§ 20 Днищевые перекрытия
Ледоколы, как правило, строятся с двойным дном. Настил внутреннего дна обычно простирается от таранной переборки до ахтерпиковой; он играет роль водонепроницаемой преграды, которая при повреждении днища (например, в случае посадки на мель) предотвращает проникновение воды внутрь корпуса судна. Высоту двойного дна выбирают исходя из эксплуатационных и технологических соображений. На построенных ледоколах она изменяется в довольно широких пределах и превышает высоту двойного дна сухогрузных судов с близкими главными размерениями.
Днищевое перекрытие в средней части корпуса ледоколов (особенно крупных) с точки зрения строительной механики целесообразно рассматривать как сложную пластину, образованную днищевой обшивкой, настилом внутреннего дна и днищевым набором (флоры, стрингеры, поперечные и продольные ребра жесткости). Эту пластину обычно можно считать плоской, поскольку в средней части корпуса подъем днища к бортам, как правило, невелик.
Сложность системы сил, действующих на днищевые перекрытия, и сложность конструкции этих перекрытий вызывают значительные трудности при их проектировании.
Наиболее трудным вопросом является назначение расчетных ледовых нагрузок. Казалось бы, нет смысла чрезмерно подкреплять днище, которое не испытывает непосредственного воздействия со стороны льда, не считая случая работы на мелководье. Поэтому некоторые авторы, например, И. В. Виноградов [5], рекомендуют принимать расстояние между флорами вдвое больше расстояния между бортовыми шпангоутами. Однако анализ ледовых повреждений показывает, что даже при наличии дополнительных подкреплений днища отмечаются многочисленные повреждения в виде вмятин днищевой обшивки, а также в виде прогибов и потери устойчивости ребер и отдельных участков флоров. Практически невозможно подкрепить днище ледокола в такой мере, чтобы исключить вероятность любых повреждений в процессе эксплуатации. Анализ повреждений и расчеты показывают, что величина эксплуатационных нагрузок, действующих на днище ледокола, оказывается сопоставимой с величиной нагрузок, действующих на борта в районе ледового пояса.
Толщину днищевой обшивки назначают согласно правилам Регистра СССР, однако желательно, чтобы она была не менее чем 0,6 бл (где бл — толщина обшивки ледового пояса в этом районе) для ледоколов I и II классов и 0,5 бл — для ледоколов III класса. Минимально допустимая толщина днищевой обшивки в средней части корпуса и переходных районах (на длине от 0,2 L до 0,8 L, считая от носового перпендикуляра) составляет для ледоколов I класса — 22 мм, II класса — 18 мм и III класса — 12 мм.
Сплошные флоры устанавливают на каждом основном шпангоуте. Минимально допустимая толщина стенок флоров для ледоколов различных классов указана в табл. 21. Применение гребенчатых флоров с круговой обваркой гребенок не рекомендуется. Вырезы в сплошных флорах обычно не превышают более половины высоты флора и в то же время должны позволять человеку свободно пролезать в них. Из этих соображений диаметр круглых вырезов принимают не менее 450 мм, а размеры выреза овальной формы — не менее чем 450 X 320 мм. Вырезы во флорах следует обязательно подкреплять при помощи горизонтальных и вертикальных ребер жесткости (рис 107). Толщину стенок днищевых стрингеров принимают такой же, как и флоров в данном районе. Толщина стенки вертикального киля должна не менее чем на 10% превышать толщину стенок флоров. В пиках, где внутреннее дно отсутствует, между флорами устанавливают дополнительные флоры той же толщины, что и основные. Высоту дополнительных флоров принимают: в форпике — 2/3, а в ахтерпике — 1/2 высоты основных флоров, причем ширина свободных поясков должна быть не менее 60 мм. В районе дейдвуда флоры должны быть продолжены до верхней кромки старнпоста и подкреплены горизонтальными ребрами, расстояние между которыми не должно превышать 600 мм.
На американских ледоколах Глэсье и типа Уинд флоры ферменной конструкции установлены через 406 мм (16"). На рис. 108 показана конструкция такого флора.
Днищевую обшивку на ледоколах следует подкреплять поперечными ребрами жесткости, устанавливаемыми между основными флорами. В носовой оконечности на протяжении 0,15 L в корму от таранной переборки ребра устанавливают по всей ширине днища, на остальной длине судна (вплоть до ахтерпиковой переборки) их устанавливают только на участках от нижних концов шпангоутов до ближайшего днищевого стрингера.
Момент сопротивления ребер жесткости рекомендуется определять по формуле
где s — расстояние между флорами и ребром, м; Т — наибольшая осадка, м; l — пролет ребра, м. Ребра крепятся к продольному набору днища при помощи книц, высота которых принимается равной полуторной высоте профиля ребра.
На мощных ледоколах подкрепление днищевой обшивки только поперечными ребрами не всегда оказывается достаточным. В этом случае обшивку необходимо дополнительно подкреплять продольными балками, размеры поперечного сечения которых принимают такими же, как и поперечных ребер (см. рис. 107); расстояние между балками не должно превышать 600 мм.