КРЫШКА ЛЮКОВОГО ЗАКРЫТИЯ СУХОГРУЗНОГО СУДНА
DRY CARGO SHIP HATCH COVER

Изобретение относится к области транспортного судостроения и касается конструкции крышек люковых закрытий сухогрузного судна.
Известно устройство грузового люка судна, содержащее продольные и поперечные комингсы, на которые укладываются крышки люковых закрытий, закрывающие грузовой люк и герметизирующие его (Заявка на изобретение РФ №94018618, опубл. от 27.08.1996).
Известна крышка люкового закрытия сухогрузного судна, служащая для обеспечения непроницаемости грузовых помещений и перевозки на ней грузов, например, контейнеров, содержащая настил, под которым размещены длинные поперечные и продольные ребра жесткости, проходящие по всей длине настила, и короткие (местные) ребра жесткости, расположенные по краям настила (Авторское свидетельство СССР №1088986, опубл. от 30.04.84, Бюл. №16). Однако данная конструкция крышка люкового закрытия имеет недостаточную жесткость и прочность.
Известна крышка люкового закрытия, содержащая настил, под которым закреплены продольные и поперечные силовые элементы, и ферменные конструкции, включающие в себя продольные и поперечные раскосные фермы, расположенные в плоскостях, перпендикулярных поверхности настила с образованием прямоугольных в плане ячеек, при этом раскосы каждой из ферм закреплены к местам пересечения упомянутых продольных и поперечных силовых элементов (Патент РФ №1744873, опубл. от 09.01.1995). Однако данная конструкция крышки люкового закрытия имеет значительные массогабаритные характеристики и сложное конструктивное исполнение.
Известно, что при больших размерах люка крышка люкового закрытия обычно используется попарно с другой крышкой таких же габаритов, при этом крышка опирается по трем кромкам на комингс люка, а четвертой, неопертой кромкой притыкается в рабочем положении через уплотнительный контур к смежной крышке, вместе с которой они перекрывают люк. Крышка содержит настил, под которым закреплены продольные и поперечные подкрепляющие элементы, причем по контуру настила, имеющего прямоугольную форму в плане, расположены усиленные балки. Подкрепляющие настил ребра жесткости имеют одинаковое поперечное сечение, расположены параллельно неопертой кромке крышки через одинаковые промежутки, называемые шпацией. Подкрепляющие элементы в виде усиленных балок набора крышки располагаются как параллельно ребрам жесткости (рамные балки), так и перпендикулярно к ним (перекрестные балки). Рамные балки выполняются с такой же высотой, как и усиленные балки на контуре крышки. Перекрестные балки по высоте значительно больше ребер жесткости. По отношению к высоте рамных балок перекрестные связи бывают либо сопоставимыми с ними, либо (что наблюдается преимущественно) меньшими их. Такое конструктивное оформление характерно для современной конструкции люкового закрытия сухогрузного судна проекта RSD59 компании «Морское инженерное бюро» (Александров М.Н. Судовые устройства. Справочник. Л.: Судостроение, 1987, 656 с.).
Недостатком данной крышки люкового закрытия является большая материалоемкость, снижающая экономическую эффективность судна как транспортного средства, необходимость использования мощных и массогабаритных средств подъема крышек (для съемных люковых закрытий), либо поворота и передвижения крышек (для шарнирно-откидных закрытий). Эти недостатки обусловлены нерациональным конструктивным оформлением крышки и неправильным выбором соотношений между жесткостями балок на изгиб.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого технического решения заключается в снижении материалоемкости крышек люкового закрытия и повышении их жесткости.
Для достижения данного технического результата крышка люкового закрытия сухогрузного судна, опирающаяся по трем кромкам на комингс люка, а четвертой неопертой кромкой притыкающаяся к смежной крышке, содержащая настил прямоугольной формы, по контуру которого снизу расположены усиленные балки, при этом под настилом закреплены продольные и поперечные подкрепляющие элементы, а также ребра жесткости, расположенные параллельно неопертой кромке, снабжена продольными подкрепляющими элементами, выполненными в виде рамных балок, параллельных ребрам жесткости, причем не менее чем одна из них расположена рядом с находящейся на неопертой кромке крышки усиленной балкой, а еще одна - рядом с балкой, находящейся на кромке, противоположной неопертой, а поперечные подкрепляющие элементы выполнены в виде чередующихся поперечных коротких и длинных балок, перпендикулярных по отношению к неопертой кромке, при этом длинные балки, имеют длину от одной кромки крышки до ей противоположной и пристыкованы к усиленным балкам, расположенным на контуре настила, а короткие поперечные балки размещены со стороны, противоположной неопертой кромке, и опираются на балку контура настила и соседнюю с ней рамную балку.
Введение в состав крышка люкового закрытия сухогрузного судна продольных подкрепляющих элементов, выполненных в виде рамных балок, параллельных ребрам жесткости, причем не менее чем одна из них расположена рядом с находящейся на неопертой кромке крышки усиленной балкой, а еще одна -рядом с балкой, находящейся на кромке, противоположной неопертой, а также поперечных подкрепляющих элементов, выполненных в виде чередующихся поперечных коротких и длинных балок, перпендикулярных по отношению к неопертой кромке, при этом длинные балки, имеют длину от одной кромки крышки до ей противоположной и пристыкованы к усиленным балкам, расположенным на контуре настила, а короткие поперечные балки размещены со стороны, противоположной неопертой кромке, и опираются на балку контура настила и соседнюю с ней рамную балку, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности снижения деформаций элементов крышки люкового закрытия при действии эксплуатационных нагрузок (веса груза, перевозимого на крышке) и снижения веса крышки примерно в два раза за счет наличие не менее двух рамных балок, близко расположенных рядом с неопертой кромкой крышки, что эффективно препятствует прогибу перекрытия в районе этой кромки, при этом наличие коротких поперечных балок, размещенных со стороны, противоположной неопертой кромке, препятствуют изгибу рамной балки, находящейся на кромке, противоположной неопертой, и передают часть веса груза непосредственно на балку контура крышки, к которой эти связи прикреплены. Наличие коротких балок (интеркостельных связей) обеспечивает высокий уровень равномерности распределения максимальных напряжений в элементах крышки и равнопрочности основных элементов, обеспечивающих малую материалоемкость крышки при одновременном обеспечении требуемого уровня надежности.
Во втором варианте исполнения крышка люкового закрытия содержит широкую полосу, служащую свободным пояском не менее чем для двух соседних рамных балок, расположенных со стороны неопертой кромки крышки. Соединение стенок двух или более соседних балок общим пояском не только повышает прочность этих балок благодаря увеличению площади их поясков, но и позволяет создать в сечении поперек балок замкнутый контур, обеспечивающий высокую жесткость на кручение этого района крышки и способность закрытия сопротивляться его общему деформированию при действии весовых нагрузок от расположенного на крышке груза.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где показаны:
• расположение основных элементов крышки люкового закрытия в первом варианте исполнения (фиг. 1);
• крышка люкового закрытия во втором варианте исполнения с показанной на ней широкой полосой, служащей свободным пояском для трех соседних усиленных балок, расположенных со стороны неопертой кромки крышки (фиг. 2).
Предлагаемая крышка люкового закрытия в первом варианте исполнения содержит усиленные балки 1, 2 и 3, расположенные на опорном контуре крышки, усиленную балку 4, расположенную на неопираемой кромке, настил (обшивку) 5 с расположенными на ней ребрами жесткости 6, рамную балку 7, расположенную относительно далеко от других рамных балок, рамную балку 8, расположенную рядом с балкой 2 опорного контура, длинные поперечные балки 9 (перекрестного направления) с расположенными между ними короткими поперечными балками 10 (интеркостельными связями), две рамные балки 11 и 12, находящиеся близко от балки 4, расположенной на неопираемой кромке крышки.
Во втором варианте исполнения крышка люкового закрытия содержит широкую полосу 13, служащую свободным пояском для трех соседних балок, расположенных со стороны неопертой кромки крышки.
В третьем варианте исполнения крышка люкового закрытия содержит прессованную панель, образующую настил 5 и ребра жесткости крышки 6.
Успешное функционирование крышки люкового закрытия с расположенным на ней грузом обеспечивается при двух условиях: при отсутствии нарушения ее прочности и при отсутствии предельно допустимых вертикальных перемещений ее неопертой кромки, превышение которых создает опасность нарушения герметичности люкового закрытия. При действии сил веса перевозимого на крышке с первым вариантом исполнения груза происходит изгиб перекрытия, образованного рамными балками 7, 8, 11 и 12, поперечными длинные балками 9 и короткими балками 10, а так же ребрами жесткости 6. При таком изгибе наличие не менее двух балок 11 и 12, близко расположенных рядом с неопертой кромкой крышки, эффективно препятствует прогибу перекрытия в районе этой кромки при эффективной поддержке менее жестких поперечных балок 9 и 10 (перекрестных связей) и их жесткому защемлению со стороны неопертой кромки крышки, благодаря чему в них не развиваются большие внутренние усилия. Снижение этих усилий способствует обеспечению прочности и снижению веса поперечных балок 9 и 10 (перекрестных балок). Кроме того, изгибу перекрытия препятствует наличие коротких балок 10, передающих часть веса груза непосредственно на балку 2 контура, к которой эти балки прикреплены, и препятствуют изгибу усиленной рамной балки 8, благодаря чему эта балка совместно с балкой 2, расположенной на опорном контуре, создают жесткое защемление коротких балок 10 со стороны опертой кромки крышки, снижая в них напряжения от изгиба. Создаваемое таким образом снижение деформаций элементов перекрытия при действии эксплуатационных нагрузок дает возможность снижения веса крышки примерно в два раза.
При втором варианте исполнения крышки изгибу длинных поперечных балок 10 перекрытия дополнительно препятствует конструкция с замкнутым контуром в поперечном сечении, которая образована стенками рамных балок 11 и 12, расположенных со стороны неопертой кромки крышки, их общим пояском 13 и настилом 5 крышки. Такая конструкция обладает повышенным сопротивлением кручению (взаимному угловому смещению ее поперечных сечений), благодаря чему создаются дополнительное защемление длинных поперечных балок 9 со стороны неопертой кромки и препятствия их изгибу. Кроме того, общий поясок 13 рамных балок 11 и 12, расположенных со стороны неопертой кромки крышки, имеет повышенную площадь, увеличивающую их изгибную жесткость, обеспечивающую снижение прогибов перекрытия и снижение напряженности его связей.
В третьем варианте исполнения прессованная панель, образующая настил 5 и ребра жесткости 6 крышки, обеспечивает наличие малого расстояния между этими ребрами, благодаря чему создаются благоприятные условия для обеспечения устойчивости пластин настила, испытывающих сжатие при изгибе крышки под действием эксплуатационных нагрузок. В таких условиях возможно по условиям прочности и устойчивости снижение толщины настила, эффективно снижающее материалоемкость крышки люкового закрытия.
Таким образом, предлагаемые варианты конструкции крышки люкового закрытия обеспечивают снижение напряженности ее элементов при изгибе под действием эксплуатационных нагрузок и позволяют снизить материалоемкость люковых закрытий в целом, а также повысить экономическую эффективность судна, что выгодно отличает крышки с предлагаемыми конструктивными решениями от прототипа.
Информация, принятая во внимание при составлении заявки:
1. Заявка на изобретение РФ №94018618, опубл. от 27.08.1996.
2. Авторское свидетельство СССР №1088986, опубл. от 30.04.84, Бюл. №16.
3. Патент РФ №1744873, опубл. от 09.01.1995.
4. Александров М.Н. Судовые устройства. Справочник. Л.: Судостроение, 1987, 656 с. - прототип.