Дисциплина: Основы судостроения.

Лекция

Тема:

Сборочные элементы,

составляющие корпус судна

Преподаватель: Епишина Э.В.

1

2

Содержание лекции:

1. Сборочные элементы, составляющие корпус судна.

1.1 Деталь

1.2 Узлы:

1.2.1 Балки;

1.2.2 Короткие тавры;

1.2.3 Широкие полосы с ребрами;

1.2.4 Полотнища;

1.2.5 Объемные узлы;

1.2.6 Прочие узлы.

1.3 Секции

1.3.1 Классификация секций

1.3.2 Примеры секций различных типов

1.4 Блок-секция

1.5 Блок судна

1.6 Модуль

1

.

СБОРОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, СОСТАВЛЯЮЩИЕ КОРПУС СУДНА

Корпус судна представляет собой сложную конструкцию, состоящую

из большого количества деталей и сборочных единиц, соединенных

обычно сваркой и образующих единое металлическое тело.

В основу современной организации постройки сварного судна положен принцип

рационального разделения корпуса на составляющие элементы, независимого

параллельного изготовления этих элементов с последующей сборкой их до

наибольшей целесообразной готовности частей корпуса. На последнем этапе

сборки все эти части соединяют в общий корпус.

Корпус судна делится на следующие сборочные элементы :

Структурная схема классификации сборочных

элементов корпуса судна

3

1.1 Деталь

Деталь — неделимая часть корпусной конструкции,

полученная в результате обработки металлопроката;

первичный элемент, изготавливаемый выполнением

нескольких операций, не содержащих сборок.

К деталям относятся листы различной толщины и

типоразмеров, являющиеся основанием для изготовления

таких крупных конструкций как стрингер, флор, шпангоут,

полотнища настилов и обшивки и т.п.

Подробно классификацию деталей и используемые при их

изготовлении технологии рассматривались на предыдущих

занятиях.

Соединяя детали между собой, получают различные

конструкции или более крупные сборочные единицы, а именно

узлы, секции и блоки корпуса судна.

4

1.2 Узлы

Узел – технологически законченная часть корпусной конструкции,

из которой впоследствии собирают и сваривают секции или корпус

судна.

Узлы состоят из двух или более деталей, составляющих балочные,

фундаментные, рамные и бракетные конструкции, а также листовые

полотнища, соединенные между собой в определенном чертежом виде.

Обычно узлы включают в себя детали, собранные и соединенные

сваркой.

Классификация узлов

Классификация корпусных узлов

5

Узлы корпусных конструкций:

а — тавровые балки;

б — днищевые стрингеры;

в — флоры.

6

I. Тавровые и Г-образные балки длиной более 2,5 м. Эти узлы широко

применяются в составе корпусных конструкций и, в свою очередь, могут быть

разделены на две подгруппы (рис. а): прямолинейные и криволинейные.

II. Короткие тавры, бракеты и кницы с поясками. Узлы этой группы,

особенно на судах некоторых проектов, встречаются в большом количестве и

весьма разнообразны по размерам и форме.

II. Широкие полосы с продольными (поперечными) ребрами жесткости или

поясками. К этой группе относятся узлы днищевого набора — стрингеры

(рис. 12,6), вертикальный киль, флоры (рис. в), а также рамного набора.

Могут быть как прямолинейными, так и криволинейными.

IV. Полотнища. Весьма распространенный тип узлов. Могут быть

разделены на две подгруппы: плоские и гофрированные.

V. Объемные узлы небольшой протяженности. К ним относятся

фундаменты, патрубки, коробки и пр. Узлы этой группы широко

представлены на судах разных проектов и отличаются большим

разнообразием в размерах и конструкции.

VI. Прочие узлы. К ним могут быть отнесены сравнительно редко

встречающиеся или немногочисленные узлы корпусных конструкций,

например пиллерсы с кницами, рамки из полос и профилей, кронштейны

различного вида, сварные изделия судовых устройств, узлы мачт и др.

7

Типы (группы) узлов:

1.

Балки: тавровые и Г-образные длинные (более 2,5м) балки

2.

Короткие тавры, бракеты и кницы с поясками

3.

Широкие полосы с ребрами или поясками(киль, флоры, рамный

набор)

4.

Полотнища многолистовые

5.

Объемные узлы небольшой протяженности

6.

Прочие узлы

1.2.1 Тавровые балки

Балками в судостроении принято называть пространственные узлы,

у которых отношение длины l к большему размеру поперечного

сечения b или h превышает 4,5-5, а основные швы (в случае

сварной балки) направлены параллельно продольной оси узла.

Балки могут иметь различный профиль, быть подкреплены или

не иметь поперечных ребер.

Наибольшее распространение в судостроении получили тавровые

балки.

8

Тавровые балки – сварные балки, имеющие сваренную стойку с приваренным

пояском.

Тавр используется в конструкции корпуса в качестве ребра жесткости обычно

поперечного набора , а именно: шпангоутов (в том числе и рамных), киля,

бортовых стрингеров, палубных бимсов и карленгсов, шельфов и стоек

поперечных и продольных переборок. и т.д.

Длинными в судостроении принято считать тавры длиной свыше 2,5 м.

Пример тавровой балки прямолинейной формы

9

Тавровая балка криволинейной формы

10

Тавры состоят из стойки и пояска, сваренных между

собой. Существует также прокатный тавровый профиль.

Сварные тавры принято обозначать на сборочных

чертежах специальным знаком тавра и цифрами в виде

дроби с указанием размеров стенки над чертой и размеров

пояска – под чертой

.

11

1.2.2 Короткие тавры, бракеты, кницы

Бракета — прямоугольной или более сложной формы пластина, служащая для

подкрепления балок судового набора или соединения их между собой.

При больших размерах бракет, для повышения жесткости их свободные

(неприваренные) кромки имеют отогнутый фланец или приваренный поясок.

Бракеты применяют в конструкции бракетного флора, для подкрепления

вертикального киля, в скуловых соединениях и пр.

Бракета прямоугольной формы с

приваренным пояском и овальным

вырезом

12

Рабочий чертеж прямоугольной бракеты с указанием размеров

тавровой балки непосредственно на чертеже.

13

Прямоугольная бракета с отогнутым фланцем и вырезом

14

Бракету малого размера, обычно треугольной формы,

называют кницей.

Кница – угольник для скрепления между собой частей

судового набора, например, шпангоута и палубного бимса,

шпангоута с днищевым флором и т.д.

Кницы и бракеты широко применяются в судовых

конструкциях.

Бракеты классифицируются:

─

по форме пояска (фланца)

с прямолинейными поясками

с криволинейными поясками

─

по наличию вырезов

сплошные, без вырезов

с круглыми или овальными вырезами.

15

Чертеж кницы с приварным пояском

и вырезом

16

1.2.3 Широкие полосы с ребрами

Широкие полосы с ребрами применяются в качестве днищевого и

рамного набора для изготовления корпусных балок, обеспечивающих

поперечную прочность корпуса судна, а именно: бракетных флоров,

рамных шпангоутов, днищевых стрингеров.

Днищевой флор с

подкрепляющими

вертикальными

ребрами

17

Этот тип узлов классифицируется по следующим признакам:

1) по направлению подкрепляющих ребер

─

с ребрами одного направления

─

с подкрепляющими ребрами двух направлений

2) по наличию вырезов

─

с вырезами

─

без вырезов, сплошные

3) по наличию пояска

─

с пояском; ─ без пояска

Рамный флор с пояском и вырезами

под протягиваемый продольный

набор.

18

Рабочий чертеж рамного флора с пояском

19

1.2.4 Полотнища

Полотнища представляют собой листы обшивки либо настила,

сваренные вдоль и поперек. Полотнища привариваются к набору

при формировании секций

Типы судостроительных полотнищ:

Типы полотнищ

20

В практике судостроения принято классифицировать полотнища

по направлению сварных соединений:

─

полотнища с пазами (продольными сварными соединениями)

─

полотнища с пазами и стыком (с продольными и поперечными

соединениями)

─

полотнища с пазами и стыком (с продольными и поперечными

соединениями)

Полотнище из 3-х листов с двумя пазами

21

Полотнище с пазами и стыками

Полотнища используются в корпусных конструкциях для

дальнейшей сборки в секциях в качестве обшивки днища, бортов,

настилов двойного дна и палуб, а также полотна продольных и

поперечных переборок.

22

1.2.5 Объемные узлы

Объемные узлы – сборочные элементы судового корпуса,

состоящие из нескольких деталей, соединенных между собой

сваркой имеющие объем. К объемным узлам относятся: патрубки,

судовые фундаменты, коробки, кингстонные ящики.

Узлы этой группы широко представлены на судах разных проектов и

отличаются большим разнообразием в размерах и конструкции.

е — объемный узел — фундамент,

ж — объемный узел — кингстонная коробка

23

Патрубок— небольшой отрезок трубы, присоединённый к

трубопроводу, резервуару и др. конструкциям, служащий для

подключения к ним трубопроводов и арматуры в целях отвода по

нему газа, пара или жидкости. В зависимости от принятого вида

соединения свободный конец патрубка снабжают фланцем, резьбой

или раструбом.

Патрубок называется переходным, когда он имеет

неодинаковые по размеру и форме концы.

Патрубки имеют трубчатую конструкцию. Простые патрубки

цилиндрической и конической формы собирают на каркасах и в

макетах, привязанных к фланцам трубопроводов.

Патрубок на каркасе собирают на электроприхватках, затем

снимают с каркаса предварительно поставив метки . По меткам

сваривают в зависимости от размеров с подваркой шва или без,

проводят испытания на герметичность шва, через фланцы или

приварив две технологические заглушки.

После испытаний патрубки маркируются и передаются на склад.

24

Бортовая секция:

1 – наружная обшивка; 2 – шпангоут; 3 –

ребро жесткости; 4 – фланец; 5 – патрубок; 6 – стакан; 7 – скоба.

25

Заготовка конической обечайки патрубка с боковым отверстием

на образующей

26

К объемным узлам относятся также фундаменты

.

Фундамент судовой (лат. fundamentum) – основание, на котором крепят

главные и вспомогательные механизмы, котлы, детали судовых

устройств, электрооборудование, приборы и т. п.

Фундаменты жестко или упруго соединяются с корпусом, выполняются

из того же материала, что и корпус судна.

Конструкция фундаментов включает:

−

опорные поверхности;

−

связи для крепления к ним механизмов посредством крепежных болтов;

−

главные связи, обеспечивающие крепление опорных поверхностей к

корпусным конструкциям ;

−

подкрепления основных связей корпуса, воспринимающих усилия от

установленных механизмов.

Существует большое множество конструкций и типов фундаментов.

Фундаменты проектируются под конкретный механизм или компонент,

рассчитываются на прочность, изготавливаются обычно отдельно и

устанавливаются в состав секции как элемент насыщения.

Функционально фундаменты состоят из балок, книц, бракет опорных

полок и платиков – обработанных площадок примыкания механизмов.

27

Конструкция фундаментов механизмов

28

Фундаменты:

а -- фундамент главного двигателя на настиле второго дна;

b -- фундамент главного двигателя на одинарном дне;

с -- фундамент для цилиндрического огнетрубного котла;

d -- фундамент для водотрубного котла;

е -- фундамент для компрессора.

1 -- кницы (с полками);

2 -- флор;

3 -- днищевой стрингер;

4 -- вертикальный киль;

5 -- поперечные бракеты;

6 -- продольные балки;

7 -- опорные горизонтальные полосы;

8 -- фундамент вспомогательного двигателя;

9 -- анкерная связь;

10 -- стопор котла;

11 -- седельная опора.

29

Машинный фундамент

а – общий вид:

1 – продольная балка; 2 – горизонтальные полосы;

3 – бракеты с кницами;

4 – кницы; 5 – обратные полосы; 6 – настил второго дна; 7 – флоры;

8 – полустрингер; 9 – днищевой стрингер

30

Машинный фундамент

б – поперечный разрез:

1 – продольная балка; 2 – горизонтальные полосы;

3 – бракеты с кницами;

4 – кницы; 5 – обратные полосы; 6 – настил второго дна; 7 – флоры;

8 – полустрингер; 9 – днищевой стрингер

31

Главные и подкрепляющие связи фундаментов по возможности совмещают с основными

связями корпусной конструкции, на которую фундамент установлен. Для уменьшения

сварочных деформаций конструкции фундаментов выполняются по возможности

симметричными. В фундаментах при необходимости предусматривают вырезы, а при

большой высоте — лазы для доступа к любому месту опорной поверхности.

На рисунке приведен пример фундамента под судовой бойлер, устанавливаемого

непосредственно на судовой днищевой набор.

Фундамент под судовой бойлер

32

Судовые

фундаменты

33

Различают фундаменты:

−

под главные механизмы и котлы,

−

фундаменты под вспомогательные механизмы, устройства, приборы.

Последние могут опираться на горизонтальные связи, висящие на

переборках и бортах, подвешиваться к палубам, платформам или

мостикам. Их конструкции имеют вид столов с развитой опорой;

−

плит;

−

кронштейнов, висящих на вертикальных корпусных конструкциях;

бракет;

−

подкреплений и др.

Фундаменты, имеющие коробчатую конструкцию, обычно

собирают на стальных плитах в перевернутом положении. Такую

разбивку часто называют зеркальным плазом.

Узлы фундаментов сваривают вручную или полуавтоматом. При

изготовлении для уменьшения деформаций желательно фундамент

прикреплять к плите. После изготовления фундамент правят, строгают

опорные поверхности.

34

Примеры других объемных узлов

Объемные узлы: а - кингстонный ящик, б - фундамент,

в - патрубок пирамидальный, г - патрубок цилиндрический.

35

Фундамент под радар судовой в

форме коноида

36

1.2.6 Прочие узлы

К прочим узлам относятся : пиллерсы с кницами, кронштейны, узлы судовых

устройств, узлы мачт и т.п.

Узел пиллерса

с

подкрепляющими кницами

и подпалубным набором

37

Сборочный чертеж узла пиллерса с подпалубным набором

38

1.3 Секции

Секция – технологически законченная монтажная часть корпуса

судна, состоящая из ряда узлов и нескольких деталей , а также

некоторой части доизоляционного насыщения (детали и элементы

зашивки помещений). Секция – наиболее распространенный при

строительстве корпуса судна монтажный (сборочный) элемент.

1.3.1 Классификация секций

Конструктивное исполнение секций судна может быть весьма

различным в зависимости от того к какой части какого судна

отнесена та или иная секция.

Существует большое множество различных конструкций секций,

поэтому их классификация представляет затруднения.

В практике судостроения различными авторами сделаны попытки

классификации секций по различным признакам (конструкции,

занимаемому объему, форме, месту расположения в составе

корпуса, технологическим признакам и т.д.)

39

В судостроении принята следующая стандартизованная классификация секций:

─

по месту расположения в составе корпуса:

Виды секций по расположению в составе корпуса

40

В зависимости от конструктивного исполнения

секции классифицируются :

─

секции переборок;

─

палубные секции;

─

бортовые секции;

─

днищевые секции;

─

секции оконечностей;

─

секции насадок и крыльевых устройств

41

В зависимости от занимаемого объема каждый тип

секции разделяется на:

- плоскостные секции – секции, состоящие из плоского

полотнища и набора (части днища, борта , палубы,

переборки) и не имеющие объема

.

Классификация плоскостных секций.

42

-

полуобъемные – части, образующие незамкнутые объемы.

- объемные – криволинейные части, образующие замкнутые

полностью или частично отсеки, пространственно развитые

технологически законченные конструкции, представляющие собой

части корпуса судна и имеющие криволинейные обводы.

В зависимости от формы обводов объемные секции классифицируют :

-

с прямолинейными обводами – днище с настилом второго дна,

коффердамы.

-

с криволинейными обводами – секции штевней.

Есть и другие классификации, например наиболее ответственные с

точки зрения прочности и непотопляемости судна днищевые секции в

зависимости от конструктивных особенностей и размеров судна могут

также быть:

- со вторым дном

- без второго дна,

а в зависимости от протяженности:

- от борта до борта ,

- районированными (средние

, скуловые, половинные - от ДП до

борта).

43

1.3.2 Примеры секций различных типов

Секции переборок

Секции поперечных переборок комплектуются узлами плоских, обычно

прямолинейных полотнищ, к которым приварен набор – вертикальные ребра

жесткости – стойки и поперечные балки, называемые шельфами.

Набор сварен между собой и приварен к полотну переборки.

Конструкция поперечной

переборки.

1 – полотнище; 2 – стойки;

3 – доковая стойка; 4 – кница;

5 – шельф; 6 – ребра жесткости

Полотнище состоит, как

правило, из листов,

расположенных горизонтально,

причем толщина их убывает

снизу вверх, так как снизу

вверх убывает давление воды,

на действие которого

рассчитывается прочность

переборок

44

Конструкция поперечной переборки танкера.

1 – стойка переборки;. 2 – продольное ребро жесткости палубы;

3 – шельф; 4 – продольное ребро жесткости продольной

переборки; 5 – продольное ребро жесткости борта

45

Палубные секции

Палубные секции комплектуются узлами полотнищ настила палубы, имеющими

обычно небольшую погибь и приваренным к полотнищам набором продольными

карлингсами и поперечными бимсами.

Палубные секции навалочных судов имеют вырез для возможности проведения

грузовых операций, образующий вместе с комингсом грузовой люк.

Конструкция палубы

(вид из трюма)

сухогрузного судна

(поперечная система

набора):

1 — настил палубы,

2 — карлингс, 3 — бимс,

4 — продольный и

поперечный комингсы люка, 5

— пиллерс, 6 — полубимс,

7 — концевой бимс

46

Бортовые секции

Пример бортовой секции с полностью плоским листом

обшивки и продольным набором одного направления

приведен на рисунке.

Секция комплектуется плоскими прямолинейными или с

небольшой погибью полотнищами, сваренными из

листового материла и продольными ребрами жесткости.

В качестве ребер жесткости продольного набора

использован полособульбовый стандартизованный

профиль. Ребра жесткости привариваются к полотнищу.

47

Бортовая секция с набором одного направления и

полностью плоскими листами обшивки

48

Бортовые перекрытия: а —поперечная система набора;

б — продольная система набора.

1– обшивка борта; 2 – шпангоут; 3 – бортовой стрингер; 4 – рамный

шпангоут; 5 – продольные ребра; 6 – палуба

49

Бортовая секция с продольной системой набора и высоким

поперечным набором, криволинейными обводами.

50

Изготовление объемной бортовой секции типа двойной борт со

скуловой частью и рамным шпангоутом. В сечении видны

продольные ребра жесткости главного направления.

51

Днищевые секции

Пример плоской днищевой секции.

На рисунке изображена плоскостная скуловая секция с частью днищевой секции.

Секция комплектуется узлами полотнища, имеющего криволинейную

(лекальную) поверхность в районе скулы(скуловой лист), образующего наружную

обшивку и продольным набором главного направления, приваренным к

полотнищу днищевой обшивки.

В качестве набора использованы: тавровые балки как для низкого набора, так и

для высокого набора (стрингера).

Фрагмент днищевой

секции, переходящей в

скуловую часть с

криволинейной обшивкой и

продольным набором одного

направления

52

Пример днищевой секции с двойным дном и перекрестной системой

набора.

Ниже на рисунке изображена объемная днищевая секция с двойным дном.

Секция комплектуется обшивкой днища криволинейной лекальной формы,

прямолинейными полотнищами настила второго дна.

Секция имеет низкий набор главного направления, в качестве ребер набора

использован стандартизованный профиль полособульб.

Набор приварен к обшивке днища и пропущен через поперечные ребра

высокого набора – сплошные флоры.

Перпендикулярно флорам устанавливаются разрезные стрингеры.

Высокий набор сварен между собой и приварен к днищевой обшивке и

настилу второго дна.

В диаметральной плоскости секции находится вертикальный и

горизонтальный киль, образующие тавровое соединение.

Секция имеет технологические рымы, приваренные к обшивке для

кантования при изготовлении и транспортирования кранами к месту сборки

на стапель.

Приведенная секция являлась классической днищевой секцией для

навалочных судов среднего тоннажа, строящихся до последнего времени.

Крупные суда большого и сверхбольшого тоннажа комплектуются

днищевыми секциями, включающими высокий рамный набор

53

Объемная днищевая секция с вертикальным килем, сплошными

проницаемыми флорами и продольными ребрами жесткости.

Секция показана с частично снятым настилом второго дна

54

Вид объемной днищевой секции для сухогрузного судна

смешанного плавания.

55

Секции оконечностей, перьев рулей и крыльевых устройств

Секции оконечностей (носовой и кормовой) являются наиболее сложными

объемными секциями, поскольку имеют сложную лекальную поверхность

обводов.

Транспортирование носовой оконечности судна

56

Секция носовой оконечности с двумя каналами подруливающего

устройства.

57

Секция насадки

Секции насадок гребных винтов и секции перьев рулей

являются сложными в технологическом плане секциями,

поскольку требуют высокой степени точности при

изготовлении. Для изготовления указанных секций

разработаны специальные технологические процессы. На

рисунке показана конструкция насадки гребного винта,

состоящая из наружной и внутренней обечаек, сваренных

с профилированными входной и выходной кромками.

Жесткость секции обеспечивается набором –

неразрезными осевыми ребрами, повторяющими

крыловидный профиль насадки и радиальными

разрезными ребрами. Набор сварен между собой и с

обечайками

.

58

Секция неповоротной насадки (верхний лист обшивки снят).

59

Секция надстройки

Секции надстроек часто изготавливаются алюминиевыми в виде блоков,

устанавливаемых на верхнюю палубу и соединяемых клепкой либо сваркой со

специально выведенными на верхнюю палубу комингсами.

Секция надстройки водолазного катера длиной 14м из алюминиевого сплава

60

1.4 Блок-секция

Блок-секция (другое название – блок секций) – объемная часть

корпуса судна, состоящая из нескольких секций, узлов и деталей,

обычно ограниченная плоскостями, параллельными мидель –

шпангоуту.

Секции собирают в блоки для уменьшения объема стапельных

работ. Как правило, блок-секция не имеет насыщения механизмами,

устройствами, трубопроводами т.п.

На рисунке изображена упрощенная модель блок-секции танкера,

состоящая из секций:

-днищевой секции с продольным набором главного направления и

высоким набором в виде стрингеров

-бортовой секции

-секции верхней палубы

-секции продольной переборки

Отдельные узлы в составе блока – вертикальный киль и рамный

карлингс, поддерживающий верхнюю палубу. В составе набора

также имеется рамный шпангоут (распорки рамы не показаны).

61

Блок секция танкера

62

1.5 Блок судна

Блок судна – часть корпуса, состоящая из секций, насыщенная механизмами,

устройствами, участками трубопроводов, систем, оборудования. Как правило,

блок судна ограничен поперечными водонепроницаемыми переборками.

Блок судна с насыщением.

63

1.6 Модуль

Модуль – одинаковая часть корпуса (обычно блок судна) многократно

повторяющаяся на судне одного проекта или на судах разных проектов.

Конструктивный модуль представляет собой стандартный блок, имеющий

полное насыщение.

Спаренные модули носа и кормы модульного судна

64