§ 18. Влияние продольных карлингсов и комингсов на величину концентрации напряжений
Комингсы грузовых люков и участки палубных перекрытий с грузовыми люками являются одними из наиболее напряженных и ответственных конструкций. Поэтому изучение работы этих конструкций в составе корпуса судна, рациональное проектирование и опыт эксплуатации постоянно привлекают внимание судостроителей.
Опыт эксплуатации судов дает немало примеров повреждений комингсов люков и палуб в этом районе (см. § 5), а это свидетельствует о том, что еще не всегда при проектировании новых судов принимаются правильные решения, что не все вопросы, связанные с рациональным проектированием грузовых люков и их комингсов, в достаточной степени изучены.
На судах с большим раскрытием палуб появились комингсы, которые идут непрерывно вдоль корпуса. Это новое конструктивное решение, и по эксплуатации таких конструкций пока еще нет исчерпывающих данных.
Комингсы работают своеобразно. Условия работы комингсов зависят от их конструктивного оформления, размеров и протяженности.
На всех судах старой постройки комингсы обычно резко обрывались, создавая у углов люков дополнительную концентрацию напряжений. На судах типа Викторы впервые в судостроительной практике продольные комингсы были продлены за габариты вырезов [14, рис. 283], что привело к резкому уменьшению числа трещин в углах грузовых люков в результате уменьшения концентрации напряжений у углов.
В последнее время на большинстве судов с полным раскрытием палуб комингсы делают непрерывными, обеспечивая общую продольную прочность корпуса (Красноград, Выборг, Полтава, Сестрорецк, Березань, Краснокамск и др.).
Во избежание отрицательного влияния на прочность корпуса непрерывные комингсы обычно приходится изготовлять из стали с более высокими механическими характеристиками, чем сталь основного корпуса.
Для приближенной оценки влияния на общую прочность связей, расположенных выше верхней палубы, изгибающихся по форме основного корпуса и сделанных из того же материала, что и корпус, используются зависимости, полученные акад. Ю. А. Шиманским. При наличии надпалубных связей возможны три случая влияния их на общую прочность (см. § 2).
Условия работы непрерывных комингсов в составе корпуса аналогичны работе фальшбортов. Использование непрерывных комингсов на сухогрузных судах и контейнеровозах дает возможность во всех случаях значительно уменьшить концентрацию напряжений у углов люков. Такая конструкция особенно целесообразна, если межлюковые перемычки полностью заняты рубками, на палубе которых установлены краны и лебедки, а проходы с борта на борт осуществляются через двери в этих рубках. Продольные стенки межлюковых рубок в этом случае являются продолжением непрерывных комингсов.
Экспериментальные (рис. 105) и натурные замеры, проведенные нами в разное время, с полной очевидностью подтвердили, что непрерывные продольные комингсы и карлингсы могут заметно уменьшить концентрацию напряжений в районе угла выреза.
Условия работы непрерывных комингсов при общем изгибе аналогичны условиям работы непрерывных карлингсов, установленных вдоль кромок вырезов, которые в настоящее время всегда включают в эквивалентный брус.
Рис. 105. Распределение напряжений (кгс/см 2 ) в палубе судна. — без комингса; —с комингсом.
При общем продольном изгибе корпуса комингсы привлекаются к работе (подобно стенкам надстроек) сдвигающими усилиями, действующими по линии соприкосновения листов комингсов с палубным настилом.
Максимальная величина сдвигающих усилий и вызываемая ими концентрация напряжений в местах палубы будет тем значительнее, чем больше площадь поперечных сечений комингсов.
При небольшом расстоянии между люками (например, на навалочниках и контейнеровозах) в углах их установки утолщенных и усиленных вварных листов не требуется, так как сравнительно небольшое снижение концентрации напряжений в достаточной степени происходит за счет установки непрерывных продольных комингсов.
Комингсы на судах более поздней постройки после массовых повреждений Либерти стали скруглять по форме выреза, однако это в большинстве случаев не дает снижения концентрации напряжений [ 14, с. 481 ].
Для определения участия комингсов в работе пластин при растяжении (имитировалась работа конструкций в районе грузовых люков палубы) Н. В. Барабановым в 1948—1949 гг. была выполнена работа по исследованию вопросов, связанных с подкреплением прямоугольных вырезов. Чтобы установить влияние комингсов на поле напряжений, в районе вырезов испытаниям на 120-тонном прессе были подвергнуты пластины из стали марки Ст.З с вырезами l : b = 2.
Продольные комингсы имели различную протяженность. Одни резко обрывались у углов вырезов в пластинах, другие постепенно сводились на нет за поперечными кромками вырезов, и третьи резко обрывались на некотором удалении от концов вырезов.
По результатам проведенных исследований были сделаны выводы о целесообразности продления комингсов за вырез и постепенного их сведения на нет. Продление за вырезы комингсов и карлингсов, установленных у продольных кромок выреза, безусловно способствует уменьшению концентрации напряжений в углах. ч Авторами была рассмотрена задача по определению поля напряжений вблизи прямоугольных вырезов, по кромке которых установлены комингсы. Для уменьшения концентрации напряжений углов люков переход продольных комингсов в поперечные выполнен по радиусу, имеющему ту же величину, что и радиус закругления углов данного выреза. Численными расчетами установлено, что умеренно развитые комингсы снижают максимальный коэффициент концентрации на кромке выреза, а большие комингсы — увеличивают.
Точка контура, в которой концентрация напряжений имеет максимальную величину, определяется касательной к контуру, проходящей под углом р = 25° к оси Ох (рис. 106).
Рис. 106. Нормальные напряжения на контуре выреза, при растяжении пластины вдоль оси Ох (r = 0,1В.
1 — без комингса; 2 — с комингсом площадью F = 0,3sb, где s — толщина пластины; b — ширина выреза; σmax = 3).
Исходя из сказанного можно сделать следующие выводы; непрерывные комингсы приводят к снижению концентрации напряжений в районе углов люков;
скругленные комингсы, умеренно развитые, снижают максимальный коэффициент концентрации на кромке выреза;
непрерывные продольные комингсы можно считать принимающими полное участие в общем продольном изгибе и включать в эквивалентный брус полной площадью, как это обычно делается для непрерывных карлингсов, так как условия работы обеих конструкций одинаковы.
Источник
Ремонт комингса грузового люка
Циркулярное письмо
MSC/Circ.1071
РУКОВОДСТВО ПО ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЮ КРЫШЕК ГРУЗОВЫХ ЛЮКОВ НАВАЛОЧНЫХ СУДОВ, ИХ ПРОВЕРКАМ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ СУДОВЛАДЕЛЬЦАМИ
(принято 5 июня 2003 г.)
1. Комитет по безопасности на море на своей 76 сессии (2 — 13 декабря 2002 г.) рассмотрел рекомендации по принятию решений, выработанные несколькими формальными оценками безопасности (ФОБ) навалочных судов, охватывающими все аспекты конструкции, оборудования и эксплуатации этих судов. В частности, признавая, что замена крышек грузовых люков на существующих судах невыполнима из-за высокой стоимости работ, Комитет решил, что большее внимание следует уделить механизмам крепления крышек и вопросу горизонтальных нагрузок на них, особенно в отношении технического обслуживания и ремонта и периодичности проверок.
2. Комитет на своей 77 сессии (28 мая — 6 июня 2003 г.), рассмотрев рекомендацию, выработанную Подкомитетом по конструкции и оборудованию судов на его 46 сессии, одобрил Рекомендацию по техническому обслуживанию и ремонту и освидетельствованиям крышек грузовых трюмов навалочных судов, изложенное в Приложении к данному циркулярному письму.
3. Правительствам-членам ИМО рекомендуется обеспечить, чтобы компании, определенные в МКУБ, эксплуатирующие суда под их флагами, были ознакомлены о необходимости внедрения процедур регулярных проверок, технического обслуживания и ремонта для механизмов закрытия крышек грузовых люков на существующих навалочных судах, чтобы обеспечить постоянно надлежащую эксплуатацию и эффективность, как предусмотрено в приложенном Руководстве.
4. Правительствам-членам ИМО далее рекомендуется обеспечить, чтобы классификационные общества, действующие от их имени, которые вовлечены в освидетельствование крышек грузовых люков навалочных судов также были ознакомлены с процедурами освидетельствования, очерченными в Руководстве, и соблюдали их.
РУКОВОДСТВО ПО ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЮ КРЫШЕК ГРУЗОВЫХ ЛЮКОВ НАВАЛОЧНЫХ СУДОВ, ИХ ПРОВЕРКАМ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ СУДОВЛАДЕЛЬЦАМИ
Данное Руководство предназначается, главным образом, для больших стальных крышек грузовых люков навалочных судов, к которым применяется глава XII Конвенции СОЛАС. Однако, оно может также быть полезным для других типов судов с минимальным надводным бортом, имеющим стальные крышки грузовых люков в местах, открытых для непогоды.
2. Вопросы конструкции
2.1 Последние исследования выявили количественные величины нагрузок волнения, действующих на бортовые и концевые кромки крышек и комингсы грузовых люков. Вскрылось, что давление значительного количества воды на палубе, которое генерирует поперечные нагрузки, значительно превосходит возможности устройств крепления крышек грузовых люков. Эти силы вызывают значительную нагрузку на стопорные упоры крышек и устройства крепления, и они только частично компенсируются силами трения и крепления.
2.2 Прочность устройств крепления крышек люков на всех судах, поэтому, должна быть пересмотрена Администрацией. Пересмотр должен обеспечить, чтобы непроницаемость при воздействии моря каждой крышки не ухудшилась, принимая во внимание условия эксплуатации судна и расположение люка. Если крышки люков или комингсы подвергаются значительному ремонту, прочность устройств крепления должна доводиться до соответствующего стандарта новой конструкции.
2.3 Системы гидравлических задраек обычно предпочтительнее ручных на больших крышках, с точки зрения удобства обращения с ними. Если используется гидравлическая система задраек, она должна защищаться от освобождения встроенным устройством механического крепления. Рекомендация 14 МАКО содержит такой совет.
2.4 Устройства задраивания и крепления должны устраиваться так, чтобы быть четко видимыми, что облегчило бы проверку надлежащего и полного крепления крышек грузовых люков в рейсе.
2.5 Изготовителям крышек следует предоставлять рекомендации по безопасной эксплуатации, проверке, техническому обслуживанию и ремонту каждого типа установленных крышек, вместе с рекомендованным перечнем запасных частей, необходимых на судне. Этот документ должен включать рекомендации по периодической замене компонентов, подверженных износу или старению. Лист учета технического обслуживания и ремонта также должен предоставляться для учета проверок судовладельцем и планирования технического обслуживания и ремонта в соответствии с Международным кодексом по управлению безопасностью ( МКУБ ).
3. Техническое обслуживание и ремонт крышек грузовых люков и систем открытия, закрытия, крепления и задраивания
3.1 Недостаток непроницаемости при воздействии моря может быть результатом:
.1 нормального использования системы крышки люка, такое как деформация комингса люка или крышки из-за удара, износа фрикционных прокладок, где они установлены, или износа задраивающего устройства, которые могут быть устранены ремонтом для восстановления первоначального состояния; или
.2 отсутствием технического обслуживания, такое как коррозия листов и ребер жесткости из-за нарушения окраски, отсутствия смазки движущихся частей; задраек, уплотнений в соединениях и резиновых уплотнений, нуждающихся в замене, или замененных неподходящими деталями.
3.2 Отсутствие надежности крышек люков может быть частично связано с повреждением или износом крепежных устройств и неверным сочленением, отсюда — неправильное распределение нагрузки в системе задраивания крышек.
3.3 Судовладельцы и операторы должны учредить программу технического обслуживания. Это обслуживание должно быть направлено на:
.1 защиту открытых непогоде поверхностей обшивки и ребер жесткости крышек люков и комингсов, чтобы сохранить общую конструкционную прочность;
.2 сохранение поверхностей направляющих роликовых крышек и уплотнительных прутков и других стальных изделий, принимающих нагрузку от прокладок или резиновых уплотнений, учитывая, что поверхность и правильный профиль, являются важными для снижения скорости износа этих компонентов;
.3 техническое обслуживание гидравлической или механической систем открытия, закрытия, крепления и задраивания в соответствии с инструкциями изготовителя;
.4 поддержание ручных задраек в соответствующих местах, с их заменой при значительном износе или потере их способностей;
.5 замену прокладок и других расходных компонентов в соответствии с рекомендациями производителя, принимая во внимание необходимость их наличия на судне или получение их с необходимой спецификацией, и что прокладки рассчитаны на конкретную степень сжатия, твердость, противостояние износу и химическому воздействию; и
.6 сохранение в рабочем состоянии дренажных стоков, если они установлены, принимая во внимание, что любые стоки, установленные с внутренней стороны уплотнений должны иметь невозвратные клапаны для предотвращения поступления воды в трюмы при ударе волн.
3.4 Рекомендуется, чтобы замена таких компонентов как уплотнения, задрайки производилась в комплекте для секции крышки люка, для равномерного распределения нагрузок.
3.5 Судовладельцам и операторам рекомендуется вести регистрацию технического обслуживания и замены компонентов, для облегчения проведения Администрацией обязательных освидетельствований. Все значительные ремонты предпринимаются только после консультации с производителем люковых крышек и с одобрением Администрации. Планы технического обслуживания люковых крышек должны быть частью судовой системы управления безопасностью, как указано в МКУБ .
3.6 Если спектр перевозимых грузов требует различных прокладочных материалов, на судне должен быть выбор прокладочного материала необходимой спецификации, дополнительно к другим запасным частям.
3.7 При каждой операции с крышкой люка, крышка и особенно — опорные поверхности и устройства стоков должны быть чистыми, насколько это практически возможно.
3.8 Особое внимание обращается на опасность выхода в море с незакрепленными крышками люков. Крепление всех крышек должно всегда завершаться до начала морского перехода. В рейсе, особенно в загруженном состоянии, устройства крепления крышек и надежность задраек должны проверяться, особенно в ожидании плохой погоды и при последующем ее наступлении.
3.9 Контейнеры и другие грузы не должны размещаться на крышках люков, если они не предназначены и не одобрены для этого. Найтовы не должны крепиться к крышкам или комингсам, если они не спроектированы на соответствующие усилия в найтовах. Поэтому, очень важно при погрузке грузов на палубу проконсультироваться с наставлением по креплению груза.
4. Освидетельствование крышек грузовых люков и систем открытия, закрытия, крепления и задраивания
4.1 Обязательные освидетельствования крышек грузовых люков и их комингсов должны выполняться Администрациями как часть ежегодного освидетельствования, требуемого статьей 14 Международной конвенции о грузовой марке, измененной Протоколом 1988 г. к ней. На судах, подпадающих под Руководство по расширенной программе инспекций при освидетельствовании навалочных судов и нефтяных танкеров (резолюция А.744(18) с поправками), они должны освидетельствоваться, принимая во внимание руководство в пункте 3.3 Приложения А вышеуказанного Руководства.
Купить полный текст документа можно после авторизации
Источник