КОРПУС СУДНА

Полезная модель относится к судостроению и может быть использована 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 корпусов 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 достижения 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, симметричная относительно диаметральной плоскости судна, предпочтительно сплошная, с произвольным наклоном к горизонтальной плоскости продольных осей, составляющих ее элементов, при этом, продольная вертикальная плоскость симметрии балки размещена в продольной вертикальной плоскости симметрии рамного бимса, причем балка связана с рамным бимсом, посредством вертикальных стержней, опертых, вне участков размещения существующих трубопроводов, на рамный бимс предпочтительно, в точках его контакта с элементами продольного набора палубы и/или вертикальными продольными переборками, при этом, узлы контакта вертикальных стержней с балкой усилены укосинами. Кроме того, узлы соединения балки 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".
Результаты поиска показали, что заявленная полезная модель не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного технического решения, что обеспечивает положительную реакцию на решение технической задачи - повышение конструктивной прочности корпусов судов, переоборудованных
из химовозов в наливные до уровня обеспечивающего их безопасную эксплуатацию в условиях морских бассейнов.
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. Признаки, указывающие на симметричность балки относительно диаметральной плоскости судна» обеспечивают равномерность распределения нагрузок по длине рамного бимса.
Балка 7, размещена над палубой (что обеспечивает «вывод» подкрепляющего узла из подпалубного пространства) так, что ее продольная вертикальная
плоскость симметрии 11 размещена в продольной вертикальной плоскости симметрии 12 рамного бимса 4 (что исключает эксцентриситет передачи нагрузок от бимса к балке), 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). Вертикальные стержни 8 обеспечивают совместную «работу» бимса и балки, в составе «формируемой фермы». 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 форменной 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».