Корпус судна

Корпус судна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано для модернизации устаревших и экологически опасных наливных судов, а также переоборудования химовозов в наливные суда.

Известен корпус судна, включающий перекрытия, снабженные средствами подкрепления, и элементы набора корпуса (см. RU №2228280, В63В 9/04, 2002). Подкрепление судового перекрытия выполнено композитным и состоит из железобетонного элемента, содержащего арматурную решетку, соединенную с набором. Оно формируется внутри корпуса.

Недостаток этого решения - высокая материалоемкость и сложность формирования (особенно на судах, бывших в эксплуатации). Нерационально использование площади поперечного сечения корпуса судна, которое уменьшается, по крайней мере при формировании палубного подкрепления. Кроме того, прочность корпуса судов, переоборудованных из химовозов в наливные, остается недостаточной.

Известен также корпус судна, включающий обшивку, палубный настил, набор корпуса, содержащий рамный бимс и элементы продольного набора палубы (см. RU №2245268, В63В 3/00, В63В 25/12, 2003).

Недостаток этого решения - прочность корпуса судов, переоборудованных из химовозов в наливные, остается недостаточной, при этом высока металлоемкость и конструктивная сложность решения, нерационально использование площади сечения корпуса.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в обеспечении возможности повышения прочности корпуса судов, переоборудованных из химовозов в наливные.

Технический результат - повышение конструктивной прочности корпусов судов, переоборудованных из химовозов в наливные, до уровня, обеспечивающего их безопасную эксплуатацию в условиях морских бассейнов, кроме того, внутренние размеры площади сечения корпуса не уменьшаются, кроме того, отпадает необходимость конструктивных изменений кабельных и трубопроводных коммуникаций при монтаже подкреплений и упрощается организация работ по их формированию.

Для решения поставленной задачи корпус судна, включающий обшивку, палубный настил, набор корпуса, содержащий рамный бимс и элементы продольного набора палубы, отличается тем, что над палубой выполнена балка, продольная вертикальная плоскость симметрии которой размещена в продольной вертикальной плоскости симметрии рамного бимса, причем балка связана с рамным бимсом посредством вертикальных стержней и укосин, кроме того, участки балки выполнены симметрично относительно диаметральной плоскости судна. Кроме того, балка выполнена предпочтительно сплошной с произвольным наклоном к горизонтальной плоскости продольных осей составляющих ее элементов. Кроме того, вертикальные стержни оперты на рамный бимс предпочтительно в точках его контакта с элементами продольного набора палубы и/или вертикальными продольными переборками. Кроме того, точки контакта рамных бимсов с вертикальными стержнями и/или укосинами выбраны вне участков размещения существующих трубопроводов. Кроме того, укосинами усилены узлы контакта вертикальных стержней с балкой. Кроме того, узлы соединения балки и рамного бимса с вертикальными стержнями и/или укосинами дополнительно усилены кницами. Кроме того, на участке контакта укосин с рамным бимсом последние уперты друг в друга. Кроме того, балка, вертикальные стержни и укосины выполнены из металлического профиля.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:

Признаки «над палубой выполнена балка» обеспечивают «вывод» подкрепляющего узла из подпалубного пространства.

Признаки, указывающие, что балка размещена так, что ее «продольная вертикальная плоскость симметрии … размещена в продольной вертикальной плоскости симметрии рамного бимса» исключают эксцентриситет передачи нагрузок от бимса к балке.

Признаки «балка связана с рамным бимсом посредством вертикальных стержней» обеспечивают совместную «работу» бимса и балки.

Признаки «балка связана с рамным бимсом, посредством … укосин» обеспечивают эффективное восприятие усилий, направленных вдоль продольной оси балки (поперек корпуса судна).

Признаки «участки балки выполнены симметрично относительно диаметральной плоскости судна» обеспечивают равномерность распределения нагрузок по длине рамного бимса.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают возможность вариации прочностных параметров отдельных участков по длине балки без изменения типоразмера используемого профиля.

Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают взаимодействие балки и рамного бимса преимущественно через «точки», в которых бимс имеет максимальную жесткость.

Признаки четвертого пункта формулы изобретения исключают необходимость переноса и переделки палубных коммуникаций при монтаже подкрепления.

Признаки пятого пункта формулы изобретения обеспечивают повышение жесткости позиционирования при нагрузках точек контактов балки и вертикальных стержней

Признаки шестого пункта формулы изобретения обеспечивают повышение прочности узлов соединения балки с вертикальными стержнями и/или укосинами.

Признаки седьмого пункта формулы изобретения обеспечивают повышение общей несущей способности подкрепления.

Признаки восьмого пункта формулы изобретения обеспечивают повышение несущей способности элементов подкрепления при минимизации их материалоемкости.

На фиг.1 показан фрагмент поперечного сечения корпуса судна; на фиг.2 показан разрез А-А.

На чертежах показаны обшивка 1, палубный настил 2, продольная переборка 3, рамный бимс 4 и элементы продольного набора палубы 5 (карлингсы и продольные балки) и шпангоуты 6. Кроме того, показаны балка 7, вертикальные стержни 8, укосины 9, кницы 10, проекции 11 и 12 соответственно продольной вертикальной плоскости симметрии балки 7 и продольной вертикальной плоскости симметрии рамного бимса 4 на диаметральную плоскость судна, существующие трубопроводы 13. Балка 7 выполнена из металлического профиля, например швеллера, вертикальные стержни 8, выполнены из металлического профиля, например швеллера или двутавра, узлы их контакта с балкой 7 усилены укосинами 9, выполненными из металлического профиля, например углового.

В зависимости от конкретных условий балка 7 может быть выполнена в виде прямолинейного горизонтального элемента (в этом случае размеры всех вертикальных стержней 8 одинаковы) продольная ось которого прямолинейна, либо может иметь «изломанную» форму, составленную из отдельных участков (элементов), продольные оси которых которые могут иметь наклон к горизонтальной плоскости или быть горизонтальными. При этом прямолинейной остается только проекция продольной оси балки на горизонтальную плоскость. В этом случае размеры вертикальных стержней 8 будут соответственно отличаться друг от друга. На чертеже показан вариант выполнения балки 7 в виде прямолинейного горизонтального стержня.

Балка 7, размещена над палубой так, что ее продольная вертикальная плоскость симметрии 11 размещена в продольной вертикальной плоскости симметрии 12 рамного бимса 4, причем в данном конкретном случае показан вариант конструкции, где палубный настил размещен под рамным бимсом 4.

Вертикальные стержни 8 размещены предпочтительно в точках контактирования бимсов 4 с элементами продольного набора палубы 5 и/или вертикальными продольными переборками 3 (с учетом их размещения вне участков, через которые проходят существующие трубопроводы 13). Кроме того, узлы соединения балки 7 с вертикальными стержнями 8 и/или укосинами 9 дополнительно усилены кницами 10, выполненными известным образом, размещенными известным образом. Кроме того, на участке контакта укосин 9 с рамным бимсом 4 их соответствующие торцы уперты друг в друга.

Длина горизонтальной проекции балки 7 меньше длины рамного бимса 4 на величину проекции на него крайних укосин 9, выступающих за длину балки 7 (в случае если использована одна балка, длина которой соизмерима с длиной рамного бимса 4). Если в конструкции подкрепления используется несколько подкрепляющих балок (расположенных последовательно на участках рамного бимса, равных расстоянию от борта до вертикальной продольной переборки и/или между такими переборками (если их больше одной), то длина каждой балки будет соответственно короче длины подкрепляемого участка рамного бимса. При этом нижние концы крайних укосин соседних балок также упирают друг в друга (на чертежах не показано).

Заявленное решение реализуется следующим образом.

Основная идея подкрепления корпуса - обеспечение надежной опоры (в виде ферменной конструкции), для палубного набора за счет значительного повышения жесткости существующих в его составе рамных бимсов.

Работа по определению конструктивных размеров элементов подкрепления выполняется в два этапа. На первом этапе для подкрепляемых рамных бимсов подбирается необходимый условный профиль.

На втором этапе решается задача выбора рациональной формы профиля рамных бимсов с учетом конструктивных и технологических соображений.

Количество рамных бимсов, подлежащих усилению, определяют расчетом из условия получения заданной прочности всего корпуса судна.

Определение конструкции фермы, эквивалентной по жесткости и прочности требуемой условной балке, происходит с использованием метода конечных элементов в следующем порядке.

1. Рамные бимсы рассматриваются как изолированные балки, загруженные распределенной нагрузкой, а также реакциями карлингсов и продольных балок, определенными из расчета перекрытия палубы.

2. Для такой балки определяется максимальный прогиб. Далее для этого прогиба подбираются размеры фермы, загруженной аналогичной нагрузкой.

3. Выполняется проверка прочности элементов устанавливаемой фермы. При отрицательных результатах проверки выполняется следующая итерация и так до получения положительных результатов проверки.

Далее соответствующий металлопрофиль «распускают» на заготовки требуемых размеров, производят известным образом их обработку до получения деталей «фермы» заданных размеров, Далее заготовки передают на судно и известным образом осуществляют монтаж подкреплений непосредственно на судне.

При модернизации судов выполнение подкрепления не представляет технологических трудностей и выполняется с соблюдением известных требований известными средствами. Все эти работы могут выполняться на плаву, т.е. без докования или слипования судна. Для перемещения экипажа через подкрепления формируют переходные мостики известной конструкции (на чертежах не показаны).

Общая и поперечная прочность корпуса за счет повышения жесткости и прочности рамных бимсов повышается до желаемого уровня, что приводит к возможности эксплуатации судов до меньших значений остаточных толщин для судов, не прошедших модернизацию, что позволяет продлить их службу на 10-15 лет.

Конструкция технологична, позволяет использовать прогрессивные методы строительства и обладает хорошей ремонтопригодностью.

На основе предложения разработан и согласован с Российским морским регистром судоходства проект модернизации химовоза «Ориентал Экспресс-П», закупленного в Японии для использования, в том числе в качестве нефтеналивного судна, для обслуживания нефтепромыслов на шельфе о.Сахалин в рамках проекта «Сахалин-2».

1. Корпус судна, включающий обшивку, палубный настил, набор корпуса, содержащий рамный бимс и элементы продольного набора палубы, отличающийся тем, что над палубой выполнена балка, продольная вертикальная плоскость симметрии которой размещена в продольной вертикальной плоскости симметрии рамного бимса, причем балка связана с рамным бимсом посредством вертикальных стержней и укосин, кроме того, участки балки выполнены симметрично относительно диаметральной плоскости судна.

2. Корпус судна по п.1, отличающийся тем, что балка выполнена предпочтительно сплошной с произвольным наклоном к горизонтальной плоскости продольных осей составляющих ее элементов.

3. Корпус судна по п.1, отличающийся тем, что вертикальные стержни оперты на рамный бимс предпочтительно в точках его контакта с элементами продольного набора палубы и/или вертикальными продольными переборками.

4. Корпус судна по п.1, отличающийся тем, что точки контакта рамных бимсов с вертикальными стержнями и/или укосинами выбраны вне участков размещения существующих трубопроводов.

5. Корпус судна по п.1, отличающийся тем, что укосинами усилены узлы контакта вертикальных стержней с балкой.

6. Корпус судна по п.1, отличающийся тем, что узлы соединения балки и рамного бимса с вертикальными стержнями и/или укосинами дополнительно усилены кницами.

7. Корпус судна по п.1, отличающийся тем, что на участке контакта укосин с рамным бимсом последние уперты друг в друга.

8. Корпус судна по п.1, отличающийся тем, что балка, вертикальные стержни и укосины выполнены из металлического профиля.