Продольные элементы судна
Продольными элементами (балками) судна являются:
- киль - продольная балка днищевого набора, проходящая по средине ширины судна;
- стрингеры - продольные балки днищевого и бортового набора. В зависимости от места расположения они бывают: бортовые, днищевые и скуловые.
- Карлингсы - продольные подпалубные балки;
Продольные ребра жесткости - продольные балки меньшего профиля, чем у стрингеров и карлингсов. По месту расположения они называются подпалубными, бортовыми или днищевыми и обеспечивают жесткость наружной обшивки и настила палубы при продольном изгибе.
Поперечные элементы судна
Поперечные элементы (балки) судна:
- Флоры - поперечные балки днищевого набора, протянувшиеся от борта до борта. Они бывают водонепроницаемые, сплошные и бракетные;
- Шпангоуты - вертикальные балки бортового набора, которые соединяются внизу с флорами при помощи книц. Кница - это деталь из листовой стали треугольной формы, используемая для соединения различных деталей корпуса. На малых судах (лодках) флоры могут отсутствовать и шпангоуты являются цельными балками бортового и днищевого набора.
- Бимсы - поперечные балки подлалубного набора, проходящие от борта до борта. При наличии вырезов в палубе бимсы разрезаются и называются полубимсами. Они одним концом соединяются со шпангоутом, а другим крепятся к массивному комингсу, который окаймляет вырез в палубе, с целью компенсации ослабления палубного перекрытия вырезами.
На рис. 1 изображено простейшее устройство корпуса маломерного судна с указанием основных элементов набора, а на рис. 2 представлен более полный набор корпуса деревянной моторной лодки.
Рис. 1. Устройство корпуса маломерного судна.
1 - форштевень; 2 - киль; 3 - стрингер; 4 - бортовая обшивка; 5 - транец; 6 - шпангоут; 7 - бимс; 8 - палуба
Шпангоуты судна нумеруются от носа к корме. Расстояние между шпангоутами называется шпацией. Вертикальные, отдельно стоящие стойки круглого или иного сечения, называются пиллерсами.
Рис. 2. Элементы набора деревянного корпуса моторной лодки.
1 - обшивка; 2 - палуба; 3 - бимс; 4 - шпангоут; 5 - сидения; 6 - транец; 7 - место крепления мотора;
8 - бортовой стрингер; 9 - привальный брус; 10 - скуловой стрингер; 11 - киль; 12 - днищевые стрингеры
Пиллерс служит для подкрепления палубы и в своей нижней части упирается в места пересечения флор (шпангоутов - на малых судах) с днищевыми продольными балками (киль, стрингер, кильсон), а в верхней части - бимсов с карлингсами. Установка пиллерса показана на рис. 3.
Рис. 3. Установка пиллерса
1 - настил палубы; 2 - карлингс; 3 - бимс; 4 - поперечный комингс; 5 - пиллерс;
6 - настил второго дна; 7 - флор; 8 - киль; 9 - обшивка днища.
Вертикальные или наклонные балки, являющиеся продолжением киля называются штевнями (в носовой части - форштевень, в кормовой - ахтерштевень). Корпус судна может быть разделен на отдельные отсеки при помощи поперечных и продольных водонепроницаемых переборок. Носовая часть судна между форштевнем и первой переборкой называется форпик, а кормовой отсек - ахтерпик. У моторных лодок водонепроницаемая конструкция у транца, образующая нишу и предназначенная для размещения лодочного мотора, называется моторной нишей. Моторную нишу, расположенную выше уровня воды и снабженную шпигатами - отверстиями для слива воды, называют нишей-рецессом.
Для более полного представления об элементах набора корпуса на рис. 4 изображен поперечный разрез сухогрузного судна с комбинированной системой набора, а на рис. 5 набор корпуса металлического катера "Чибис".
Рис. 4. Комбинированная система набора.
1 - планширь; 2 - стойка фальшборта; 3 - фальшборт; 4, 10- бимс; 5 - настил палубы; 6 - карлингс; 7 - ребро жесткости; 8 - комингс люка;
9 - пиллерс; 11 - стойка переборки; 12 -переборка поперечная; 13 - настил второго дна; 14 - киль; 15 - киль горизонтальный; 16 -стрингер днищевой;
17 - обшивка днища; 18 - флор; 19 -лист крайний междудонный; 20 - киль скуловой; 21 - пояс скуловой; 22, 25 - шпангоут;
23 - полубимс; 24 - обшивка бортовая; 26 - кница; 27 - ширстрек.
Рис. 5. Набор корпуса катера.
1 - рамный шпангоут; 2 - карлингс; 3 - комингс; 4 - настил палубы; 5 - привальный брус; 6 - шпангоут; 7 - бортовая обшивка;
8 - скуловой угольник; 9 - флор; 10 - стрингер; 11 - киль; 12 - бракета; 13 - днищевая обшивка; 14 - кница.
Наружная обшивка
Наружная обшивка судна обеспечивает водонепроницаемость корпуса и одновременно участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна. На металлических судах обшивка состоит из стальных листов, располагаемых длинной стороной вдоль судна. Кроме стальных листов, особенно на металлических моторных катерах и лодках используются листы из алюминиевых сплавов. Соединение листов обшивки производится при помощи заклепок и сварки встык. Ряд листов обшивки, идущий вдоль судна, называется поясом. Верхний пояс бортовой обшивки называется ширстрвком, а ниже идут бортовые поясья и на скуле - скуловой пояс. Средний днищевой пояс называется горизонтальным килем. Линия соединения одного пояса с другим называется пазом, а место соединения листов друг с другом в одном поясе - стыком. Размеры листов и их толщина различные и зависят от конструкции судна, его размеров и назначения. Для обшивки катеров, моторных, парусных и гребных лодок очень часто используются древесные материалы, древеснослоистые пластики, стеклопластики, текстолиты и другие материалы, отвечающие по своим свойствам и прочности требованиям судостроения.
Палубный настил
Палубный настил обеспечивает водонепроницаемость корпуса сверху и участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна. Наибольшая нагрузка при продольном изгибе приходится на настил в средней части судна, поэтому листы палубы в оконечности несколько тоньше, чем в районе мидельшпангоута. Листы настила располагаются длинной стороной вдоль судна, параллельно диаметральной плоскости, а крайние поясья левого и правого бортов - вдоль бортов, они называются палубными стрингерами и имеют большую толщину. Палубный стрингер соединяется с ширстреком при помощи клепки, сварки или склеивания в зависимости от материала листов настила.
Люки и горловины
Люки и горловины ослабляют прочность палубы, в их углах возникает концентрация напряжений, способствующая появлению трещин. В связи с этим углы всех вырезов в обшивке корпуса закругляют, а листы палубного настила по углам вырезов делают более прочными. Для подкрепления палубы, ослабленной вырезами, и предотвращения попадания воды в люк по краям выреза делают комингс, имеющий устройство для закрытия люка (горловины). Комингс окаймляет и вырезы в переборках, комингсом также называют часть переборки под дверной проем.
Фальшборт и леерное ограждение
На морских, речных и современных прогулочных судах для предохранения людей от падения за борт открытые палубы имеют фальшборт или леерное ограждение.
Фальшборт (рис. 6) представляет собой, как правило, металлический пояс бортовой обшивки. Он устанавливается на низко расположенных палубах, подверженных заливанию водой в штормовую погоду.
Рис. 6. Фальшборт.
1 - контрфорс; 2 - фальшборт; 3 - планширь; 4 - стойка жесткости.
С внутренней стороны фальшборт подкрепляется стойками, которые называются контрфорсами и устанавливаются через две - три шпации. Для увеличения прочности фальшборта между его стойками иногда привариваются ребра. По верхней кромке фальшборта укрепляется полоса, которая называется планширем. Для стока за борт воды, попадающей на палубу, в фальшборте делаются вырезы - штормовые портики. Учитывая, что полному удалению воды через штормовые портики препятствует угольник палубного стрингера, то для полного стока воды с палубы за борт делаются шпигаты - вырезы в выступающей над палубой кромке ширстрека и в угольнике палубного стрингера. Леерное ограждение (рис. 7) состоит из вертикальных стоек, соединенных между собой тугонатянутыми тросами (леерами) или цепями.
Рис. 7. Леерное ограждение (съемное).
Стойки могут соединяться между собой двумя, тремя или четырьмя рядами горизонтальных круглых прутьев, чаще всего стальных. Эти горизонтальные прутья называются рейлингами.
Судостроительные материалы
Имеются основные материалы, используемые для изготовления корпусов, элементов набора, судовых устройств и деталей.
Сталь - обладает многими свойствами, необходимыми для постройки судна (плотность 7,8 г/см3). Она прочна, хорошо поддается обработке. Наиболее часто используются судостроительные углеродистые и низколегированные стали.
Листовая сталь имеет толщину от 0,5 до 4 мм (тонколистовая) и 4 - 1400 мм. В судостроении наиболее распространены листы длиной 6-8 м и шириной 1,5-2 м. Из углеродистых сталей выпускают профили: угловой, швеллерный, двутавровый, полособульбовый и зетовый, а из низколегированных сталей те же профили, кроме зетового и двутаврового. Из листовой стали изготавливают обшивку корпуса, переборки, второе дно, палубы и т.п.; из профильной: бимсы, шпангоуты, стрингеры и др. элементы набора корпуса. Методом литья изготавливаются детали сложной формы: якорные клюзы, якоря, цепи, штевни, кронштейны гребных винтов и др.
Алюминиевые сплавы имеют меньшую, чем у стали, плотность (2.7 г/см3) и достаточную прочность. Наибольшее распространение имеют сплавы алюминия с магнием и марганцем. Из этих сплавов изготавливают маломерные суда, надстройки, перегородки, трубопроводы, вентиляционные трубы, мачты, трапы и другие важные судовые детали.
Древесина и древесные материалы многие годы (до XIX в) были единственным материалом для постройки судов. Обладая многими преимуществами, древесина продолжает использоваться в судостроении и в настоящее время. Из древесины изготавливаются корпуса небольших морских и речных судов, катера, шлюпки, гребные лодки, спортивные и парусные суда, настилы палуб, отделка для судовых помещений и т.д. Чаще в судостроении применяется сосна. Она используется на изготовление набора и обшивки. Ель применяется для обшивки подводной части судна, т.к. она менее гигроскопична. Лиственница и тик используются для настила палуб и наружной обшивки, для отделки жилых и служебных помещений - дуб, бук, ясень, орех, береза и другие. Из бука и ясеня, кроме того, делают штевни деревянных судов, в т.ч. маломерных. Широко применяются в судостроении брусья, доски, рейки, фанера и плиты из древесины, используемые для изготовления наружной обшивки судов, отделки кают, салонов и т.д.
Пластики из-за малой плотности, хороших диэлектрических и теплоизоляционных свойств, высокой коррозийной стойкости, удобных методов переработки и достаточной прочности увеличивают срок службы отдельных деталей судов. ластики делятся на две основных группы: термопласты (оргстекло, капрон, полиэтилен и др. пластики, способные опять приобретать при нагревании пластичное состояние и затвердевать при охлаждении) и реактопласты - пластики, не поддающиеся при нагревании повторному размягчению, т.е. пластичности. аибольшее применение в судостроении имеют стеклопластики -различные синтетические смолы (эпоксидные, полиэфирные и др.) армированные стекловолокном в виде ткани, матов, жгутов. Из стеклопластиков изготавливают маломерные суда (шлюпки, катера, яхты, лодки), трубы и другие судовые конструкции и детали.
Основными недостатками пластиков являются: невысокая теплостойкость, низкая теплопроводность, склонность к пластической деформации под действием постоянной нагрузки при нормальной температуре (ползучесть).
Чугун применяется для изготовления литых изделий: кнехтов, киповых планок, дейдвудных труб, гребных винтов и других деталей.
Бронза - сплав меди с оловом или алюминием, марганцем, железом. Из нее изготовляются подшипники скольжения, облицовка гребных валов, корпусы кингстонов, червячные колеса и другие детали.
Латунь - сплав меди с цинком. Из нее изготовляются трубы для теплообменных аппаратов, детали иллюминаторов, электродетали, гребные винты и другие изделия.
Железобетон - материал, состоящий из бетона, армированного металлическим каркасом. Применяется в основном для постройки плавучих доков, кранов, дебаркадеров.
Надстройки и рубки
Надстройками называются все закрытые помещения, расположенные выше верхней палубы от борта до борта. Носовая надстройка называется баком, кормовая - ютом. Средняя надстройка специального названия не имеет. Надстройка, имеющая ширину меньше ширины судна, называется рубкой. Например, штурманская рубка. Конструкция палуб и бортов надстроек и рубок подобна конструкции остальных палуб и бортов на судах. Бортовая обшивка и переборки надстроек, как правило, имеют меньшую толщину и могут отличаться материалом от корпуса.
