§ 6. Навантаження, куди розрахована верхня палуба сучасних транспортних суден. Розрахунок міцності верхньої палуби та методи її підкріплення
На морському флоті є транспортні судна, у яких верхня палуба явно міцна. До них відносяться лісовози, пороми всіх видів та інші судна, спеціально призначені для перевезення палубних вантажів. Інші транспортні судна не призначені для перевезення палубних вантажів, хоча в практиці їхньої експлуатаційної діяльності нерідко трапляється необхідність приймати вантажі на верхні палуби.
Тому потрібно знати ті навантаження, куди розраховані верхні палуби звичайних транспортних суден. Однак твердо встановлених норм навантажень на палуби цих суден немає. Навантаження на бімс верхньої палуби складається з наступних груп навантажень: (1)
1) ваги окремих конструкцій (рубок, шахт, вигородок тощо);
2) ваги різних суднових пристроїв;
3) ваги різних трубопроводів, що йдуть палубою;
4) ваги палубного вантажу;
5) ваги людей, які можуть перебувати на палубі;
6) ваги води, що вкочується на палубу;
7) вертикальної складової тиску вітру;
8) зусиль, що передаються на палубу від швартовних та буксирних кнехтів, від стопорів якірного каната тощо.
Ваги по групам 1, 2 і 3 і зусилля групи 8 можуть бути враховані за їх величинами. Величиною вертикальної складової тиску вітру зазвичай нехтують внаслідок її малого значення. Вага палубних вантажів для суден, призначених для перевезення генеральних вантажів, не може бути визначена заздалегідь. Тому прийняття палубного вантажу та його розподіл по палубі провадиться з урахування міцності бімсів даного судна.
Вага людей важко піддається обліку. У звичайних умовах ця вага мала, але в деяких випадках, наприклад, на пасажирських суднах, палуба може бути завантажена суцільним натовпом людей. Навантаження від ваги людей приймають рівного навантаження шаромводи заввишки 0,5 м, або 500 кг/м2.
Навантаження від води, що влилася на палубу, визначити також важко, так як її кількість може коливатися в дуже широких межах.
Така невизначеність у навантаженнях на палубу призвела до того, що в комерційному суднобудуванні стало прийнятим вести розрахунки на деяке умовне навантаження, що охоплює сукупність усіх цих сил.
Це умовне навантаження, виражене висотою шару води, згідно з правилами Реєстру СРСР та Англійського Ллойда, становить для:
відкритої палуби надводного борту судна 1,10 м; 1,10 м;
з мінімальним надводним бортом відкритої палуби надводного борту судна
з надлишковим надводним бортом 0,86»;
відкритої палуби надбудов 0,86».
Як бачимо, прийняті до розрахунку відкритих палуб норми далеко ще не відповідають вимогам міцності при перевезеннях вантажів верхній палубі. У зв'язку з цим виникає необхідність перевірки міцності палуби перед початком навантаження палубного вантажу.
Розрахунок міцності бімса або полубімса на найбільший згинальний момент не становить великих труднощів. Зазвичай бімс є балкою, що лежить на абсолютно жорстких опорах (підпалубні балки або поздовжні перебирання). При цьому кінці балки можуть бути вільно спираються, або жорстко заробленими, або пружно заробленими з коефіцієнтом загортання 0,5. При такому пружному загортанні найбільший згинальний момент може бути визначений як середньоарифметичне з максимального згинального моменту при кінцях, що вільно спираються, і максимального згинального моменту при жорстко зароблених кінцях.
У напівбимсів один кінець, закріплений за комінгс вантажного люка чи шахти, треба завжди вважати лише вільно опертим, а інший кінець біля борту — пружно замурованим. Тому розрахунковий згинальниймомент для полубимса також повинен визначатися по середньоарифметичному з найбільшого моменту, що згинає, для випадку вільно опертого кінця біля борту і для випадку жорстко заробленого кінця біля борту. Якщо розрахунок покаже, що бімси не тримають навантаження, вантаж приймати без підкріплення палуби не можна.
Розберемо всі ці способи, починаючи з найгіршого і поступово покращуючи розподіл навантаження на палубу.
Сучасні судна досягають такої величини, що силами суднового складу рідко вдається суттєво підкріпити палубу, оскільки підкріплюючи верхню палубу, доводиться передавати навантаження на палубу твіндека. Це остання також може вимагати підкріплення, яке може бути здійснено лише встановленням підпор у трюмі, що при сучасних глибинах трюмів у 7-9 м важко здійснити в суднових умовах.
Для того щоб зменшити навантаження на слабкі частини палуби, великовагові вантажі слід розташовувати над поперечними перебірками, рамними бімсами та шпангоутами, якщо вони є. Якщо судно повністю заповнюється лісовими вантажами, то для; Підкріплення верхніх палуб рекомендується між верхнім шаром вантажу та бімсами забивати клини, щоб оперти бімси на вантаж. Однак до певної міри можна підкріпити верхню палубу, передаючи надмірне навантаження на палубу твіндека, так як вантажна палуба може бути міцнішою за верхню палубу. Якщо міцність палуби твіндека недостатня, необхідно відповідно зменшувати кількість вантажу на палубу.
При встановленні в середині полубімса або бімса стійки їхня міцність сильно зростає. При цьому стійки необхідно ставити на кожному бімсі, тому що тільки в цьому випадку всі бімси будуть підкріплені. Установка стійок сильно захаращує твіндек і ускладнює його завантаження. Для зменшення кількостістійок під бімси вгорі та на палубу твіндека внизу слід помістити поздовжні балки і між ними забити стійки вже не на кожному бімсі, а через бімс або більше в залежності від перерізу поздовжніх балок (рис. 10а). У цьому випадку верхні поздовжні балки будуть являти собою балки, навантажені реакціями від бімсів і спираються на стійки. Розрахункова схема подібної балки наведена на рис. 10б. Стійки будуть навантажені силами, що стискають, рівними навантаженню від бімса і тиску від поздовжньої балки. Нижні поздовжні балки матимуть опорами палуби твіндеків та зосереджені навантаження від стійок. Вони можуть розглядатися як балки, що лежать на пружній основі, навантажені зосередженими силами (рис. 10в). Бімси палуби твіндека будуть балками, навантаженими зосередженими силами.