Соединение корпуса с палубой

Палуба является самой основной и характерной конструкцией, присоединяемой к корпусу. В идеале она должна составлять с ним единое целое, поэтому такое соединение должно быть весьма прочным. Различают два варианта изготовления палубы и присоединения ее к корпусу:

1. Палуба представляет формованную конструкцию, и задача заключается в соединении двух окончательно отформованных частей судна. Этот вариант более типичен для условий промышленного производства, а также для малых судов.
2. Палуба изготовляется из дерева. В этом случае она соединяется с корпусом, как и при оснащении обычного деревянного судна.

Однако следует иметь в виду, что соединение палубы с корпусом всегда является трудоемкой и ответственной операцией. Во всех случаях, когда это возможно и отвечает условиям эксплуатации, целесообразно приобретать формованный корпус с уже установленной на нем и тоже формованной палубой. Чтобы корпус и палуба действительно стали единым целым, на соединения палубы с корпусом должны быть наформованы с перекрытием стыковые накладки или угольники. Иногда этого бывает достаточно при установке не только формованной, но и фанерной палубы на небольшое судно. Обычно деревянная палуба должна опираться на палубные бимсы и внутренний привальный брус. Как и при установке палубы на любом другом судне, указанные конструктивные элементы играют здесь роль прочных связей и для корпуса.

Нормальная нагрузка, действующая на палубу, стремится уменьшить угол между палубой и корпусом и, следовательно, «раскрыть» соединение между ними с наружной стороны. В грамотно спроектированном соединении как наружная, так и внутренняя сторона должны быть укреплены с помошью стыковой накладки или сквозных механических креплений, которые можно совместить с креплениями наружного привального бруса, планширя или буртика.

Соединение палубы с корпусом путем заполнения стыка шпаклевкой, состоящей из смолы и стекловолокна, само по себе недостаточно надежно, хотя оно широко применяется при постройке не только небольших дешевых судов, но зачастую и таких судов, создатели которых пытаются обосновать их высокую цену претензиями на высокое качество. Упомянутый способ пригоден для уплотнения соединения, но лучшие результаты получаются при сочетании уплотнения шпаклевкой с креплением болтами или заклепками-пистонами либо с приформовкой поверх соединения угольника, поскольку шпаклевка не является достаточно эффективным связующим и не может прочно соединить формованные конструкции. И палуба и корпус обладают некоторой эластичностью, поэтому, когда в стык между ними будет набиваться шпаклевка, они немного раздвинутся. Следовательно, в конструкциях возникнут деформации и внутренние напряжения. Шпаклевка на основе эпоксидной смолы - более сильное связующее, однако независимо от вида используемого связующего для обеспечения надежной связи соединение необходимо правильно спроектировать, а соединяемые элементы после нанесения шпаклевки плотно сжать.

Приформованный изнутри угольник очень прочно соединяет палубу с корпусом и, кроме того, может служить опорой как для формованной, так и для деревянной палубы. Деревянную палубу, особенно изготовленную из фанеры, гораздо удобнее приформовать к корпусу, создавая для нее надлежащую опору, а не присоединять с помощью специально изготовленных и пригоняемых по месту деревянных деталей. Мокрый стыковой угольник будет надежно крепить формованную палубу, а при установке деревянной палубы помимо него необходимо использовать механические крепления (угольник же будет в этом случае играть главным образом роль опоры). Многие из рассмотренных далее способов соединения в равной степени пригодны для фанерной, дощатой и формованной палубы.

Когда к корпусу крепится палуба с отогнутой кромкой, невозможно точно выдержать необходимую толщину отогнутой кромки и внутренний радиус гибки, поэтому их значения обычно колеблются в широких пределах, в том числе и из-за местной волнистости. Формованный угольник не может иметь такое же сечение, как согнутый из металла. Металл изгибается относительно нейтральной оси, при этом внутренний радиус получается меньше наружного. Когда же при формовании на поверхность матрицы последовательно накладываются слои материала, то для каждого из них характерна тенденция сохранить свою толщину неизменной. Следовательно, теоретически внутренний радиус должен быть таким же, как наружный. На практике же он обычно больше вследствие явления «мостообразования» и натекания. Если при этом требуется выдерживать жесткие допуски, то в процессе подгонки по месту придется прибегнуть к сошлифовке или спиливанию напильником лишнего материала с внутренней стороны. Внутренний привальный брус или иной упрочняющий элемент, расположенный по периметру верхней кромки корпуса, поможет сохранить форму угольника после его извлечения из матрицы до тех пор, пока не будет установлена палуба и все сопрягаемые элементы не займут необходимое взаимное положение.

Непосредственно после формования, будучи не полностью отвержденным, корпус обладает значительной эластичностью и может оседать под действием собственной массы, а также массы устанавливаемых на него конструкций и выполняющих работу монтажников. Поэтому необходимо обеспечить надлежащую опору для корпуса, которая позволила бы сохранить его форму до тех пор, пока не завершится процесс отверждения, т. е. не только на период оснащения, но также на время хранения и транспортировки. В равной степени важно обеспечить опору и для палубы. Конфигурация, которую имеет конструкция при отверждении, в дальнейшем останется неизменной, независимо от того, соответствует она форме, полученной в процессе формования, или нет. Попытка вернуть отвержденной конструкции правильную форму путем применения силы неизбежно приведет ее в напряженное состояние, так же, как деформация под нагрузкой. Следовательно, при подгонке с применением силы в конструкции возникают ослабляющие ее внутренние напряжения. Насколько часто это случается, показывают трещины, появляющиеся под действием напряжений.

Во избежание описанных выше неприятностей рекомендуется в дополнение к любому соединению на клею, с помощью шпаклевки или приформованного угольника скреплять палубу с корпусом болтами. Помимо увеличения надежности болтовые крепления позволяют предотвратить возможное отставание скрепляющего вещества вследствие податливости корпуса, приводящее к нарушению соединения, основанного на адгезионной связи. Теми же болтами обычно крепят и наружный привальный брус, который ввиду повреждения или износа приходится время от времени заменять. Поэтому к находящимся с внутренней стороны гайкам следует обеспечить свободный доступ, но сами гайки можно слегка заделать. Чтобы в процессе затяжки болтов не появились деформации, приводящие к образованию морщин, перед установкой болтов и затяжкой болтовых соединений палубу нужно зафиксировать относительно корпуса с помощью зажимов.

Выполнить формование с соблюдением жестких допусков невозможно. Помимо возникновения деформаций, усадки и температурных изменений в формуемой конструкции изменения могут также происходить и в самих формах. Соединения необходимо проектировать с зазором, заполняемым при монтаже шпаклевкой на основе смолы, деревянными вкладышами или посредством установки прокладок. После затяжки болтов стягиваемые поверхности не должны соприкасаться.

Бимсы для деревянной палубы бывают деревянными, классической конструкции, устанавливаемыми до монтажа палубы, но в качестве бимсов могут также служить ребра коробчатого сечения с фланцами или уголки, приформованные к внутренней стороне палубы для повышения жесткости после ее установки на судно. Обычно приформованные профили применяют на небольших судах, размеры которых позволяют изготовить палубу из одного листа фанеры, но их используют и как дополнение к нескольким деревянным или заранее отформованным бимсам, играющим роль предварительной опоры для палубы, и, наконец, для подкрепления уже изготовленных палубы и крыши
каюты.

Обычно палуба из стеклопластика формуется целиком, со всеми бимсами и крепится как единое целое. Бимсы необходимы даже для совсем небольшого судна. Нагрузки, действующие на палубу (ступивший на палубу человек, ящики с провизией или арматура для крепления снастей), в отличие от нагрузок на корпус, которые равномерно распределяются окружающей его массой воды, являются в основном сосредоточенными.

Палубные бимсы - это, как правило, формованные ребра жесткости коробчатого сечения, расположенные по общепринятой схеме или уложенные на очень небольшом расстоянии одно от другого, т. е. образующие "вафельную" структуру. Углубления и гофры также способствуют увеличению жесткости. В качестве подкрепления широко используется развитой диаметральный брус, отформованный с заполнителем из дерева.

Рис. 26. Присоединение палубных бимсов к внутреннему привальному брусу: а—под палубой на палубные бимсы и шпангоуты наформован уголок, который прочно связывает их в одно целое; б — палубные бимсы и шпангоуты пристыкованы к внутреннему брусу и соединены в единую конструкцию при помощи наформованного на них уголка.

При оснащении корпуса, отформованного другой фирмой, еще до начала его изготовления должна быть достигнута полная ясность относительно количества шпангоутов, их формы и точного расположения. Рекомендуется также четко определить, как палуба будет соединяться с корпусом (рис. 26—30), и обсудить этот вопрос с изготовителями корпуса. Они могут значительно облегчить или, наоборот, сильно усложнить работу. Обсуждение особенно необходимо, если при оснащении применяют только сухие крепления. Подробная проработка и согласование проекта на ранней стадии выполнения работ окажутся весьма своевременными. Когда корпус уже отформован, наверное слишком поздно приформовывать внутренний привальный брус, шпангоуты или опоры, позволяющие просто и надежно закрепить деревянные детали и конструкции.

Рис. 27. Соединение палубы с корпусом на малых судах: а—посредством заполнения стыкового зазора шпаклевкой из стекловолокна и смолы (допустимо лишь для самых малых и дешевых судов); б — на шпаклевке, но с дополнительным креплением болтами или заклепками, одновременно крепящими и защитную накладку; в—приформованным уголком; г—соединение отогнутых наружу кромок болтами или заклепками с последующей защитой накладкой (надеваемым с натягом прессованным профилем из поливинилхлорида или алюминиевой полосой); д — стыковое соединение, подкрепленное стыковкой накладкой в виде приформованного уголка и закрытое резиновой защитной накладкой; е — прочное, но весьма уязвимое соединение отогнутой вниз кромки палубы с отогнутой наружу полкой бортовой обшивки, выполненное на заклепках и подкрепленное приформованным уголком.

На рис. 28, а показано соединение корпуса с палубой, которое при эксплуатации судна приносит меньше всего неприятностей. Не следует упускать из виду, что на внутренней поверхности достигается более прочная адгезионная связь, чем на
поверхности с декоративным слоем. Очень важно обеспечить надежное уплотнение соединения. Расположенный снизу приформованный угольник позволит предотвратить непосредственное проникновение воды через соединение, но не будет препятствовать ее скапливанию внутри соединения, что может вызвать загнивание в этом ответственном узле.

Рис. 28. Присоединение к корпусу палубы с отогнутой вверх полкой: а — применение стыковой накладки и болтов; б — соединение со стыковой накладкой и прессованным профилем из поливинилхлорида в качестве накладки планширя; б — недостаточно надежное и нерекомендуемое соединение на болтах, без дополнительного подкрепления приформовкой; е—соединение, не обладающее достаточной жесткостью и не обеспечивающее надежного уплотнения; д—жесткое и герметичное, но легко повреждаемое соединение. 1 — заполнитель из дерева; 2 — внутренний облицовочный брус; 3 и 8 — болтовые крепления; 4— накладка планширя; 5 — наружный привальный брус; 6—пробка; 7—стеклопластиковый заполнитель; 9 и 11—стыковые накладки; 10—деревянная распорка; 13— шпаклевка; 13—накладка планширя (профиль из поливинилхлорида); 14 — формованный внутренний привальный брус.

На рис. 26—30 показаны различные конструкции соединений палубы с корпусом, а также предохранительных буртиков, привальных брусов и т. п. Представленные конструкции можно комбинировать по своему выбору и при этом не обязательно нужно использовать только данный тип соединения. Конструкции предохранительных буртиков, планширных накладок, шпигатов рассматриваются в главе 6.

Рис. 29. Присоединение к корпусу палубы с отогнутой вниз полкой: а— обычно грубое и потому нерекомендуемое соединение внакрой; б — соединение встык, подкрепленное изнутри приформованной накладкой и закрытое снаружи деревянным привальным брусом; в — стыковое соединение с разделкой кромок, заполненное шпаклевкой и подкрепленное приформованной накладкой; г — стыковое соединение, подкрепленное снаружи и изнутри, закрытое деревянным предохранительным буртиком (вверху) и алюминиевым прессованным профилем (внизу); д—соединение внахлестку с подкрепляющей стыковой накладкой и защитным металлическим профилем полукруглого сечения поверх предохранительного буртика (трудное для выполнения и подверженное растрескиванию); е—соединение внакрой, которое осуществлено заподлицо, подкреплено стыковой накладкой и защищено предохранительным буртиком из дерева.

Для выполнения высококачественного соединения палубы с корпусом необходимо выполнять следующие основные правила:

• предусматривать значительную площадь перекрытия в соединении. Она может обеспечиваться, например, за счет стыковых накладок;
• приформовывать поверх стыка в месте соединения накладки достаточных размеров или валик, по возможности с обеих сторон, чтобы прочно соединять две части в одну формованную конструкцию. Вместо накладных деталей можно применять сквозное механическое крепление;
• использовать в качестве опоры для палубы угольник, стрингер, внутренний привальный брус или отогнутую кромку. Данные конструктивные элементы присоединяют к корпусу в процессе формования или устанавливают позднее. Эту роль может выполнять также внутренний привальный брус обычного типа;
• предусматривать на корпусе подкрепление, аналогичное внутреннему привальному брусу, которое гарантировало бы при извлечении корпуса из формы сохранение требуемой его конфигурации;
• обеспечивать надежную герметичность уплотнения, препятствующую проникновению воды и накапливанию ее в соединении;
• применять такие допуски, при которых были бы возможны некоторые колебания размеров формованной конструкции и формы;
• учитывать при разработке судна необходимость установки предохранительного буртика, планширной накладки или фальшборта, а также защитной накладки или наружного привального бруса;
• предусматривать возможность устройства шпигатов.

Рис. 30. Соединения палубы с корпусом, пригодные как для формованной, так и для фанерной палубы: а - присоединение палубы к внутреннему привальному брусу, отформованному как ребро коробчатого сечения с фланцами, закрытое планширем из дерева; б - с помощью приформованного уголка к внутреннему привальному брусу, изготовленному, как и накладка планширя, из дерева; в - с использованием предварительно приформованного к обшивке уголка, пригодное в основном для малых судов. Накладка планширя выполнена из поливинилхлорида или алюминиевого профиля; г - соединение с отогнутой внутрь полкой на обшивке корпуса, впоследствии подкрепленное приформованным уголком. Предохранительный буртик из дерева; д - крепление палубы к отогнутой внутрь полке на обшивке корпуса двумя стыковыми накладками; е - крепление палубы с использованием стыковой накладки к отогнутой внутрь полке на обшивке корпуса, которая является предохранительным буртиком, составляющим часть обшивки корпуса (планширная накладка металлическая; во внутреннюю полость предохранительного буртика введен заполнитель).