,

но и рационального использования накройных соединений. Оценку

экономической

целесообразности применения

этого

типа

соедине­

ний можно установить путем анализа лишь

одной

составляющей

в в ы р а ж е н и и

(1.11) — т р у д о е м к о с т и изготовления, сборки

и сварки

конструкции, включающей рассматриваемый узел. Различие в тру­

доемкости сборки стыковых и накройных соединений

определяется

не

только

точностью, достигнутой на предыдущих

операциях,

но

и

этапом

ее

выполнения

(предварительной

сборкой

узлов

и

сек­

ций,

сборкой

блоков, стапельной сборкой) . При

этом

в а ж н у ю

роль

играет технологическая последовательность сборки и

сварки,

и включение

деталей соединения в определенную секцию [30].

 

 

Н а р я д у

с

изложенным

д л я установления

рациональных обла­

стей применения накройных соединений необходимо рассмотреть общую классификацию узлов соединения корпусных конструкций и

соответствующие к а ж д о м у

типу у з л а

виды в о з м о ж н ы х пригоночных

работ.

 

 

П е р в а я группа узлов

включает

стыковые и накройные соеди­

нения балок одного направления в

общем перекрытии (рис. 44).

Пригонка требуется только д л я м о н т а ж н ы х соединений и заключа ­

ется в сведении концов балок в одну плоскость и

(только д л я

сты­

ковых соединений) удалении монтажного припуска.

 

 

 

 

Накройные

соединения могут

быть

в

принципе

выполнены

в двух вариантах — непосредственное

(рис.

44,

б)

и с

помощью

дополнительных

деталей (рис. 44,

в).

В

обоих

случаях

в

районе

выполнения сборочно-сварочных

операций

в узле

(т.

е.

в

зоне

166

вероятных технологических дефектов, особенно в монтажных сое­ динениях) создается дополнительная конструктивная концентрация

напряжений, недопустимая не только при циклическом,

но д а ж е и

при статическом нагружении . Р а з л и ч н ы е способы ее

уменьшения

приводят к столь резкому увеличению трудоемкости работ, что стыковые соединения, несмотря на определенный объем пригонки, становятся экономически целесообразнее накройных как для несим­

метричных,

т а к и особенно

для

симметричных

профилей. Таким

а)

В)

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

}

- r

i

Рис. 44. Соединение балок одного направления в общем перекрытии: а —

стыковое;

б — непосредственное

накройное: в — накройное

с помощью

 

накладных

планок.

 

 

образом, для узлов первой группы применение накройных соеди­ нений рекомендовать не следует.

Ко второй группе узлов относятся связи

взаимно перпендику­

лярных или расположенных под некоторым

углом друг к другу

v

 

Рис. 45. Непосредственное соединение связен разных пере­

крытий при расположении

их в общей плоскости: а — сты­

ковое;

б — накройное.

перекрытий. Если балки л е ж а т в общей плоскости, основная при­

гоночная операция заключается в сведении их концов, которое не­ обходимо для следующих конструктивных вариантов узлов:

— соединение непосредственным переходом балок (рис. 45) встык и внакрой; д л я монтажных стыковых соединений требуется удаление припуска, а накройные соединения приводят к смещению теоретических линий балок и, следовательно, к дополнительной концентрации напряжений; пониженная работоспособность узлов такого типа и отсутствие заметных технологических преимуществ перед стыковыми свидетельствуют о необходимости их исключения,

167

Смотрите также файлы