Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Этапы развития танкерного флота Дальнего Востока 7
1.1. Этапы развития танкерного флота Дальнего Востока 7
1.1.1. Довоенный период 1936-1941 гг 7
1.1.2. Период Великой Отечественной войны (1941-1945 гг.) 12
1.1.3. Танкерный флот в составе Дальневосточного морского пароходства (1945-1969 гг.) 18
1.1.4. Танкерный флот в составе Приморского морского пароходства (1969 г. – по настоящее время) 26
1.2. Развитие архитектурно-конструктивного типа танкеров Дальнего Востока 35
1.2.1. Влияние особенностей перевозимого груза на АКТ 35
1.2.2. Условия эксплуатации танкеров на Дальнем Востоке 38
1.2.3. Влияние международных и отечественных требований по повышению экологической безопасности танкеров на АКТ 45
Глава 2. Вклад ученых Дальнего Востока в развитие танкерного флота 54
2.1. Решение проблем проектирования 55
2.2. Вопросы повышения надежности корпусов танкеров 58
2.3. Вопросы повышение прочности корпусных конструкций танкеров 58
2.4. Повышение эксплуатационной эффективности танкерного флота 60
2.5. Повышение экономической эффективности танкерного флота 63
Глава 3. Опыт ученых Дальнего Востока в решении проблем предотвращения повреждений корпусных конструкций танкеров 77
3.1. Причины повреждений танкеров ДВ 77
3.2. Коррозионный износ 79
3.3. Повреждения при обледенении танкеров 90
3.4. Повреждения при ходе во льдах 96
3.5. Влияние размещения жидких грузов на общую продольную прочность танкера 108
3.6 Повреждения надпалубных конструкций и верхней палубы 114
3.7 Повреждения переборок 122
3.8 Повреждения конструкций борта 132
3.9 Повреждения конструкций кормовой оконечности 134
3.10 Повреждения конструкций днища 136
3.11 Повреждения узлов соединения тронка с надстройками 141
Глава 4. Некоторые рекомендации по совершенствованию танкеров 148
4.1. Новый тип двухкорпусного танкера 148
4.2. Устройство «Азипод» 149
4.3. Ферменные конструкции двойных бортов 152
4.4. Стрингерная система набора 154
Заключение 157
Литература 159
- Танкерный флот в составе Дальневосточного морского пароходства (1945-1969 гг.)
- Повышение экономической эффективности танкерного флота
- Повреждения надпалубных конструкций и верхней палубы
- Повреждения узлов соединения тронка с надстройками
Танкерный флот в составе Дальневосточного морского пароходства (1945-1969 гг.)
После окончания ВОВ в 1945 г. танкеры «Сахалин» и «Азербайджан» были переведены на Черное море. Арендованные по ленд-лизу танкеры были возвращены США, за исключением танкеров «Артек», «Бахчисарай» и «Иосиф Сталин» [72, с.266]. Оставшийся на бассейне танкер «Таганрог» был передан ТОФу [72, с.255].
Несмотря на то, что ВОВ была закончена, японские войска все еще упорно сопротивлялись, а командование Квантунской армии посылало летчиков-смертников. Моряки танкера «Таганрог» проявили высокую бдительность и отличное боевое мастерство во время отражения атаки вражеского самолета 18 августа 1945 г. в Амурском заливе в районе Первой Речки. Самолет шел в пике на танкер, открыл огонь по мостику, где находился капитан Зайцев К.А. со своими помощниками (старпом Сахаров В.Н., стармех Поверов К.И.). Однако метким прицельным огнем капитан-лейтенант Бурмистров сумел упредить врага. Самолет загорелся и упал в воду недалеко от судна, на которое он пикировал [72, с.244].
В первые послевоенные годы Дальневосточное морское пароходство располагало пятью танкерами («Лок-Батан», «Батуми», «Иосиф Сталин», «Артек» и «Бахчисарай») общим дедвейтом 24252 т.
Кроме наливного флота ДВ пароходства, на бассейне осталось несколько танкеров типа «Артек» и танкер «Максим Горький», которые принадлежали Минрыбхозу и Минобороны.
В 1946 г. для эксплуатации наливного флота при ДВ пароходстве был создан сектор нефтеперевозок, руководство которым было поручено участнику ВОВ, капитану Рудневу Д.В.
Флот за время войны был сильно изношен и по своему техническому состоянию не мог совершать рейсы в Арктику. Часть его («Артек» и «Бахчисарай») не могла плавать зимой даже в Японском море. Танкеры не имели действующих систем подогрева груза, что затрудняло перевозки темных нефтепродуктов и масел при низких температурах. Несмотря на это, перевозки нефтепродуктов постоянно возрастали.
В 1948 г. с Черного моря был передан ДВМП трофейный танкер «Памир» (капитан Кравец М.П.) дедвейтом 9320 т, построенный в 1927 г., а также возвращены танкеры «Сахалин» и «Азербайджан». Дедвейт танкерного флота вырос до 57000 т. В зимний период часть танкеров выполняла перевозки растительного масла и соевых бобов из портов КНР в порты Европы. Танкер «Азербайджан» (капитан Вага В.А.) после капитального ремонта ежегодно участвовал в арктических перевозках.
Несмотря на рост тоннажа наливного флота, его не хватало для удовлетворения постоянно растущих потребностей завоза груза в Арктику и перевозок в малом каботаже. Поэтому ежегодно весной дополнительно приходили на Дальний Восток танкеры Черноморского пароходства («Иосиф Сталин» (рис.1.18), капитан Плявин Н.И. (рис.1.17), «Серго», «Москва», «Кремль» и др.).
Весной 1949 г. решением Минморфлота на ДВ был передан самый большой в Советском Союзе танкер «Советская нефть» (рис.1.19) дедвейтом 11710 т, построенный в 1929 г. во Франции. Этот теплоход – один из первых бензиновозов, строился по проекту академика Крылова А.Н. [97, c.8]. Длина его составляла 143,9 м, ширина 17,34 м, осадка 8,86 м, скорость 11 уз. Судно имело 18 танков, сухогрузный трюм на 1000 т груза, 2 стрелы и грузовые лебедки, устройство для автоматических замеров уровня груза в танках [93, с.26].
В довоенные годы танкер совершал рейсы с Черного моря, перевозил топливо и оборудование для перевалочной нефтебазы в Нагаево. В мае 1932 г., несмотря на огромный риск, в условиях штормовой погоды танкер с недегазованными танками под командованием капитана Алексеева А.М. спас экипаж и пассажиров горящего французского лайнера «Жорж Филиппар» [74, с.5]. Во время войны танкер принял участие в перевозке зерна. Перевозка зерна на обычных танкерах в мировой практике получила повсеместное признание как «русский способ» [172, с.23].
Танкерный флот нес потери и в послевоенный период. В феврале 1946 г. в условиях жестокого шторма в Тихом океане переломился танкер «Донбасс», следуя с 15 тыс. т мазута из американского порта Сан-Педро во Владивосток. Хотя обе половины судна остались на плаву, капитан Гогинов П.М. и некоторые члены команды погибли. Кормовая часть судна с экипажем из 47 человек была обнаружена через четверо суток и взята на буксир американским танкером «Пуэнте-Хиллс», а носовая часть с единственным человеком на борту вторым штурманом Лепке Е.Н. – нашим танкером «Белгород» (капитан Вага В.А.). Капитан Вага В.А., учтя ветровой режим, течение, вычислив дрейф обломка, точно проложил курс на поиски и обнаружил носовую часть танкера в 275 милях от места катастрофы через 2 суток [118, с.42]. Причем буксировка глубокосидящей в воде носовой части танкера происходила 47 суток (23 дня – кормовой части) в тяжелых метеорологических условиях без подготовки и специального буксирного устройства. Благодаря умелым распоряжениям старшего помощника капитана Пушкарева А.В. и старшего механика Кудаковского Б.К., удалось избежать аварийных ситуаций кормовой части во время урагана. Обе части судна доставили в порт Сиэтл (США).
В январе 1949 г. танкер «Лок-Батан» (капитан Ершов В.И.), следуя с грузом пищевого и технического масла из Владивостока в Нагаево, при неблагоприятных метеоусловиях на Курильских островах сел на камни о. Маканруши. Начавшийся шторм разбил танкер о камни, спасти его не удалось. В 1962 г. на Курилах потерпел аварию танкер «Сахалин», после чего в строй уже не вернулся.
В 1951 г. от Черноморского пароходства был получен танкер «Передовик» дедвейтом 1976 т.
Благодаря интенсивной эксплуатации флота перевозки продолжали расти. Этому способствовало окончание строительства нового грузового пирса на Владнефтебазе с трубопроводом до 12 дюймов, что значительно снизило простои танкеров в ожидании причала и погрузки.
В 1951 г. началась постройка танкеров типа «Казбек» дедвейтом 11800 т, 10 из которых в 60-х гг. поступили в Дальневосточное пароходство («Егорьевск», «Махачкала», «Молодечно», «Комсомолец Украины», «Москальво», «Петр Ширшов», «Славгород», «Фрунзе», «Черновцы», «Горький») (рис.1.20, табл.1.3). По тем временам это были крупные суда длиной 145 м. Танкеры предназначались для перевозки нефтепродуктов двух видов. При их создании были применены сварка и секционный метод постройки, позволившие сократить сроки постройки судна на стапеле. По конструктивному типу это были однопалубные, трехостровные суда с кормовым расположением машинного отделения, 15 поперечными и двумя продольными переборками. Танкеры типа «Казбек» совершали рейсы во многие порты мира, ходили и в Антарктику.
Повышение экономической эффективности танкерного флота
Павлюченко Ю.Н., Барановым Е.Л., Гундобиной А.Д., Михайловым Ю.П. выполнен анализ целесообразности применения барже-буксирных составов в ДВ бассейне [38], который показал, что значительный экономический эффект может быть получен в случае перевозки нефтепродуктов с Комсомольского-на-Амуре нефтеперегонного завода в ряд портопунктов Дальневосточного бассейна (побережье, Сахалин, Камчатка) с помощью составных судов.
Преимущества, которыми обладают составные суда по сравнению с обычными самоходными судами, заключаются в том, что система барже-буксирных перевозок является гибкой. Она дает возможность использовать буксир с его силовой установкой для работы попеременно с несколькими несамоходными баржами, позволяет до минимума свести время простоев буксира.
18 июля 1982 г. вступила в силу Международная конвенция (МК-69), одобренная Лондонской международной конференцией по обмеру судов, созванной Межправительственной морской консультативной организацией (ИМКО) в 1969 г. Все строящиеся или модернизируемые суда должны подчиниться требованиям этой конвенции. Анализ влияния МК на регистровую вместимость танкеров Приморского морского пароходства, проведенный в 1985-86 гг. в ДВПИ Гольяном П.С., Грицкевич Е.О., Павлюченко Ю.Н., выявил отдельные типы танкеров, для которых досрочный перевод на новые правила обмера при эксплуатации на внутренних линиях дает значительный экономический эффект. Например, на танкерах типа «Дрогобыч» валовая вместимость увеличивается на 1,7 %; на танкерах типа «Самотлор» - на 8,1%, а чистая вместимость уменьшается на 17 % за счет кубатуры балластных танков, расположенных в двойных бортах и двойном дне [64].
Безаварийное плавание судов является существенным резервом повышения рентабельности работы морского флота. Живучесть судна в аварийной ситуации невозможно обеспечить без надлежащего обучения и практической подготовки экипажа к борьбе с водой, пожаром, дымом и к спасению людей на море.
Большой группой сотрудников ДВПИ в составе: Павлюченко Ю.Н., Борисенко С.Ф., Гольяна П.С., Грицкевич Е.О., Гундобиной А.Д., Колесова А.Г. и др. для Приморского морского пароходства в 1982-1985 гг. был выполнен проект переоборудования танкера «Аракс» типа «Аксай» под учебно-тренировочный центр по борьбе за живучесть судов, который позволял проводить тренировки членов экипажа танкеров в условиях, максимально приближенных к реальной аварийной обстановке [141].
На Основании Исследований, Выполненных В Настоящей Главе, Установлено, Что Значительный Вклад В Совершенствование Танкерного Флота Внесли Ученые Дальнего остока (Двпи, Дввиму, Дниимф). Работы Дальневосточных Ученых Посвящены Изучению
Особенностей Эксплуатации Танкеров В Дв Бассейне, Их Классификации, Совершенствованию Работы Специальных Систем, Изучению Повреждений Корпусных Конструкций И Их Подкреплению, Коррозионного Износа, Уменьшения Вибрации И Качки, Улучшения Обитаемости, Увеличения Грузоподъемности, Совершенствования Архитектуры, Обеспечения Экологической Безопасности И Т.Д.
Анализ Опыта Совершенствования Танкеров, Предназначенных Для Эксплуатации В Дальневосточном Бассейне, Может Быть Использован В Дальнейшем При Проектировании Новых Танкеров.
Краткие биографические данные об ученых, занимавшихся проблемами танкеров на Дальнем Востоке
Аникин Евгений Петрович (1916 – 1997) профессор кафедры Теории и проектирования корабля ДВГТУ В 1943 г. окончил ДВПИ по специальности «инженер-кораблестроитель». В 1959 г. в Горьковском политехническом институте защитил диссертацию по теме «Распределение напряжений в некоторых типах прерывистых связей судового корпуса». Трудовая деятельность (более 50 лет) связана с ДВГТУ, где прошел путь от преподавателя до зав. кафедрой Теории и строительной механики корабля.
Специализация: проблемы прочности изношенных кораблей (натурные испытания прочности танкера «Памир») и пластмассовых гребных винтов со съемными лопастями, концентрации напряжений в прерывистых связях корпуса судна, постановка судов в док, прочность судов при кручении.
Более 100 публикаций, в основном в журнале «Судостроение», в трудах ДВПИ.
м Антоненко Владимир Саввич (1917-…) доцент кафедры Теории и проектирования корабля ДВГТУ В 1939 г. закончил ЛКИ и в 1940 г. начал трудовую деятельность на заводе на заводе им. К.Е. Ворошилова (Дальзавод) конструктором техотдела, одновременно ведя преподавательскую и научную работу в ДВПИ на кафедре Строительной механики корабля. В 1944 г. переведен на штатную преподавательскую работу в ДВПИ. В мае 1944 г. Антоненко В.С. назначен зав. кафедрой Теории и проектирования судов.
Специализация: проектирование, судовые движители, строительная механика корабля.
Владимир Саввич вел НИР по ледовой защите кораблей, переработке проекта сварного катера, техническому руководству постройки головного малого танкера, исследование прочности судов типа «Либерти», исследование остойчивости буксиров при рывке буксирного троса, исследование влияния точности обработки лопастей гребных винтов на ходкость, изучение влияния грушевидных наделок на руле на ходкость и поворотливость промысловых судов. Результаты по исследованию остойчивости буксиров при рывке буксирного троса учтены при составлении норм остойчивости буксиров.
В 1963 г. утвержден в ученом звании доцента. С 1964 г. по 1971 г. возглавлял кораблестроительный факультет. С 1945 г. в течение 10 лет был ученым секретарем НТО, а 1975 г. - зам. председателя Приморского краевого правления НТО, почетный член НТО.
Антоненко Сергей Владимирович (1943) доктор технических наук, профессор кафедры Теории и проектирования корабля ДВГТУ, академик Российской Академии транспорта В 1966 г. закончил ДВПИ по специальности «Судостроение и судоремонт». Трудовая деятельность неразрывно связана с ДВГТУ (с 1966 г.). Защитил кандидатскую (1974) и докторскую (1994) диссертации.
Специализация: исследование вопросов оптимального проектирования доковых опорных устройств, мореходность и прочность судов на волнении. Разработки, выполненные при участии Сергея Владимировича, позволили в несколько раз уменьшить затраты на подготовку опорных устройств в доках Дальзавода и ряда других заводов страны. Его рекомендации использовались, в частности, при доковании лихтеровоза «Алексей Косыгин», аварийного танкера «Ижора», тяжелых авианесущих крейсеров типа «Киев» и тяжелых ракетных крейсеров.
Опубликованы учебные пособия: «Обеспечение прочности, остойчивости и непотопляемости судов при ремонте», «Учет требований экологии в судостроении»; более 10 статей в журнале «Судостроение», 3 авторских свидетельства.
Барабанов Николай Васильевич (1914 – 2002) доктор технических наук, профессор, академик Российской Академии транспорта, заслуженный деятель науки и техники РФ
После окончания (1939) ЛКИ по специальности «Кораблестроение» работал в ДВГТУ, являлся участником ВОВ. Специализация: исследование прочности и надежности конструкций судов с целью разработки рациональных конструктивных типов судов с учетом данных эксплуатации в наиболее тяжелых условиях плавания; разработка научных основ усовершенствования конструкций, получающих повреждения; теоретические и практические методы проектирования прерывистых связей судового корпуса. Барабановым Н.В. разработаны методы уменьшения сопротивления движения судов ледового плавания с помощью обмывания струей от водометов, а также методы подкрепления цельносварной конструкции. Теоретические разработки использованы для проектирования новых конструкций и устранения повреждений в них. Научная школа Барабанова Н.В. связана с решением вопросов конструирования судов, учитывающих данные об реальных условиях эксплуатации. Под руководством Барабанова Н.В. осуществлены многие экспедиции на судах, совершавших длительные океанские плавания.
Более 300 публикаций, в том числе 4 издания учебника «Конструкция корпуса морских судов», за который получил Государственную премию, премию им. проф. В.П. Вологдина. Имеет 8 изобретений. Беловицкий Евгений Михайлович (1940) доктор технических наук, профессор, заведующий общетехнической кафедрой ДВГАЭУ Закончил в 1963 г. кораблестроительный факультет ДВПИ, затем работал в Приморском ЦКБ. В 1964 г. поступил в аспирантуру и был направлен на учебу в Киев. В 1970 г. защитил кандидатскую диссертацию «О решении задачи подкрепления накладными элементами криволинейных отверстий тонких плиток при осесимметричных нагрузках». Дальнейшее развитие это исследование нашло в работах Шемендюка Г.П. по направлению «Исследование работы днищевых перекрытий судов, ослабленных вырезами». В 1970-75 гг. проводились испытания на крупномасштабных моделях, были подготовлены отчеты, результаты докладывались на конференциях.
После защиты Беловицкий Е.М. работал до 1975 г. на кафедре Сопротивления материалов ДВПИ, вел работу с Киевским институтом электросварки по направлению «Неразрушающие методы контроля». В ДВПИ с участием Евгения Михайловича был разработан прибор, измеряющий остаточные сварочные напряжения в корпусных конструкциях после механической обработки сварных швов. Прибор был внедрен на заводе «Звезда». По этой работе была защищена докторская диссертация «Оценка прочностного состояния сопряженных элементов конструкций по данным магнитоупругого контроля и расчета».
С 1992 г. Евгений Михайлович работает в ДВГАЭУ на кафедре Общетехнических дисциплин. Имеет более 100 научных трудов, в том числе: «Концентрация напряжений и прочность сопряженных элементов сосудов и аппаратов» (1998), «Прикладные методы расчета и контроля прочности сопряженных элементов конструкций» (1990), 5 авторских изобретений по методу магнитоупругого контроля. Направления научных интересов: концентрация напряжений около отверстий; судовые конструкции с вырезами и подкреплениями; магнитоупругий контроль.
Повреждения надпалубных конструкций и верхней палубы
Повреждения надпалубных конструкций и верхней палубы обычно происходят в результате обледенения, швартовки или заливаемости.
В осенне-зимний период в штормовую погоду на танкерах типа «Казбек», «Аксай», «Баскунчак» эксплуатирующихся в Дальневосточном морском бассейне, было подвержено обледенению леерное ограждение, затем деформировалось и происходил отрыв его от палубного настила.
На танкерах, снабжающих промысловые суда бункером и пресной водой, при швартовке и контактной передаче жидкого груза также часто повреждается леерное ограждение главной палубы. Такое повреждение наблюдалось, например, по правому борту танкера «Надым» в 1993 г. Более подробно повреждения леерного ограждения и рекомендации к его конструкции и устройству рассмотрены в п.3.3. При навале танкера, принимающего нефтепродукты, на кормовую оконечность танкера-снабженца повреждается шлюпочная палуба и шлюпочное устройство. Такое повреждение наблюдалось в 1989 г. по левому борту танкера «Усинск» (типа «Самотлор»).
Надежным средством сообщения между отдельными надстройками на танкере служит переходной мостик, на котором, к тому же, крепятся трубопроводы судовых систем и судовые электрокабели.
Деформации мостика почти в полтора раза превышают деформации главной палубы, поэтому скользящие соединения мостика должны допускать значительные деформации (до 30 мм).
На танкере «Алейск» наблюдался отрыв переходного мостика от надстроек, так как принятые расширительные соединения не исключали работы переходного мостика как верхней связи эквивалентного бруса (рис.3.18). Дополнительные скользящие соединения по элементам рамы крепления мостика допустили бы перемещение конструкций мостика в горизонтальном направлении.
В результате обзора повреждений носовых палубных перекрытий, проведенного в ДВПИ, были выявлены характерные повреждения при заливаемости: просадка палубы бака; деформация и разрывы балок подпалубного набора; деформация опорных конструкций (шпангоутов, пиллерсов, переборок); деформация и отрыв фальшборта с возникновением трещин в палубном настиле под стойками.
При волнении моря 6-7 баллов танкеры типа «Самотлор» принимают большие массы воды на палубу бака, в результате чего на перекрытие воздействуют значительные гидродинамические нагрузки, способные привести к деформациям корпусных конструкций. В ряде случаев отмечалась потеря устойчивости бимсов и бимсовых книц палубы бака, а также – появление трещин в палубе бака в точках притыкания концов контрфорсов фальшборта [156, с.93]. Неоднократно отмечались вмятины протяженностью 3-5 шпаций в разных районах палубы бака (рис. 3.19) [77, с.21].
Повреждения элементов палубных конструкций от вкатывающихся масс воды отмечались и на танкерах типа «Интернационал». Имели место повреждения фальшборта, наблюдалась потеря устойчивости отбойной переборки форпика в месте установки пиллерса.
В рейсах с грузом на танкерах финской постройки типа «Аксай», «Алтай», «Певек» от ударов волн сминались контрфорсы и возникали трещины на палубе полубака в местах крепления к ней контрфорсов козырька и фальшборта (рис.3.20). Например, на танкере «Раума» (1968 г. постройки) в 1969 г. во время шторма в Тихом океане ударом волны завалило фальшборт на палубу бака. При этом было смято четыре контрфорса, киповая планка и 4 шпангоута с кницами в носовой подшкиперской. Данный случай указывал на недостаточную прочность конструкции фальшборта.
Для разнесения нагрузки на большую площадь палубы полубака необходимо предусматривать промежуточные элементы (швеллер и др.), устанавливаемые под контрфорсами. Толщину палубных листов, прилегающих к борту, следует увеличивать, а под настилом палубы против мест притыкания контрфорсов устанавливать карлингс.
Периодически танкеры Дальневосточного морского бассейна занимаются снабжением топливом и водой судов промыслового флота в районах промысла.
При швартовках в море на волнении на танкерах типа «Певек», «Аксай», «Баскунчак», «Интернационал», «Самотлор» и других часто повреждались крылья ходового мостика, шлюпочное устройство, деформировался фальшборт и стенки надстройки (рис.3.21). Например, танкер «Ухта» (1964 г. постройки) при осмотре в 1966 г. имел по правому борту в районе 36-100 шп. вдоль наружной обшивки юта плавную вмятину со стрелкой прогиба f = 50 мм, в районе 109-114 шп. – вмятину со стрелкой прогиба f = 30 мм. По левому борту в районе 75-124 шп. обшивка юта имела деформацию со стрелкой прогиба до 100 мм. В 1968 г. был заменен переходной лист соединения юта с ширстреком по ЛБ. Палуба юта в районе установки контрфорсов фальшборта имела вмятины и трещины. В 1970 г. наружная обшивка юта по правому борту в районе 94-104 шп. имела завал борта со стрелкой прогиба до 75 мм.
В 1993 г. в результате навала порожнего танкера по правому борту танкера «Надым» в носовой части главной палубы было смято леерное ограждение. В 1989 г. по левому борту танкера «Усинск» в кормовой оконечности были повреждены шлюпочная палуба и шлюпочное устройство при навале порожнего танкера [, с.93].
На ряде танкеров трещины начинаются в жестких точках соединения главной палубы, лобовой стенки рубки и продольной переборки судна (рис.3.22). Появление трещин можно предотвратить путем установки книц под палубой, в плоскости лобовой стенки рубки и на палубе, в плоскости продольной переборки судна. Кницы перевязываются с основным набором так, чтобы концы книц не стали очагами возникновения новых трещин.
При проектировании и модернизации конструкций надстроек следует учитывать степень участия их продольных выгородок в продольном изгибе судна. Например, на танкерах типа «Певек» продольная выгородка юта по правому борту являлась продолжением стенки тронка. В верхнем, более тонком листе выгородки (S=4 мм) был выполнен прямоугольный вырез для прохода трубы системы вентиляции. После модернизации узла соединения тронка с ютом путем установки по стенке тронка вертикальной кницы высотой до палубы юта, напряжения в плоскости выгородки при перегибе судна возросли, и по углам выреза стали появляться трещины (рис.3.23). Для обеспечения надежности углы выреза следовало скруглить, вырез подкрепить пояском, а толщину верхнего листа выгородки принять такой же, как и у нижнего (S=10 мм).
Танкеры типа «Аксай» являются модернизированным вариантом танкеров типа «Певек». При их конструировании были учтены некоторые недостатки танкеров первой серии. В связи с этим на танкерах типа «Аксай» предусматривалась установка по стенкам тронка и в диаметральной плоскости больших переходных книц высотой до палубы юта. Эти кницы имели скругленную свободную кромку и поясок (рис.3.7.6). Кроме книц могут быть использованы подвижные соединения.
Повреждения узлов соединения тронка с надстройками
В Дальневосточном морском бассейне эксплуатировалось большое количество малых танкеров с ящичной палубой и одной продольной переборкой. К ним относились танкеры финской постройки типа «Клязьма» дедвейтом 1100 т, типа «Певек» и «Аксай» дедвейтом 4000 т постройки 60-70-х гг. Был даже клепаный танкер «Батуми» дедвейтом 9650 т 1931 г. постройки.
Длительное время в ДВПИ проводились наблюдения за эксплуатацией многочисленных тронковых танкеров финской постройки типа «Певек», на которых в первые же годы эксплуатации начали появляться трещины в следующих местах (рис.3.51):
- по углам тронка, в сварных швах соединения тронка с надстройками – баком, средней надстройкой и ютом;
- в диаметральной плоскости, над продольной переборкой танкера по сварным швам, соединяющим палубу тронка со стенками надстроек;
- в сварных швах соединения продольных вертикальных выгородок бака и юта с поперечными стенками этих надстроек на уровне палубы тронка, привариваемой к наружной стороне соответствующей поперечной стенки надстройки.
Анализ повреждений танкеров типа «Певек» показал, что трещины в узлах соединения палубного ящика с надстройками возникали в результате совокупного действия следующих факторов:
1. Принятие бескничных узлов соединения тронка с надстройками сопровождалось образованием макроконцентраторов в виде жестких точек, в которых соединялись при помощи сварки листовые конструкции, расположенные в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях.
2. В жестких точках наблюдается пересечение сварных швов. Сварные швы при наличии усилений и подрезов сами могут служить источниками концентрации напряжений.
3. На морских судах во время эксплуатации напряжения часто изменяются как по величине, так и по знаку. При этом происходят повторные пластические сдвиги в местах концентрации напряжений. Уменьшение пластичности материала, вызванное повторным пластическим сдвигом, увеличивает склонность металла к хрупкому разрушению.
4. При общем продольном изгибе танкера палуба тронка испытывает большие напряжения, т.к. она отстоит от нейтральной оси эквивалентного бруса дальше, чем другие прочные связи судна.
5. Корпус танкеров типа «Певек» при движении их в балласте с полной скоростью хода подвержен большим гидродинамическим нагрузкам, приходящимся на днище в носовой оконечности, с последующей вибрацией корпуса. Повышенная вибрация корпуса способствует развитию усталости металла, особенно в зоне больших местных напряжений, даже при малом количестве циклов.
6. Эксплуатация танкеров в Дальневосточном морском бассейне связана с рейсами в районы, характеризующиеся частыми штормами и низкой температурой окружающего воздуха. Во время шторма на лобовые стенки надстроек низкобортных танкеров действуют большие гидродинамические нагрузки от ударов волн. При восприятии этих нагрузок участки конструкций вне жестких точек имеют большую податливость, и изгибающаяся пластина лобовой переборки надстройки оказывается жестко закрепленной в нескольких точках.
7. Плавание при низкой температуре окружающего воздуха способствует снижению ударной вязкости металла.
Трещины, появляясь в жестких точках соединения тронка с надстройками, распространялись в плоскости, перпендикулярной направлению наибольших растягивающих усилий. Выйдя за пределы области с повышенной концентрацией напряжений, трещины задерживались или распространялись очень медленно в результате раскрытия и закрытия их при перемене знака напряжения [134].
В местах соединения тронка с баком напряжения от общего продольного изгиба судна имеют небольшую величину. Во время хода танкера даже в штормовую погоду волны практически не ударяют по поперечной переборке бака, поэтому трещины в этом районе появляются сравнительно редко. Их появление обычно связано с сильным шлепанием о воду носовой оконечности во время шторма при ходе судна с минимальным балластом, с навалом бункеруемых судов на носовую часть танкера или с ударами судна о пирс.
Так, на танкере «Певек» в декабре 1962 г. при стоянке судна у причала порта Корсаков в результате повторных ударов судна бортом о пирс при ветре до 11 баллов палуба бака была деформирована, а по углам тронка у кормовой переборки бака по сварным швам образовались трещины длиной до 100 мм (рис.3.51).
На танкере «Комсомолец Приморья» зимой 1966 г. при навале бункеруемого судна образовалась трещина в сварном шве, соединяющем угол тронка правого борта с кормовой поперечной переборкой бака. Горизонтальная трещина имела длину 130 мм, а вертикальная – 60 мм. Кроме того, в сварном шве соединения продольной выгородки малярной кладовой с поперечной переборкой бака образовалась трещина длиной 200 мм, взяв начало на уровне палубы тронка.
На танкере «Вилюйск» в декабре 1961 г. появились трещины в узлах соединения кормовой стенки бака, палубы тронка и продольной выгородки тамбура схода в помповое отделение. Трещины распространялись по сварным швам: длина горизонтальной трещины – 350 мм, вертикальной – 250 мм. Кроме того, образовалась трещина по сварному шву соединения палубы тронка с баком в диаметральной плоскости над продольной переборкой.
Конструкция неподкрепленного узла соединения бака с тронком показана на рис.3.52.
Для ликвидации жесткой точки в поле пластины была рекомендована замена точечной передачи нагрузки линейной путем установки книц со скругленной свободной кромкой, а в местах опирания книц на неподкрепленные набором листы конструкций, у углов поясков набора, приваренных к смежным конструкциям, у мест резкого обрыва связей – перевязка набора смежных конструкций и опирание концов книц на бракеты.
Кница увеличивает сопротивление узла действию раскрывающих усилий при перегибе судна и при динамических волновых нагрузках на надстройки танкера. Скругление же свободной кромки кницы приводит к смягчению жесткости свободной кромки и уменьшению концентрации напряжений у носков кницы до 1,25-1,30 (против 3,5-4,0 у книц с прямолинейной свободной кромкой).
Кроме того, во время шторма лобовая стенка средней надстройки часто воспринимала динамические нагрузки от ударов волн. В результате появлялись трещины в бескничных узлах соединения палубного ящика с лобовой стенкой средней надстройки.
Аналогичные трещины по сварному шву возникали на танкерах «Абагур», «Анапка», «Вилюйск», «Комсомолец Приморья» и «Синегорск».
На этих же судах при плавании в северных широтах во время шторма появились трещины (горизонтальные и вертикальные) по углам тронка в местах соединения тронка с лобовой стенкой средней надстройки (рис.3.51).
