М. К. ГЛОЗМАН

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИЙ
КОРПУСА МОРСКИХ
СУДОВ

ЛЕНИНГРАД
«СУДОСТРОЕНИЕ»
1984
г>1>к :и№

Г.52

УДК В2У.123.011.001.03

l'i in п кт и Biuui лччи ц-луъ Б. К. КОНТОРОВИЧ,
л р ил. ruiji. В Ф СОКОЛОВ

Гло imkh М. К.

Г!?.! Технологичность конструкций корпуса морских судов. Л.,
Судостроение. 1984, —296 с., ил.

ПСБН

Рассмотрены впервые сформулированные принципы технологичности Подробно
и.н.жеяы «тросы, сыпаяяыс с выбором марок материалов влияния их механи-
ческих свойств, типоразмеров и стоимости на гехиологичиость Большое внимание
у.телеио выбору формы корпуса, разбивке его на секции, определению оитималь
iioii шпации, типизации конструкции, допускам, конструктивны» мероприятиям по
предотвращению деформаций п обеспечению автоматизированного и мехянизиро
ванного изготовления конструкций

Для работников конструкторских бюро п технологических служб судостуои
тельных предприятий, может быть использована студентами Кораблестроительных

3605030000—040

’ 048(01)—84



Моисей Калманович Глозман
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА МОРСКИХ СУДОВ

Редактор Н, И, Долинина. Технический редактор И. К. Пелипечко.
Корректор И. П Острогорова, Художественный редактор О. П. Анд-
реев. Художник В. И. Харьков.

ИБ № 943

Сдано в набор 150284. Подписано в печать 17.05 84 М 34523 Формат 60 x 90'/i,. Бумага

типографская Л« 2. Гарнитура литературная. Печать высокая

кр.-отт. 18,5 Уч-изд. л (5.6 Издательский № 3878-83 Тиоаж 2000 экэ Заказ № 82

Ценз I р 30 к. Издательство «Судостроение*, 191065 Лецингпад. »л Гоголя 8

Ленинградская типография № 8 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского
объединения «Техническая книга* им Евгении Соколовой Союзполнграфпрома при
Государственном комитете СССР по делам издательств и'мшс^а<!>%ч и	торговли

19МХЮ, г Ленинград, Прачечный переулок. 6

© Издательство «Судостроение», 1484 г
ОТ АВТОРА

В Советском Союзе интенсивно развивается морское транс-
портное судостроение. Строится много судов различного назна-
чения и разных конструктивных видов. Появляются новые типы
судов, более совершенные конструктивные формы, уточняются
методы определения прочных размеров судовых корпусов, совер-
шенствуется технология судостроения, все шире используются
ЭВМ при проектировании и постройке. Некоторые конструкции,
еше недавно считавшиеся удовлетворительными, требуют внесе-
ния тех или иных изменений. Из большого количества одно-
именных конструкций проектировщик должен выбрать такую,
которая наилучшим образом отвечает современным требованиям
судостроительной техники к надежности, прочности, технологич-
ности и экономичности в конкретных условиях ее эксплуа-
тации.

Известно, что высокий уровень технологичности конструкции
корпуса является важнейшим фактором, обеспечивающим со-
кращение сроков постройки, трудоемкости и стоимости судов.
Высокий уровень технологичности не только обусловливает по-
вышение эффективности производства, но одновременно, что
особенно важно, способствует улучшению качества выполнения
технологических процессов, и, следовательно, повышает и каче-
ство готовых судов — важный фактор экономичности, рентабель-
ности их эксплуатации.

Первая книга «Технологичность конструкций корпуса судна»
[20] вышла в свет в 1971 г. За прошедший период выполнено
большое число научно-исследовательских работ, проектные и
судостроительные предприятия сделали дальнейшие шаги в деле
повышения уровня технологичности, результаты которых публи-
ковались в периодической печати. В 1978 г. вышла книга
А. Л. Васильева «Стандартизация в судокорпусостроении» [15],
в достаточно полной мере освещающая этот важный аспект тех-
нологичности.

Выбор целесообразных конструктивных форм, надлежащее
использование нормативных материалов и вообще творческая
работа конструктора невозможна без полного и глубокого пони-
мания всех особенностей требований, предъявляемых к конст-
р\ кипи. icxiHiJiorini их н.п отопления, бе,ч симог ыя ic.'jj.jjoro кри-
тического анализа существующих конструкций. Для hoimojkiio-
стп создания у читателя такого подхода и книге обобщены как
результаты исследований автора, так и имеющиеся материалы
с учетом опыта других отраслей по вопросам совершонстнова-
ния технологичности.

Автор считает своим долгом выразить благодарность
А. Л. Казанкову, К. Л. Казанкову и В. Н. Лазареву за помощь
при подготовке рукописи.

Отзыв о книге и пожелания просьба направлять по адресу:
191065, Ленинград, ул. Гоголя. 8, издательство «Судостроение».
ВВЕДЕНИЕ

Научно-технический прогресс в судостроении включает в себя
проблему технико-экономической оптимизации строящихся су-
дов и комплексного решения всех технических вопросов во взаи-
мосвязи конструкции судов, технологии их изготовления и усло-
вий эксплуатации. Это часть общей задачи повышения эффек-
тивности производства и качества продукции, поставленной пар-
тией и правительством. Интенсивное строительство морских
транспортных судов и осуществляемый в связи с этим переход
к индустриальным методам их постройки в нашей стране,
а также и за рубежом приобретают те характерные особенно-
сти, которые связаны с научно-технической революцией (НТР)
[11, 20, 25]. Главный путь обеспечения высоких и устойчивых
темпов развития — всесторонняя интенсификация производства.
Для судостроения, как и для ряда других отраслей, в первую
очередь это сокращение трудоемкости и сроков постройки, что
определяется как вводом в строй новых верфей и реконструк-
цией существующих, так и совершенствованием технологии и
технологичности конструкций корпуса.

Необходимо иметь в виду, что корпусные работы, трудоем-
кость которых по-прежнему достигает 35—45 % общей трудоем-
кости постройки судна, остаются одним из главных факторов,
характеризующих технико-экономические показатели постройки
судов. Корпусные работы в значительной степени определяют
также интенсивность использования стапельных мест судострои-
тельных предприятий — их основных средств производства. Воз-
растающая сложность корпусов судов, весьма высокий уровень
затрат на их строительство, а также на эксплуатацию требуют
обстоятельного, всестороннего анализа взаимосвязи принимае-
мых технических решений на различных стадиях проектирова-
ния, постройки, эксплуатации и ремонта судов [29, 38, 76].
К судам как сложным инженерным сооружениям предъявляют
разнообразные требования, не только различающиеся в частно-
стях, но и принципиально противоречивые. Соответственно при
проектировании конструкций корпуса и при его постройке воз-
можны многочисленные варианты решений, в различной степени
удовлетворяющие предъявляемым требованиям. Несомненно,
что субъективно проектанты всегда стремятся принять наиболее
целесообразное решение, а строители — получить наилучший ва-
риант проекта. Однако ничто не рождается в совершенном виде,
и насколько принятое решение оптимально в действительности,
зависит как от степени подготовленности проектантов, техноло-
гов, так и от критериев, которыми они располагают, общего
уровня проектирования, технологии и организации постройки и
ряда других факторов [9, 21, 26, 29—31].

Так как любое судно строят для его рентабельной эксплуа-
тации, очевидно, что технические и экономические требования
должны доминировать на всех этапах создания судна. Стои-
мость постройки судов, включающая затраты на подготовку
производства, которая в виде амортизационных отчислений затем
переносится на стоимость эксплуатации, сопоставима с последней
[20, 38] и выше, чем стоимость постройки аналогичных объектов
машиностроения [5]. Это обусловлено мелкосерийностью или еди-
ничностью постройки судов в отличие от серийного и массового
производства в машиностроении, большими их размерами и при-
менением дорогостоящих сооружений, необходимых для пост-
ройки судов, а также более длительными сроками обновления
объектов производства по сравнению с машиностроением, где
эти сроки составляют пять—восемь лет [5, 52]. Следовательно,
сроки и стоимость постройки должны быть разумно минималь-
ными, так как они оказывают основное влияние на экономиче-
скую эффективность эксплуатации судов, требуют мобилизации
значительных материальных ресурсов народного хозяйства и,
в конечном итоге, влияют на общенациональный доход государ-
ства. Мы должны проектировать суда, которые будут удовлет-
ворять заданным требованиям при минимальной трудоемкости
постройки. Следует также отметить, что прочность, долговеч-
ность и, следовательно, надежность, рентабельность могут быть
достаточно полно реализованы и гарантированы использованием
совершенных технологических процессов и высоким качеством
выполнения работ при постройке судна.

Общеизвестно, что оптимальная конструкция корпуса судна
представляет собой наиболее приемлемый компромисс, обеспе-
чивающий рациональность эксплуатации, надежность и техноло-
гичность постройки и ремонта.

Основные эксплуатационные качества судна: грузовмести-
мость, мореходность, скорость, остойчивость, частично прочность
и другие имеют определенные нормы, которым должны соответст-
вовать характеристики построенного судна. Эти нормы зафикси-
рованы в «Правилах классификации и постройки морских сталь-
ных судов», «Нормах остойчивости», «Нормах прочности» и т. Д.
н контролируются заказчиком, соответствующими ведомствами
ММФ, МРХ и др., а также Регистром Союза ССР. Что же ка-
сается технологичности, то в настоящий момент нет даже единой
трактовки этого термина, нет контролируемых ее количествен-
ных характеристик.

Все без исключения исследователи и специалисты сходятся
на том, что технологичность— важное техническое качество кон-
струкции, которое должно соответствовать наиболее полному
решению задач, стоящих перед конструкторами, технологами и
производственниками в деле повышения технико-экономических
показателей изготовления и условий эксплуатации этих конст-
рукций.

Как известно, при современных темпах научно-технического
прогресса освоение новых изделий, особенно крупных — судов,
самолетов, турбин, — ставит сложные задачи в области техно-
логии и организации производства. Если же рассматривать со-
ставные части судна, то наиболее сложным оказывается корпус.
Можно без преувеличения утверждать, что большинство трудно-
стей, возникающих при постройке корпусов новых конструк-
ций, обусловлено невысоким уровнем их технологичности.
И дело, конечно же, не в недостаточной компетентности или
невысокой квалификации конструкторов, а в том, что быстрая
и с минимальными затратами организация выпуска новых судов
является сложнейшей научно-технической проблемой. Известно,
что попытки выделить работы по обеспечению технологичности,
если так можно выразиться, «в чистом виде» оказались без-
успешными, так как технологичность, и это особенно усложняет
проблему, органически связана с конструкторской подготовкой
производства.

Повышение уровня технологичности необходимо рассматри-
вать как определенное научно-техническое направление в про-
ектировании судов, обеспечивающее их изготовление наиболее
рациональными методами. Если решению вопросов обеспечения
высокого уровня технологичности конструкций уделяется недо-
статочное внимание, то это может привести к производству ма-
лотехлологичных конструкций и вызвать неоправданные затраты
труда, средств, материалов и времени.

Уровень технологичности сказывается на возможности осу-
ществления неуклонного и последовательного курса на интенси-
фикацию — одного из главных условий достижения целей со-
циально-экономического развития СССР в 80-е и последующие
годы. Интенсификация же не возможна без гибкости техники
и технологии, которая обеспечивается и высоким уровнем тех-
нологичности и созданием на ее основе условий для успешной
адаптации производства к выпуску новых машин и судов,
обновлению всех видов выпускаемой продукции, освоению
новых малооперационных и безотходных технологических про-
цессов.

Технологичность в большой степени сказывается и на надеж-
ности судовых конструкций. Чем выше степень технологичности
h<nf«	корцу» й, ivm мри»'»' iivi'.oiiiK, uii>in.'ii4)i)u различных

ЛГ||нч(iHh ник uidiuuiHi vpnhi in, ii-xiio.'ioiичности не только
iifiyi’jhihJiiiHHri HtnMioKitoi'rt, yi'KopL'iiiui и удешевления постройки
иприугпи судии, iio одионременно способствует и улучшению ка-
’ич'нн) |'|.|и'ол||<-1|||>| самих технологических процессов. Можно
у।п<рждц|и, ’По и настоящий момент надежность как одно из
кичсстнсиных свойств конструкции равнозначно зависит от
уроним проектирования и технологии изготовления, а также от
условий непосредственного выполнения работ. Это обстоятель-
ство очень хорошо осветил академик Ю. А. Шиманский в пре-
дисловии к переводу книги Ховгарда «Проектирование конструк-
ции корпуса военных судов»: «Прочность корпуса определяется
не только правильностью расчета его различных конструкций,
но и надлежащим его конструктивным оформлением и соответ-
ствующим технологическим процессом изготовления. Эти три
фактора одинаково важны и настолько взаимно связаны, что
в процессе проектирования конструкций корпуса они должны
рассматриваться совместно». Это обстоятельство подчеркива-
ется и в монографии В. С. Чувиковского и О. М. Палия {72].
где указано, что неконтролируемые расчетчиком механические
факторы, а также факторы немеханической природы, влияющие
на прочность корпуса, вносятся конкретным оформлением кон-
структивных узлов и металлургической или судостроительной
технологией- Их проявление в сравнительно недавнее время вы-
звано особенностями новых материалов повышенной прочности,
внедряемых в мировое судостроение, и особенностями современ-
ных технологических процессов.

Вышеприведенные мнения Ю. А. Шиманского и В. С. Чуни-
ковского и О. М. Палия можно отнести не только к прочности,
но и к надежности как качеству конструкций. Надлежащее вы-
полнение корпусной конструкции — изготовление в заданных
допусках, соблюдение соответствующего технологического про-
цесса, норм контроля — способствует повышению ее надежности
[9, 26, 72]. Такие же технологические факторы, как нестацно-
нарность режима (большой объем ручных операций), случайные
отклонения действительных конструктивных размеров от номи-
нальных, появление дефектов в процессе выполнения технологи-
ческих операций, снижают надежность конструкций. Степень
влияния их на надежность зависит от пригодности конструкции
к механизированному или автоматизированному изготовлению,
от удобства расположения соединяемых элементов и других фак-
торов, характеризующих технологичность конструкций корпуса.
Следовательно, закладываемые при проектировании конструк-
ций корпуса нормы прочности, долговечности, рентабельности
эксплуатации могут быть достаточно полно реализованы и га-
рантированы только при высоком качестве выполнения техно-
логических процессов постройки.
К сожалению, необходимость создания технологичных конст-
рукций не всегда обеспечивается соответствующим конструктор-
ским исполнением и организацией проектных работ. Действи-
тельно, как отмечал Н. Е. Путов на первой всесоюзной конфе-
ренции «Технологичность конструкций корпуса», большой опыт
практического судостроения и развития прикладных судострои-
тельных наук, высокая инженерная эрудиция проектировщиков
конструкций корпуса не дают оснований Для появления нетехно-
логичных или даже малотехнологичных корпусных конструкций,
однако могут быть и действительно встречаются в практике на-
шего судостроения конструкции корпуса, уровень технологич-
ности которых не может считаться достаточным и соответствую-
щим все возрастающим требованиям производства.

Рассматривая технологичность, отметим, что в судострои-
тельной промышленности, в отличие от машиностроения, требо-
вания по обеспечению технологичности не узаконены.

Необходимо подчеркнуть, что отечественное машиностроение
достигло в этом вопросе определенных успехов. Начиная с 1950 г.
был проведен ряд научно-технических конференций, посвящен-
ных проблеме технологичности конструкций машиностроения:
в Ленинграде, Харькове, Горьком, Брянске и других машиност-
роительных центрах. Единая система технологической подго-
товки производства (ЕСТПП) предусматривает правила обеспе-
чения технологичности конструкций изделий машиностроения.
Логическим развитием многочисленных работ, посвященных
технологичности изделий, явилось включение в ЕСТПП се-
рии ГОСТов, устанавливающих обязательность ее оценки:
ГОСТ 14.201—73 «ЕСТПП, Общие правила отработки конструк-
ции изделий на технологичность», ГОСТ 14.202—73 «ЕСТПП.
Правила выбора показателей технологичности конструкции из-
делия», ГОСТ 14,203—73 «ЕСТПП. Правила обеспечения техно-
логичности конструкции сборочных единиц», ГОСТ 14.204—73
«ЕСТПП. Правила обеспечения, технологичности конструкции
деталей».

В развитие ГОСТ 14.201—73 коллективом ВНИИМАШ раз-
работана Методика отработки конструкции на технологичность
и оценки уровня технологичности изделий машиностроения и
приборостроения [49]. В методике изложены задачи отработки
конструкции изделий на технологичность, условия их решения
при проектировании на всех его стадиях, при технологической
подготовке производства, методы количественной оценки техно-
логичности конструкций изделий машиностроения и приборост-
роения и их расчета. •

В судостроении обеспечение высокого уровня технологично-
сти становится все более важным в силу его специфики и осо-
бенностей:
—	сложности корпуса судна как инженерного сооружения,
требующего при его проектировании и постройке значительных
затрат материальных и трудовых ресурсов;

—	большой длительности процесса проектирования и по-
стройки судна, несравнимой с продолжительностью создания
изделий машиностроения;

—	все возрастающей роли транспортного флота в удовлетво-
рении народного хозяйства страны и, как следствие этого, роста
потребности в судах;

—	внедрения новых технологических процессов и конструк-
ционных материалов, значительно расширяющих возможности
проектантов и требующих от производства быстрого и качест-
венного их освоения.

В 1950—60-х гг. в периодической литературе по судострое-
нию были опубликованы работы, посвященные проблемам тех-
нологичности конструкций корпуса и носившие в основном тео-
ретический характер, без анализа конкретных конструкций.

В 1960 г. были разработаны рекомендации по проектирова-
нию корпусных конструкций с учетом технологии изготовления,
где были представлены различные варианты соединений элемен-
тов в конструкциях, но без количественной оценки технологич-
ности.

В 1971 г. в Ленинграде Областное правление НТО им.
акад. А. Н. Крылова провело первую всесоюзную конференцию,
в 1977 г. — вторую конференцию «Технологичность конструкций
корпуса», а в 1982 г.—третью научно-техническую конферен-
цию «Повышение технологичности конструкции корпуса судов»,
в которых приняли участие ведущие специалисты судостроения,
а также представители других отраслей — машиностроения, са-
молетостроения и т. д. На этих конференциях были рассмотрены
и обсуждены основные направления повышения уровня техноло-
гичности конструкций корпуса, методики оценки их технологич-
ности и определения показателей технологичности.

Очевидно, что в процессе проектирования, начиная с разра-
ботки технического задания и эскизного проекта и кончая вы-
пуском рабочих чертежей, условия для определения степени
технологичности, так же как и показатели технологичности, дол-
жны изменяться.

Основными объективными показателями технологичности
конструкции является трудоемкость и стоимость ее изготовле-
ния. Поэтому особую остроту вопросы технологичности приобре-
тают в настоящий момент, когда рентабельность занимает одно
из главных мест в экономике, когда остро встали демографиче-
ские проблемы, когда необходимо увеличивать объем выпускае-
мой продукции без привлечения дополнительного числа рабочих.
Переход на методы массового производства при мелкосерийной
10
постройке (а иногда и единичной) крупных судов, т. е. механи-
зация и автоматизация производственных процессов, внедрение
робототехники, внедрение системы гибкого автоматического про-
изводства (ГАП), возможны только при высоком уровне тех-
нологичности конструкций. Лишь при этих условиях можно со-
здавать новые конструкции, которые, отвечая заданным усло-
виям, будут и самыми дешевыми. Обобщение опыта в этой
области, содружество работников производства, проектировщи-
ков и деятелей науки при решении возникающих проблем, даль-
нейшее развитие теоретических исследований в этой области
позволит создавать суда с корпусами, имеющими высокий уро-
вень технологичности.
Глава 1

ПРИНЦИПЫ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА СУДОВ

1.1. Определение понятия «технологичность»

Для возможности исследования принципов техноло! ичности.
которые даже в машиностроении в явном виде еще не сформу-
лированы, необходимо четкое определение терминов «техноло-
гичность» и «технологичность конструкций корпуса». Следует от-
метить что, хотя с 1974 г. введен в действие ГОСТ 18831—73
«Технологичность конструкций. Термины и определения», кото-
рый должен устанавливать применяемые в науке, технике и про-
изводстве термины и определения основных понятий технологич-
ности конструкций в области производства изделий машиност-
роения и приборостроения, пока единой установившейся трак-
товки и однозначного понимания термина «технологичность
конструкций» в машиностроении нет.

В настоящий момент имеется до 20 определений этого тер-
мина.

Так, в БСЭ издания 1976 г. (т. 25) указывается, что «техно-
логичность конструкции изделии — совокупность свойств конст-
рукции изделия, которые обеспечивают его изготовление, ремонт
и техническое обслуживание по наиболее эффективной техноло-
гии по сравнению с однотипными конструкциями того же назна-
чения при одинаковых условиях их изготовления и эксплуатации
и при одних и тех же показателях качества».

ГОСТ 18831—73 термин «технологичность конструкции» оп-
ределяет как «совокупность свойств конструкции изделия, про-
явленных в возможности оптимальных затрат труда, средств,
материалов и времени при технической подготовке производства,
изготовлении, эксплуатации и ремонте, по сравнению с соответ-
ствующими показателями однотипных конструкций изделий
того же назначения при обеспечении установленных значений
показателей качества и принятых условий изготовления, эксплу-
атации и ремонта».

С. А. Ананьев указывает, что «технологичность — свойство
конструкции, заложенное в ней при проектировании и позволяю-
щее получить наиболее рациональными способами изделие с вы-
сокими эксплуатационными качествами при наименьших затра-
тах труда, средств и материалов».
к.. Л. Васильев отмечает, что «технологичность конструк-
ций— сумма свойств конструкции изделия, которые обеспечи-
вают заданное качество при минимальных затратах совокупного
общественного труда, учитывают стадии технической подготовки
производства, изготовления, эксплуатации и ремонта».

В. Д. Мацкевич считает, что «под технологичностью конст-
рукции подразумевается совокупность характеристик, позволяю-
щих изготовить данную конструкцию с наименьшими затратами
труда, используя современные технологические процессы».

М. П. Моисеев [52] считает, что «технологичность — это сте-
пень пригодности конструкции изделия для производства в за-
данных условиях при обязательном выполнении всех требований
к его эксплуатационным качествам».

Н. Е. Путов указывает, что в общем случае «под технологич-
ностью судовых конструкций понимается степень их соответст-
вия требованиям современных передовых технологических про-
цессов, используемых для быстрой дешевой постройки удобных
и надежных в эксплуатации судов».

В приведенных определениях можно выделить следующие
требования:

—	использования передовых технологических процессов:
БСЭ, С. А. Ананьев, В. Д. Мацкевич, Н. Е. Путов;

—	учета заданных условий производства; ГОСТ, М. П. Мои-
сеев;

—	минимальных затрат труда: ГОСТ, С. А. Ананьев,
А. Л. Васильев, В. Д. Мацкевич, Н. Е. Путов;

—	минимальных затрат средств: ГОСТ, С. А. Ананьев,
Н. Е. Путов;

—	минимальных затрат материалов: ГОСТ, С. А. Ананьев;

—	минимальных затрат времени: ГОСТ, Н. Е. Путов;

—	учета условий эксплуатации и ремонта: БСЭ, ГОСТ,
А. Л. басильев, М. П. Моисеев, Н. Е. Путов.

При всех отличиях определений по форме, можно установить
одно бесспорное положение, что в основе пегнятия «технологич-
ность» лежат главным образом требования минимальной тру-
доемкости и стоимости. Это обстоятельство подчеркивается
в наиболее основополагающих работах по технологичности [9,
20, 29, 52, 54, 65, 78].

Наиболее полно перечисленные требования нашли отраже-
ние в ГОСТе. Однако ГОСТ содержит определение технологич-
ности только для однотипных изделий одинакового назначения
и не включает весьма важную составляющую — технологичность
новых изделий, не только не однотипных, но впервые проекти-
руемых и изготовляемых. Понятие однотипности изделий судо-
корпусостроения отлично от аналогичного понятия для изделий
машиностроения, в связи с большими колебаниями размеров
однотипных судов. Так, например, корпуса танкеров различного
водоизмещения различаются по размерам, маркам материалов,
системам набора и т. п. Следовательно, термин «технологичность
конструкций корпуса» требует некоторого уточнения.

Очевидно, что во всех формулировках термина «технологич-
ность» в явном или неявном виде имеется в виду обязательное
удовлетворение проектируемой конструкции (машины), задан-
ным эксплуатационным (функциональным) требованиям (на-
дежности, качеству и т. п.).

В зарубежном судостроении используются как сам термин
«технологичность», так и различные эквивалентные ему тер-
мины.

В судостроении ПНР термин «технологичность конструкции»
применяется весьма широко [78]. В ФРГ используется термин
«конструктивная эффективность», что означает такое проектиро-
вание, которое обеспечивает требуемые функции судна при ми-
нимальной стоимости конструкций. В США широко распростра-
нены термин «функционально-стоимостный анализ конструкций»
[20, 33], а также «анализ стоимости», «инженерная стоимость»-
стал также использоваться термин «эффективность в производ-
стве». В Военно-Морские силы (ВМС) США входит специаль-
ная группа, занимающаяся функционально-стоимостным анали-
зом уже на первоначальной стадии проектирования, дающим
около 5 млн. долл, годовой экономии. Функционально-стоимост-
ный анализ конструкций — это название метода, позволяю-
щего оценить свойство конструкции, в нашей терминологии на-
зываемое технологичностью конструкции [33, 45]. Метод функ-
ционально-стоимостного анализа используют и в других странах,
где он имеет различные названия: анализ полезной стоимости
(ФРГ); анализ затрат на производство потребительской стои-
мости (ГДР); стоимостный анализ (ЧССР).

В общих чертах определения технологичности, применяемые
в других странах, можно свести к следующему: под технолонтч-
ностыо понимается свойство конструкции, позволяющее изготов-
лять ее с минимальной стоимостью при полном обеспечении
предусмотренных эксплуатационных показателей.

Обострение конкурентной борьбы в судостроении капитали-
стических стран приводит судостроительные компании к необхо-
димости усиливать внимание к вопросам технологичности, вы-
сокий уровень которой обеспечивает снижение трудоемкости и
стоимости.

В нашей стране для непрерывного роста эффективности об-
щественного труда следует быстро осваивать производство но-
вых типов судов высокого качества с более высокими эксплуа-
тационными показателями, ускорять их строительство, снижать
трудоемкость и стоимость, для чего необходимо, чтобы конструк-
ции были в высокой степени технологичными. В Методике отра-
ботки конструкции на технологичность [49] отмечено, что «еди-
ным критерием технологичности конструкции изделия является
ее экономическая целесообразность при заданном качестве и
принятых условиях производства, эксплуатации и ремонта».
С учетом особенностей судостроения и применительно к судо-
корпусостроению понятие «технологичность конструкции» было
впервые сформулировано в 1969 г. в работе [13].

В настоящее время под термином «технологичность» приме-
нительно к судокорпусостроению с учетом ГОСТ 18831—73 по-
нимают «совокупность свойств конструкции, удовлетворяющих
заданным условиям эксплуатации при оптимальных затратах
материалов и сроках изготовления, минимальной трудоемкости
и стоимости, учитывающих особенности заводов-строителей, воз-
можности использования прогрессивной технологии, ремонтопри-
годность и простоту обслуживания». Как следует из определе-
ния, имеется в виду обеспечение эффективности производства,
высокого качества изделий при сохранении уровня надежности,
рентабельности, долговечности эксплуатации, т. е. без ущерба
для потребительской ценности конструкции.

ГОСТ 14.202—73 различает два вида технологичности конст-
рукций, характеризующиеся по области проявления-’ производ-
ственную и эксплуатационную, Производственная технологич-
ность конструкции изделия проявляется в уменьшении затрат
средств н времени на конструкторскую и технологическую под-
готовку производства, процессы изготовления, в том числе кон-
троль и испытания, Эксплуатационная технологичность проявля-
ется в уменьшении затрат времени и средств на техническое
обслуживание и ремонт изделий.

Учет требований технологичности входит в процесс создания
конструкции изделия, т. е. является одним из элементов конст-
руирования. В судокорпусостроении эта особенность выража-
ется в том, что при конструировании не разрабатывается специ-
альной документации, несущей информацию только о техноло-
гичности, так как конструкторская документация должна вклю-
чать эту информацию.

На рис. 1.1 представлена разработанная автором схема видов
технологичности конструкций корпуса, определяющихся по об-
ласти проявления. Рассматриваемая схема отличается от ана-
логичных схем для машиностроения, что определяется специфи-
кой проектирования и постройки корпусов судов, т- е. следую-
щими особенностями:

—	отсутствием опытных образцов;

—	малой серийностью производства, а в ряде случаев и
единичным производством;

—	значительной разницей в уровне затрат на изготовление
идентичной продукции различными предприятиями и при раз-
личной серийности;

— большой сложностью корпуса как инженерного сооруже-
ния, требующего продолжительного времени для постройки,
несоизмеримого со временем для постройки изделий общего
машиностроения, и значительных затрат;
«.in ।cjii.imc11,io проектирования конструкций корпуса и на-
чалом ио постройки до завершения выпуска рабочих чертежей;

он-утствием эталонных образцов, с которыми можно
было бы сравнивать проектируемые конструкции;

исключительно важным значением первых стадий проек-
1 ировання.

Как видно из схемы, технологичность конструкции корпуса
безусловно связана с особенностями заводов-строителей, кото-

Рис 1 1 Виды технологичности конструкции корпуса и области ее проявления

рые необходимо учитывать при определении степени техноло-
гичности. В связи с различными условиями производства от-
дельные показатели технологичности одинаковых конструкций
корпусов, изготавливаемых на разных заводах-строителях, мо-
гут оказаться различными.

К условиям изготовления или ремонта изделия относят тип,
специализацию и организацию производства в судостроении, оп-
ределяемые главным образом видом изделия — типом судна,
а также применяемые технологические процессы.

В машиностроении имеются попытки заменять понятием «тех-
нологичность» весь комплекс конструктивных н организацион-

16
ных требований к уровню изделий, т. е. включать в него такие
чисто конструктивные, как требования к кинематическим схе-
мам, к запасу прочности и т. п. Эти попытки базируются на том,
что на технологию и, следовательно, на трудоемкость изготов-
ления, себестоимость производства и стоимость продукции ока-
зывают влияние конструктивные факторы. Однако, несмотря на
комплексное действие конструктивных, технологических и орга-
низационных факторов, нельзя их смешивать с технологич-
ностью. При проектировании, постройке и эксплуатации необхо-
димо выяснение действительного влияния каждой группы фак-
торов и их разделение.

Очевидно, что «уровень технологичности* — понятие относи-
тельное, так как на технологичность влияют вид производства
(массовое, серийное, мелкосерийное или единичное), конкретные
особенности заводов-строителей, цикл постройки, действующая
технология, опыт персонала и т. д. Понятие «технологичность»
не является статичным и во времени. В период НТР быстрое
изменение технологии и других факторов производства приводит
к изменению требований к обеспечению технологичности [29].
В судостроении и особенно в корпусостроении относительность
технологичности конструкций проявляется более заметно, так
как судостроительные предприятия характеризуются разным тех-
ническим уровнем производства в силу исторически сложив-
шихся обстоятельств развития. Суда различных классов и ти-
пов— от легких на подводных крыльях до крупнейших танке-
ров, атомных ледоколов, плавучих рыбозаводов, рыбобаз
и т. п. — отличаются по материалам конструкций, способу про-
изводства, технологии. Для постройки даже одного и тою же
судна на различных судостроительных предприятиях сущест-
вуют различные технологические и производственные возмож-
ности. Очевидно, что имеющая высокую степень технологичности
деталь может оказаться недостаточно технологичной для сборки
и сварки, например, фундамента, куда эта деталь входит, а фун-
дамент в свою очередь может быть недостаточно технологичным
для секции, на которую он устанавливается и т. д.

Несмотря на относительный характер понятия технологич-
ности конструкций корпуса, имеются и некоторые общие тре-
бования, определяющие высокую ее технологичность:

— конструкцию следует выполнять из материала, обладаю-
щего не только необходимой прочностью, надежностью, долго-
вечностью, но и достаточной технологичностью; материал дол-
жен быть по возможности более дешевым.

—	геометрические формы конструкций должны быть наибо-
лее простыми, обеспечивающими легкость и удобство работы и
уменьшающими объем необходимых технологических процессов;

—	в конструкциях не должно быть труднодоступных мест
для выполнения сборки, сварки, рентгеноконтроля швов, очи-
стки, окраски и осмотра конструкций в процессе эксплуатации;

2 М К Глоэман

17
—	конструкция должна допускать широкое использование ме-
ханизации и автоматизации технологических процессов ее изго-
товления в целях сведения к минимуму затрат ручного груда,
в первую очередь тяжелых трудоемких ручных операций;

—	в конструкциях надо применять по возможности малое
количество типоразмеров листов и профильного проката;

—	конструкция корпуса должна допускать целесообразное
расчленение на отдельные плоскостные, объемные секции и
блоки секций, удобное для предварительной и стапельной сборки
и сварки и учитывающее конкретные условия заводов-строи-
телей;

—	следует применять листы больших размеров;	/

—	необходимо осуществлять преемственность конструкций
с ранее применявшимися, освоенными производством и признан-
ными высокотехнологичными; существенные отступления от
ранее применявшихся конструкций допустимы только в том слу-
чае, если они экономически оправданы;

—	должны быть учтены условия постройки судов на судо-
строительном предприятии, имеющем свои особенности, тради-
ции, специальное оборудование, приспособления, оснастку и
кадры соответствующей квалификации.

Необходимо отметить, что практика проектирования судов
сложилась стихийно, на эмпирической базе, под влиянием тра-
диций. Различные варианты конструкций корпуса главным об-
разом рассматривают на первых стадиях проектирования при
выборе общесудовых характеристик и главных размерений.
После выбора главных размерений дальнейшее проектирование
ведут в соответствии с правилами классификационных обществ
(в нашей стране Регистра СССР) по одному варианту и
в исключительно редких случаях по двум-трем вариантам.

Долгое время считали, что соответствие корпусных конструк-
ций требованиям правил обеспечивает получение оптимального
решения, хотя правила допускают многовариантность. Это было
в достаточной степени справедливо па определенном этапе раз-
вития судостроения (до 1950-х гг.), когда строили суда близких
типов и размерений, в качестве материала корпуса использовали
обычную углеродистую сталь, а технология и организация произ-
водства базировались на подетальной сборке и клепке. Вопросы
технологичности тех или иных конструкций были опреде-
ленным образом учтены в процессе самого развития металли-
ческого судостроения, о чем свидетельствовали ряд конструк-
тивных решений, заложенных в правилах проектирования кле-
паных судов, которые отвечали требованиям технологичности.
Организация производства соответствовала требованиям еди-
ничной постройки. В этих условиях, как показал длительный
опыт мирового судостроения, экономически оптимальной явля-
ется конструкция наименьшей массы. Требования правил клас-
сификационных обществ были направлены на обеспечение близ-
18
кой к минимальной массы конструкций корпуса. Это нашло
отражение в требованиях к шпации, конструкции набора, узлов
и практически во всех рекомендациях. Переход на цельносвар-
ные корпуса и внедрение новых типов судов различного
назначения, т. е. все новое в судостроении, что связано с НТР,
привело к очень острой постановке вопросов технологичности.

НеУостанавливаясь на особенностях, характеризующих совре-
менные суда, отметим тенденцию к увеличению строительства
специализированных судов, предназначенных для перевозки оп-
ределенных грузов: рудовозов, газовозов, судов для перевозки
зерна, контейнеровозов и т. д. [4]. Специализация позво-
ляет не только более полно использовать технические возмож-

Рнс 1.2 Основные доставляющие технической подготовки производства

ности данного типа судна в эксплуатации, но и обеспечить вы-
сокую степень технологичности проекта, поскольку решение кон-
структивных вопросов ограничивается кругом более узких
конкретных задач. Получение технологичных конструкций нахо-
дится на стыке основных составляющих технической подготовки
производства (рис. 1.2), от которой в значительной степени за-
висит производительность труда, являющаяся основным крите-
рием прогресса науки н техники в любой отрасли. Вопрос о том,
технологична ли созданная конструкция, возникает часто после
завершения технического проекта и передачи его службам под-
готовки производства судостроительных предприятий. В боль-
шинстве случаев завод-строитель определяют после разработки
эскизного проекта, а на стадии технического проекта пересмотр
таких важных для уровня технологичности вопросов, как форма
корпуса, шпация, марка материала и др., практически требует
разработки нового варианта технического проекта. Следует от-
метить, что на протяжении последних 10 лет в ряде проектных
ч|« '01|1имич» lunipuvu технологичности рассматривают на стадии
л hii iuuNi проекта с привлечением специалистов научно-исследо-
ц.। re.'ibCKttx предприятий. Однако отсутствие разработанных
принципов, методик, показателей приводит к тому, что решение-
вопросов технологичности на стадии эскизного проекта зависит
от компетентности тех, кто их рассматривает. Следовательно,
при проектировании конструкций с высоким уровнем техноло-
гичности необходимо руководствоваться определенными прин-
ципами. Они были впервые сформулированы в 1978 г. в [29,31].

1.2.	Первый принцип технологичности

Технологичность конструкций корпуса следует определять
исходя из экономической целесообразности (стоимости) при при-
нятых условиях эксплуатации, постройки и проектирования.

Степень технологичности оказывает прямое влияние на тру-
доемкость постройки, и, следовательно, на строительную стои-
мость судна, которая складывается из затрат судостроительного
предприятия и отчислений, в том числе и на обеспечение рас-
ширенного воспроизводства в судостроении. В табл. 1.1, заим-
ствованной из [38], приведены удельные значения отдельных
статей затрат в себестоимости постройки некоторых отечествен-
ных судов. Как видно из таблицы, суммарная стоимость цеховых

Таблица 1.1 Удельные значения отдельных статей затрат
в себестоимости постройки некоторых отечественных судов, %

Статьи <атрат	Сухогрузные иуда			Танкеры		
	Г .  311	к 1В л			if  “о	1
Материалы и полуфаб- рикаты	21,5	23,5	21.8	24,2	24,2	36,2
Контрагентские поставки и работы	43,6	41,3	44,3	40,7	39,0	27,7
Основная заработная плата производствен- ных рабочих	7,5	7 4		8,4	8.6  13,9	8,9  14,5
Цеховые расходы	15,0	15,4	13,8	15,6		
Общезаводские расходы	7,6	6,2	5,3	7,6	5,9	6,2
Расходы на подготовку и освоение производ- ства и прочие специ- альные расходы	4 7	6,2	6,6	3,5	8,3	6,5
Потери от брака	0,1	—-	0,1	—	0.1	—
Итого производственная себестоимость	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
и общезаводских расходов, которая определяется пропорцио-
нально заработной плате рабочих, различной для разных пред-
приятий, примерно в 3 раза превышает стоимость основной за-
работной платы. Так как эти расходы определяются стоимостью
заработной платы, то стоимость одного часа рабочего с учетом
цеховых и общезаводских расходов судостроительного завода
значительно превышает стоимость одного часа конструктора.
Указанное обстоятельство необходимо учитывать при решении
вопросов технологичности. Известно, что экономические норма-
тивы включают: стоимость материалов, контрагентских поста-
вок, заработную плату и тому подобные составляющие строи-
тельной стоимости судна; стоимость топлива, воды, снабжения
и т. п.; отчисления на амортизацию, ремонт, снабжение; доплаты
и т. Д- В табл. 1.2, заимствованной из [38], приведены удельные

Таблица 1.2. Удельные значения отдельных статей затрат
в расчетной себестоимости суточного содержания судов на ходу, %

’асходы, пропорциональные строительной стоимости
судна

Типы судов	на амортнза-	на текущий ремонт	ив снабже-	Всего
Сухогрузные унн-				
нереального на-				
значения	29—40	3,4-6,5	1,4—2,2	36—45
Лесовозы	29—33	4,9—6,2	1,5—2,0	37—45
Рефрижераторы	33	3,1	1,5	37—38
Танкеры	36—45	3,2—5,1	1,1—2,4	40—52
Балкеры	37—38	4,8—5.0	2,0—2,6	44—45

Типы судов	Прочие расходы			
	на содержа- ние экипажа	на топливо и смазочные материалы	навигационные и на агентнро-	косвенные
Сухогрузные уни- версального на- значения  Лесовозы Рефрижераторы Танкеры  Балкеры	10—30 16—30  12 9—27 13—17	21—46 25—35  44 24—43 30—35	1,8—4,6  3,7—5,0  2,5  1,2—3,9  2,3—3,7	2,5—4,1  3,4—3,9  3,0  2,3—3,3  3,5—3,7

значения отдельных статей затрат в себестоимости суточного
содержания судов на ходу. Как видно из таблицы, эксплуата-
ционные расходы, исчисляемые в зависимости от строительной
стоимости судна, составляют от 36 до 52 %, всей стоимости су-
точного содержания. С учетом доли капитальных вложений при
строительстве судна удельный вес составляющих, определяемых
строительной стоимостью судна, в значении показателя (при-
веденных <атрат) возрастает и достигает 85%. Эти данные
показывают, что экономичность судна в первую очередь опреде-
ляется строительной стоимостью и, следовательно, для обеспе-
чения действительно оптимальных результатов главным крите-
рием технологичности должна являться экономическая целесо-
образность постройки.

Известно, что экономическая целесообразность строительства
вновь спроектированного инженерного сооружения, в том числе
и судна [35, 58], определяется сопоставлением затрат н эф-
фекта, т. е. сравнением общей экономической эффективности
капитальных вложений в строительство конкретного судна, опре-
деленной по приведенным затратам, с нормативом общей эф-
фективности, установленным для транспорта на конкретный
плановый период, и с отчетным показателем за отчетный период.

Приведенную экономическую эффективность определяют по
формуле

ЭПР = С + £„К,

где С — текущие затраты (себестоимость); Е„ — нормативный
коэффициент эффективности капитальных вложений; К — капи-
тальные вложения.

При расчете эффективности капитальных вложений для раз-
личных вариантов они должны быть приведены к виду, пригод-
ному для сравнения по всем признакам (объему, составу, коли-
честву, срокам и т. д.). Следовательно, строительная стоимость
судов, уже построенных или спроектированных и вновь проекти-
руемых, необходимо определять по одинаковой методике и нор-
мативам. Определяют также уровень экономической эффектив-
ности в сравнении с судами, созданными на высшем достигну-
том уровне науки и техники, и годовой экономический эффект.

Для оценки экономичности нового судна и годового экономи-
ческого эффекта используют также приведенные затраты. Сле-
довательно, возможность использования передовой технологии,
обеспечивающей минимальную трудоемкость изготовления кор-
пуса, а также особенности организации производства надо обя-
зательно учитывать при проектировании и всесторонне анали-
зировать для взаимосвязи принимаемых технических решений
на различных стадиях проектирования, постройки, эксплуатации
и ремонта судов. Взаимосвязь технических решений на стадии
проектирования, производства и эксплуатации и вопросов тех-
нологичности показана на рис. 1.3,

Интенсивное развитие судостроения базируется на совершен-
ствовании как конструкций корпуса, так и технологии их
постройки. Известно, что спроектированный корпус судна дол-
22
жен удовлетворять общим требованиям: быть надежным, море-
ходным, долговечным, технологичным, экономичным и т. п.
Согласование этих сложных и противоречивых требований и по-
лучение удачного решения — весьма сложная задача, так как
необходимо также учитывать некоторые особенности организа-
ции проектирования и постройки судов.

При проектировании судна, в том числе и корпуса, необхо-
димо использовать так называемую обратную связь, т. е. заме-
1ания и предложения предприятий-строителей. Следует отме-
тить, что вследствие отсутствия показателей технологичности
замечания и предложения предприятий-строителей носят в зна-
чительной степени субъективный характер, так как в основном
зависят от знания, опыта и подготовленности их специалистов.
Поэтому зачастую в решении тех или иных возникающих вопро-
сов немалую роль играют обстоятельства (твердость характера
и т. п.), к технологичности прямого отношения не имеющие.

Предприятие-строитель должно иметь возможность контро-
лировать качество работ проектанта в части технологичности:
минимальную стоимость и трудоемкость постройки. Но делать
это трудно, так как в корпусостроенни нет отработанной после-
довательности решения вопросов технологичности, основные по-
казатели, принятые для машиностроения, в большинстве слу-
чаев неприемлемы, а также не учтены и не распределены обя-
занности по обеспечению технологичности на различных стадиях
проектирования и постройки.

Следовательно, необходимо в первую очередь выявить те
определяющие факторы, которые будут влиять на проектирова-
ние корпусных конструкций, обеспечивающих высокую степень
технологичности. На р'ис. 1.4 представлена разработанная авто-
ром схема главных определяющих факторов технологичности
конструкций корпуса. Как видно из рисунка, эти факторы свя-
заны с типом и объемом производства, а также с конкретными
условиями завода-строителя и номенклатурой производства.

Но основными факторами, диктующими выбор конкретных
материалов, узлов, конструкций и т. п. при обязательном соблю-
дении всех эксплуатационных требований и обеспечении высо-
кого качества, являются технология постройки и, в первую оче-
редь, пригодность к автоматизированному и механизированному
изготовлению и модельно-агрегатным (зонально-модульным) ме-
тодам постройки.

В технологии же постройки судов главной задачей на бли-
жайшие и последующие годы, по мнению автора, будет являться
обеспечение единичной и мелкосерийной постройки судов мето-
дами массового производства. Это требует комплексной меха-
низации и автоматизации основных и вспомогательных техноло-
гических процессов и операций в корпусных цехах и перехода
к сборочным операциям сообразно с техническими возможно-
стями и экономичностью. Для применения комплексной механи-

зации и автоматизации должна быть обеспечена возможность
комплектования судов из оптимального количества секций, агре-
гатов, модулей, полностью насыщенных необходимым оборудо-
ванием, механизмами, трубопроводами и т. п. и имеющих завер-
шенные по отделке служебные, бытовые и другие помещения
судна, т. е. возможность внедрения в достаточно большом мас-
штабе модульного принципа проектирования и постройки судов.
Переход в судостроении на такое комплектование судов ока-
жется технически возможным и экономичным, если при проек-
тировании будет обеспечена соответствующая степень техноло-
гичности конструкций судна и в первую очередь конструкций
корпуса.

Выполненные расчеты показывают, что комплексная механи-
зация секционной сборки и сварки в корпусных цехах позволяет
повысить производительность труда и увеличить выпуск продук-
ции с существующих площадей более чем в 2—2,5 раза, а также
значительно улучшить условия труда. Очевидно, что на совре-
менном этапе комплексная автоматизация и механизация про-
изводственного процесса являются основными направлениями
дальнейшего совершенствования методов постройки судов.

Переход к автоматизированному проектированию, повсеме-
стно получающему все большее распространение [5, 35], также
требует повышения степени технологичности, так как для такого
проектирования необходимы предпосылки для построения мате-
матических моделей и выбора оптимальных по технологичности
конструкций изделий, особенно таких сложных как корпус
судна. В конечном итоге определяющим является не сам по себе
метод проектирования — традиционный или автоматизирован-
ный, а их экономическая целесообразность. Работа по оценке
технологичности вновь проектируемых конструкций является со-
ставной частью экономического обоснования народнохозяйствен-
ной целесообразности постройки проектируемых корпусов судов.

Рис. 1.3. Схема взаимосвязи технических решений и вопросов технологичности

1.3.	Второй принцип технологичности

Решение вопросов технологичности конструкций корпуса как
одного из показателей качества должно основываться на ком-
плексно-системном подходе.

Системный подход — один из компонентов процесса научных
исследований. Системный подход и системные представления
отвечают потребностям современного качественного анализа,
а, как нами уже было отмечено, технологичность — один из по-
казателей качества конструкции. Следовательно, необходим ком-
плексно-системный подход к изучению и решению вопросов тех-

Проектные
требования

Форма
корпуса

Водоизмещение

Техническое
задание

Общее
.^расположение

Экономическое1
обоснование

-Вместимость
и овьем

Стоимость

Остойчивость

Плавучесть

Продольная

/	' прочность

Распредление Мощность

масс

Рис ] э. Спираль проектирования

нелогичности конструкции. Такой подход предполагает опреде-
ление того, что делает предмет исследования системой и
составляет его интегральные свойства и закономерности,
а также указывает на то, что вопросы технологичности необхо-
димо рассматривать на всех этапах предпроектных проработок,
проектирования, технологической подготовки производства, по-
стройки и эксплуатации.

Очевидно, что решение вопросов технологичности невоз-
можно без анализа уже существующих конструкций и процедур
процесса их проектирования (рис. 1.5). При рассмотрении про-
ектных решений по корпусу возможности конструкции оценива-
ются на основе избранного критерия или, в большинстве слу-
чаев, многих критериев. Главные критерии, оценивающие на-
дежность конструкции корпуса, включают в себя одну или ком-
бннацин характеристик, определяющих следующие состояния:
текучесть; чрезмерную деформацию; потерю устойчивости; пре-
дельную прочность; усталость; разрыв; хрупкое разрушение.
На практике их представляют в виде предельных напряжений,
которые предполагают зависящими как от материала, так и от
конструктивного исполнения. Чаще всего проверяют, нет ли пре-
вышения максимальными напряжениями в заданном элементе
значения, равного некоторой части предела текучести материала
рассматриваемого элемента. Проверяют также значение мак-
симального изгибающего момента, которое должно соответство-
вать значению требуемого момента сопротивления поперечного
сечения. Другой способ оценки корпуса — проверка устойчи-
вости.

Для проектов обычных судов правила классификационных
•обществ дают достаточную информацию по площади попереч-
ных сечений, моментам сопротивления и толщинам для всей
конструкции, и, следовательно, для таких судов проверка может
заключаться в подтверждении того, что требования применен-
ных правил удовлетворены. Однако помимо того, что конструк-
ции корпуса должны эффективно выполнять свои конструктив-
ные функции и быть надежными, они должны также быть
эффективными в производстве и эксплуатации. Общая задача'
улучшения производственных и эксплуатационных показателей,
как уже указывалось, заключается в уменьшении производст-
венных и эксплуатационных затрат до минимума, совместно
с удовлетворением требований прочности и надежности конст-
рукции [20, 29, 59].

Следовательно, корпус необходимо рассматривать как весьма
сложную систему, которая является объектом эксплуатации,
объектом производства и объектом проектирования.

Исключительно важной особенностью проектирования конст-
рукций корпуса является то, что наиболее важные конструктив-
ные решения, принятые на первых стадиях проектирования
(относительно формы корпуса, марки материала, системы на-
бора, шпации и др.), на стадии рабочего проектирования, а тем
более в процессе постройки практически изменить невозможно.
Вследствие этого наиболее эффективным направлением повы-
шения степени технологичности конструкций корпуса является
их совершенствование главным образом на стадии разработки
эскизного и технического проектов.

На стадии эскизного проекта следует решать наиболее об-
щие, принципиальные вопросы технологичности корпуса:

— выбор формы корпуса с позиций повышения степени тех-
нологичности, т. е. реального упрощения обводов—линий
шпангоутов и ватерлиний, максимально возможного увеличения
длины цилиндрической вставки, отказа от подъема линии
днища, проектирования прямостенных бортов в средней части
без завалов между палубами переборок и вышележащими па-
дубами, спрямления палуб, возможного уменьшения количества
переборок на танкерах и т. п.;

—	обоснованный выбор системы набора корпуса и шпации,
оптимальных с точки зрения трудоемкости и весовых пока-
зателей;

—	выбор марок материала для корпуса в зависимости от
минимально допускаемых толщин, весовых характеристик, стои-
мости, возможности унификации;

—	обеспечение жесткости и транспортабельности секций
с учетом принятой системы набора;

—	определение общего объема применяемых безнаборных
конструкций прочных гофрированных переборок, легких гофри-
рованных конструкций и т. п.

На стадии технического проектирования необходимо решать
следующие основные вопросы технологичности корпуса:

—	выбор схемы разбивки корпуса на блоки, секции, обеспе-
чивающей максимальное использование оборудования и
оснастки заводов-строителей;

—	выбор типоразмеров материалов, обоснование и проведе-
ние максимальной внутрипроектной и межпроектной унифика-
ции по типам и размерам материалов, обеспечение максималь-
ного использования материалов;

—	выбор наиболее совершенных и простых конструкций
деталей и узлов, обеспечивающих минимальную трудоемкость
изготовления, минимальные деформации и выполнение задан-
ных технических требований;

—	определение и обеспечение пригодности конструкций кор-
пуса к механизированному и автоматизированному изготов-
лению;

—	обоснованный выбор конструктивных допусков;

—	выбор принципиальной схемы формирования корпуса
в целом, метода организации постройки с учетом особенностей
завода-строителя и влияния этих особенностей на принятие ос-
новных конструктивных решений;

—	учет серийности при выборе конструктивных решений;

—	выбор максимально возможного количества унифициро-
ванных конструкций корпуса — составных тавров, книц, узлов,
фундаментов, выгородок и т. п.;

—	определение и сохранение преемственности конструкций и
возможности использования типовых технологических процес-
сов и т. п.

На стадии рабочего проектирования корпуса надо решать
следующие вопросы технологичности:

—	определение целесообразности, экономичности и техниче-
ски обоснованных допусков на обрабатываемые поверхности;

—	обеспечение удобных подходов к собираемым деталям,
узлам и рядом стоящему оборудованию, удобного их мон-
тажа;
определение экономически целесообразных технологиче-
ских допусков на основе уже установленных конструктивных до-
пусков и припусков, если они необходимы при принятой техно-
логии;

—	наиболее рациональное отнесение соединительных дета-
лей к секциям;

—	учет опыта и квалификации персонала по изготовлению
отдельных конструктивных узлов;

—	определение возможности сборки и сварки секций при
минимуме кантовок;

—	выбор наиболее рациональных (технологичных) срезов
углов в деталях для прохода сварных швов и размеров вырезов
в деталях с учетом технологии их выполнения;

—	выбор специальных креплений (обухов, рымов) и мест их
установки с учетом возможности их дальнейшего использования
при последующей эксплуатации и ремонте (при выгрузке меха-
низмов, очистке танков, окраске корпуса и т. д.).

Очевидно, что в тех случаях когда экономические расчеты
показывают целесообразность внедрения новых, более техноло-
гичных конструкций корпуса, даже если по разработанной
документации уже построено одно или несколько судов, необхо-
димо для последующих судов менять рабочие чертежи и внед-
рять новые конструкции.

При рассмотрении вопросов технологичности конструкций
корпуса следует учитывать и обеспечивать выполнение ниже-
перечисленных требований.

1.	Требования, связанные с конструктивными решениями:
а) форма и обводы корпуса должны обеспечивать наиболь-
шую простоту изготовления, возможность применения универ-
сальной оснастки и механизации технологических процессов;

б)	выбор материалов и количества типоразмеров должен
гарантировать сокращение трудоемкости на всех стадиях пост-
ройки судна, возможность межпроектной унификации и т. д.;

в)	выбор принципиальной схемы конструкции корпуса: си-
стемы набора, шпации и т. п., должен обеспечивать его опти*
мальиый вес. минимальную трудоемкость и наибольшую про-
стоту изготовления и т. п.;

г)	разбивка корпуса на модули, блоки, секции должна быть
рациональной, чтобы предусматривать создание законченных
конструктивных узлов;

д)	необходимо придерживаться принципов преемственности,
унификации и типизации конструкций корпуса для снижения
трудоемкости;

е)	обоснованно выбранные допуски на конструктивные раз-
меры и рационально заданная чистота обрабатываемых поверх-
ностей должны обеспечивать возможность применения совер-
шенных технологических процессов, дающих высокую экономи-
ческую эффективность;
ж)	для уменьшения сварочных деформаций должны быть
рационально назначены конструктивные допуски, грамотно
учтены конструктивные особенности.

2.	Требования, связанные с технологическими решениями:

а)	должны быть использованы наиболее совершенные типо-
вые технологические процессы с применением универсальной и
быстро переналаживаемой оснастки, обеспечивающей снижение
трудоемкости, эффективность производства и высокое качество
работ;

б)	должны быть максимально широко внедрены механизи-
рованные и автоматизированные технологические процессы,
агрегатирование, обеспечивающие резкое сокращение трудоем-
кости, ускорение сроков постройки, возможность использования
труда рабочих средней и низкой квалификации;

в)	рационально выбранные технологические допуски дол-
жны обеспечивать получение заданных конструктивных допу-
сков, позволяющих сократить трудоемкость сборочных работ,
уменьшить подгоночно-рубочные работы и обеспечить заданную
точность;

г)	необходимо рационально выбирать методы проверки и
средства контроля.

3.	Требования, связанные с учетом производственных особен-
ностей:

а)	необходимо учитывать особенности заводов-строителей
(размеры стапелей, цехов, возможности кранового оборудова-
ния и т. п.);

б)	следует учитывать программу серийности, цикл постройки
и т. п.;

в)	необходимо учитывать опыт и квалификацию производ-
ственных кадров;

г)	надо учитывать особенности организации производства «а
конкретном заводе-строителе.

4.	Требования, связанные с эксплуатацией корпуса в части
его обслуживания и ремонта:

а)	должны быть максимально удлинены междоковые пе-
риоды, т. е. повышена надежность как отдельных узлов, так и
корпуса в целом;

б)	необходимо обеспечить возможность агрегатного ремонта;

в)	должна быть учтена технология ремонта при проектиро-
вании корпусных конструкций (предварительная установка спе-
циальных креплений, ускоряющих ремонт, возможность быст-
рого демонтажа съемных листов и т. п,);

г)	следует предусматривать простоту обслуживания.

Особенностью современного судостроительного производства
является то, что дальнейший технический прогресс в этой от-
расли возможен только при использовании методов, обеспечи-
вающих высокую мобильность и гибкость производства, быст-
рую его переналадку, а не коренную перестройку, на выпуск
роектной и производственной информации

Рис. 1.6. Примерная условная схема корпусной части судостроительного про-
изводства
новой продукции при минимальных затратах труда, средств,
времени и материалов.

Рассматривая комплексно-системный принцип технологично-
сти, традиционный цикл подготовки производства можно пред-
ставить в виде следующей последовательности: проектирование;
разработка технологии; разработка средств технологического
оснащения, постройка головного судна; отработка и постройка
следующих судов.

Известно, что судостроение — исключительно сложная от-
расль промышленности, имеющая дело с большим разнообра-
зием работ, материалов, оборудования, изделий и их проектан-
тов, причем более 50 % стоимости судна составляет стоимость
внешних поставок. На рис. 1.6 представлена условная схема
корпусной части судостроительного производства. Хотя схема
не содержит всех деталей, она дает представление об этапах
производства и их последовательности. Недостаточная связь
между проектированием и постройкой объясняется сложностью
судна как объекта постройки, отсутствием у судостроителей гиб-
ких оперативных методов для оценки большого количества про-
ектных, строительных, стоимостных и других данных, необходи-
мых для осуществления этой связи.

В настоящее время сделан соответствующий научный задел,
представляется возможность использования ЭВМ и нет причин
отказываться от более тесного единения процессов проектиро-
вания и постройки, обеспечения комплексно-системного подхода.

1.4.	Третий принцип технологичности

Технологичность конструкций корпуса следует определять
по показателям.

Технологичность, как уже указывалось, является свойством,
определяющим качество конструкции. В нашей стране для
оценки качества продукции всех видов используют в общем слу-
чае восемь показателей качества: показатель, определяющий
назначение продукции; показатель определяющий ее надеж-
ность и долговечность; показатель, характеризующий ее техно-
логичность; показатель, определяющий ее пригодность к унифи-
кации и стандартизации; эстетические, эргономические, патент-
но-правовые и экономические показатели. Эти показатели
условно делят на две категории:

—	показатели, отражающие степень пригодности изделия
к использованию его по назначению, т. е. его эксплуатационные
качества, потребительские свойства;

—	показатели, характеризующие экономическую сторону су-
щественных свойств изделия, т. е. определяющие прямо или кос-
венно уровень материальных, трудовых, финансовых и других
затрат на достижение и реализацию показателей первой кате-
гории во всех возможных сферах-лрвВЯЯЯВЯч^чества изделия.

3 м к Глозиом	# УчеЕиатХ А	33

"К	1
Показаюль технологичности относится как к первой, так и
ко второй категории. Необходимо отметить, что в судостроении
для показателей первой категории, например показателей проч-
ности и остойчивости, имеются, как уже указывалось, нормы,
зафиксированные в правилах классификации и постройки судов
различных классификационных обществ (в СССР — в Правилах
Регистра СССР). Для технологичности никаких показателен
или норм нет.

Система показателей технологичности, общая для всех видов
изделий машиностроения и приборостроения, была установлена
впервые при разработке Единой системы технологической под-
готовки производства. В январе 1975 г. был введен в действие
ГОСТ 14.202—73, который устанавливает общие правила вы-
бора показателей технологичности конструкции изделий в маши-
ностроении и прибороС1роеппи. В нем, естественно, но учитыва-
ется специфика корпусостросния.

В настоящее время существует ряд предложений по выбору
показателей для оценки технологичности конструкций корпуса
судов. Судостроительные предприятия в первую очередь заинте-
ресованы в получении на стадиях эскизного и технического про-
ектов общих показателей технологичности, которые характери-
зовали бы возможность сокращения трудоемкости конструкций
и могли бы служить для сравнения с аналогичными показате-
лями конструкций корпуса как отечественных, так и зарубеж-
ных судов, т. е. могли бы представлять обширную информацию
в очень уплотненном виде, или, как выразился известный авиа-
конструктор О. К. Антонов, «выжимки из фактов». Конечно,
такие показатели абстрагированы от частностей н конкретного
конструктивного выполнения отдельных узлов, но они удобны
и позволяют быстро оценить тенденции и результаты проектиро-
вания. Для конструкций корпуса принятый в упомянуюм ГОСТе
основной показатель — трудоемкость изготовления — на стадиях
эскизного и технического проекта неприемлем. По документа-
ции, разрабатываемой на этих стадиях, достаточно достоверное
значение трудоемкости постройки корпуса получшь невоз-
можно, для этого лужен полный рабочий проект и соответству-
ющие данные по судну-прототипу, Не может быть использован
на этих стадиях и такой показатель, как себестоимость или тех-
нологическая себестоимость постройки, так как применение
вышеприведенного метода оценки себестоимости по приведен-
ным затратам при наличии конструктивных или технологических
Изменений по корпусу пли судну сопряжено со значительными
трудностями, ибо требует учета влияния отдельных составляю-
щих себестоимости корпуса на строительную стоимость судна
и эксплуатационные затраты. Для этого необходимо строить ди-
намическую модель, а нормативы для ес построения имеют
существенные недостатки. Методы оптимизации имеющихся ре-
шений дают обычно экономию средств 5—10 %, тогда как:
—	отдельные статьи затрат в расчетах себестоимости экс-
плуатации судов колеблются до 25 %;

—	расчет времени для мелкосерийного производства допу-
скает 15 % неточностей;

—	допуск на массу конструкций корпуса 2—б %;

—	обобщенные данные по структуре затрат на постройку
судов различных типов в разрезе статей калькуляции имеются
только по судам, построенным за 5—7 лет до рассматриваемого
периода;

—	разработанные нормативы стоимости морских судов не
учитывают многих факторов, которые влияют на экономическую
эффективность разработанных конструкций.

Следовательно, прав А. А. Нарусбасв, который считает, что
критерии эффективности и математические методы обоснования
решений, составляя основу технико-экономического анализа при
проектировании судов, являются все же «вспомогательным
инструментом» проектировщика.

Трудоемкость как показатель технологичности в корпусо-
строении в настоящее время можно использовать только на ста-
дии рабочего проектирования при оценке отдельных конструк-
тивных узлов. В то же время, для корпусостроения необходима
разработка и внедрение количественной оценки технологичности
корпуса в целом как на стадиях эскизного и технического про-
ектов, так н рабочего проекта и, следовательно, в первую оче-
редь необходима номенклатура показателей.

Приняв за основу классификацию показателей технологич-
ности, действующую в машиностроении (рис. 1.7) [49], автор
разработал классификацию показателей технологичности для
конструкций корпуса (рис. 1.8) и схему определения показате-
лей технологичности (рис. 1.9).

Вопросы определения показателей технологичности очень
сложны, особенно для новых типов судов, нс имеющих аналогов.
На стадии эскизного проектирования они должны способство-
вать правильной оценке технологичности конструкций корпуса
проектируемого судна в целом. В техническом проекте эти по-
казатели уже должны давать возможность оценивать техноло-
гичность отдельных конструкций и узлов. Для сравнения необ-
ходимы базовые показатели технологичности, по отношению
к которым должны определять показатели технологичности кон-
кретного судна. Несомненно, что при проектировании необхо-
димо стремиться к тому, чтобы значения определяемых показа-
телей были близки к базовым. Оценка по базовым показателям
требует предварительной оценки их сравнительной экономиче-
ской эквивалентности, кроме того, в неявном виде необходимо
учитывать трудоемкость (стоимость). Такие показатели будут
удобны для конструкторов, а их определение не потребует тру-
доемких расчетов. Необходимо стремиться к небольшому числу
показателей технологичности, характеризующих наиболее
8

Определение класса судов	Определение типа судов	Определение объема и сроков	Определение пред- приятия-строителя

Анализ исходных требований к тех- нологичности	Анализ статистичес- ких данных по ти- повым судам	Анализ статистичес- ких данных по ти- повым конструк- циям	Анализ возможности предприятия-строи-

Выбор
показателей

технологичности

проявления

Анализтехноло-
гичности в облает

Выбор номенкла-
туры показателей
технологичности

Выбор номенкла-
туры показателей
на стадии эскизного
проекта

Выбор номенкла-
туры на стадии тех-
нического проекта

Уст ановлен ис
базовых
покашелей

Выбор метода определения баэо- вых показателей	Методика определе- ния показателей эскизного проекта	Мегодика определе- ния показателей технического проекта	Установление базовых показателей

Расчет численных зна-
чений покатателей

Выбор метода расчета	Установление струк- туры зависимостей	Установление про- цедуры расчетов	Расчет показателей

Рис. 1.9. Схема определении показателей технологичности
важные вопросы, связанные со стоимостью постройки и особен-
ностями заводов-строителей. Показатели технологичности дол-
жны быть достаточно универсальными для возможности их
использования при проектировании и постройке судов различ-
ных размерений, классов и архитектурных типов.

В процессе применения показатели технологичности надо
постоянно совершенствовать, обеспечивая получение необходи-
мого уровня технологичности; их количество также не может
оставаться неизменным. Следует ориентироваться на разную
стабильность показателей: для корпуса в целом показатели тех-
нологичности, очевидно, будут действовать более длительно, чем
по отдельным конструктивным узлам.

Глава 2

ФОРМА КОРПУСА

2.1.	Основные направления упрощения обводов корпуса

• До настоящего времени форму и обводы корпуса выбирают,
руководствуясь в основном требованиями к мореходным и экс-
плуатационным качествам судна. Подавляющее большинство
построенных и строящихся в настоящее время корпусов имеет
лекальные обводы. Это влечет за собой необходимость большого
объема плазовых разработок, создание большой номенклатуры
оснастки (постелей, макетов, шаблонов и т- п.), приводит
к большему объему гибочных работ, усложняет сборку и сварку
листов наружной обшивки и набора.

Использование лекальных обводов сдерживает применение
механизированных и автоматизированных линий по изготовле-
нию корпусных конструкций. Требование производства — макси-
мально возможное упрощение формы корпуса — в определенной
степени находится в противоречии с требованиями эксплуата-
ции. Основные факторы, определяющие форму корпуса, при-
ведены на рис. 2.1.

Известно, что форму корпусов судов, особенно крупных и
скоростных, выбирают не только по прототипам на основе
огромного опыта судостроения, но и используя результаты мо-
дельных испытаний их в опытовых бассейнах. Следовательно,
при проведении испытаний на моделях можно уже на этой
стадии проектирования учитывать ряд особенностей, связанных
с совершенствованием формы корпуса и оказывающих непосред-
ственное влияние на технологичность его конструкций, не
ухудшая при этом заданных мореходных ка-
честв судна.
По конфигурации горизонтальных сечений корпуса разли-
чают два типичных случая: суда с так называемой цилиндриче-
ской вставкой, у которых форма и размеры сечений сохраняются
неизменными на протяжении некоторой длины в средней части
судна, и суда без цилиндрической вставки.

пазовые работы

3

Газовая авгоматчсская |
резка|

г-[Построеччые

—Г Сборка и сварка секций j

__(Проверка секций

Факторы, определяющие!
форму корпуса [

тапельныс работы

—OS

Рис. 2.\ Основные факторы, опреде-
ляющие форму корпуса

Из огромного многообразия судов с различными формами
сечения корпуса по мидель-шпангоуту, определяемыми очерта-
ниями днища, бортов и палубы, а также их сочетаниями, наи-
более типичными являются: плоскодонные суда (без подъема
днища) с вертикальными бортами; суда с относительно малым
подъемом днища; суда е относительно большим подъемом
днища и большим радиусом скругления скулы.
Как следует из вышеизложенного, форму мидель-шпангоута
можно определять по следующим основным характеристикам:
подъему днища; радиусу скулового закругления; форме борта;
форме палуб.

Упрощенные формы обводов, независимо от материала кор-
пуса, имеют большие технологические преимущества, так как
позволяют:

—	сократить и упростить плазовые и разметочные работы;

—	ликвидировать или свести к минимуму гибочные работы,
требующие значительного объема ручного труда;

—	уменьшить отходы материала при обработке;

—	увеличить объем автоматизированных и механизирован-
ных операций при обработке, сборке и сварке секций и на ста-
пельных работах;

•	— уменьшить производственные площади для сборки и
сварки секций;

—	увеличить количество унифицированных и стандартных
деталей и элементов корпусных конструкций;

—	сократить номенклатуру оснастки для обработки, сборки
и сварки секций, проверочных работ на стапельном месте;

—	улучшить условия прокладки трубопроводов систем, ка-
бельных трасс, размещения механизмов и оборудования;

— улучшить использование объема внутренних помещений и
отсеков корпуса при эксплуатации, как это видно из примеров
использования судов типа «Пионер» (рис. 2.2).

Следует отметить, что многочисленные исследования формы
корпуса показали, что упрощенные обводы подводной части без
кривизны можно рационально использовать на судах с малыми
скоростями хода, а формирование обводов надводной части кор-
пуса связано как с чисто эксплуатационно-техническими вопро-
сами (например, обеспечением скатываемости воды), так и
с эстетическими. Только небольшая часть исследований завер-
шалась изготовлением судов с упрощенными корпусами. Боль-
шинство таких судов было построено во время первой и второй
мировых войн, так как упрощение обводов позволило не только
ускорить нх постройку, но и увеличить выпуск. Однако цели,
которые ставились перед судостроителями в те периоды, дикто-
вались условиями военного времени, и поэтому вопросы эконо-
мической целесообразности постройки таких судов глубоко не
рассматривались.

В нашей стране этому вопросу уделялось известное внима-
ние. Так Л. М. Ногид [53], кроме понятия упрощенных
обводов, под которыми он подразумевает форму с прямолиней-
ными шпангоутами, ввел понятие комбинированных обводов,
т. е. упрощенных обводов со скругленной скулой. В СССР
были разработаны и испытаны серии моделей траулеров с упро-
щенными обводами, а также лесовозов и других транспортных
тихоходных судов с комбинированными обводами. В связи

с этим еще в 1955 г. Л. М. Ногид писал, чю «применение упро-
щенных обводов на судах- некоторых типов (промысловых, тихо-
ходных транспортных судах, буксирах) приводит к вполне удов-
летворительным результатам с точки зрения буксировочного
сопротивления, если скуловая (кромочная) линия совпадает
с линиями тока воды» [53]. Это практически совпадает с выска-
зываниями авторов судов типа «Пионер» [83]. Тогда же
Л. М. Ногид указывал, что вопрос о пропульсивных качесшах
судов с упрощенными обводами почти не освещен в технической
литературе, а имеющиеся практические данные не опровергают
возможности использования таких обводов, хотя некоторые ас-
пекты рассматриваемой проблемы и требуют дальнейшего изу-
чения.

В настоящий момент, когда вопросы автоматизации и меха-
низации производства стали основными в деле повышения эф-
фективности, а повышение уровня технологичности конструкций
корпуса является наиболее перспективным направлением, сле-
дует полагать, что необходимо более интенсивно вести исследо-
вания пропульсивных качеств судов с упрощенными обводами.

Попытки изменения форм корпусов делачй’сь и делаются во
многих странах, в большинстве случаев независимо друг от
Друга. Их укрупненно можно свести к следующим направлениям:

—	увеличению длины цилиндрической вставки;

—	созданию формы корпусов с цилиндрическими и кониче-
скими поверхностями, г. е. с развертывающейся на плоскость
наружной обшивкой;

—	упрощению формы палуб (отказу от лекальной погиби
и седловатости), уменьшению или отказу от подъема днища;

—	созданию криволинейной формы корпуса с использова-
нием спрямленных шпангоутов;

—	спрямлению шпангоутов и ватерлиний и получению пло-
скогранной формы корпуса.

Наметилось еще одно направление упрощения формы кор-
пуса в средней части — «срезанная» форма корпуса [95]. 1акая
форма корпуса, исключающая использование для балласта гру-
зовых танков, предлагается для танкеров с чисто балластными
танками.

2.2.	Влияние формы корпуса на мореходные качества судов

Очевидно, что наиболее упрощенные обводы без кривизны
можно рационально использовать в первую очередь на судах)
с малыми скоростями хода или на несамоходных судах. Учиты-
вая, что сопротивление воды движению таких судов невелико,
для них вполне можно применить чисто прямолинейную или пря-
молинейную с изломанными шпангоутами форму корпуса.

В 1967 г. было сдано в эксплуатацию спроектированное под
руководством автора научно-исследовательское судно «Неман»,
имеющее прямостенные упрощенные обводы (рис. 2.3) без еди-
ной лекальной линии, что позволило полностью отказаться от
плазовых работ, изготовления шаблонов, макетов, постелей для
сборки и сварки секций и другой оснастки.

Упрощенные линейные обводы не новы, так же как и идея
создания судна с такими обводами, которые применялись в оте-
чественном судостроении, например, при постройке барж
в 1941-45 гг.

А. Т. Ильичев приводит интересные данные по сопротивле-
нию воды движению судна с корпусом плоскогранной (остро-

скулой) формы, которые им получены при исследованиях, вы-
полненных для определенного судна. Рассматривая два вари-
анта корпуса судна — с лекальными и плоскогранными обво-
дами (рис. 2.4), он отмечает, что конструкция корпуса, за иск-
лючением бортовой ветви шпангоутов, одинаковая. Изменение
конструкции бортовых шпангоутов приводит к незначительному
увеличению массы корпуса и к некоторому повышению остой-
чивости судна. Диаграмма статической остойчивости получается
более полной за счет увеличения площади и момента инерции
ватерлинии.

Буксировочные испытания моделей корпусов с лекальными
и плоскогранными обводами одинаковых размерений показали
(рис. 2.5), что в диапазоне рассматриваемых скоростей хода
кривые сопротивления воды движению обеих моделей практи-
чески совпадают. Мореходность судна с плоскогранными обво-
дами, проверенная во время натурных испытаний в условиях
шестибалльного волнения, оказалась весьма удовлетворительной
(например, судно не заливалось при всех скоростях хода и
углах курса). Как видно, переход к плоскогранным обводам не
повлиял существенно на ходовые качества, мореходность, массу
корпуса и остойчивость рассматриваемого судна.

В СССР применительно к грузовым речным судам были вы-
полнены исследования по определению направления линий тока
на поверхности корпуса у судов с упрощенными обводами. В ре-
зультате исследований были получены данные о направлении
тока на поверхности корпуса в зависимости от коэффициента
общей полноты 6, отношения ширины к осадке В/d и степени
ограниченности фарватера. Модели судов, имевшие упрощенную

грэнные обводы

форму, при буксировочных испытаниях практически нс уступали
судам с лекальными обводами по скорости.

С целью поиска упрощенных форм, имеющих высокие гидро-
динамические качества, в Горьковском политехническом инсти-
туте им. А. А. Жданова были исследованы модели судов внут-
реннего и смешанного плавания {36]. По результатам буксиро-
вочных испытаний были разработаны модели с плоскогранными
обводами, гидродинамические характеристики которых не усту-
пали моделям с лекальными обводами. В основу проектирова-
ния этих моделей были положены следующие основные требо-
вания:

—	линии сломов плоских поверхностей должны быть ориен-
тированы по направлению линий тока;

—	конструктивные ватерлинии плоскогранных судов должны
иметь не менее трех точек слома в каждой оконечности;

—	углы сломов конструктивных ватерлиний не должны отли-
чаться один от другого на протяжении всей своей длины; зна-
чения углов принимались не менее 170°.
В условиях регулярного волнения модели с плоскогранными
обводами имели лучшую мореходность по сравнению с моде-
лями, имеющими лекальные обводы. На мелководье по мере
уменьшения глубины фарватера сопротивление воды движению
моделей с плоскогранными обводами увеличивается (табл. 2.1).

Исследования корпусов морских судов упрощенных форм,
проведенные в ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, также носили
сравнительный характер, т. е. сводились к сравнительным испы-
таниям моделей судов существующих проектов с моделями,
имеющими различные степени упрощения формы. С целью раз-
работки рекомендаций по проектированию плоскогранных обво-
дов на схематизированных моделях исследовали влияние углов

Рис. 2.6. Корпус с упрощен-
ными обводами, спроекти-
рованный Денисом

сломов наружной обшивки, углов перехода от днища к скуле,
бульбовых наделок и др. на сопротивление воды движению
судна и качку. Схематизированные модели представляли собой
группу тел в виде многогранников.

На основании полученных рекомендаций был разработан ва-
риант корпуса упрощенной формы крупнотоннажного танкера
типа «Крым», модельные испытания которого подтвердили воз-
можность создания упрощенных форм без потери скорости хода.

Были также проведены модельные испытания сухогрузного
судна с упрощенной формой корпуса. Для этого судна потеря
скорости при переходе от лекальной к упрощенной форме кор-
пуса составила 0,2 уз. Для судов с горизонтальным способом
погрузки типа «Иван Скуридин» эта потеря составила 0,4 уз.

В других странах также уделяют большое внимание вопро-
сам упрощения обводов. В 1917 г. этими проблемами занимался
В. Энти. В 1918 г. Сандлер проводил испытания моделей с пря-
мостенными бортами и плоским днищем, соединенными скруг-
ленной скулой. Исследовалось влияние острых скул и их рас-
положения. По результатам этих работ были сделаны выводы
о возможности создания корпуса с прямолинейными шпангоу-
тами, имеющего такое же сопротивление, как и корпус с ле-
кальными обводами. Такой корпус был спроектирован
в 1943 г. Денисом в США (рис. 2.6).

В 1964 г. Джонсон [53, 89] провел исследования двух серий
моделей грузовых судов упрощенной формы с коэффициентами
общей полноты 6, равными 0,71 и 0,82, показавшие возможность
создания корпусов с упрощенными обводами, которые по своим

мореходным качествам могут не уступать судам, имеющим кор-
пуса с лекальными обводами. На рис. 2.7 показаны корпуса
таких грузовых судов с различными обводами. В табл. 2.2 при-
ведены ирирашеиия сопротивления и мощности моделей с упро-
щенными обводами к сопротивлению и мощности модели с ле-
кальными обводами.

В 1968 I. при разработке в США судов типа «Пасср» [79/
89] был спроектирован корпус с двойными острыми скулами
при таком же коэффициенте полноты, что и корпуса основного
варианта с лекальными скулами, Результаты испытаний пока-
зали, что при полной осадке сопротивление воды движению
Таблица 2.2 Приращения сопрогивления во.чы
и потребно'! мощности к сопротивлению и мощности модели Л

судна с корпусом упрощенной формы отличается от сопротив-
ления движению судна с корпусом лекальной формы на 2,5 %.
При меньшей осадке сопротивление судна упрощенной формы
больше на 12,5 %.

В Японии фирма «Хокадатэ Док» спроектировала п строит
суда с упрощенными обводами корпуса типа «Мини балкер»
дедвейтом 3000 т, имеющие еще и большую цилиндрическую
вставку. Уже построено 53 судна этого типа.

Рис. 2.8 Сечение корпуса
танкера «срезанной» формы

Фирма «Трейдинг эид транспорт Ко» (США) разработала
танкер со «срезанной» формой корпуса, обеспечивающей необ-
ходимую осадку и мореходность в балластных пробегах при ми-
нимальном объеме и числе балластных танков (рис. 2.8). Как
видно из рисунка, мидель-шпангоут имеет трапециевидную
форму со срезом скулы под углом около 30° к основной плоско-
сти, который простирается на всю длину цилиндрической части
корпуса и плавно переходит в оконечности. Положительный гид-
родинамический эффект такого корпуса заключается в умень-
шении сопротивления воды при ходе в балласте вследствие
уменьшения балластного водоизмещения и плошадч смоченной
поверхности, что имеет существенное значение при малых чис-
лах Фруда, характерных для танкеров. Кроме того, как считают
авторы этих разработок, уменьшение вместимости чисто бал-
ластных танков приведет к снижению расходов при приеме и
откачке балласта, а для танкеров без отдельных чисто балласт-
ных танков — к уменьшению количества грязного балласта, что
повлечет за собою увеличение использования общей грузоподъ-
емности танкера и позволит принимать груз до осадки по гру-
зовую марку. Кроме того, снижаются примерно на Ю % рас-
ходы на сталь для корпуса за счет уменьшения отходов,
следовательно, уменьшается строительная стоимость. Для тан-
кера дедвейтом примерно 230000 т ожидается экономия 125—
732 тыс. дол. в зависимости от рода перевозимого груза.

Рис. 2.9. Обводы судов типа «Пионер»

Несомненно, что большой интерес представляют суда типа
«Пионер» фирмы «Блом унд Фосс АГ» (ФРГ) (рис. 2.9), в ос-
нову проектирования которых положена идея, согласно которой
корпус судна по возможности должен состоять из минимального
числа деталей и секций, причем палубу и днище следует изго-

Рис. 2 10 Проекция «Корпус» теоретического чер-
тежа судна «Пионер» а — до усовершенствова-
ния; б — после усовершенствования

товлять из идентичных унифицированных деталей, а секции кор-
пуса — из взаимозаменяемых деталей. Для осуществления этой
идеи корпус судна и его наружная обшивка должны иметь
форму плоских закругленных поверхностей, расположенных под
определенным углом друг к Другу, что обеспечит создание кор-
пуса без плаза, лекальных шаблонов, приспособлений.

Модель судна «Пионер», схема проекции «Корпус» которого
представлена на рис. 2.10, обстоятельно исследовали в судо-
строительном опытовом бассейне в Вене, где испытывали четыре
варианта с разными осадками во всем диапазоне изменения ско-

48
1><>сти хода. Полученные результаты были подтверждены испы-
Н1НИЯМИ в опытовом бассейне в Гамбурге.

Для контейнерных перевозок было разработано специальное
с\дно «Контейнер Пионер». Обводы этого судна такие же, как
и у «Пионера», но с некоторыми усовершенствованиями: допол-
нительно предусмотрен кормовой бульб, обеспечивающий более
равномерное распределение скорости в диске винта и снижение
сопротивления воды движению судна. Модель судна «Контейнер
Пионер» испытывали по обширной программе в Гамбурге. Ско-
рость хода судна типа «Пионер» 15—17 уз, скорость хода
судна типа «Контейнер Пионер» 19—20 уз; коэффициенты об-
шей полноты составляют 0,71—0,78 и 0,6 соответственно
(табл. 2.3). Полученные результаты показали, что корпус, со-
стоящий из плоских поверхностей, оказывает демпфирующее
влияние на килевую и вертикальную качку судна. Так, при
длине волны, равной длине судна между перпендикулярами, и
силе ветра в семь баллов падение скорости модели с плоско-
гранными обводами составляет 54 %, а модели с лекальной фор-
мой 60—65 % [89].

Т а б ли на 2.3. Главные размерения судов типа «Пионер»

I .чанные размерения	,Пионер* — базовый тип				«Контейнер Пионер*	
	акт*	зетП	анти,	ияр».  ант IV	вариант А	вариант Б
Длина наиболь- шая, м  Длина между пер- пендикулярами,  Ширина, м  Высота борта, м  Осадка, м Дедвейт при осад-	141,55  131,2  22,8  14,4  9,6  14300	148,3  137,95  22,8  14,4  9,6  15 400	173,8  163,45  22,8  14,4  9,6  19 700	180,55  170,2  22,8  14,4  9,6  20 800	147,9  135,7  22,8  12,0  контейне- ров 520	162,9  150,7  22,8  12,0  контейне- ров 612

Морской администрацией США была проведена серия мо-
дельных испытаний судов типа «Контейнер Пионер» и такого же
судна с лекальными обводами с целью подтверждения резуль-
татов, полученных фирмой «Блом унд Фосс АГ», и оценки буль-
бообразных оконечностей, осадки, дифферента и т. д. Испыта-
ния показали, что носовой бульб оказывает существенное влияние
на требуемую мощность. При скорости и = 20 уз наличие носо-
вого бульба уменьшает требуемую мощность на валу на судах
с упрощенными обводами в 2 раза по сравнению с таким же
уменьшением у судов, имеющих лекальные обводы и носовой
бульб. Кормовой бульб заметных преимуществ не дает.

4 М К 1 познан	49
В cooiuciciвин с разработанными рекомендациями на вер-
фях фирмы «Блом унд Фосс АГ» было настроено несколько
судов с упрошенными обводами. В 1968 г. были проведены на-
турные испытания таких двух судов: «Джаг Дев» и «Норман-
дия» [89]. Результаты измерений мощности и скорости пока-
зали, что в балластном переходе у «.Джаг Дев» выигрыш в ско-
рости относительно судна с лекальными обводами составил
0,52 уз, а у «Нормандии» 1,31 уз, однако эти результаты отли-
чались от полученных при модельных испытаниях. При испыта-
нии с грузом скорость у «Джаг Дев» была выше расчетной на
0,61 уз. Подобные результаты были получены при ходовых ис-
пытаниях головного контейнеровоза «Иберия» [89]. Согласно
результатам испытаний модели в опытовом бассейне это судно
с лекальными обводами должно иметь скорость 18,11 уз,
а с упрощенными обводами 18 уз. На ходовых же испытаниях
скорость «Иберии» была равна 18,68 уз.

Отечественные и зарубежные исследования позволили сфор-
мулировать следующие выводы и рекомендации по проектиро-
ванию корпусов судов с упрощенными обводами.

[. Надо стремиться, чтобы линии слома корпуса с упро-
щенными обводами по возможности совпадали с линиями тока
(см. рис. 2.9). Не вес линии слома одинаково важны для харак-
тера обтекания. Для судов, имеющих режим движения с чис-
лами Фруда Fr 0,20, рекомендуемые углы слома должны быть
не менее 170° в носу [83], а с Fr>0,20 — нс менее 179° в носу
и це более 120° в корме (на конце липни обтекания).

2.	Следует обеспечивать не резкий переход от дниша к скуле,
учитывая, что угол перехода менее 45° приводит к существен-
ному увеличению сопротивления формы.

3.	Упрощенные формы уменьшают килевую и вертикальную
качку, а применение на них бульбовых образований в носовой
оконечности более эффективно, чем использование их па судах
с лекальными обводами корпуса.

4.	Влияние мелководья на сопротивление судов с упрошен-
ными обводами более существенно, чем у судов, имеющих ле-
кальные обводы корпуса.

5.	Данные прогнозов ходовых качеств судов с упрощен-
ными обводами по результатам их модельных испытаний ока-
зываются заниженными на 3—4 %.

Многие кораблестроители, например С. Галин [83], прямо
указывают, что до последнего времени проектировщики придер-
живались мнения, будто только за счет плавных обводов кор-
пуса, можно достичь экономически оправданного соотношения
между скоростью хода и мощностью Главной энергетической
установки, Этот общепринятый технический предрассудок сле-
дует преодолеть, ибо вполне возможно строить быстроходные
суда с прямыми обводами и равными или близкими соотноше-
ниями между скоростью хода и мощностью энергетических уста-
50	(
||..нок, если будут выдержаны определенные соотношения .углов
Mi/кду соседними поверхностями и наружная обшивка будет
<'празована исключительно из плоских многоугольников,

Относительно острые в пространственном отношении кромки
|||>и соответствующем согласовании с направлением потока по-
сноляют достигать такого же сопротивления воды движению
< гдна, как и при лекальных обводах.

2.3.	Влияние формы корпуса на технологичность

Рассматривая мореходные качества судов с упрощенными
обводами корпуса, необходимо определить влияние упрощения
формы на стоимость, трудоемкость и другие показатели техно-
логичности как главную цель упрощения.

По зарубежным оценкам, предполагаемое снижение стоимо-
сы постройки корпуса судна типа «-Пионер» составляет 5,2 %
стоимости корпуса, или 1,3 % общей стоимости судпа. По не-
которым зарубежным данным, сокращение затрат при исполь-
зовании прямолинейных шпангоутов и развитых плоских поверх-
ностей составляет только 4 % стоимости корпуса. Однако необ-
ходимо учитывать, что при ухудшении пропульсивных качеств
затраты на постройку и эксплуатацию могут оказаться больше,
чем экономия за счет упрощения формы.

Опыт постройки в Великобритании показал, что для рыбо-
ловных траулеров с упрощенными обводами из развертываю-
щихся поверхностей экономия трудоемкости составила от 10 до
40% [32].

Для судов с упрощенными обводами, которые строили в Япо-
нии во время второй мировой войны, стоимость корпуса снизи-
лась в среднем на 20 % по отношению к стоимости корпуса
судпа с лекальными обводами, а также уменыципись сроки по-
стройки судов.

Следует отмстить, что применение унифицированных плоских
секций и деталей позволяет при минимальных затратах строить
суда различных размерений и разного назначения (см. рис. 2.2):
для перевозки навалочных и смешанных грузов, контейнеров,
автомобилей и т. д. Сама по себе идея создания таких судов не
нова: она осуществлялась и в отечественном судостроении при
постройке паромов, секционных составов, док-понтонов, но упро-
щение формы корпуса производили нс всегда. Упрощенные же
обводы, хотя они и Mojyj привести к некоторой потере скорости
хода (для судов типа «Пионер» до 3 %), позволяют в значитель-
ной степени повысить уровень технологичности, главным обра-
зом за счет возможности механизированного и автоматизиро-
ванного изготовления. Очевидно, что пригодность к автоматизи-
рованному и механизированному изготовлению деталей и секций
корпуса с плоскогранными обводами значительно выше, чем
у корпусов с лекальными обводами.

4*

51
Возникает естественный вопрос: «Почему же в зарубежном
судостроение суда с упрощенными обводами большого распро-
странения пока не получают?» Например, в настоящее время
эксплуатируются всего 7 судов типа «Пионер», у которых, по
приведенным данным, скоростные и мореходные качества не
ухудшились из-за упрощения формы. Вероятно, это объяс-
няется не одной какой-либо причиной, а целым рядом обстоя-
тельств.

К середине 1970-х гг., когда определились результаты мо-
дельных испытаний, а натурные испытания подтвердили модель-
ные, как известно, разразился энергетический кризис, резко
упал спрос на суда, возросли эксплуатационные расходы. Ожи-
давшаяся в больших масштабах замена судов типа «Либерти»
и «Виктори» не была произведена. Началось строительство спе-
циализированных судов по роду перевозимого груза. Вероятно,
в определенной мере прав К- Галин [83], считающий, что судо-
владельцы и судостроители еще не готовы к восприятию преи-
муществ упрощенных форм корпусов, что очень сильны тради-
ции и, как для всякого нового, необходимо время для осознания
этих преимуществ, Иначе говоря, упрощенные обводы появились
чуть раньше, чем готовность к их использованию,

В СССР трудоемкость постройки грузовых речных судов
с упрощенными корпусами оказалась на 10—12% ниже трудо-
емкости постройки обычных. Трудоемкость при изготовлении
барж с упрощенными обводами корпусов снизилась на 10—16 %
[6]; по другим данным, для барж грузоподъемностью 250 т тру-
доемкость снизилась на 40 % [6, 32].

В процессе исследований ходовых качеств судов типа
«Херсон», которые проводились в ЦНИИ им. акад. А. Н. Кры-
лова, была произведена оценка возможного снижения трудоем-
кости изготовления корпуса с упрощенными обводами. Выпол-
ненные расчеты показали, что постройка такого корпуса из пло-
ских секций может обеспечить снижение трудоемкости на 9 %,
а для частично упрощенных обводов — сочетания спрямленных
шпангоутов с плавными ватерлиниями — ожидалось снижение
трудоемкости на 6 %, что было сочтено недостаточным для ком-
пенсации возможной потери скорости. Что касается исследова-
ний ходкости, то следует отметить, что они проводились в узком
диапазоне изменения основных параметров формы корпуса всего
для одного типа судна.

Трудоемкости судовых и корпусных работ при использо-
вании обычных и упрошенных обводов приведены в табл. 2.4.
В таблице указаны данные по снижению трудоемкости
только за счет упрощения обводов корпуса, возможность
же использования автоматизированных и механизированных по-
точных линий не учитывалась, поэтому, очевидно, имеется веро-
ятность компенсации возможной потери скорости. По мнению
автора, дополнительные технико-экономические исследования
Таблица 2.4. Трудоемкость постройки судов
с различными обводами (тыс. нормс-ч)

Название вида работ	Обочные  корпуса	Частично упрощенные обводы корпуса	Плос костные обвода кордуса
Изготовление деталей корпуса	51,0	35,4	30,3
Изготовление узлов, секций, блоков корпуса, фундаментов и подкрепле-			
НИЙ  Формирование корпуса на стапеле	271,4	102,6  136,4	96,0  130,0
1рубомедниикие работы	57,6	57,6	57,6
'1онтаж механизмов, трубопроводов, устройств, электрооборудования			
	91,0	91,0	91,0
Достроечные работы	261,0	261,0	261,0
Итого по судну	732	685	666
%	100	94	91
В том числе по корпусу, %	100	85	79

вполне актуальны, так как упрощение обводов в настоящий мо-
мент может дать большое повышение производительности труда
и позволит исключить ручные операции.

В 1972 г. для судна типа «Николай Жуков» была выполнена
технико-экономическая проработка (весьма укрупненного ха-
рактера) возможности использования упрощенных обводов, по-
казавшая, что общее количество плоских конструкций корпуса
составит 85 %, снижение трудоемкости 6,5%, а стоимости до
1-4%.

Заметим, что отечественные исследования по оценке сниже-
ния трудоемкости и стоимости носят иногда довольно общий
характер, не всегда учитывают все факторы. Например, для
судна «Николай Жуков» нс брали в расчет снижение трудоем-
кости в стапельном и корпусообрабатывающем цехах. Следует
также отметить, что процесс упрощения формы корпуса судна
в отдельных случаях производится путем бессистемного изме-
нения расположения, количества и углов сломов наружной об-
шивки, количества плоских поверхностей и т. д с целью полу-
чения, главным образом, удовлетворительных мореходных ка-
честв судна. Считается, что формирование наружной обшивки
корпуса из плоских поверхностей является единственным путем
снижения трудоемкости изготовления корпуса суда. Однако та-
кой подход может привести к созданию и такой упрощенной
формы, у которой трудоемкость изготовления корпуса может
оказаться выше, чем у корпуса с лекальными обводами, если не
использовать механизированные и автоматизированные линии
по сборке и сварке секций. На разных судостроительных пред-
приятиях могут оказаться и разные результаты.
В качестве примера ]29, 51] рассмотрим три варианта кон-
струкций секций с погибью в одном направлении (рис. 2.11):
с лекальными формами—вариант 1, состоящую из двух пло-
ских поверхностей с одним сломом — вариант 2 и состоящую из
трех плоских поверхностей с двумя сломами — вариант 3. Тру-
доемкость изготовления без использования механизированных
поточных линий для сборки и сварки конструкции варианта 3
больше, чем у конструкции варианта 1, на 14 %, а с использо-
ванием механизированной поточной линии — на 10 % меньше;
для конструкции варианта 2 меньше на 10 и 33 % соответст-
венно. Пример подтверждает, что, как указывалось выше, уро-
вень технологичности конкретной конструкции — понятие отно-

Вири.ант2 Вариант^

Рис 2.11

Конструкции секции с различными сломами

сительное, и при проектировании конструкций корпуса необхо-
димо обязательно учитывать особенности заводов-строителей.

Рассмотрим влияние различных конструктивных особенно-
стей корпуса на его технологичность.

Подъем днища. Подъем днища на современных транспорт-
ных судах колеблется в пределах 100—300 мм. По данным, по-
лученным А. А. Мириным [51], видно, что у сухогрузных судов
45 % корпусов не имеют подъема, а 30 и 20% корпусов имеют
подъем 100 и 200 мм соответственно, у танкеров без подъема
50—80 % корпусов, а имеющих подъем 100 мм — до 15 % кор-
пусов. Конкретных рекомендаций по численному значению подъ-
ема нет, но хорошо известно [20. 44, 53], что на сопротивление
воды движению судна подъем днища не оказывает никакого
влияния. Одним из основных доводов в пользу подъема дниша
является обеспечение стока воды к ДП (вертикальному килю)
для удобства се удаления. При наличии водонепроницаемых дни-
щевых стрингеров на крупных судах, последние исключают пе-
реток воды к вертикальному килю и, следовательно, удаление
ее возможно только из отсеков, примыкающих к ДП.

Наличие же подъема усложняет сборку и сварку днигдевых
объемных секций и вследствие необходимости установки набора
под малку исключает на ряде предприятий возможность изго-
1ОВЛСПИЯ плоскостных секций на механизированных поточных
'лшиях. Все это отражается на себестоимости изготовления кор-
пусов, которая с увеличением подъема днища возрастает
(рис. 2.12).

Радиус скулового закругления. Как известно, радиус скуло-
вого закругления незначительно сказывается на сопротивлении
воды движению судна, а влияет главным образом на коэффи-
циент полноты мидель-шпангоута. Некоторые авторы, например

s>

Рис. 2 12. Зависимость разности АС между себестоимостями
корпусов без подъема днища (&“0) и с подъемом дниша
(&>0) от b для судна с Л = 140 м й /I(=O,25Lj д; а - а=
=700 мм, 5 — а—800 .мм



А. Линдблад [44], считают, что чем больше радиус закругления,
тем легче осуществлять плавный переход к оконечностям.

Очевидно, что радиус закругления скулы оказывает прямое
влияние на пригодность к механизированной сборке п сварке
на поточных линиях и только отказ от него обеспечивает пере-
ход к плоскогранным обводам.

Погибь и седловатость палуб. Погибь и седловатость палуб,
как правило, принимается лекальной и определяется необходи-
мостью скатывания воды. Благодаря наличию седловатости
обеспечивается больший запас плавучести носовой оконечности,
уменьшение продольной качки и заливаемости при ходе на
волне [53]. Отсутствие седловатости можно компенсировать по-
вышением высоты минимального надводного борта на величину
AD = 0,75 Zcp, где D — высота борта; гср — среднее значение
аппликаты седловатости, равное

zIp~O,O125(-i- + io).

Здесь L — длина судна. Часть относительного запаса плавуче-
сти, обеспечиваемая седловатостью или увеличением минималь-
ного надводного борта, составляет примерно 8 %.

Использование во всех случаях криволинейной погиби и сед-
ловатости не всегда оправдано. На большинстве судов стан-
дартную лекальную седловатость и погибь палуб вполне можно
заменить отрезками прямых, а нижние палубы во всех случаях
целесообразно выполнять без погиби. Именно таким способом
выполнены палубы на рыбозаводах типа «Андрей Захаров»,
рыбомучных базах типа «50-летне СССР», сухогрузных судах
типа «Николай Жуков», лесовозах типа «Пионер Москвы»
и т. д. На судах типа «Иван Скурихин» погибь и седловатость
палуб вообще отсутствует и палубы в продольном и поперечном
направлении кривизны не имеют.

Рассматривая преимущества упрощенных форм, т. е. возмож-
ность снижения трудоемкости постройки и, следовательно, строи-
тельной стоимости, отметим главные факторы, обеспечивающие
это снижение.

1.	Возможность использования механизированных поточных
линий по сборке и сварке секций в сборочно-сварочных цехах.
(Трудоемкость изготовления узлов и секций иа механизирован-
ных участках и линиях уменьшается па 30—40 %, в то же время
стоимость механизированных поточных линий для изготовления
плоских секций в несколько раз ниже стоимости линий по изго-
товлению лекальных секций с криволинейностью в определен-
ных пределах.)

2.	Полная или частичная ликвидация гибочных работ, со-
ставляющих в настоящее время 12—15 % общей трудоемкости
работ корпусообрабатывающего цеха.

3.	Возможность повышения уровня унификации конструктив-
ных решений, способствующей снижению количества типораз-
меров и увеличению числа деталей в партии.

4.	Уменьшение отходов при обработке и, следовательно, по-
вышение коэффициента использования материалов с 0.85 до
0,90. Снижение затрат на материалы, составляющих 38—42 %
общей стоимости корпуса, на 3—4 %,

5,	Снижение трудоемкости изготовления секций и сварочных
работ. (Например, трудоемкость сборки плоских секций из рас-
чета на погонную длину 1 м монтажных кромок меньше трудо-
емкости сборки секций с пшибью в одном и двух направлениях
на 9 и 19 % соответственно [1, 20].)
6.	Внедрение группового метода изготовления [29] узлов и
секций вследствие увеличения количества конструкций, иден-
шчных по конструктивно-технологическим признакам.

2.4.	Цилиндрическая вставка транспортных судов

Как уже отмечалось, подавляющее большинство судов имеют
лекальные обводы. При лекальных обводах особое внимание
следует уделять выбору размеров цилиндрической вставки.
В практике теоретический чертеж проектируемого судна оконча-
тельно корректируют по результатам модельных испытаний и
не подвергают в дальнейшем никаким изменениям. Одноразо-
вое же испытание или даже испытания двух моделей не могут
дать ответ, насколько оптимален выбранный вариант не только,
ио ходкости, но и по другим характеристикам, определяющим
параметры будущего судна.

Общеизвестно, что цилиндрическая вставка не только уде-
шевляет, упрощает и ускоряет постройку судна, но и улучшает
условия внутреннего расположения. Увеличение длины цилин-
дрической вставки—наиболее перспективное направление,
имеющее в части повышения степени технологичности формы и
обводов корпуса значительные неиспользованные возможности.
Это обусловлено следующими обстоятельствами:

—	оформление теоретического чертежа, как правило, завер-
шается еще до начала разработки технического проекта или,
что очень редко, в ее начале. В этот период судостроительным
предприятиям даже не всегда известно о разработке проекта, и
теоретический чертеж вообще ими не может быть рассмотрен,
тем более в плане его соответствия требованиям технологич-
ности. При рассмотрении же технического проекта у судострои-
тельных предприятий нет ни данных, ни возможностей, ни вре-
мени оспаривать предлагаемую форму и обводы;

—	как проектант при разработке теоретического чертежа,
так и испытатели при проведении модельных испытаний несо-
мненно выполняют работу с запасом в «безопасную зону», т. е.
обеспечивают некоторый запас скорости. Не известны случаи,
за исключением единичных грубых ошибок, чтобы заданная ско-
рость не была получена. Наоборот, как правило, на мерной
миле получаемая скорость всегда больше (в ряде случаев до
I уз), чем предусмотренная проектом;

—	недостаточным вниманием этому вопросу, что привело
к отсутствию каких-либо показателей, хотя бы для сравнения,
за исключением приведенных в [20].

Рассматриваемая проблема связана с еще очень важным во-
просом. Современное судостроение характеризуется стремлением
использования одного и того же проекта для постройки судов
различного водоизмещения. Эго осуществляется, главным об-
разом, изменением длины судна за счет изменения длины ци-
линдрической вставки при постоянстве ширины В, высоты борта
D и осадки, что позволяет изменять дедвейт до ±15%- Напри-
мер, яа судах типа «Пионер» фирмы «Блом унд Фосс» длину
варьировали за счет изменения длины цилиндрической вставки.
Аналогично при модернизации большого числа судов в США
и Японии изменяли только Длину, а все остальные размерения,
а также тип и мощность механической установки оставляли без
изменения. Выход отечественного судостроения на мировой ры-
нок (СССР строил и строит суда для Швеции, ФРГ, ГДР, Юго-
славии и т. д) ставит вопрос о создании конструкции корпуса,
позволяющих не разрабатывать новые, а изменять его раз-
меры в заданных интервалах за счет вставки одного или двух
отсеков или трюмов без изменения всех остальных конструк-
тивных параметров, что связано с изменением размеров цилин-
дрической вставки-

Следовательно, необходимо по результатам испытания одной
модели аналитически определить оптимальные размеры цилин-
дрической вставки для других вариантов корпусов, удовлетво-
ряющих мореходным качествам и требованиям технологичности.

Сделаем это, приняв следующие допущения:

—	варьирование длины цилиндрической вставки или, точнее
говоря, определение ее оптимального значения выполняем для
судна, у которого теоретический чертеж уже разработан и
даже произведены модельные испытания;

—	скорость, остойчивость и другие мореходные качества не
должны меняться, поэтому изменения теоретического чертежа
будут незначительными;

—	мощность механизмов также нс должна измеряться.

Таким образом, практически рассматриваем возможности
увеличения длины цилиндрической вставки в определенном ин-
тервале, нс влияющего на заданные ходовые качества, с целью
получить более технологичную форму п обводы.

Положение и протяженность цилиндрической вставки, как
правило, связаны в первую очередь с формой и обводами
оконечностей и другими главными показателями формы
корпуса:

—	длинами носового и кормового заострений Lt, и Z.i; и их
отношением;

—	коэффициентами полноты конструктивной ватерлинии
(КВЛ) а, общей полноты б п продольной полноты ср;

—	положением ЦВ Хс\

—	водоизмещением носовой Vn и кормовой половин
судна, носового и кормового V'K заострений.

Принятые обозначения показаны па рпс. 2.13.
Введем относительные величины:

I ___ Л1. н .	<	__ к . La . _____________ L,, .

и— L ’ к------------L~’ l“— Д ’ l» —“

Обозначим расстояния центров величины носовой и кормовой
половин, носового и кормового заострений судна от плоскости

Рис. 2 13. Схематизированная строевая по шпангоутам

мидель-шпангоута через Хен, Хек, Хсн и Хек соответственно.
Относительные расстояния будут равны соответственно

(2.2)’

(2.3).

Относительное расстояние ЦВ цилиндрической вставки от пло-
скости мидель-шпангоута

(2.4)

где Хц—расстояние ЦВ цилиндрической вставки от плоскости
мидель-шпангоута.
Связь относительных длин и положений цилиндрической
вставки с коэффициентами, характеризующими форму корпуса,
выражается следующими зависимостями:

Рис. 2.14. Перестановка шпангоутов исходного тео-
ретического чертежа

*«= Ц'* i1;';;-;	<2-е>

1 __ 2*ц

’" > = ~(1 + 2«й) (/'—/„> '	(2'7>

Известны несколько способов разработки теоретического
чертежа при изменении длины цилиндрической вставки для вы-
шеуказанных условий.

Новый теоретический чертеж может быть получен с по
мощью метода преобразований Лекемби, основанного на пере-
становке шпангоутов исходного теоретического чертежа на ве-
личину дХи показанную на рис. 2.14, где изображена носовая
половина строевой по шпангоутам. При использовании преоб-
разований Лекемби изменяется коэффициент продольной пол-
ноты, носовые и кормовые шпангоуты становятся полнее. Изме-
нение относительной длины цилиндрической вставки равно
dlB.H=dLB,II/L. Так как участок от носового перпендикуляра
до мидель-шпангоута принят за единицу, то введем величину
полного изменения относительной длины цилиндрической
пставки

<а«.„=-^=2^=2<иц.

В соответствии с методом преобразований Лекемби прира-
щения бх, абсцисс определяем по формуле

(2.8)

где

А = Фи. и (1 — 4хсн) — 2ZU и (1 — срц н).

Все остальные коэффициенты полноты, относящиеся к но-
совой оконечности, сохраняются такими же, как у исходного
теоретического чертежа.

Коэффициенты продольной полноты носовой половины судна
изменятся на величину

<2-9>

Аналогичное выражение может быть получено для кормовой
половины судна. Общее изменение коэффициента продольной
полноты будет

Получение нового теоретического чертежа возможно также
при оставлении неизменным коэффициента полноты носовой
половины длины судна, т. е. гйрц. н=0. Для этого шпангоуты
в промежутке Ха. Н<1 должны быть переставлены таким обра-
зом, чтобы удовлетворить следующему условию:

dka H(l-xi) Фц,н(1-4хсн)--у;(1-% н)

1 — Xu н <рц u (1 — 4хСи) —лц н (1 — Фц в)

(2.11)

Возможны, естественно, другие варианты, которые будут
лежать в интервале рассмотренных выше двух крайних случаев
(при изменении коэффициента полноты или при неизменном
коэффициенте).

Перестроение нового теоретического чертежа в случае ис-
пользования преобразований Лекемби может производиться
графически или аналитически. При графическом построении
вычерчивают проекцию «Полуширота», где разбивают новую
сетку и расставляют временные теоретические шпангоуты на
расстоянии от миделя

•t! — х?+

где х?—абсцисса теоретических шпангоутов исходного теоре-
тического чертежа; бх; вычисляют по формуле (2.8). Ординаты
теоретических шпангоутов принимают такими же, как и на ис-
ходном чертеже — у?.

По построенным точкам проводят ватерлинию, после чего
временные шпангоуты стирают и заменяют шпангоутами, рас-
положенными на расстоянии 0.05L друг от друга, как на лю-
бом теоретическом чертеже.

При необходимости по проекции «Полуширота» строят про-
екции «Корпус» и «Бок».

В случае если теоретический чертеж задан ординатами, пе-
рестроение проще выполнять аналитически без вычерчивания.
Для этого можно воспользоваться итерационно-итерполяцион-
ным методом Эйткена.

Интерполяцию выполняют следующим образом: узлами ин-
терполяции являются точки с координатами х', у°, в которых
х\ —х\ + бХ; [бх, вычисляют по формуле (2.11)].

Определению подлежат ординаты у„ соответствующие ис-
ходным абсциссам (стандартной разбивке сетки теоретического
чертежа х? = 0,05£).

По схеме Эйткена вычисляют последовательности определи-
телей:

I О I 0 1

ci 1	М’! — x<j У‘

У' = _Ti Д’ М I ’

I Xi — Xi Ui(

и т. д. Этот процесс заканчивается, когда в двух последова-
тельно определенных интерполяционных многочленах значения
совпадают с требуемой точностью.

Указанная интерполяция была реализована па ЭВМ «На-
ири-2» [22—24].

Абсцисса ЦВ судна с измененными размерениями может
быть получена либо непосредственно расчетом по известным
новым координатам теоретического чертежа, либо методом, из-
ложенным в [18].

В рассматриваемой проблеме нас интересует вопрос, как
влияет длина, ее изменение и положение цилиндрической
। 1.1ВКИ на ходкость судна. Этому вопросу были посвящены
щи очис.ченпые исследования Рассмотрим кратко наиболее
। ия<иыс ит них.

Испытания Тейлора. Эти экспериментальные исследования
ныли проведены в 1909 г. В качестве объекта исслетования
л/и использованы 3 серии моделей — № 25, 26 и 27. Каждая
. ерпя, состоящая из 20 моделей, была разбита на 4 группы.
Модели одной группы имели свои, постоянные значения отно-
шений D/(0.01Z.)3 и различные длины цилиндрических вставок.
Изменение длины цилиндрической вставки компенсировалось
изменением форм обводов, так как для моделей каждой серии
коэффициент продольной полноты ср, водоизмещение и соотно-
шение главных размерений сохраняли постоянными. Длины ци-
ишдричсских вставок (в % от L) были следующие:

Серия	№	25	(<р=0,68) .............. 0	9	18	27	36

Серия	№	26	(ф=0,74).............. 0	12	21	36	48

Серия	№	27	(ср—0,80) .............. 0	15	30	45	60

Проведенные испытания позволили выяснить, что при малых
относительных скоростях (Fr = 0,18—0,25) минимальному пол-
ному сопротивлению воды движению судна соответствует ци-
линдрическая вставка некоторой длины, в определенной степени
зависящей от скорости. При больших скоростях во всех случаях
наличие цилиндрической вставки приводило к увеличению со-
противления.

Тейлором были построены графики зависимости длины ци-
линдрических нс (авок, обеспечивающих минимальное иодное
сопротивление, от относительной скорости. Вследствие того что
площадь смоченной поверхности изменяется не более чем на
1,5 % при изменении длины цилиндрической вставки в очень
широких пределах (от 0 до 60 % длины судна), минимальное
полное сопронтвлспце соответствует минимальному остаточному
сопротивлению.

Анализ результатов испытаний, выполненных Тейлором, по-
казал, что иаивыгоднейшая длина цилиндрической вставки при
постоянных <р и Fr мало зависит от отношения главных разме-
рений. Этот вывод позволил Тейлору связать длину цилиндри-
ческой вставки, обеспечивающую минимальное сопротивление,
с (р л Fr.

Испытания Тейлора доказали, что во многих случаях приме-
нение цилиндрической вставки значительной длины возможно
без заметного повышения сопрошвлепия при сохранении задан-
ного водоизмещения и главных размерений.

Испытания Бекера. Испытания, проведенные Бекером
в 1913 г., имели целью исследование влияния изменения длин
носового и кормового заострений на сопротивление воды дви-
жению судпа. Испытывали 24 модели, разделенные на 5 групп.
Для всех моделей были приняты постоянными отношение В/Г—
= 2,25 и коэффициент полноты мидель-шпангоута р = 0,98; для
моделей каждой отдельной группы величины б, L/B, <рп, срк, Дц/Д
сохраняли также постоянное значение, а положение цилиндриче*
ской вставки по длине менялось, что приводило к изменению от-
ношений t-н/Вк в пределах 0,55—1,68.

Полученные результаты испытаний позволили установить
зависимости сопротивления воды или коэффициента формы от
отношения /дУ/ь. Кроме того, испытания показали, что сопро-
тивление воды движению судна зависит от интерференции волн
носовой и кормовой групп.

Испытания Мак-Энти. Цель испытаний Мак-Энти, проведен-
ных в 1918 г., состояла в том, чтобы определить влияние поло-
жения цилиндрической вставки на сопротивление воды движе-
нию. Испытывали 5 моделей. Все модели имели одинаковые
длину, отношения главных размерений, коэффициенты б, р и
длину цилиндрической вставки Дц=0,334Ь.

Модели отличались положением цилиндрической вставки,
а следовательно, положением ЦВ судна и отношением LU/LK:

LjL.. .... .	0,313	0,385	0,468	0,533	0,605

&XC/L, %	.	5,4	3,6	1,1	—0,4	—2,6

Аи/Лк ....	0,24	0,49	0,83	1,22	1,92

(/—расстояние середины цилиндрической вставки от носового
перпендикуляра, ЛХС — смещение ЦВ судна).

Несомненно, важным в испытаниях Мак-Энти является одно-
временное исследование влияния смешения цилиндрической
вставки не только на сопротивление воды движению, но и на
работу гребного винта. Четыре модели имели 3-лопастной винт
Тейлора.

Испытания показали наличие оптимального расстояния се-
редины длины цилиндрической вставки от носового перпенди-
куляра. При этом расстоянии обеспечивается минимальное бук-
сировочное сопротивление и, следовательно, минимальная
потребная мощность. Оказалось, что с ростом Fr оптимальное
расстояние уменьшается, а отклонение от него приводит к уве-
личению сопротивления, особенно у судов с Fr>-0,16.

В табл. 2.5 приведены полученные при испытаниях опти-
мальные расстояния середины длины цилиндрической вставки
от носового перпендикуляра.

Результаты испытаний моделей с винтами и без винтов
совпали.

Испытания Робертсона. Испытания, проведенные Робертсо-
ном в 1920 г., имели цель исследовать влияние кормовых обво-
дов и длины цилиндрической вставки в кормовой половине
судна на сопротивление судна, а также влияние коэффициента
продольной полноты и положения цилиндрической вставки на
сопротивление воды движению судна. Робертсон испытывал две
Т а б л н ц а 2.5. Оптимальное положение
цилиндрической вставки

Скорость		Оптимальное L^/L (%), обеспечивающее	
		минимальное буксировочное сопротивле-	минимальную оетребиую мощность
9	0,151	40	42
10	0,168	42	42
11	0,185	43	43
12	0,201	45	44
13	0,218	47	46

группы моделей. Первая группа включала 6 моделей, а вторая
группа 17 моделей.

Модели первой группы имели обводы типа 1107 и одну и ту
же носовую половину корпуса, т. е. изменялись только кормо-
вые обводы и размеры цилиндрической вставки в корме. Общая
длина цилиндрической вставки колебалась в пределах 34,6—
48,7 % от Д, а коэффициент ф — в пределах 0,797—0,827.

Модели второй группы имели обводы типа 1130 с носовыми
заострениями шести типов и кормовыми заострениями четырех
типов в различных сочетаниях.

Испытания показали, что для некоторых моделей увеличение
полноты кормовых обводов за счет увеличения длины цилин-
дрической вставки не увеличивает сопротивления воды движе-
нию судна, а в некоторых случаях даже приводит к его умень-
шению. Было также определено, что при увеличении длины но-
совой части цилиндрической вставки сопротивление воды дви-
жению судна не возрастает.

Испытания Павленко. Эти испытания были проведены
в 1933 г. для определения влияния длины цилиндрической
вставки на сопротивление воды движению судна. Испытывали
большую серию моделей, состоящую из 12 основных моделей и
12 производных для каждой из основных моделей. Общее коли-
чество испытанных моделей— 156.

12 основных моделей имели обводы оконечностей с носовыми
заострениями шести типов и кормовыми заострениями двух ти-
пов в различных сочетаниях. Основные модели не имели цилин-
дрической вставки, а производные модели образовывали раздви-
ганием оконечностей основных моделей и установкой цилиндри-
ческих вставок. Ширина, осадка и коэффициенты полноты ми-
дель-шпангоута для всех моделей были одинаковыми: В =
=0,762 м; d = 0,305 м и 0=0,99. Длину цилиндрической вставки
увеличивали от нуля до 4,8 В.

5 М. К. Гловиан	65
Рсчу.'киаии испытаний были представлены в виде зависимо-
стей остаточного сопротивления от числа Фруда и от отно-
шения длины цилиндрической вставки к длине основной
модели.

Результаты показали интерференционное взаимодействие
носовой и кормовой групп волн и определяющее влияние вол-
нового сопротивления на характер остаточного сопротивления.
Интересно отметить почти горизонтальный характер кривых
остаточного сопротивления при малых относительных скоростях
(т. е. при равенстве остаточного сопротивления сопротивлению
формы), что свидетельствует о практическом постоянстве абсо-
лютного значения сопротивления формы /?ф и его независимости
от длины цилиндрической вставки при неизменных очертаниях
и длинах носовой и кормовой оконечностей.

Рассмотренные результаты экспериментальных исследований
позволяют сделать следующие выводы,

1.	Положение и длина цилиндрической вставки являются
важными показателями формы судна, влияющими на сопротив-
ление воды его движению и, следовательно, на ходкость судна.

2.	При разработке наиболее рациональной формы корпусов
судов следует учитывать, что суда с разными по размерам ци-
линдрическими вставками могут иметь близкие по значению
сопротивления воды движению.

3.	Б ряде случаев увеличение длины цилиндрической вставки
как в носовой, так и в кормовой половине судна и, следова-
тельно, увеличение коэффициента продольной полноты не при-
водит к заметному увеличению сопротивления воды движению,
т. е. практически не влияет на ходкость,

4.	Длины кормовой и носовой частей цилиндрической
вставки оказывают влияние на различные составляющие сопро-
тивления воды движению судна. Так, длина носовой части цилин-
дрической вставки связана с волновым сопротивлением; длина
кормовой части цилиндрической вставки—главным образом
с сопротивлением формы. Отношение же /в. h//BK влияет на
взаимодействие носовых и кормовых групп волн, т. е. на вол-
новое сопротивление.

Увеличение относительной длины носового заострения и,
следовательно, соответствующее уменьшение /ц. R благоприятно
сказывается на уменьшении волнового сопротивления. «Иссле-
дования носовой группы волн, возникающих при движении
судна, позволили Бекеру в результате модельных испытаний по-
казать [44], что наиболее благоприятным для уменьшения вол-
нового сопротивления является соотношение

p«sO,64VFk при 6 = 0,70 — 0,75.	(2.12)

Исходя из условия обеспечения приемлемых значений сопро-
тивления формы и дополнительного сопротивления, вызванного
г щимщпой судовой поверхности, Бекер определил минимальную
। limy кормового заострения:

L,= 4,08 V®.	(2.13)

111 ношение

нтучило название критерия Бекера.

5,	Изменение длины цилиндрической вставки может ттроис-
чодить как при сохранении неизменной длины судна, так и при
i с увеличении. В первом случае изменяются длины заострений,
отощения этих длин и критерий Бекера. Это приводит к изме-
нению вязкостной составляющей сопротивления формы и вол-
нового сопротивления. Размеры смоченной поверхности в этом
случае остаются практически неизменными, и, следовательно,
сопротивление трения остается также неизменным.

Во втором случае остаются неизменными форма и длины за-
острений, их соотношения, критерий Бекера. Размеры смочен-
ной поверхности изменяются прямо пропорционально удлинению
судна, что приводит к изменению сопротивления трения, в то
же время увеличение длины приводит к уменьшению волнового
сопротивления. Рассмотрим, как сказываются эти изменения на
сопротивлении движению судна.

Как уже указывалось, метод определения зависимости бук-
сировочного сопротивления от изменения длины судна, в том
числе и за счет цилиндрической вставки, с помощью модельных
испытаний требует значительных затрат и неприемлем по вре-
мени как на ранних стадиях проектирования, так и в процессе
разработки технического проекта.

На практике мы обычно имеем, данные или по одному мо-
дельному испытанию или по подобному судну (прототипу). Для
возможности использования именно этих данных без повторных
модельных испытаний с участием автора был разработан рас-
четный метод определения буксировочного сопротивления [22—
25}. До появления этого метода оценка и сопоставление букси-
ровочных сопротивлений корпусов, изготовленных по различным
вариантам теоретического чертежа, обычно производили только
экспериментально, в процессе модельных испытаний. Это объяс-
няется двумя обстоятельствами.

Во-первых, отсутствием в результатах серийных испытаний
данных по изменению длины цилиндрической вставки и ее по-
ложения, так как эти характеристики обычно не входят в число
варьируемых параметров.

Во-вторых, как показали вышеупомянутые исследования, ци-
линдрическая вставка оказывает влияние на все составляющие
сопротивления, а не только на основные геометрические эле-
менты формы корпуса, непосредственно связанные с длиной и
положением цилиндрической вставки.
По вышеупомянутому методу [22—25] рассчитывают и
строят кривую буксировочного сопротивления модели судна
Riy), имеющей такие же основные характеристики, как и у мо-
дели-прототипа, но отличающейся от последней длиной и по-
ложением цилиндрической вставки. Для прототипа заданы тео-
ретический чертеж, коэффициенты и параметры, характеризую-
щие его форму, а также кривая буксировочного сопротивления
Ro(v).

Как известно, в пересчетах буксировочного сопротивления
по методу Фруда полное сопротивление разбивают на две со-
ставляющие, пренебрегая шероховатостью, сопротивлением вы-
ступающих частей и воздушной среды:

R = Rtp + Дост,	(2.14)

где Rip — сопротивление трения эквивалентной пластины;
Roct — остаточное сопротивление, равное сумме волнового со-
противления и сопротивления формы: /?оет = /?в+7?ф. Остаточ-
ное сопротивление пересчитывают по результатам модельных
испытаний в соответствии с коэффициентом S,oc-v, который при-
нято считать одинаковым у модели и натуры при равенстве чи-
сел Фруда.

Как было указано, остаточное сопротивление включает две
составляющие: волновое сопротивление, обусловленное давле-
ние.м потенциальной природы и сопротивление формы, обуслов-
ленное вязкостью. Для первой составляющей критерием подо-
бия является число Фруда, а для второй — число Рейнольдса.
Поэтому пересчет остаточного сопротивления по Fr следует при-
знать недостаточно обоснованным [17, 18, 70]. Более правиль-
ным будет разделение полного сопротивления на две составляю-
щие вязкостной и волновой природы:

R = RM3K + RB,	(2.15)

где /?вязк и Rb — сопротивления, обусловленные соответственно
вязкостью и давлением потенциального происхождения с уче-
том влияния кривизны судовой поверхности.

Для возможности оценки изменения сопротивления воды
движению судна при изменении длины цилиндрической вставки
при сохранении длины судна и требуется определение этих двух
составляющих.

Рассмотрим возможности определения /?вяэк при наличии
данных о сопротивлении прототипа и изменении длины и поло-
жения цилиндрической вставки. /?НЯзи может быть рассчитано

где £вязк — коэффициент вязкостного сопротивления; р — плот-
ность воды; v — скорость судна; й— площадь смоченной поверх-
ности.
Коэффициент £вязк учитывает [17, 18] все силы вязкостной
крироды н равен |Вязк = |тр п> где |тр— коэффициент сопротив-
п'Нпя трения эквивалентной плоской пластины; п — коэффи-
циент, учитывающий особенности формы и определяемый по
। П1НЫМ серийных буксировочных испытаний моделей при си-
 к магических изменениях размерений и коэффициентов теоре-
гнческого чертежа.

В отечественной практике §тр определяют по формуле
11рандтля—Шлихтинга

В основе такого определения |Вяак лежит гипотеза аффинно-
сти, согласно которой отношение коэффициента вязкостной со-
< гавляюшей сопротивления модели к коэффициенту сопротив-
ления трения эквивалентной пластины зависит только от соот-
ношения главных размерений и коэффициентов теоретического
чертежа и для данных обводов не зависит от Re. Из этой гипо-
юзы следует, что коэффициент формы п должен определяться
экспериментально по данным буксировочных испытаний при
низких числах Фруда (Fr = O,10—0,15), когда волновое сопро-
тивление практически равно нулю, т. е. полное сопротивление
является только вязкостным.

В [85] для определения коэффициента т] предложена фор-
мула т] = 1 + К, где К= 18,7(65/L)2. В соответствии с [17]

Ч = "Л,Л...	(2-18)

где T]o=f(<p, Ф) (здесь	Кв/d — поправочный коэффи-

циент, зависящий от отношения В/d; Кц.в— поправочный коэф-
фициент, зависящий от относительной длины цилиндрической
вставки.

Коэффициент по определяют по данным серийных испыта-
ний, проведенных Тейлором в 1907—1914 гг., пересчитанным
в 1959 г. для Fr=0,149, при котором отсутствует волновое со-
противление.

Поданным [92] ц = 1 + К, где

К = ^--(2,2« + 4-)-	(2-19)

Параметр Р зависит от отношения LK/B:

LK/B.......	1,33	1,04	0,806	0,618	0,459

Р........... 0,38	0,42	0,46	0,5	0,54

Важным достоинством формулы (2.19) является учет из-
менения длины кормового заострения.
Автором за основу при определении коэффициента формы
т] принята формула, предложенная в [74]:

Чо—1

- 0,088 + (1,335 — 0,237х() х, +

+ (2,116 - 1,57хг — 3,037х1)х2 4- (0,604 — 0,020ха - 1,128х,) xs +

+ ( — 1,722 + 1,733х4 — 0,406х,) х4,	(2.20)

где

(2-21)

Коэффициент |тр можно определить также из формулы
Шенхерта

"VStp

Б связи о тем, что в отечественной практике для расчетов
применяют экстраполятор Прандтля—Шлихтинга, величина
По должна быть откорректирована с учетом перехода от одного
экстраполятора к другому:

„ ____ ' £щен _______ ' £пр.-Шл

Т|о — Tjo г	— Т|0---1	,

Ч1р.-Шл	5Пр.-Шл

где

At = tn,.-ш„ ~	» IO-’(0,6 + 0,257 1g -g-).

Для определения г| введем два сомножителя [по аналогии
с формулой (2.18)]:

11 = ЯоК1К5,	(2.23)

где К] — коэффициент, учитывающий длину цилиндрической
вставки (рис. 2.15); Кг — коэффициент, учитывающий положе-
ние цилиндрической вставки и определяемый из графика, по-
лученного Бекером при испытаниях (рис. 2.16).
' (пределение изменения вязкостной составляющей сопротив-
»нпя при изменении длины и положения цилиндрической
ивки производим следующим образом. Предполагаем, что
ч.хп пение вязкостной составляющей сопротивления для исход-
..... варианта корпуса произойдет пропорционально отношению
1 ' >ффициептов формы, определенных по формуле (2.23). Для
прпектируемого корпуса

________	Чпр т
Чпр — Лнсх. ф "Д >
Цисх. т

(2.23а)

। ic Пиех ф — коэффициент формы, определенный по буксировоч-
ном кривой для исходного корпуса как отношение т)Исх.ф=
г;иязк/?тр (?вязк и ?тр определяют для Fr=O,15); г)прт —коэф-
фициент формы, определяемый по (2.23) для проектируемого

Рис. 2 15. График для опре-
деления Ki

Рис 2 16. График для определе-
ния Ki

юоретического чертежа, отличающегося от исходного длиной и
положением цилиндрической вставки и построенного в соответ-
ствии с рис. 2.14; ifacx. т — коэффициент формы исходного кор-
пуса, определяемый по (2.23) для исходного теоретического
чертежа.

Рассмотрим и оценим влияние изменения волновой состав-
ляющей сопротивления. Для определения этой составляющей
воспользуемся таким же приемом, как и для нахождения вяз-
костного сопротивления. Коэффициенты волнового сопротивле-
ния ев определим как разность:

Sb “ ?полн Двязк

для корпусов по исходному теоретическому чертежу и проекти-
руемому чертежу с измененными длиной цилиндрической
вставки и ее положением. Для этого будем использовать теоре-
тические методы расчета волнового сопротивления [17, 67, 68]
в предположении, что жидкость идеальная, поэтому существует
потенциал скоростей Ф, удовлетворяющий уравнению Лапласа

д8Ф , д8Ф , д8Ф _ п
дхг + ду2 + дг2 ~и
и связанный с индуцированными скоростями отношениями

w

дх

дФ
дг ’

Так как теория волнового сопротивления линейная, предпола-
гаем, что амплитуды волновых колебаний и скорости колебаний
частиц жидкости малы по сравнению со скоростью судна.

Волновое сопротивление тела, глубоко погруженного
в жидкость (т. е. непересекающего свободную поверхность),
определено Н. Е. Кочиным:



где

Н(у, 0)= Uvb ч	+	(2.24)

3

— функция Кочина; v(£, г;, 5)—распределение особенностей,
эквивалентных обтеканию корпуса судна, определяемое реше-
нием интегрального уравнения, полученного из условия нспро-
текания на поверхности корпуса судна; 0 — параметр интегри-
рования; S— площадь поверхности тела; £ — текущие ко-
ординаты поверхности.

Как показывают численные результаты, эту формулу можно
использовать и при оценке волнового сопротивления надводных
судов. Следует отметить, что при дополнительном предположе-
нии о «тонкости» судна указанное выражение значительно упро-
щается и дает более близкие результаты к действительным, чем
исходная формула Н. Е. Кочина, особенно в диапазоне больших
чисел Фруда (Fr7>0,3).

Основные положения предложенного метода пересчета букси-
ровочного сопротивления были проверены экспериментально.
При этом были поставлены следующие задачи;

—	построить кривые буксировочного сопротивления моделей
с различными длинами, полученными за счет изменения длины
цилиндрической вставки, и сопоставить полное сопротивление
и отдельные его составляющие с расчетными;

—	получить экспериментальные данные о движении.

Для испытаний были изготовлены модели, у одной из кото-
рых (модель А) могла изменяться длина на ±0,1 L । t. Основ-
ные характеристики моделей представлены в табл. 2.6. Модели
В и С имели одинаковую форму корпуса, за исключением носо-
вых оконечностей. Их основные характеристики представлены
Таблица 2.6- Основные характеристики моделей А

Характеристики	Модель		
	Л1	А	Л2
(чипа L, м	2,746	3,046	3,346
1 "<на Lj_i, м	2,7	3,0 0,417	3,3
Иирина В, м	0,417		0,417
н-.щка d, м	0,154	0,154	0,154
ч.эффнциент общей полноты 6	0,802	0,820	0,835
'"донзмещеине V, м3  “.и.'поянле ЦВ модели от миделя	0,139	0,158	0,177
<с, %  1 ющадь смоченной поверхности Й,	3,3	з.о	2,7
>тноситсльная длина цилиндрической	1,826	1,835	2,044
чставкн la. %	0,35	0,415	0,467

Таблица 2.7. Основиые характеркстикя моделей В я С

Характеристика	Модель			
	В!	В2	С!	42
Длина L, М	3,046	3,046	3,046	3,046
Длина Ьдд, м	3,00	3,00	3,00	3,00
Ширина В, м	0,417	0,417	0,441	0,441
Осадка d, и	0,154	0,154	0,163	0,163
Водоизмещение И, м2	0,154	0,158	0,187	0,187
Плошадь смоченной поверхности Й,	1,795	1,835	1,97	1,97
Расстояние ЦВ модели от Миделя хс %  Коэффициент общей полноты б	2,7	2,5	0,85	0,85
	0,80	0,82	0.85	0,85
11ротяженяость цилиндрической вставки в носовой половине судна /ц и, %  Протяженность цилиндрической вставки в кормовой половине суд- на 1ц к, %	25	25	25	25
	30	35	30	30

в табл. 2.7. Буксировочные испытания проводили в опытовом
гравитационном бассейне ЛКИ.

Была произведена следующая тарировка усилий при букси-
ровке моделей:

Тарировка через, H (гс)

1\>—V ,	’.I'J-.

0,20—1,60 20—160) . .

1,6—10,0(160—1030) .

10—20 (1000—2000) . .

20—30 (2000—3000) . .

30—60 3000—6000) . .

0’50 (50)

1,00(100)
База для замера скоростей была зафиксирована и состав-
ляла 10 м. Время прохождения моделью этого расстояния из-
мерялось с помощью фотоэлементов и прибора ПП-16 с точ-
ностью до 0,0001 с, которой достаточно для оценки и сравнения
полного сопротивления применительно к поставленной задаче.
Зависимости буксировочного сопротивления моделей, сопро-
тивления трения, вычисленных по формулам

Лф = J Рвязк ^£2;

d/?lp^^p di ------Ц—Ж- ,

У 1.7+6-f- l*Re J

(₽вязи — силы вязкостного давления; Q— площадь смоченной
поверхности модели; I—длина модели), и остаточного сопро-
тивления от скорости для моделей А показаны на рис. 2.17.
Как видно из рисунка, остаточное сопротивление приц=0,65—
0,75 м/с (Frs0,15), т. е. в доволновом режиме движения, прак-
тически равно сопротивлению формы. Сопротивления формы
всех трех моделей А оказались равными, что подтверждает вы-
сказанные ранее утверждения. На рис. 2.17 также сопоставлено
волновое сопротивление моделей, полученное вычитанием сопро-
тивления формы из остаточного сопротивления, с волновым со- .
противлением, полученным пересчетом по формуле

/?в = /?вКв,	(2.25)

где /?s—волновое сопротивление прототипа; Кв=^в.т/7?в.т
(/?в.т —волновое сопротивление судна, определяемое в предпо-
ложении о его «тонкости»; Яв.т —волновое сопротивление про-
тотипа, определяемое в предположении о его «тонкости»). Как
показало это сопоставление, пересчет дает вполне удовлечво- ;
рительную точность.	i

Такие же результаты были получены и при испытаниях мо- ;
делей В и С. Модель В2 была получена в результате перестрое- '
ния теоретического чертежа модели В1: носовая часть была ос-
тавлена без изменения, цилиндрическая вставка в кормовой по-
ловине была увеличена па одну теоретическую шпацию за счет
равномерного сдвига теоретических шпангоутов к кормовому
перпендикуляру. Модель С2 отличалась от модели С1 только
формой носовых обводов: модель С1 имела V- и U-образные
обводы, а модель С2 — цилиндрические. При пересчете модели
с индексом «I» принимались за прототип. Сравнение экспери-
ментальных данных и результатов, полученных пересчетом, дали
удовлетворительное совпадение.
Кривые полного буксировочного сопротивления—экспери-
ментальные и полученные пересчетом — представлены на
рис. 2.18. Расчеты проводили для модели прототипа с L> / =3 м.

Рис. 2.17. Кривые буксировочного сопротивления моделей

Г —модель 42; 2 — модель 4; 3 —модель 4|, О — расчет по фор-
муле (2.25)

Представленные данные позволяют сделать вывод об удов-
летворительном согласовании экспериментальных и расчетных
данных полного сопротивления и его составляющих для корпу-
сов с различной длиной, получаемой за счет изменения длины
цилиндрической вставки.
Для оценки влияния изменения длины цилиндрической,
вставки на характер движения жидкости были зафиксированы
линии тока на поверхности моделей. Линии тока были получены
при размывании движущейся жидкостью краски, нанесенной на
поверхность модели. Сопоставление экспериментальных и рас-
четных линий тока свидетельствует о допустимости применения
вышеописанной схемы расчета потенциального обтекания кор-
пуса при Fr->0 для оценки изменения сопротивления жидкости
вблизи корпуса. Линии тока, полученные и экспериментально

и расчетом, остались неизменными
при относительном смещении око-
нечностей.

Как следует из изложенного,
предложенный метод пересчета со-
противления движению судна при
изменении длины его цилиндриче-
ской вставки по существу заклю-
чается в разделении его полного
сопротивления не на остаточное и
сопротивление трения, как это было
предложено ранее и выполнялось
до настоящего времени, а на со-
ставляющие, зависящие только от
волнообразования и вязкости жид-
кости. Волновую составляющую пе-
ресчитывают по теоретической за-
висимости (2.24) с привлечением
ЭВМ, а вязкостную составляю-
щую— по зависимости (2.16).

Использование предложенного
метода освобождает от повторных
модельных испытаний при измене-

нии длины цилиндрической вставки и, следовательно, позволяет
оперативно решать вопросы технологичности формы корпуса.
Рекомендации для определения размеров и положения ци-
линдрической вставки по имеющимся теоретическим и экспе-
риментальным исследованиям, а также по опыту проектирова-
ния транспортных судов обобщены в [20] и представлены на
рис. 2,19, где в зависимости от коэффициента общей полноты 6
даны оптимальные относительные длины цилиндрической
вставки. На рис. 2.20 приведены рекомендации по выбору /ц,
заимствованные из работ ряда исследователей.

Увеличение длины цилиндрической вставки до размеров, не
влияющих на ходкость (на многих построенных отечественных
судах эта длина значительно меньше), позволяет уменьшить
трудоемкость постройки (табл. 2.8) и улучшить внутреннее рас-
положение, придавая судам более удобную конфигурацию. Вы-
полненные А. А. Мириным [51] исследования показали, что для
Рис. 2.19. Зависимость длины цилиндрической вставки от
коэффициента обшей полноты

Рис. 2.20. Длина и положение цилиндрической
вставки ио экспериментальным и теоретическим
исследованиям

О бсзбульбовые суда; (Jcyaa с бульбом.

• — по данным Сасайима и Такака
Таблица 2.8. Влияние увеличения длины цилиндрической вставки
на изменение трудоемкости постройки судна

Разметка металла
с изготовлением шабло-

Резка металла

Гибка металла

Секционная сборка

Секционная сварка

Корпусосборочные
работы на стапеле

Сварочные работы
на стапеле

Трубопроводные рябо-

При уменьшения лекальностн обводов упро-
щается разметка и уменьшается потребность
в шаблонах и эскизах

Снижается трудоемкость обработки за счет уве-
личения длины прямолинейных кромок

Значительно уменьшается объем гибочных ра-
бот за счет уменьшения лекальностн

Уменьшается трудоемкость на подготовку сбо-
рочных площадок, лекальностн постелей, стыков-
ки н пригонки стыкуемых кромок за счет умень-
шения лекальностн

Уменьшается общая длина стыкуемых кромок;
увеличивается объем автоматической и полуавто-
матической сварки

Уменьшается объем подготовки стапельной ос-

настки; уменьшается трудоемкость подгоночных,
проверочных работ за счет прямостенности обво-

дов

Уменьшается трудоемкость сварочных работ за
счет возможности использования автоматов и
прямолинейности кромок

Уменьшается объем гибки и облегчается сборка
труб за счет прямолипейности	-

сухогрузного судна с L = 125 м и В = 17,6 м при увеличении
длины цилиндрической вставки от 0 до 40 % (иа 5 секций)
только трудоемкость изготовления днищевых секций (гибки,
резки, сборки, сварки) снижается на 9%, бортовых на 32 %,
а в условиях механизированного производства трудоемкость из-
готовления бортовых секций снижается в среднем на 62 %. Не-
обходимо иметь в виду, что размеры цилиндрической вставки
должны быть кратны размерам секций.

В заключение отметим, что выполненные исследования и
опубликованные материалы [20—25] послужили толчком к уве-
личению размеров цилиндрической вставки на вновь спроекти-
рованных и строящихся отечественных судах, Так, если на тан-
керах типа «София» длина цилиндрической вставки /ц = 0,20, то
на танкере «Победа» (рис. 2.21) /п = 0,48, а на рыбодобываю-
щих судах типа «Меридиан» (рис. 2.22) /ц = 0,4. Приведенные
примеры показывают, что использование представленных выше
результатов исследований позволяет проектировать корпуса
с высокотехнологичными формами.
Рис. 2.21. Проекция «Корпус» теоретического чертежа тан-
кера «Победа»

Рпс. 2.22. Проекция «Корпус» теоретического чертежа рыбодобывающего
судна типа «Меридиан»
Глава 3

ШПАЦИЯ

3.1.	Определение размеров шпаций

Корпус судна — сложная инженерная система, являющаяся
частью еще более сложной системы — судна. Очевидно, что
цель системы корпус (К)—обеспечить нормальное функциони-
рование системы судна, для которой К является подсистемой.
Высокий уровень технологичности конструктивных элементов
системы К в первую очередь характеризуется экономией мате-
риала, минимальной трудоемкостью, сроками изготовления. Си-
стему К можно представить как множество элементов (конст-
руктивных объектов), составляющих определенную иерархию
уровней подсистем: блоки, секции, узлы, детали, материал, шпа-
ция. Иерархические уровни (т. е. подсистемы К) начинаются со
шпации — расстояния между балками набора. Шпация, как
продольная [расстояние между поперечными балками (связями)
набора], так и поперечная (расстояние между профильными
балками набора), является характерным параметром, отличаю-
щим конструкции корпуса судов от других инженерных соору-
жений, и относится к общим элементам всех конструкций кор-
пуса. От шпации зависят расчетные размеры почти всех кон-
структивных связей и деталей корпуса: толщины наружной
обшивки, настила палуб, обшивки переборок, геометрические
характеристики поперечного сечения балок набора, размеры
книц, бракет, ребер и т. д., за исключением размеров вертикаль-
ного киля, днищевых стрингеров, крайнего междудонного листа.
Со шпацией связаны габаритные теоретические размеры грузо-
вых и многих помещений, грузовых люков, Шпация является
исходной базой при технологических операциях: разметке, про-
верке и др., влияет на стоимость и трудоемкость постройки, ив.
массу, раскрой и стоимость материала. Шпация также влияет
на высоту набора трюмов и, следовательно, на их грузовме-
стимость.

Выбор оптимальной шпации при проектировании конструк-
ций корпуса представляет собой комплексную задачу, так как
при ее решений необходимо удовлетворить требования правил
классификационного общества, а также оценить ряд технико-
экономических показателей постройки. Если для судов отдель-
ных типов основная задача — получение минимальной массы и
соответствующей ей шпации, то для подавляющего числа судов
транспортного и рыбопромыслового флота главная цель—по-
лучение минимальной строительной стоимости, обеспечение рен-
табельной эксплуатации и соответствующей шпации. Интересно
отметить, что еще в 1860 г., когда шпация у всех судов была
одинаковой, на первом заседании Института корабельных инже-
неров Англии Правила Ллойда подверглись серьезной критике
за требование слишком часто располагать шпангоуты (на рас-
стоянии 406 мм). Шпацию продольного набора на первых ме-
таллических судах определяли по технологическим соображе-
ниям— ее принимали равной ширине поясьев наружной
обшивки. Продольные балки выполняли роль соединительных
элементов листов обшивки по пазам.

В дальнейшем с развитием металлического судостроения
размеры шпации стали определять в зависимости от длины судна,
шпангоутные расстояния постепенно увеличивали вследствие
роста размеров судов, совершенствования конструкций, нако-
пления знаний о работе конструкций корпуса. Так с 1902 г. уже
допускалось некоторое увеличение табличных размеров шпаций
при соответствующем утолщении обшивки с целью снижения
стоимости работ за счет уменьшения числа балок набора.

В конце 1950-х — начале 1960-х гг. в связи с увеличением
размеров судов и постройкой судов новых типов правила клас-
сификационных обществ стали определять стандарты прочности
в явном виде с учетом особенностей каждого типа, что исклю-
чило необходимость жесткого нормирования размеров шпации.

Требования правил различных классификационных обществ
1960—70-х гг. приведены в табл. 3.1. Как видно из таблицы,
шпации продольного набора правилами всех обществ до 1966—
1968 гг. предусматривались па 80—125 мм больше шпации по-
перечного набора в связи с меньшими ориентированными вдоль
судна напряжениями изгиба в листах обшивки при продольной
системе набора. В настоящее время разделение требований
к размерам шпаций различных наборов сохранилось только
в Правилах Ниппон Кайджи Киокай (Япония). Требования
правил классификационных обществ к размерам шпаций, дей-
ствующие в данное время, приведены в табл. 3.2. Все эти раз-
меры зависят от длины судов. Разделение шпаций поперечного
и продольного набора заменено определением размеров основ-
ных конструктивных связей в зависимости от исходных данных
с учетом системы набора перекрытия, а выбор проектной шпа-
ции предоставлен конструктору. В отечественном судостроении
размеры шпаций стандартизованы и равны 400, 500, 550, 600,
700, 750, 800, 850 , 900, 950, 1000 мм (всего 11 размеров).

Как следует из табл. 3.2, разность между номинальными
размерами шпаций по правилам различных классификационных
обществ составляет 13—15%. Проектные шпации могут весьма
существенно (в пределах допусков) отличаться от номиналь-
ных. Необходимо отметить еще одно исключительно важное
обстоятельство. Вследствие разницы в ценах на металл и стои-
мости выполнения работ шпации в разных странах различаются.
Например, при практически одинаковых требованиях к шпации
в Правилах АБС и НКК проектные шпации на судах американ-
классификационных обществ в 1960—70
Таблица 3.2. Требования правил классификационных обществ
к размерам шпаций сухогрузных и нефтеналивных судов,
действующие в настоящее время

Классификационное общество	Шпация а. м	Примечания
Регистр СССР (PC)	0,0021 + 0,480	Да= ±25e/o«
Английский Ллойд (АЛ)	0,0021 + 0,438	L < 250 м
Американское бюро су-		
доходства (АБС)		
Французское бюро Вери- тас (ФВ)	"’’(ти-)'''	
Германский Ллойд (ГЛ)	0,0021 + 0,480	
Ниппон Кайджн Кнокай	0,0021 + 0,450	Поперечная сясте-
(НКК)	0,0021 + 0,550	ма набора  Продольная сясте*
		ма набора
Норвежский Вернтас	2(0,0011 + 0,240)	

ской постройки 1960—70-х гг. значительно больше, чем у судов
японской постройки, так как стоимость корпусных работ в США
была значительно выше, чем в Японии. (По данным зарубежной
печати на 1 т дедвейта в 1960—70-х гг. в Японии затрачивали
примерно 18 чел.-ч, а в США 65 чел.-ч; стоимость 1 чел.-ч
в Японии была 27 центов, а в США 2,45 дол.) Очевидно, что
отношение между трудоемкостью, стоимостью и массой зависит
от многих причин и не в последнюю очередь от уровня органи-
зации производства. Очевидно и другое — в ряде случаев при-
менение номинальной шпации может вызываться как конструк-
тивными соображениями (общее расположение, расположение
механизмов и т. д.), так и технологическими.

3.2.	Влияние шпации на технологичность конструкций корпуса

Требования, предъявляемые к размерам шпации, противоре-
чивы. Удовлетворение требований прочности, устойчивости, гру-
зовместимости, к минимальным толщинам связей, их минималь-
ной массе и трудоемкости изготовления и др. приводит к раз-
личным шпациям. Следовательно, выбор оптимальной шпации
при проектировании любого судна, являясь комплексной зада-
чей, должен осуществляться по определенному критерию. Таким
критерием в период изготовления клепаных судов и в началь-
ный период внедрения сварки в судостроение являлась масса
корпуса, которой определялась и стоимость. Действительно,
шпация a=0,002L-|-0,48, принятая в Правилах PC 1956 г. для
судов с £<160 м, как было показано проф. Н, Е. Путовым,
обеспечивает близкую к оптимальной массу корпуса. Близкую
к оптимальной массу обеспечивают и размеры шпаций, приня-
тые правилами некоторых других классификационных обществ
(см. табл. 3.1), если выдержано равенство W7Pac = W7min, где
W'pac и Wmin — расчетный и минимальный моменты сопротивле-
ния соответственно. Однако внедрение сварки в судостроении,
изменение стоимости металла, значительное увеличение стои-
мости нормо-часа, внедрение механизированных и автоматизи-
рованных средств привело к тому, что шпация, обеспечивающая
оптимальную массу корпуса, не является оптимальной с точки
зрения стоимости и трудоемкости.

Влияние изменения размеров шпаций на массу корпуса и
его отдельных перекрытий рассматривалось в разных странах
многими исследователями с учетом требований правил различ-
ных классификационных обществ. По правилам ведущих клас-
сификационных обществ минимально допустимые толщины пере-
крытий или переборок определяются зависимостями вида

(3.1)

где а — размер шпации; /г — функция одного или нескольких
главных размерений, поперечной нагрузки и т. д. или их комби-
наций.

Толщины связей перекрытий не должны быть меньше мини-
мально допустимых, определяемых длиной судна, при принятой
по правилам номинальной шпации. Толщины же главных про-
дольных связей и конструкция продольного набора должны обес-
печивать требуемую стандартом прочность. Толщины всех балок
набора также определяют в зависимости от шпации.

Требуемый момент сопротивления балок задается в виде:

W = kaf (qh Й); № = а Ц, + h,f (q,, /?)],	(3.2)

где qi — поперечная расчетная нагрузка для Z-й балки; £ —
длина i-ro расчетного пролета; k, k\,	— коэффициенты, опре-

деляемые размерами корпуса, длинами пролетов балок, конст-
рукцией. Размеры книц, подкрепляющих балки, определяют по
моменту сопротивления балок, т. е. пропорционально квадрату
длины пролета балки или шпации. Аналогично определяют и
размеры ребер жесткости, подкрепляющих стенки листовых
балок.

Оптимальной по массе может быть конструкция, которая
удовлетворяет как требованиям общей, так и местной прочности,
устойчивости и минимальным толщинам. Так как эти требования
противоречивы, то при проектировании можно удовлетворить не
все, а только одно или два условия по оптимальной массе.
'18 22 26 30 34 38 42
а, дюймы

Рис. 3.1. Зависимость массы корпуса от шпации по Правилам
АБС: о —£/D=9; б —L/D-14

— — трехпалубное судно; — —,---------двухпалубные суда

И. Эванс и Д. Коуши [80] провели с учетом требований

Правил АБС широкое исследование влияния изменения шпации

иа массу единицы длины корпуса при различных отношениях
L/D и B/d (d = 0,65£> —осадка судна

по летнюю ватерлинию) для сухогруз-
ных судов длиной 90—240 м. На рис. 3.1
показаны полученные ими изменения
массы корпуса. Наклонно идущие кри-
вые соединяют точки, на которых шпации
соответствуют номинальным шпациям по
Правилам АБС. Как видно из рисунка,
принятие номинальной шпации приво-
дит к массе, близкой к оптимальной.
Однако эта шпация не приводит к опти-
мальной строительной стоимости.
И. Эванс и Д. Коуши показали (рис. 3.2),
что шпация, приводящая к минималь-
ной строительной стоимости при дейст-
вующих ценах на металл и стоимости
выполнения работ, не соответствует шпа-
ции по Правилам АБС, а соответствует
увеличенной шпации. Аналогичные ис-
следования с подобными выводами были
выполнены в Норвегии Джонсоном и
др. При значительных по глубине и ши-
роте охвата исследованиях шпаций

L, дюймы

а,дюймы

Рис. 3.2. Шпация по
Правилам АБС (/);
шпация, обеспечиваю-
щая минимальную мас-
су корпуса (2); шпация,
обеспечивающая мини-
мальную строительную
стоимость (3)
В. Н. Лазаревым [42, 43] выявлена весьма интересная деталь:
теоретическое решение задачи о получении минимальной массы
перекрытий, которая рассматривалась многими отечественными
и зарубежными исследователями, приводит к шпации, равной
примерно 250 мм и толщинам листов перекрытий 2,5—3,0 мм, ко-
торые совершенно не пригодны для наружных судовых кон-
струкций.

Учитывая ряд необходимых ограничений (минимальные тол-
щины, допускаемые отклонения и др.), В. Н. Лазарев получил
минимум изменения массы перекрытий (масса сварных
швов, составляющая 2 % массы конструкций, не учитывалась,
так как она компенсируется различными мелкими вырезами:
шпигатами, вырезами для прохода сварных швов и др.). На

Рис. 3.3. Влияние поперечной шпа- Рис 3 4. Влияние поперечной шпации
ции по Правилам PC на массу бор- на массу днищевых секций, набран-
товых секций, набранных по попереч-	пых по поперечной системе

пой системе	______ „	,	„

------ по Поааилам PC: —-----по Пра-
вилам НВ. L/D—13

рис. 3.3 показано влияние поперечной шпации на массу борто-
вых секций по Правилам PC, а на рис. 3.4 — днищевых секций
по Правилам НВ и Правилам PC для сухогрузных судов.

Массу бортовых перекрытий (т) определяют по формуле

Рб = Ро. б+Р« + ДР,	(3.3)

где Ро. в —масса бортовой обшивки, т; Рн— масса деталей на-
бора, т; ДР — масса деталей, не зависящая от шпации, т.

Удельная масса бортовых перекрытий (т/м2)

Рб = -	+ (fa + fa) + ^Р-	(3-4)

Здесь у—удельный вес материала, т/м3; so — толщина борто-
вой обшивки, мм;

=	(3.5)

— площади сечения трюмной и твиндечной частей шпангоута
соответственно, см2 fqw— постоянный коэффициент; №тр и
WTB— моменты сопротивления трюмной и твиндечной частей
шпангоута соответственно, см3); kw—коэффициент, учитываю-
щий массу книц; Др— удельная масса деталей набора, не за-
висящая от шпации.

Массу днища (т) определяют как сумму

рЛн=л+^ + лр,	(з.б)

где Pi и Рь — массы продольных и поперечных связей соответ-
ственно, т; ДР — дополнительные массы, т. При поперечной си-
стеме набора удельные массы (т/м2) равны

рг = |(^' [(,. д + sH. о + л ) Sa-к 4" rt<P^rCTPJ;	(3-7)

Рь =	(3-8)

где Зв. д, Sa. о, SB.H, 5фл — ТОЛЩИНЫ ЛИСТОВ ВТОрОгО ДИЭ, НЭруЖ-
ной обшивки, вертикального киля, флоров соответственно, мм;
Лв. диЛстр — высоты второго дна и стрингеров соответственно,
мм; п — количество стрингеров; <р— редукционный коэффи-
циент, учитывающий вырезы в стенках листовых балок; 0 —
коэффициент полноты флоров.

При продольной системе набора необходимо еще учитывать
массу продольного набора

-jjL’lHi.SW.	(3.9)

где а'— шпация продольного набора.

Расчеты показали, что наименьшей массой обладают пере-
крытия со шпацией, равной (1,0—0,9)ап (ап — шпация по пра-
вилам с учетом минимально допускаемых толщин и без доведе-
ния листового и профильного проката до стандартных размеров).
Аналогичные результаты получены автором для сухогруз-
ных и наливных судов с £=100—180 и L— 100—220 м. На
рис. 3.5 показано изменение массы и стоимости палуб наливных
судов с £/0=14 в соответствии с Правилами PC при изменении
шпации с доведением толщин листового и профильного проката
до стандартных и без ограничения по минимальным толщинам.

Как видно из рис. 3.1—3.5, изменение номинальной шпации
на ±100 мм (10—15%) приводит к увеличению теоретической
массы для транспортных судов на 2—6%. Такое возрастание
массы конструкций близко к возрастанию массы, получаемому
при округлении расчетных толщин листового и профильного
проката до сортаментных (это округление производится, как
правило, в большую сторону). Например, необходимое для ок-
ругления до стандартных толщин увеличение толщины листов
обшивки только па 0,5 мм, составляющее от 3 до 5 % толщины,

увеличивает до 3,5 % массу всей конструкции. Следовательно
возможное увеличение шпации в рассматриваемых пределах не
может привести к увеличению массы конструкций корпуса,
в которых изменена шпация, более чем на 6 %. При этом необ-
ходимо учесть, что с увеличением шпации количество балок на
единицу длины или ширины уменьшается, а изгибающий момент
и момент сопротивления каждой из балок пропорционально
увеличивается.

Зависимость площади поперечного сечения балки от момента
сопротивления выражается следующим образом

f = wlr’;-,	(3.10)

т. е. площадь поперечного сечения и, следовательно, масса
балки увеличиваются медленнее, чем момент сопротивления.
В результате при уменьшении количества балок, несмотря на
увеличение массы каждой в отдельности, суммарная масса всех
балок уменьшается.

Профессор Н. Е. Путов, рассматривая задачу определения
минимальной массы поперечных плоских переборок и выбора
шпации для таких переборок, показал, что при определении

оптимальной шпации из условия= 0, где Р = Р^ + Рн —

масса переборки на единицу длины (Рл— масса листов, Рв —
масса набора), ее размер оказывается значительно меньше, чем
при существующей в судостроении практике выбора шпации,
и составляет 0,22—0,68 от размера, требуемого по Правилам
PC. Эти результаты позволили сделать следующие выводы,
совпадающие с вышеизложенными для палубы и обшивки.

1.	Оптимальные по массе шпации являются недопустимо ма-
лыми, так как приводят к толщинам, меньшим минимально до-
пускаемых Правилами PC, а также не соответствуют требова-
ниям технологии. Необходимость доведения толщины обшивки
до минимально допускаемых Правилами PC приводит к увели-
чению массы. Увеличение толщины позволяет увеличить шпацию
и частично компенсировать увеличение массы.

2.	Увеличение теоретически оптимальной шпации в 2 раза
приводит к увеличению массы переборки всего на 10 % при ис-
пользовании минимально допускаемых толщин.

3.	В районе минимума по шпации масса перекрытия изме-
няется медленно.

4.	Уменьшение количества балок набора приводит к умень-
шению трудоемкости их обработки, установки, приварки и, сле-
довательно, к уменьшению стоимости изготовления.

Н. Е. Путов показал, что шпация Правил PC ,a=0,002L+
-1-0,48 получена для стали с пределом текучести от = 235 МПа
(2400 кгс/см2) исходя из следующих соображений.
За характеристику прочности корпуса судна и наружной об-
шивки было принято суммарное напряжение

<3сум = Со Ц- <5И1	($*Н)

где его — напряжение от общего изгиба; сгм — напряжение от
местного изгиба.

Учитывали также износу обшивки и продольного набора на
3 и I мм соответственно. Напряжение оСум в днищевой обшивке
рассматривали как условный измеритель. Задавали значение
а0 в настиле палубы и расстояние до нейтральной оси от основ-
ной плоскости, равное е = 0,275 + 0,0012L. Исходя из вышеука-
занных величин были вычислены оо и в днищевой обшивке,
возникающие от действия гидростатического давления.

Относительную толщину настила верхней палубы определяли
из условия, что статический момент площади поперечного сече-
ния эквивалентного бруса относительно нейтральной оси равен
нулю.

Вычисляя момент сопротивления верхней палубы и прирав-
нивая его требуемому моменту, получили выражение для
шпации:

где Afpac — расчетный изгибающий момент; сдоп — допускаемые
напряжения; D — высота борта; А — коэффициент. По этому
выражению для Правил PC 1956 г. были получены табличные
значения шпаций, которые можно представить в виде зависи-
мости a=0,002L4-0,48. В настоящее время такую же зависи-
мость для шпации приняли ГЛ и НВ (см. табл. 3.2).

Как уже указывалось, увеличение размеров шпации приво-
дит к сокращению трудоемкости за счет уменьшения:

—	объема разработки на плазе, разметки на плазе, разметки
деталей набора—пропорционально длине деталей;

—	операций газовой и механической резки, правки, за-
чистки, гибки, комплектации деталей — пропорционально длине
обрабатываемых кромок;

—	объема пригонки, разметки, проверки, сборки, сварки
деталей набора при секционной сборке и сварке — пропорцио-
нально длине пригоняемых, собираемых и свариваемых кромок;

—	объема работ при стыковке деталей набора; подгонки,
проверки, сборки, сварки при стапельной сборке — пропорцио-
нально количеству и высоте стыкуемых кромок;

—	объема работ при сдаче на конструкцию — пропорцио-
нально длине набора.

Рассмотрим следующий пример. На судне длиной /. = 90 м
с промежуточными шпангоутами по всему борту для ледовых
подкреплений была принята шпация 600 мм. Предусматрива-
лось 150 основных шпангоутов и флоров и 150 промежуточных
шпангоутов по одному борту. Шпация по Правилам PC для
судна такой длины а = 650 мм. Если принять для средней части
судна шпацию равной 750, а для оконечностей 600 мм, то по
одному борту будет 126 основных шпангоутов и флоров и 126
промежуточных шпангоутов. Как видно, при увеличенной шпа-
ции не надо было бы изготавливать и устанавливать по 24
флора и 48 шпангоутов на борт. Вследствие увеличения шпации
увеличилась бы масса корпуса примерно на 20 т в днищевой
части в связи с утолщением днищевых поясьев (бортовые не
утолщали бы, так как по борту идут ледовые поясья). Однако,
это увеличение массы относительно невелико, так как для обес-
печения остойчивости рассматриваемого судна в его второе дно
принимают свыше 50 т твердого балласта. Трудоемкость же из-
готовления конструкций корпуса в результате использования
увеличенной шпации сократилась бы примерно на 3000 нормо-ч,
а условия работы на этом судне улучшились бы.

Рассмотрим трудоемкость изготовления и сборки флоров.
Если трудоемкость изготовления одного флора для секции равна
установки и приварки t2, стапельной сборки и сварки t3 (если
по ширине не одна секция) и т. д., то можно представить общую
трудоемкость по одному флору как сумму Тф = -Мэ+
+ ... + h. Тогда общая трудоемкость изготовления всех фло-
ров судна равна

T"="(4—<3|3)

где п — число секций по ширине судна.

Пренебрегая единицей в (3.13), которая мала по сравнению
с величиной L/a, получим что трудоемкости работ обратно про-
порциональны шпации, или

-----— = ка„	(3.14)
Toi Оо	1	'

где Too — общая трудоемкость при шпации ао, рекомендуемой
Правилами PC; Toi—общая трудоемкость при увеличенной
шпации at; k = \1а3.

Тогда изменение трудоемкости

ЛТ = Т„. - То, = Т„ t°^~1 .	(3.15)

Аналогичные формулы можно получить и для других попе-
речных связей.

Теперь рассмотрим трудоемкость изготовления и сборки ба-
лок. Для конструкций с продольной системой набора, если тру-
доемкость изготовления одной балки в секции — ^б, установки
и приварки — ?2б, стапельной сборки — и т. д., общая трудо-
емкость изготовления одной балки секции

Тб = ti6 + <2б + <зб 4- • • • + Ъб-
Общая трудоемкость изготовления всех балок продольного на-
бора

т..«=д1(8Х!!О ~ ‘)Та'	<3-|в)

где И] — число секций по длине судна; ас— принятая шпация
продольного набора.

Пренебрегая единицей в (3.16), получим, что трудоемкость
работ обратно пропорциональна шпации

(3.17)

То. 61 Обо

где То. во — общая трудоемкость при шпации ago, принятой по
Правилам PC; То. oi—общая трудоемкость при принятойшпа-
ции аъс, k' = 1/ябо- Тогда изменение трудоемкости

ЛТ6-Т0.6,	(3.18)

Естественно, что в оконечностях флоры имеют меньшую про-
тяженность, а количество продольных балок по ширине меньше,
чем в средней части судна, однако если имеется общая трудо-
емкость, то в полученных результатах это будет учтено. Увели-
чение трудоемкости сварки из-за увеличения толщины, т. е.
массы материала, незначительно сказывается на полученных ре-
зультатах.

Полученные формулы показывают, что трудоемкость и, сле-
довательно, стоимость работ и затраты на материал, с увеличе-
нием шпации уменьшаются (см. рис. 3.5). Аналогичные резуль-
таты получены, как указывалось выше, В. Н. Лазаревым [42,
43] и другими авторами.

Естественно, что изменения размеров шпаций вызывают со-
ответствующие изменения толщин обшивки и конструктивных
размеров балок. Какое из представляемых требований является
основным зависит от типа судна и его размеров, расчетного из-
гибающего момента на тихой воде, материала корпуса, системы
набора, принятых по правилам, и т. д.

Рассмотрим требования к толщинам днищевой и бортовой
обшивок сухогрузных судов.

Для обеспечения местной прочности толщина днищевой об-
шивки при поперечной системе набора должна быть равна

ЗдН = 7,!5аУг)б/,

где г) — коэффициент, определяемый по Правилам PC, а при
продольной системе набора

Здн— 5.9a -y/r)d.
Для обеспечения устойчивости толщина обшивки днища дол-
жна быть равной

«АН =	-Q’ д 42 а

V +~)

при поперечной системе набора и

$£„ = 0,36а д/пгОт

при продольной системе набора, где а' — расстояние между по-
перечным набором; П2 — коэффициент, определяемый по пра-
вилам PC; От — предел текучести.

Сравним получаемые по представленным зависимостям зна-
чения толщин днищевой обшивки, определив их, например, для
судов со следующими характеристиками: L = 100—200 м;
L/D = \0—14; материал корпуса—сталь с от = 235—
294 МПа (2400—3000 кгс/см2); т)=1; пг = 0,8; d = 4,5—13 м.

После несложных преобразований и вычислений получим, что
для стали с От =235 МПа при поперечной системе набора от-
ношение sv/s'1 > 1, а при продольной системе sx/sM^l.

Выполненные расчеты позволяют сделать следующие вы-
воды. Для сухогрузных судов с корпусом из стали, имеющей
ат = 235 МПа, с поперечной системой набора и с Р > L/12, про-
ектируемых по Правилам PC, определяющими при оценке тол-
щины днища являются требования общей прочности. Шпация
для этих судов может быть увеличена против принятой по Пра-
вилам PC на 10—15 %. Для таких же судов с £>«L/12 требо-
вания общей и местной прочности днищевой обшивки совпадают
и увеличение шпации должно сопровождаться, как уже указы-
валось, некоторым увеличением толщины. Требование устойчи-
вости является определяющим при выборе толщин днища для
судов с L> 185 м и D>L/12, а требование минимальных тол-
щин— для всех судов с D^L/Ю и d^(0,040—0,045)/..

Для бортовой обшивки из стали с от = 235 МПа судов
с L^160 м, проектируемых по Правилам PC, определяющим
является требование местной прочности. Отношение шпации
к толщине бортовой обшивки на 15 % больше, чем отношение
шпации к толщине днищевой обшивки.

При использовании стали с от = 294 МПа для всех судов
с поперечной системой набора и с 100 м определяющим для
шпации является устойчивость днищевой обшивки. Для бортовых
перекрытий при использовании такой стали определяющим яв-
ляется требование минимальных толщин, следовательно, по
борту шпация может быть увеличена практически без заметного
увеличения толщины.

Для сухогрузных судов с продольной системой набора, удов-
летворяющих стандарту общей прочности, по Правилам PC оп-
ределяющим для стали с от = 235 МПа является требование
a)
определяемых по Правилам PC: а—в — поперечная система
в — £ = 140 м; г — продольная система, Д —120 м
местной прочности и для стали с от =294 МПа — требование
минимальных толщин.

Толщину обшивки судов с продольной системой набора по
Правилам PC допускается уменьшать по сравнению с попереч-
ной на 6—7 %, а шпацию увеличивать только на 6—7 % по со-
ображениям местной прочности, тогда как при переходе к про-
дольной системе шпацию можно увеличивать на 14 %, сохраняя
при этом ту же толщину обшивки.

Одним из показателей оптимальности шпации конструкций
корпуса является одновременное удовлетворение требований

Рис. 3.7. Пределы изменения шпаций сухогрузных судов с поперечной
системой набора, определяемых по Правилам PC для стали с от =
=294 МПа: а — /.-120 м; 6-L-200 м

прочности и устойчивости Правил PC. Однако даже для одина-
ковых по длине судов это условие будет выдержано при при-
нятии различных шпаций, если различаются высоты бортов или
другие главные размерения. Для высот борта D = L/10 ч- L/14
допускаемое изменение шпаций по сравнению со шпацией по
Правилам PC составляет 10 %. На наливных судах минималь-
ный размер шпации определяется минимально допустимой тол-
щиной днищевой обшивки и составляет 650 ч- 800 мм для судов
с L = 120 ч- 200 м соответственно. У судов с L>140 м и D<
<L/13, для которых определяющим условием является требо-
вание общей прочности, наибольший размер шпации ограничи-
вается значением 1000 мм, а для таких же судов с £>5sL/13 этот
размер определяют исходя из удовлетворения требований общей
прочности и минимальных толщин.

На рис. 3.6 и 3.7 представлены графики, разработанные
В. Н. Лазаревым [42] и дополненные автором, на которых по-
казаны пределы изменения шпаций, определяемых по Прави-
лам PC, корпусов из сталей с от =235 и 294 МПа. Из графи-
ков видно, какое требование является определяющим при вы-
боре толщин обшивки днища: к общему изгибу (о. и), устойчи-
вости (у), местному изгибу (изг) или минимальным толщинам
(min). На графиках нанесены также линии толщин, определяе-
мых исходя из требований к местному изгибу ($изг) Правил
PC 1981 г., которые показывают, что относительно местного из-
гиба Правила PC 198! г. по сравнению с ранее действовавшими
позволяют увеличить шпацию при поперечной системе на 7—8 %,
а при продольной на 10—12 %.

Из вышеизложенного следует, что как на сухогрузных, так
и на наливных судах с корпусами из стали с стт = 235 МПа це-
лесообразно использовать шпацию, примерно на 10 % превы-
шающую шпацию по Правилам PC.

Представляет, естественно, интерес практика назначения
шпаций на судах, построенных по Правилам PC, для возмож-
ности оценки технологичности конструкций корпуса. В табл. 3.3
приведены главные размерения и шпации сухогрузных судов,
а в табл. 3.4 — те же характеристики наливных судов.

Как следует из табл. 3.3, у сухогрузных судов шпация попе-
речного набора соответствует шпации, требуемой Правилами
PC, у 41 судна (57%); меньше этой шпации — у 23 судов
(32%); больше ее — у 8 судов (10%), а шпация продольного
набора соответствует шпации, требуемой Правилами PC,
у 27 судов (54%); меньше этой шпации — у 19 судов (38%);
больше ее — у 4 судов (8 % ).

Учитывая, что в таблицах приведены данные для проектов,
по которым суда строили в количестве от 1 до 3 и более, есть
все основания говорить о больших неиспользованных резервах
по увеличению шпации и, следовательно, повышению уровня тех-
нологичности. Использование номинальной шпации по Прави-
лам PC ведет к неоправданным потерям трудоемкости и увели-
чению строительной стоимости.

У наливных судов (см. табл. 3.4) шпации соответствуют шпа-
ции, требуемой Правилами PC. у 6 проектов (50 %), меньше
ее — у 6 проектов (50 %). Следует подчеркнуть, что по отдель-
ным проектам было построено до 60 танкеров.

Как видно из приведенных данных, возможности по повыше-
нию уровня технологичности весьма обширные. Необходимо
отметить особенности выбора размера шпации для судов промыс-
лового флота, получивших в нашей стране большое распростра-
нение и, в частности, для судов, предназначенных для экспеди-
ционного промысла рыбы и морепродуктов, которые периодиче-
ски швартуются в море к плавучим базам или транспортным
судам. Опыт эксплуатации и ремонта таких судов показал [10],
что эффективным оказывается установка промежуточных

7 М К Глозман	97
Таблица 3.3. Главные размерения и шпации сухогрузных судов,
имеющих класс PC

№ п/п	L, и	В, м
1	118	16,8
2	118	16,8
з	114	16.1
4	94	14,6
5	200	27,8
6	75	14
7	64	13,1
8	202	28
9	88	14,1
10	143,16	20,2
11	134,5	19,7
12	105	15,6
13	138	20
14	52	9,6
15	95,81	14.4
16	140	20
17	93,28	14
18	90	14
19	140	20,6
20	135,8	18,9
21	156	21,8
22	156	21,8
23	100	15,3
24	140	20,6
25	59	• 9,4
26	150	20,0
27	145	20,0
28	142	
29	86,6	14,0
30	97,4	14,3
31	120	16
32	71,4	10,5
33	113	15,6
34	93,2	14,0
35	121,4	
36	105	16,2
37	140	20,6
38	75,0	10,0
39	147	21,2
40	144	20,3
41	172	22,8
42	149	21,3
43	69,8	11,5
44	143	20,2
45	156	21,8
46	160	24,0
47	84	12,2
48	93,5	
49	186	27,8

D. и

Шпация, мм

попереч-

продол 11-

Время
постройки

725

725

700

670

800

600

700

700

760

700

760

600

650

760

400

762
850
800
700
600
580

700
760
800

760
700

700
620

700
400

700
700
800
600
600

760
800
800
400
750
850

750
600
670
850

До 1969 ..

725 То же

750

800

700

900	”

760	''

760

760	’’

700

750

750

700

700

700

720

750

750

800

700

750

625

500

700

650

700

750

700

820

710

750/900

887,5
550/668
750/800

750

750

660

655

800
Продолжение табл. 3.3

№	£, м	В. м	D и	</, м	Шпация, мм		Время постройки
					попереч-	прмздь-	
50	ПО	17,0	10,8	6,0	750		До 1969 г.
51	75	12,5	6,0	5,45	630	575	
52	149	21,3	12,6	8,08	800	760	
53	71,2	11,9	6,10	4.5	635	670	*,
54	96,0	15 6	10.4	6,81	400	700	
55	93,2	14 0	8,85	6,0	400	700	
56	128	18,8	11,6		800		•»
57	142	20,6	12,7	8,9	770	685	
58	90,9	13,9	8,10	6,55	700		
59	85	13,0	9,75	5.4	600		**
60	91,0	16,6	и.з		600		,,
61	200				800	820	
62	205				800	900	
63	160	24 0		8.1	700	820	п
64	104,5	14,4	7,1	6,0	700	760	
65	135	13,7	12,0	7,95	760	760	,,
66	112,64	15,0	6,5		700		1970 г
67	140,0	20 3	П.9		760		
68	142,0	22 2	13,6		750		1971 г
69	125,0	17,8	10,4		700		1972 г
70	119,0	17.3	8,6		700		
71	89,95	16,2	7,7		700		1973 г.
72	149,0	17,3	8,5		600		

Таблица 3.4. Главные размерения и шпации наливных судов,
имеющих класс PC

Z, м	в. м	D, м	<Т, м	Шпация, м		Место н год постройки
				речная	продоль-	
138.0	19,2  25,8	10,4	8,5	750	750	1952
188.0		13,7	10,65		750	1956
214	31,0	154	11,3		810	1960
1У8	27,6	14,4	10,63		860	Япония, 1961
96.9 150 108,5	14,78  21,0  16,0	7,0 11,18  7,8	6,10  8,5  6,5		700  725  660	Финляндия, 1961  1964  1965
77,2  112,84	12,0  13,0	5,3  5 8	4,5		600  550	1967  1970
138,7	17,4	11,21				780	1071
-106,9	16,0	7,8				700	1972
242,8	32,2	18	12,5		700—800	1981
шпангоутов с таким же профилем, что и основные, а также неко-
торое усиление обшивки и основного бортового набора, особенно
на судах длиной до 100м. Приустановке указанных конструкций
зависимости показателей массы и трудоемкости постройки от
шпации иные, чем для транспортных судов, хотя Правила PC
рекомендуют такие же зависимости. Были получены определен-
ные рекомендации для выбора шпации по стоимости постройки
единицы длины промыслового судна с поперечной системой на-
бора из стали, с От = 235 МПа. Оптимальная шпация изменя-
ется скачкообразно при длине судна 60—70 м, что объясняется
влиянием палуб внутри корпуса. Расчеты показали, что при вве-
дении дополнительных подкреплений корпусов промысловых су-
дов необходимо увеличивать шпацию набора, причем тем
больше, чем меньше длина судна. В качестве рекомендуемых
в [9, 10] предлагаются следующие шпации:

L, м ....	45	45—65	65—110

a. mv. ....	600	650	700

Однако на большинстве отечественных и иностранных трау-
леров различных размерений шпация равна 600 мм. В послед-
ние годы отечественной практикой проектирования промысловых
судов вышеизложенные рекомендации были учтены [9, 10]. Так,
при проектировании траулеров типа «Меридиан», предназначен-
ных для работы в составе экспедиции, на выбор шпации по-
влияли требования Правил PC к минимально допустимым тол-
щинам, дискретное изменение размеров профильного и листо-
вого проката, требования заказчика дополнительно увеличить
толщину наружной обшивки. В конечном итоге была принята
шпация, равная 700 мм. Это позволило уменьшить на 20 шпаций
количество шпаций поперечного набора по сравнению с обычным
для траулеров со шпацией 600 мм. Однако полученные рекомен-
дации по увеличению шпации промысловых судов в общем слу-
чае нельзя распространить на все промысловые суда с конст-
рукцией корпуса, имеющего усиления для швартовки, особенно
на крупные промысловые суда длиной свыше 100 м.

3.3. Методика выбора технологичной шпации

Как следует из вышеизложенного, в практике мирового судо-
строения вполне отчетливо прослеживается тенденция увеличе-
ния шпации, что особенно хорошо видно на примере изменения
размеров шпации по Правилам АЛ, представленном на рис. 3.8.
Это увеличение осуществляли достаточно осторожно, по мере
углубления знаний о характере работы корпуса. Являясь инди-
видуальной характеристикой судна, оптимальная шпация раз-
лична для различных судов, различных стран (зависит от стои-
мости стали и трудоемкости), но это не значит, что каждое
судно может иметь только свою индивидуальную шпацию.
Для определения технологичной шпации с точки зрения ми-
нимальной трудоемкости и минимальной стоимости (с учетом
стоимости металла на корпус) были проведены исследования
при варьировании шпации и соответственных изменениях массы
конструкций корпуса. За оптимальную шпацию по массе при-
нимали шпацию PC. Были рассмотрены сухогрузные суда и тан-
керы со следующими характеристиками:

Длина L танкеров, м...............

Длина L сухогрузных судов, м . .
Количество палуб сухогрузных су-

дов с L= 100; 120; 140 м ....

Количество палуб сухогрузных су -

дов с L-140; 160; 180 м . . . .

Отношение L/D ....................

Шпация набора главного направле-
ния а. мм.........................

Шпация перекрестных связей Qi, м
От материала корпуса, МПа . . .

100; 120; 140; 160; 180;

200; 220

100; 120; 140; 160; 180

2

10; 12; 14

600; 700; 800; 90ft 1000

2,75; 3,25; 3,75

235; 294; 392

Исследовали днищевые, палубные и бортовые перекрытия.
Трудоемкость определяли по действующим нормативам и укруп-
ненным нормам по видам работ: плазовые работы, разметка, об-
работка, комплектовка, секционная сборка и сварка, стапельная
сборка и сварка, сдача на конструкцию. Стоимость определяли

по стоимости нормо-часа с учетом
стоимости цеховых (отдельно по
видам операций: корпусные работы
изготовления деталей, секционная
сборка и сварка, стапельная сборка
и сварка) и заводских расходов.
Стоимость и трудоемкость изоля-
ционных и окрасочных работ не
учитывали. Стоимость очистки кон-
струкций под окраску частично учи-
тывали в работах по сдаче на кон-
струкцию.

Оценку проводили по приведен-
ному показателю стоимости:

Со = О (а) + Т (а),	(3.19)

где G(a) — стоимость массы на еди-
ницу длины конструкции (или сек-
ции) в зависимости от шпации на-
бора; Т(а)—стоимость (трудоем-
кость) работ при изготовлении еди-
ницы длины корпуса в зависимости
от шпации.

Расчеты вели на ЭВМ по со-
ставленным программам.

Рис, 3.8. Изменение размеров
шпации по Правилам АЛ

Рис. 3.9. Структурная схема расчета стоимости
Структурная схема расчета стоимости днищевой секции сухо-
грузного судна с продольной системой набора представлена на
рис. 3.9.

На рис. 3.10 и 3.11 приведены результаты расчетов массы и
стоимости днища танкера с L = 180 м, В = 22,5 м, D = 12,86 м,
изготовленного из стали с от = 294 и 392 МПа соответственно,
а на рис. 3.5 — те же характеристики палуб танкеров с L = 120,
140, 160, 180, 200, 220 м из сталей с от = 235, 294 и 392 МПа.

Выполненные исследования показали, что

Рис. 3.10. Влияние измене-
ния шпации днища танкера
на его массу и стоимость.
Материал днища — сталь

с От = 294 МПа

Рис. 3.11. Влияние изменения шпа-
ции днища танкера на его массу
и стоимость. Материал днища —
сталь с ат=392 МПа

кривая снижения стоимости стремится к минимуму, в боль-
шинстве случаев выходящему за верхний предел (1000 мм) рас-
четной шпации; при шпациях 900—1100 мм кривая стоимости
изменяется полого;

влияние отношений L/В и L/D имеет сходный характер;
изменение этих отношений ведет к пропорциональному измене-
нию массы и стоимости;

кривая роста массы секций в области размеров номинальных
шпаций по Правилам PC растет монотонно, как это было ука-
зано выше (см. рис. 3.3); отклонения шпации на 10—12 % при-
водят к увеличению теоретической массы перекрытий (с дове-
дением толщин и моментов сопротивления до сортаментных)
примерно на 2—6 %.
Применение низколегированных сталей приводит к снижению
массы и стоимости для стали 09Г2 по сравнению со сталью ВСтЗ
и только к снижению массы для стали 10ХСНД по сравнению
со сталью 09Г2, что объясняется ценой на сталь. Для более пол-
ного использования прочностных свойств стали 09Г2 ее следует
применять для судов с определенными длинами, (учет мини-
мально допустимых толщин). Применение сталей 09Г2 и
10ХСНД требует для обеспечения устойчивости уменьшения
шпации, в связи с уменьшением толщин. Даже при равных зна-
чениях толщин для обеспечения устойчивости при более высо-
ком уровне напряжений приходится, как это показано А. И. Мак-
симаджи [47], уменьшать шпации, причем среднее уменьшение
шлации составляет примерно 12 %, поэтому для получения эко-
номического эффекта применять низколегированные стали сле-
дует для судов с определенными длинами.

Влияние изменения шпации перекрестного набора на массу
и стоимость сказывается меньше, особенно на массу. Следова-
тельно, при прочих равных условиях шпацию перекрестного на-
бора также надо выбирать большей.

Для примера рассмотрим результаты, полученные при уве-
личении шпации поперечного набора на океанском спасателе,
длина между перпендикулярами которого равна примерно 80 м,
с 600 до 700 мм. Массы секций днища, борта и палубы (длиной
8 м) увеличиваются с 33,13 до 36,14; с 12,47 до 13,24 и с 30,42
до 31 т соответственно. Стоимость же вследствие снижения тру-
доемкости с учетом стоимости материала и конкретных цеховых
и заводских расходов по рассмотренным трем секциям снижа-
ется примерно на 3600 руб. Аналогичная картина получена и
для накатных судов (типа «ро-ро»). Изменение шпации такого
судна длиной примерно 131 м с 700 до 800 мм приводит к уве-
личению толщины настила палуб на 1 мм, а обшивки борта и
днища на 2 мм. При этом стоимость рассмотренных секций
(длиной 8 м), палуб, борта и днища снижается примерно на
5500 руб.

Необходимо иметь в виду, что по требованиям Правил PC
минимальные толщины обшивки и палуб не зависят от марки
материала: smin =0,04 L + 6 для наружной обшивки и Зтпщ =
= 0,04 L + 5 для расчетной палубы, но пропорциональны отно-
шению принятой шпации к шпации по Правилам PC.

Следует учитывать при назначении шпации еще одно
важное обстоятельство. Выбор на стадии предэекизных про-
работок и эскизного проекта меньшей шпации приводит к тому,
что при рассмотрении предложений об увеличении шпации
возникает ряд вопросов, связанных с общепроектными ас-
пектами.

Рассмотрим, как может влиять увеличение массы на глав-
ные размерения судна, другие параметры (скорость, мощность
механизмов и др.) и на экономическую эффективность. Будем
руководствоваться хорошо известным принципом В. В. Новожи-
лова: сравнение затрат должно осуществляться при одном и
том же значении полезного эффекта (принципом тождественно-
сти полезного эффекта). Следовательно, независимо от шпации,
суда и корпуса надо сравнивать при одинаковой их грузоподъ-
емности, хотя очевидно, что разная шпация может приводить
к некоторому изменению водоизмещения и строительной стои-
мости.

Поскольку параметрический мощностной ряд энергетических
установок дискретен, то при небольшой разнице в водоизмеще-
нии можно рассматривать мощность энергетической установки
как неизменную.

Определим ориентировочно влияние шпации, обеспечиваю-
щей оптимальную стоимость, на технико-эксплуатационные ха-
рактеристики (ТЭХ) и главные размерения и сравним с влия-
нием шпации, обеспечивающей оптимальную массу.

Учитывая, что увеличение шпации, оптимальной по стоимо-
сти, увеличивает массу конструкций корпуса на больших судах
в районах ее изменения примерно на 6 %, а изменяемая масса
металлического корпуса по данным В. В. Ашика [4] (табл. 3.5)
составляет примерно 9—19 %, примем для расчетов среднее зна-
чение — 14 %, которое для танкеров и сухогрузов является верх-
ним значением. Тогда изменение водоизмещения судна составит:

^ = 0,06X0,14» 0,008.

Естественно полагать, что при этом L, В и D изменяться не
будут, и приращение водоизмещения только из-за изменения
массы без изменения объемов будет компенсировано изменением
осадки также на 0,8 %. (Для крупных судов с d = 7— Юм это
изменение может составить 5—7 см.)

Таблица 3.5. Относительный состав раздела «Корпус» в нагрузке
по массе для некоторых групп транспортных судов (по В. В. Ашику [4])

Тип судна	Р*0®" от V	корпус, % ОТ Рк	Металди - ческий корпус, % ОТ	Металли-  корпус.  % от И	Масса иетал- ляческо го корпуса , изменякиц аяся от шпации, % от V
Пассажирское	48	90	62	29	
Сухогрузное	22,5—24,5	89—93	71—83	15—19	12—15
Контейнеровоз	30	86—93	70—80	21—24	16—19
Нефтеналивное	13,6—25,0	92-97	81—93	11—22	9—17
Навалочное	17,8—26,7	—	—	—	—
Изменение скорости в связи с увеличением водоизмещения
может быть определено из соотношения

+	,	,3.20)

где У— мощность; v и До — скорость и ее изменение; С — ад-
миралтейский коэффициент.

Переходя к относительным величинам ДУ/V и &vfv, после
определенных упрощений получим:

откуда

Обе части выражения (3.21) могут быть разложены в ряд Тейлора:

или

«-0,222^.	(3.22)

Учитывая, что ДУ/У = 0,8 %,

-^- — 0,222 X 0,008 = 0,00178.

Изменение ходового времени = 2 L/v в рейсе в связи с изме-
нением скорости, равное

= <3'23>

также составит 0,00178.

Длительность рейса, в котором ходовое время, как известно,
составляет не более 60 % общего эксплуатационного цикла, из-
менится на

ДУР = Д^ X 0,6 » 0,00106.

Рассмотрим структуру показателя разницы приведенных за-
трат на годовой объем транспортной работы. Выражение для
приведенных затрат может быть записано в виде

3|Тр = £нСс -|- C3tx -|- Сэ/с,	(3.24)

где Ея = 0,15 — нормативный коэффициент эффективности;
Сс—построечная стоимость судна; Ср —суточные эксплуата-
ционные расходы на ходу; С'э — суточные эксплуатационные рас-
ходы на стояночных режимах; fc — длительность стояночных
режимов. Разница приведенных затрат равна

дзпр=зЩ - з<?р> -е„ (с?’ - с?) + (с,х - сх) +

+ (СХ,-СХ).	(3-25)

Как следует из изложенного выше, изменение ходового времени
составляет 0,18%, что существенно превышает точность расче-
тов. Поэтому можно полагать, что fx) == fx2- Очевидно, что и
fci = tez- Вследствие этого

43,, = Е„ (Ct11 - С?) + Iх(с;, - су +	- С'У. (3.26)

В структуре эксплуатационных затрат статьи затрат на со-
держание плавсостава (0,28), материалы (0,03), навигационные
расходы (0,127), прочие расходы (0,239) не зависят от водоиз-
мещения и скорости. Расходы на топливо, составляющие 0,169,
также от этих параметров не зависят, так как мощность не из-
меняется, и они, очевидно, одинаковы для обоих вариантов.
Остальные статьи — амортизационные отчисления и затраты на
текущий ремонт (составляющие в сумме 0,32)—исчисляются
пропорционально цене судов. Поэтому выражение (3 26) примет
вид

ДЗпр = (с;" - С?’) (Е, + К. + КР),	(3.27)

где Ка = 0,12 — годовая норма амортизационных отчислений;
КР — 0,02 — годовая норма отчислений на текущий ремонт, скор-
ректированная на долю ходового времени, т. е.

Д3„р = ДСс (0,15 + 0,12 + 0,02) = 0,29 ДСс.

Это значит, что экономический эффект полностью определяется
изменением построечной цены судна.

Следовательно, изменение шпации в предлагаемых пределах
не приводит к необходимости изменения главных размерений,
мощности н т, д.

Таким образом, как следует из вышеизложенного, при про-
ектировании судна уже на стадии предэекизных проработок,
а тем более на стадии эскизного проекта надо принимать шпа-
цию а = 0,0025 L + 0,5 для стали с <тт = 235 МПа (регистровая
сталь) и а = 0,0025 L 4- 0,4 для стали с от = 294 МПа. Эта
шпация полностью отвечает требованиям Правил PC, по кото-
рым (см. табл. 3.2) разрешено изменять шпацию в пределах
±25%.

Проектант, выбирая шпацию на стадии предэекизного, эскиз-
ного, а затем технического проектов, должен руководствоваться
108
тем, что первоначальная шпация должна быть оптимальной не
только по массе, но и по стоимости, т. е. приведенными выше
рекомендациями.

После завершения первоначальных стадий проектирования,
в случае незначительного изменения шпации из-за каких-либо
непредвиденных, весьма редких обстоятельств даже в меньшую
сторону, никаких изменений общепроектных решений не потре-
буется.

Глава 4
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ

Технологичность любых сварных конструкций, а конструк-
ций корпуса в особенности, определяется рациональным выбо-
ром основного и сварочного материалов. До второй мировой
войны в судостроении применяли в основном так называемую
мягкую судостроительную сталь, к которой предъявляли требо-
вания, касающиеся лишь временного сопротивления и относи-
тельного остаточного удлинения.

Опыт постройки судов последних лет показывает, что широ-
кое применение различных видов сварки выдвинуло новые тре-
бования к свойствам судостроительной стали, главными из ко-
торых являются хорошая свариваемость и стойкость к хрупкому
разрушению. Преимущества сварки должны быть обеспечены
соответствующими мерами, в частности следует предотвращать
деформации, которые вызываются сваркой, особенно когда ос-
новной металл, наплавленный металл и зона термического влия-
ния становятся критически напряженным районом конструкции.
В настоящий момент количество случаев повреждения корпу-
сов из-за усталостных трещин уменьшилось, что вызвано улуч-
шением конструкций и совершенствованием технологии. По дан-
ным Седьмого международного конгресса по конструкции судов,
усталостные повреждения характерны для судов длиной более
200 м, на которых они составляют около 70 % общего числа по-
вреждений. На судах длиной менее 200 м усталостных повре-
ждений гораздо меньше — примерно 20%. Благодаря совершен-
ствованию конструкций и технологии постройки, а также повы-
шению качества стали и материалов для корпусов, уменьшились
и случаи появления хрупких трещин. Однако необходимо иметь
в виду, что появление хрупких трещин все еще весьма распрост-
раненное явление. Оно может иметь место, например, тогда,
когда прочные материалы и надежные конструкции встречаются
с очень жесткими, экстремальными нагрузками.
Подвергалось многократным дискуссиям определение поня-
тия свариваемости. В настоящее время под удовлетворительно
свариваемыми понимают такие материалы, при сварке которых
не надо прибегать к специальным мероприятиям, например
подогреву. Выполненная из этих материалов конструкция дол-
жна удовлетворять требованиям эксплуатации. Оценку свари-
ваемости материалов производят по химической однородности,
стойкости к межкристаллитной коррозии, пределу текучести и
временному сопротивлению, пластичности, ударной вязкости,
чувствительности к надрезам, технологической прочности (со-
противлению металла образованию трещин в процессе сварки
и в последующий период) и т. п,

4.1.	Выбор марки стали

Рассмотрим некоторые общие вопросы, связанные с выбором
марок материала и, следовательно, с технологичностью конст-
рукций. Основным материалом для постройки корпусов морских
судов является корпусная сталь для судостроения.

Качество стали определяется ее химическим составом и
внутренней структурой, в значительной мерс зависящей от усло-
вий обработки стали. По требованию Правил PC сталь толщи-
ной более 25 мм должна быть выплавлена с добавкой алюми-
ния, титана или других элементов, снижающих интенсивность
старения. Остаточное содержание алюминия и титана в стали
должно составлять не менее 0,02 и 0,01 % соответственно.

По химическому составу различают следующие виды стали
для конструкций корпуса.

1	Углеродистые горячекатаные обыкновенного качества,
содержащие кроме железа и углерода так называемые нормаль-
ные примеси: марганец (до 0,8%), кремний (до 0,3%) и не-
большое количество вредных примесей — серы и фосфора. Сера
делает сталь красноломкой, что затрудняет ее обработку в го-
рячем состоянии, а фосфор — хладноломкой, т е. хрупкой при
низкой температуре, и, кроме того, чувствительной к ударам.
Сера и фосфор ухудшают сварочные свойства стали, причем
в тем большей степени, чем выше содержание углерода и ле-
гирующих элементов. Для углеродистых корпусных сталей со-
держание серы более 0,05 % и фосфора более 0,045 % недо-
пустимо.

2	, Легированные стали, имеющие кроме обычных примесей
легирующие добавки, которые улучшают ее прочностные свой-
ства: никель, хром, медь, титан, марганец (более 0,5 %), крем-
ний (более 0,5%). Содержание серы и фосфора для легиро-
ванных сталей не должно превышать 0,035 %.

В зависимости от количества отдельных легирующих доба-
вок различают: низколегированные стали — с содержанием до-
бавок до 2 % и высоколегированные стали — с большим содер-
жанием добавок. ГОСТ 5521—76 предусматривает поставку су-
достроительных сталей для корпусных конструкций по разделам
3 и 4, в которые входит сталь, изготавливаемая по правилам
PC. В табл. 4.1 и 4.2 представлены механические свойства и
химический состав сталей для корпусных конструкций по разде-
лам 3 и 4 ГОСТ 5521—76 соответственно, а в табл. 4.3 даны
рекомендации по замене сталей, поставляемых по разделу 3, на
стали, поставляемые по разделу 4. Влияние отдельных элемен-
тов на свойства стали показано в табл. 4.4.

Как видно из табл. 4.1 и 4.2, кроме некоторых различий
в химическом составе взаимозаменяемых марок, они имеют раз-
личия в температурах испытаний t на ударный изгиб и по виду
испытываемых образцов — форме надреза и направлению про-
ката; различия вызваны сложившимися традициями и приве-
дением требований Правил PC к требованиям правил других
классификационных обществ.

Требования Правил PC по применению для связей корпуса
стали соответствующих категорий в зависимости от толщин свя-
зей и места их расположения представлены в табл. 4.5.

На основании многолетнего опыта изготовления и эксплуа-
тации сварных корпусов, строительных и машиностроительных
сварных конструкций выявлено определенное влияние способов
выплавки стали и содержания в ней вредных примесей на их
работоспособность.

Малоуглеродистые стали по степени раскисления в процессе
выплавки подразделяют на кипящие, полуспокойныс и спо-
койные.

Кипящую сталь получают при неполном раскислении, когда
после разливки ее в изложницы остатки закиси железа продол-
жают реагировать с углеродом и образуются газы, выделяю-
щиеся в виде пузырьков; этот процесс напоминает кипение воды.
В кипящей стали происходит неравномерное распределение уг-
лерода, серы и фосфора, в результате чего после проката обра-
зуются ликвационные включения. Кипящая сталь обладает
рядом перечисленных ниже отрицательных свойств, из-за кото-
рых ее исключительно редко используют для корпусных конст-
рукций.

1.	При сварке возможно образование внутренних «горячих»
трещин (особенно в стыковых и угловых швах, выполненных
автоматами), не выходящих на поверхность в чем и заключа-
ется их главная опасность. Эти трещины можно обнаружить
только просвечиванием или ультразвуковым контролем. Меха-
низм их возникновения таков: при остывании шва происходит
усадка наплавленного металла, которой препятствует жесткость
конструкции. В сварном шве и околошовной зоне возникают
сварочные напряжения, которые в интервале температур 600—
300 °C воспринимаются чистым металлом. Однако в местах со-
пряжения наплавленного металла с ликвационным включением
Таблица 41. Химический состав и механические

	Марка		
механические снойства	ВСтЗсп	ВСтЗпс	ВСтЗкп
Углерод (С)	0,14—0,22	0,14—0,22	0.14—0,22
Марганец (Мп)	0,40—0,65	0,40—0,65	0,30—0,60
Кремний (Si)	0,12-0,30	0,05—0,17	0,07
Фосфор (Р), не более	0,01	0,04	0,04
Сера (S), нс более	0,05	0,05	0,05
Медь (Си), не более	0,30	0.30	0,30
Хром (Сг), не более	0,30	0,30	0,30
Никель (Ni), нс более	0,30	0,30	0,30
Мышьяк (As), не более	0,08	0,08	0,08
Временное сопротивление	370-480	370—460	360—460
разрыву оа, МПа (кге/мм2)  Предел текучести от.  МПа (кге/мм2), при толщине, мм	(38—49)	(38—49)	(37—47)
<20	>245 (25)	>245 (25)	>235 (24)
20—40  4-20  21—30  Относительное удлине- ние 6s, %, при толщи- не мм	>235 (24)	>235 (24)	>225 (23)
<20	>26	>26	>27
20—40  Ударная вязкость на об- разцах с тупым надре- зом, Дж/см1 (кгс/см2) при толщине, мм	>25  —20 °C	>25  —20 °C	>26
5—9  10—40  5—15  16—32  10-20	>19 (4)  >29 (3)	>39(4)  >29 (3)	
С	09Г2	09Г2С	ЮГ2С1Д	10ХСНД
0,14—0,20	0,12	0,12	0,12	0,12
0,5—0,9	4,4-4,8	4,3—1,7	4,3—1,65	0,5—0,8
0,12—0,35	0,17—0,87	0,5—0,8	0,8—1,1	0,8—1,1
0,04	0,035	0,035	0,035	0,035
0,04	0,04	0,04	0,04	0,04
0,30	0,30	0,30	0,15—0,3	0,15—0,3
0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
0,08	0,08	0,08	0,08	0,08
402—490 (41—50)	>440 (45)	>451 (46)	490-686 (50—700)	329—686 (54—70)

1 402—490 J (41—50)	>302 (31)  >294 (30)	j >294 (30)	>343 (35)	>392 (40)
| > 24  —40 °C	>21  —40 °C	>21  —40 °C	>21  —40 ”С	>19  —40 °C
>39 (4)  >29 (3)	| >49 (5)	>49(5)	>39(4)  >49 (5)	>39 (4)  >49(5)

8 М. К- Глозмая

113
Таблица 4.2. Химический

состав и механические свойства стали по разделу 4 ГОСТ 5521___76

Химический состав, %, механические свойства	Категория стали						
	А	|	„			Е	А32	D32	Е32
Углерод (С), не более Марганец (Мп)	0,23  0,4 0,10—0,35  0,04		0,21  0,8	0,2! 0,6—1,40	0,18 0,70—1,50	0,18 0,9 1 6	0,18 0 9	1 6	0,18 0 9 16
Кремний (Si)  Фосфор (Р), не более		0,10—0,35 0,04	0,10—0,35 0,04	0,10—0.35 0,04	0,10-0,35 0,0035	0,10—0^50 0 035	0,10—0,'50 0 035
Сера (S), не более Медь (Си)	0,04	0,04	0,04	0,04	0,035  0,035	0,035  0,035	0,035 0,35
Хром (Сг)	—-	—	.—	—	0,20	0,20	0,20
Никель (N1)  Мышьяк (As), не более	—	—	..	—	0,40 0 08	0,40 0 08	0,40
Алюминий (AI) Ниобий (Nl>)		0,06	0,02—0,06	0,02—0,06	0,06	0,06	0,02^-0,0
Ванадий (V) Временное еопрогнвле-	—		—	—	—	—	—
ние разрыву аВ| МПа	440—490	400—490	400—490	400—490	470—590	470—590	470—590
(кге/мм2)  Предел текучести От,	(41—60)	(41—50)	(41—50)	(41-50)	(48—60)	(48—60)	(48—60)
МПа (кге/мм2), не ме- нее  Относительное удлине-	235 (24)	235 (24)	235 (24)	315 (32)	315 (32)	315 (32)	355 (36)
ние 6s, %, не менее	22	22	22	22	22	22	22
Ударная вязкость при	Не испы-						
/=[0 — (—40)] °C об-	тываются						
разной с острым над- резом, Дж/см2							
(кгс/см2), не менее							
s—5—7 мм			19(1,9)			22 (2,2)	
з=8—9 мм			24 (2,4)  27 (2,8)			26 (2,7)	
10 ММ						31 (3,2)	

Химический состав, %, механические свойства			Категория	стали		
	А36	D36	Е36	А 40	D40	Е40
Углерод (С), не более	0,18	0,18	0,18	0,12	0,12	0,12
Марганец (Мп)  Кремний (Si)	0,9-1,6	0,9—1,6	0,9—1,6	0,5—0,8	0,5—0,8	0,5—0,8
	0,10—0,50	0,10—0,50	0,10—0,50	0,8—1,1 0,035	0,8—1,1 0,035	0,8—1,1 0,035
фосфор (Р), не более	0,035	0,035	0,035			
Сера (S), не более Медь (Gu)	0,035 0,35	0,035 0,35	0,035  0,035	0,035 0,4-0,6	0,035 0,4—0,6	0,035 0,4—0,6
Хром (Сг)  Никель (N1)	0,20 0,40	0,20  0,40	0,20  0,40	0,6—0,4 0,5—0,8	0,6—0,4 0,5-0,8	0,6—0,4 0,5-0,8
Мышьяк (As), не более Алюминий (AI)	0,08  0,06	0,08  0,06	0,08 0,02—0,06 0,02—0,06	0,02—0,06	0,02—0,06	0,02—0,06
Ниобий (No)	0,05	0,05		—	—•	
Ванадий (V)	0,10	0,10	0,05—0,10	—	—	
Временное сопротивле- ние разрыву Ов, МПа (кге/ми2)	400—620	400—620	400-620	530—690	530—690	530—690
	(50—63)	(50-63)	(50—63)	(54-70)	(51—70)	(54—70)
Предел текучести От,						
МПа (кге/мм2), не ме-	355 (36)	355 (36)	390 (40)	390 (40)	390 (40)	390 (40)
Относительное ундине ние 6s. %, не менее  Ударная вязкость при	21	21	21	19	19	19
;=[0—(—40)]°С об-						
разное с острым над- резом, Дж/см2						
(кгс/см2), не менее s = 5—7 мм		24 (2,4)			25 (2,5)	
s=8—9 мм		28 (2,9)			30 (3,1)	
10 мм		34 (3,5)			36 (3,7)	
Таблица 4.3 Рекомендации по замене сталей раздела 3
на сталь раздела 4 ГОСТ 5521—76

разделу 3	Толщина	Сталь по разделу 4	Назначение	Примечание
ВСтЗспЗ  ВСтЗсп4		В	Для листового н про- фильного проката судо- вых корпусных конст- рукций (кроме ледо- кольных)  То же	
09Г2	<20	D32  А32	Для листового прока- та  Для профильного про- ката	Для других тол- щин конкретно по каждому судну
10ХСНД	<20	D40  А 40	Для листового прока- та  Для профильного про- ката	То же

Таблица 4.4. Влияние отдельных элементов на свойства стали

Элементы	||	Механические свойства						Прочие свойства			
		ф ё ||  иЗх			1		и	I; Л	И	1	L
Углерод	У	4-4-	+		4-4-				0	0	0
Кремний	<2	+	4-	—	4-		0	—.	—'	0	У
Сера	.—	—		0	—		0	0	0	0	4-
Фосфор	П	+	4-	=	4-		0	—	4-	4-	0
Марганец	Г	4-	4-	-—	4-	—	0	0	+	0	0
Никель	н	4-	+	0	+	ф	0	4-	4-	и	0
Хром	X	t	4-	0	t		0			0	0
Медь	л		0	0		0	0	0	4-4-	0	У
Ванадий	ф	+	4-	—	4-	0	4-4-	4-	ф	0	0
Молибден	м	+	4-			4-	0	4-4-	4-		и	0
Титан	'Г			0		—	0	4-	0	0	0
Алюминий	ю	d	0	0	0	—	и	0	0	0	0
Кислород	.—	—						—		4-	
Азот		+	4-		4-4-	—	—		0	0	6
1Мышьяк	—			—	0	—	—	—	0	0	0

Примечание. Условные обозначения; + повышает, улучшает; + +
значительно повышает, улучшает; — снижает, ухудшает; = значительно
снижает, ухудшает; 0 не оказывает 'заметного влияния.
(сульфидной строчкой) сплав не может воспринимать свароч-
ные напряжения (т. е. от = 0), вследствие чего происходит раз-
рыв и возникают внутренние трещины. В угловых швах, выпол-
няемых ручной сваркой с неглубоким проваром (не более
0,5 мм), корень шва обычно не соприкасается с ликвационными
включениями и «горячие» трещины встречаются очень редко.

2.	Кипящая сталь имеет более высокий порог хладнолом-
кости (например, ВСтЗкп переходит в хрупкое состояние при
температуре минус 15—20°С; ВСтЗсп — при температуре минус
40—70 °C).

3.	Кипящая сталь более чувствительна к концентрации ме-
стных напряжений, которая возникает в конструкциях корпуса
и способствует образованию хрупких трещин.

4.	Кипящая сталь подвержена температурному старению при
нагревании до 250—300 °C, что может вызвать трещины в около-
шовной зоне, где при сварке температура нагрева равна
250—300 °C.

Применение кипящей стали категории А не допускается, ки-
пящие стали других категорий можно использовать во внутрен-
них нерасчетных тонколистовых конструкциях.

Полуспокойная сталь является сталью промежуточного типа
между кипящей и спокойной. При ее плавке вводят меньшее
количество дополнительных раскислителей, чем при плавке
спокойной стали.

Спокойная сталь получается при более полном раскислении,
для чего в ванну печи незадолго до разливки дополнительно
вводят активный раскислитель (ферросилиций), а при разливке
стали — алюминий, чем достигается «успокоение» жидкой стали,
спокойное остывание без перемешивания и исключение образо-
вания газов. Для спокойной стали характерно равномерное рас-
пределение всех компонентов в слитках и прокате. Способ вы-
плавки, температура и направление проката образцов влияют
на результаты испытаний на ударный изгиб.

Одной из важнейших технологических и конструкционных
характеристик является деформационная способность стали —
пластичность, которая определяется относительным удлинением
или сужением, замеряемым при стандартных испытаниях образ-
цов на растяжение. Удлинение слагается из равномерного, рас-
пределенного по всей длине образца, и локального, сосредото-
ченного в районе образования шейки. Первая составляющая оп-
ределяет характер общего пластического деформирования ма-
териала в процессе изготовления конструкции и ее эксплуатации
(суммарные пластические деформации могут достигать 2—3 %
и более), вторая — отражает способность стали к локальному
пластическому деформированию при воздействии местных де-
фектов типа надрезов и трещин. Относительное удлинение и от-
носительное сужение — достаточно условные и неоднозначные
характеристики, зависящие от направления проката, размеров
Таблица 4.5. Требования Правил PC

по применению сталей дли конструкций связей
различных групп

№ п/п	Наименование связей корпуса судна		В районе средней части судна		1	Ние района средней части судна		
		Группа связей	Толщина	Категория стали	1 Группа связей	т“а	Категория стали
	Ширстрек *; палубный стрингер расчетной палу- бы (£<250 м); поясья настила расчетной палу- бы, прилегающие к про- дольным переборкам; не- прерывные продольные комингсы **; скуловой пояс; подкрепления уг. лов вырезов грузовых люков; машинно-котель- ных шахт и у концов надстроек	IV	<15 16—20 21—25 26—50	А, А32, А36  В, А32, А36  D, D32, D36, D40  Е, Е32, Е36. Е40	1 111	<20 21—25 26—40 41—50	А, А32, А36  В, А32, А36  D, D32, D36, D40  Е, Е32, Е36, Е40
2	Ширстрек; палубный стрингер расчетной па- лубы (£>250 м)		<20 21—50	Е, D32, D36, D40  Е, Е32, Е36. Е40	ш	<20 21—25 26—40 41—50	
3	Прочие поясья настила расчетной палубы; про- дольные подпалубные	III	<20 21—25 26—40	А, А32, А36  В. А32. А36  D. D32. D36, D40,  Е, Е32. Е36. Е40	I	<40 41—50	А, А32. А36  В, А32, А36

балки расчетной палу-
бы, выполненные из ли-
стового проката; верх-
ние продольные балки
бортов и продольных пе-
реборок (в числе перебо-
рок подпалубных цис-
терн, по участкам, от-
стоящим от нейтральной
оси далее чем на
W'ylWrl), выполнен-
ные из листового прока-
та; ширстрек и палубный
стрингер длинных над-
строек длиной менее
6 [(BJ2) +Л)]

у судов длиной 80 м и
более; прочие поясья об-
шивки днища, включая
горизонтальный киль;
поясья бортовой обшив-
ки; пастил открытой па-
лубы и бортовая обшив-
ка надстроек; настил от-
крытой палубы рубок;
обшивка концевых пере-
борок, надстроек и ру-
бок; обшивка боковых
переборок рубок
8

Продолжение табл. 4.5

4 Поясья обшивки дни-
ща, прилегающие к про-
дольным переборкам;
верхние поясья обшивки
продольных переборок
(в том числе бортовых
подпалубных цистерн)

<20
21—25
26—40
41—50

А, А32, А36

В, А32, А36

D, D32, D36, D40

Е, Е32, Е36. Е40

<30
31—40
41—50

А, А32, А36

В. А32. А36

D. D32. D36, D40

Нижние продольные
балки бортов, продоль-
ных переборок на учасг-
ках, отстающих от нейт-
ральной оси далее, чем
на и скуловых цистерн;
настил прочных палуб и
платформ; поясья внут-
реннего дна; скуловые
кили; поясья настила па-
луб внутри надстроек и
рубок

<40
41—50

А. А32. А36

В, А32, А36

Подкрепление углов
вырезов грузовых люков
у машинно-котельных
шахт и у концов над-
строек

Подкрепление углов
вырезов грузовых ботов.
Бортовые ледовые поя-
сья и листовые штевни
судов, имеющие ледовые
усиления

Стенки и пояски рам-
ных связей. Стенки и
пояски фундаментов

<15
15—20
21—25
26—50

<20
21—25
26—40
41—50

41—50

7

А, А32, А36

В. А32. А36

D, D32. D36, D40

Е. Е32, Е36, Е40

А, А32, А36

В, А32, А36

D. D32, D36, D40

Е. Е32. Е36. Е40

А, А32. А36

В, А32, А36

D, D32, D36, D40

* Для конструкций, нагружаемых при швартовке в море должна применяться Сталь не ниже категории В.

** Для конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам, имеющим высокий уровень концентрации, Регистр мо-
жет потребовать применение сталей категорий D и Е.

Примечание, ft — высота нижнего яруса надстройки; В; — удвоенная ширина jчасто палубы надстройки до линии
больших вырезов (машинных шахт) или ширина В при отсутствии вырезов. W" — фактический момент сопротивления кор-
пуса; Г !- требуемый момент сопротивления для палубы или днища; у — отстояние перекрытия от нейтральной оси.
образцов и т. д. Более совершенную характеристику пластично-
сти получают при технологическом испытании на загиб широкой
пробы, при котором сталь испытывает те же нагрузки, что и
в производственных условиях обработки.

Количественной оценкой сопротивляемости материала хруп-
ким разрушениям, т. е. косвенным показателем сопротивляемо-
сти материала распространению трещин, служит ударная вяз-
кость— показатель испытания образцов на ударный изгиб при
заданной (обычно отрицательной) температуре, определяемый
методом динамического изгиба на надрезанных образцах, при-
чем, как указывалось, форма надреза также задается. Для
судостроительных сталей важное значение имеет сопротивление
материала распространению хрупких трещин, особенно при низ-
ких температурах. Разные марки стали имеют различные зави-
симости критических напряжений от так называемых критиче-
ских температур хрупкости. При напряжениях, превышающих
критические, наблюдается распространение хрупких трещин.
Решающими факторами, влияющими на это явление, являются
температура эксплуатации конструкции и структура материала.
Если сталь имеет в изломе волокнистую структуру, то крити-
ческая температура хрупкости перемещается значительно ниже
—40 °C. Блестящее кристаллическое строение в изломе — при-
знак хрупкости, т. е. трещины могут появиться при нормальной
температуре эксплуатации. Внутренний механизм неусталост-
ного хрупкого разрушения изучен еще недостаточно, и, по
мнению ряда ученых, хрупкость — не постоянное состояние
стали, а лишь частное, вызванное внешними факторами, сказы-
вающимися на определенной внутренней структуре. Переход
стали в хрупкое состояние приводит к внезапным повреждениям
конструкции без появления признаков типичного усталостного
разрушения. Анализ аварийных случаев показывает, что в про-
цессе эксплуатации конструкций под нагрузкой могут происхо-
дить изменения механических свойств металла, которые не учи-
тывались при проектировании. Особенно важно, что при упроч-
нении металла, как показано многими исследователями
(например, Н. Н. Давиденковым, Е. М. Шевандиным), проис-
ходит понижение хрупкой прочности (охрупчивание) и повы-
шение критической температуры хрупкости.

В корпусных конструкциях изменение механических свойств
происходит в результате: наклепа металла при гибке и правке;
влияния проникающей радиации; накопления усталостных по-
вреждений структуры; наводораживания металла в процессе
эксплуатации. Наклеп, предшествующий старению, также ока-
зывает влияние на переход в хрупкое состояние. Однако ха-
рактер этого влияния весьма сложен и требует уточнения. Ста-
рение, развивающееся после пластической деформации, назы-
вают, деформационным. Время старения, необходимое для мак-
симального изменения свойств стали, зависит от температуры.
Поверхностный дробеструйный наклеп, сопровождающийся ста-
рением, может вызвать повышение критической температуры пе-
рехода стали в хрупкое состояние. Для сталей с содержанием
0,14—0,15 % С и 1,25 % Мп или 1,00 % Ni и 0,45 % Мо увели-
чение критической температуры хрупкости после дробеструйной
обработки составляет около 10 °C.

Имеющиеся сведения о повышении частоты появления по-
вреждений корпусов судов, башенных кранов и других конст-
рукций по мере продолжительности их службы дают основа-
ние предполагать наличие связи между дефектами усталост-
ного происхождения и температурой перехода стали в хрупкое
состояние. Наиболее очевидно неблагоприятное влияние на пе-
реход в хрупкое состояние проявляется на участках, где воз-
никают острые концентраторы напряжений в виде усталостных
трещин, появившихся в процессе эксплуатации.

Хрупкие разрушения свойственны не только сварным, но и
клепаным конструкциям. Однако вследствие монолитности свар-
ной конструкции, в которой зародившаяся трещина свободно
переходит иа сопряженные детали, наличия большого числа
мест вероятного зарождения трещин и сохранения значительных
остаточных напряжений от сварки, наиболее тяжелые поврежде-
ния при Хрупком разрушении получают сварные конструкции.

Хрупкие трещины обычно появляются на поверхности в об-
ласти растягивающих напряжений и распространяются дальше
перпендикулярно их направлению с большой скоростью, посте-
пенно увеличивающейся, а не возникают путем отрыва.

В конструкциях корпуса микроконцентраторы напряжений
пока неизбежны, так как они органически включаются в свар-
ные швы и имеются в металле, а макроконцентраторы являются
особенностью этих конструкций, поэтому изучение конструктив-
ных н технологических причин, вызывающих хрупкие разру-
шения, и их учет при определении уровня технологичности кон-
струкций исключительно важны. Необходимо отметить, что
хрупкие трещины возникают прежде всего в районе макрокон-
центраторов (прерывистых связей с недостаточно компенсиро-
ванной концентрацией напряжений).

Возникновению хрупких тоещин способствуют высокие на-
чальные растягивающие напряжения (остаточные) от про-
катки, сварки, газовой резки и других температурных воздей-
ствий, особенно если эти напряжения образовались в местах
резких концентраторов, расположенных перпендикулярно к си-
ловому полю. На хрупкость стали влияет и масштабный фактор:
чем меньше деталь, тем менее вероятно хрупкое разрушение.
Возникновению и распространению хрупких трещин способст-
вуют динамические и ударные нагрузки, при которых скорость
возрастания нагрузок и вызываемых ими напряжений от нуля
до максимума значительно превышает скорость, необходимую
для развития пластических деформаций.
Причины, вызывающие низкотемпературную хрупкость су-
довых и не только судовых конструкций, следующие: недоста-
точная хладостойкость стали, конструктивные недостатки, не-
достатки технологии изготовления, изменение размеров и формы
конструкций в процессе эксплуатации или ремонта, изменение
структуры и свойств металла в процессе длительной эксплуа-
тации. Естественно, вопрос, какая из перечисленных причин
разрушения рассматриваемой конструкции является наиболее
существенной и в первую очередь влияет на снижение ее на-
дежности, может быть решен только конкретно при исследо-
вании действительных причин разрушения. Понятно также, что
чем выше уровень технологичности конструкций корпуса, тем
больше вероятность изготовить конструкцию с минимальным
числом дефектов, влияющих на возможность появления хруп-
кого разрушения. Однако во всех случаях необходимо, чтобы
был гарантирован некоторый минимально необходимый уровень
хладостойкости материала.

Что же касается усталостных повреждений корпуса, то они
накапливаются длительное время, возникают в результате мно-
гократно повторяющихся умеренных растягивающих усилий и
на их развитие большое влияние оказывают динамические на-
грузки на корпус судна (например, удары волн), наличие внеш-
них и внутренних дефектов, вырезов, нарушение структуры при
сварке, коррозии и т. д.

Правила PC. так же как и других классификационных
обшеств, как это видно из табл. 4.5, дают конкретные рекомен-
дации по использованию стали тех или иных категорий (марок)
для определенных групп связей корпуса в зависимости от их
участия в общей прочности, уровня напряженности, расположе-
ния по длине судна, предполагаемых повреждений, участия
в восприятии местных нагрузок, толщины и т. д., т. е. в зави-
симости от степени участия в обеспечении надежности эксплуа-
тации и учета практического опыта. Правила PC предусматри-
вают пять групп связей, для которых применяют стали нормаль-
ной прочности 4 категорий (марок) и стали повышенной
прочности 8 категорий (марок). Для группы I предусмотрено
использование 3 категорий, для группы II — 8 категорий, для
группы III —12 категорий, для группы IV—12 категорий, для
группы V—8 категорий. Следовательно, имеется возможность
использовать разные категории стали, различающиеся не только
прочностными характеристиками, но и стоимостью. Стоимость
стали приведена в табл. 4.6—4.8.

(.Выбор той или иной марки судостроительной стали связан
с массой^Уменьшение размеров связей и снижение массы кор-
пуса было и остается одной из важнейших проблем, но должно
осуществляться с учетом трудоемкости (см. гл. 3). Снижение
массы корпуса при прочих равных условиях позволяет не только
получить экономию металла, что важно для народного хозяй-
124
ства страны в целом, но и улучшить технико-экономические
показатели судов, не изменяя главных размерений: получить
больший дедвейт; использовать более тонкие профили и листы,
тем самым получить более простые и меньшего объема сварные
швы, следовательно, меньшие деформации и внутренние напря-
жения. Использование выигрыша в массе корпуса для измене-
ния главных размерений при заданной грузоподъемности ведет
к изменению стоимости судовой силовой установки, механиче-
ского оборудования, трубопроводов и т. п. В том и другом слу-
чае выигрыш по массе сказывается на строительной стоимости
и экономической эффективности. Наиболее перспективное на-
правление в решении этой проблемы — использование низколе-
гированной стали повышенной прочности (СПП) для изготов-
ления корпусных конструкций, Советский Союз с 1950-х гг. пер-
вым начал внедрять легированные стали для корпусных
конструкций и в настоящее время опережает в этой области
зарубежные страны. Корпуса большинства крупнотоннажных
судов, построенных за последние 10—12 лет, были изготовлены
из СПП.

Следует иметь в виду, что при использовании СПП прихо-
дится больше внимания уделять вопросам уменьшения влияния
концентраций напряжений, а также учитывать, что по мере
улучшения прочностных характеристик материала разность
между пределом прочности овр и пределом текучести от умень-
шается, а это приводит к некоторому снижению запаса прочно-
сти и к необходимости уменьшать шпацию, поэтому конструк-
ция из СПП может оказаться менее технологичной, т. е. прихо-
дится «платить» за уменьшение массы, особенно в тех случаях,
когда неполно используются механические свойства СПП [47].
Необходимо также учитывать, что не во всех случаял^выигрыш
по массе дает выигрыш и по стоимости^

Известно, что при наличии предельно острых микроконцент-
раторов происходит сближение пределов усталости сталей
с различными прочностными характеристиками. Кроме того, при
прочих равных условиях усталостная долговечность существенно
зависит от размеров судна, главным образом, от его длины.
При выборе материала корпуса малых судов необходимо учи-
тывать, что размеры их связей ограничены требованием мини-
мальных толщин, вследствие чего уровень напряжений в них
относительно низок. Установленные в правилах классификаци-
онных обществ значения минимальных строительных толщин
связей зависят от длины судна. Применение СПП, предел теку-
чести которых превышает значения, соответствующие минималь-
ным толщинам связей, не рационально. Следовательно, если
принять долговечность судов различной длины одинаковой, то
целесообразно использовать СПП только для судов определен-
ных конструкций и длин, что нашло частичное отражение
в Правилах PC (см. табл. 4.5). Уменьшение размеров связей
	Таблица				4.6. Оптовые цены (руб,/т) на			
	Марка							
	ГОСТ 562 [-76							
		э	CJ				ч	ч
		л	й					X
	г ,	Г 1	Г 1				Е	
	га	га	га	и		8		а
4,0—4,8	143	147	152	144	183		192	274
5—6	141	145	151	143	181		191	272
7—8	140	144	150	141	180		189	271
9—12	139	143	149	141	179		189	271
13—20	140	145	151	142	181		190	274
21—32	143	147	154	144	184	184	194	279
34—40	145	149	156			187		
42—50	147	151	158			190		
52—60	149	153	161			194		
65—95								
100—125								
130—140								
150—160								

Таблица 4.7. Приплаты для листовой стали, поставляемой

листовую сталь (прейскурант № 01—10)

стали по

					ТУ М-1-2О06-77			
	ГОСТ 19282-73							
	§	§	ч и te	ч X о ё	й  а	1	8	Ч X  g
	149	150	155	220				
	148	149	154	219				
	147	149	153	217				
	177	148	153	218	153	156	185	275
	148	149	154	220	155	157	187	278
	150	151	157	324	158	160	130	284
	152	153	159	227				
	155	156	161	231				
	157	159	164	236				
	162	164	169	244				
	170	172	177	255				
	175	177	182	263				
	180	181	187	271				

по разделу 4 ГОСТ 5521—76, %

	Кате					
Толщина листовой		в	°	Е	А32	D32
	Марка стали,					
	ВСтЗсп2	ВСтЗсп2	ВСтЗсп2	ВСтЗсгй	09Г2	09Г2
4	3	8	22	29	—2	5
>4	9	14	27	35	4	11

126



	Е32	А36	D36	Е36	АЛО	ОЛО	ЕЛО
	принятая аа базу						
	09Г2	[0Г2С(Д	(0Г2С1Д	10Г2С(Д	[0ХСНД	10ХСНД	10ХСНД
	8	4	И	14	—3	4	7
	14	10	17	20	3	10	13

127
(руб./т) на профильный прокат (прейскурант № 01-03)
за счет применения СПП производят с учетом коэффициента
q, определяемого в зависимости от предела текучести. Для
стали с от = 294 МПа он равен 0,83, для стали с от = 392 МПа —
0,68.

Исследования коррозионной стойкости углеродистых сталей
и низколегированных корпусных сталей (СПП) в морской воде
показали, что они по склонности к коррозии примерно одина-
ковы, вследствие чего минимальные строительные толщины
в Правилах PC приняты вне зависимости от прочностных
свойств стали и, следовательно, характеристика технологично-
сти конструкций в части назначения этих толщин не зависит
от существующих в настоящий момент марок стали.

При проектировании конструкций корпуса, решая вопросы
распределения материала между настилом и набором, а также
вопросы обеспечения устойчивости, общей и местной прочности,
необходимо иметь в виду, что устойчивость для листов опреде-
ляется системой набора, их толщиной и шпацией, а от марки
стали не зависит. Поэтому при применении СПП возникает не-
обходимость обеспечить устойчивость до предела текучести, что
приводит, как уже указывалось, к увеличению толщины при не-
изменной шпации или к необходимости уменьшения шпации на-
бора и, следовательно, к возрастанию трудоемкости. Поэтому
применение СПП должно производиться с учетом этих допол-
нительных ограничений на использование механических свойств
этих сталей.

В работе [47] показано, при каком сочетании конструктив-
ных характеристик толщины продольных ребер, изготовленных
из сталей различных марок, уравниваются. Из этих данных сле-
дует, что использование СПП с от=294 МПа рационально для
судов длиной более 160 м.

Следует отметить еще одно важное обстоятельство. Если
между механическими качествами стали, рациональным объе-
мом ее применения и получаемым выигрышем по массе можно
установить определенную зависимость [29, 47], то, как это
видно из табл. 4.1, 4.2, 4.6—4.8, между механическими свойст-
вами стали и оптовыми ценами такой зависимости нет, т. е.
наиболее рациональная по техническим параметрам для кон-
кретного судна марка стали может оказаться экономически ме-
нее целесообразной. Как следует из табл. 4.6—4.8, составлен-
ных по прейскурантам 1981 г., цены обусловливаются рядом па-
раметров: маркой стали, размерами, видом металлопроката,
условиями поставки, дополнительными требованиями. Рассмот-
рение табл. 4.1, 4.2, 4.5—4.8 показывает, что для конструкций
корпуса область экономически выгодной замены углеродистых
сталей на СПП несколько расширена для сталей с от=294 МПа,
так как разрыв в стоимости несколько уменьшился по сравне-
нию с ранее действовавшими ценами. Имея предел текучести
на 25 % выше, СПП всего на 5—8 % дороже углеродистой

9 М. К. Глозмаи

129
стали. Как видно из этих таблиц, применение стали 10ХСНД
возможно только в отдельных случаях, так как она значительно
дороже. В составе корпуса этот разрыв в стоимости будет еще
выше, так как необходимо учитывать коэффициент т), а также
трудоемкость изготовления и монтажа, которые для конструк-
ций из стали 10ХСНД выше, чем для конструкций из стали
ВСтЗ и 09Г2. Например, для пневматической рубки эта разница
составляет 10—11 %.

Очевидно, что не только стоимость и предел текучести ма-
териала являются определяющими при выборе марки стали,
в частности при решении вопроса использования СПП для сни-
жения массы. Необходимо учитывать ряд других факторов,
о которых упоминалось выше, таких, например, как возникно-
вение усталостных повреждений, опасных не столько самих по
себе, но служащих главными источниками снижения хрупкост-
ной прочности конструкций. Многие исследователи и, в част-
ности, В. В. Козляков [9, 20] отмечают, что повышение эффек-
тивности использования СПП в морском транспортном судо-
строении, связанное с увеличением напряженности растянутых
связей, может повысить вероятность возникновения усталост-
ных повреждений. Следовательно, сохранение надежности этих
высоконапряженных связей возможно при условии высокого
качества проектирования и изготовления сварных узлов преры-
вистых связей корпуса, что в свою очередь требует высокого
уровня их технологичности. Подавляющее число усталостных
трешин при испытаниях и эксплуатации начинается с зоны де-
фектов сварного соединения: непроваров, подрезов, шлаковых
включений, пор, уступов, разностенности при сборке, больших
зазоров, вызывающих высокие напряжения при сварке и т. п.
Многие из этих дефектов, не выявляемые при обычном кон-
троле, могут явиться причиной повреждений и ремонта, т. с.
влияют на эксплуатационные расходы в течение всего срока
службы.

Основное требование при использовании СПП--применять
их для тех конструкций, где можно обеспечить как снижение
массы, так и стоимости. Необходима разработка четких крите-
риев [47]для правильного выбора марки стали в зависимости
от размеров, назначения, типа судна и его конструкций.

4.2. Выбор типоразмеров материала корпуса

Весьма важное значение для повышения уровня технологич-
ности играют как принятые размеры листового и профильного
проката, так и сокращение типоразмеров используемого мате-
риала корпуса — листов и профилей. Большое число типораз-
меров экономически невыгодно и создает очевидные трудности
для заводов-строителей, усложняет работу предприятий-постав-
щиков, снабженческих предприятий, составление заказных ведо-
130
мостсй. Необходимо учитывать, что вес заказываемого проката
одного профиля одной марки должен быть не менее или крат-
ным повагонной норме: для углеродистой стали 62 т, для низко-
легированной стали 09Г2 20 т; заказ меньшими частями возмо-
жен только как исключение с 15% надбавкой к оптовой цене.

Габариты листового проката и их предельные отклонения регла-
ментируются требованиями ГОСТ 19903—74 и ГОСТ 19904—74.
Сортамент толстолистовой углеродистой и низколегирован-
ной стали приведен в табл. 4.9. Необходимо отметить, что
уменьшение числа типоразмеров позволяет в определенной сте-
пени увеличить коэффициент использования материала, упро-
стить учет его расхода и в значительной степени уменьшит» воз-
можность появления ошибок при заказах марок и размеров ма-
териала, а также при разработке документации.

Таблица 4.9. Предельные габариты листов из углеродистой
и низколегированной стали

Толщина листов, мм	Длина листов при ширине, мм				
	700-1500	1000-1500	1100-1500	1500-1600	J700-1800
3—5	2000			2000	
>4					2000— 6000
	2000—6000			2000-6000	2000—6000
8—10	2000—6000			3000-12 00С	3000—12 000
11—12		2000—6000		3000- -12 00С	3000—12000
1.3—25		2000—6000		2000—12 00С	3000-12 000
26—40			2500-12 00С	3000-12 00С	3500-12 000
>40			2500—9000	.3000—9000	3500—9000

Толщина листов, мм	Длина листов при ширине, мм				
	1900- 2000	(900 -2300	2400—2500	2600 - 2900	3000
3—5  >4 6—7 8—10 11—12 13—25 26-40  >40	2000—6000  4000—10 000	3000—12 000 3000—9000  4000—12 000 3500—9000	4000—12 000 4000—9000  4000—9000 4500—11 000  3500—9000	3500—8200  3500-10000  3000-9000	3000- 9500 3000—9000

Определение необходимого и достаточного числа типоразме-
ров стали ранее производили с использованием метода коэффи-
циентов при раздельном рассмотрении каждого вида листового
проката.

9*

131
Общее число типоразмеров листовой стали в проектах судов
складывается из числа:

—	типоразмеров толстолнстовой стали для корпуса;

—	типоразмеров тонколистовой стали;

—	типоразмеров листовой стали для изделий насыщения;
— типоразмеров рифленого листа.

Если для корпуса применить даже листы всех толщин, имею-
щихся в сортаменте (4—56 м.м.), то число толщин не превысит
24. Реальное число толщин листовой стали для корпуса зави-
сит от его размеров и на практике лежит в пределах 5—18,
Выполненные исследования [15, 20, 43] послужили основой
для выпуска нормативов на предельные числа типоразмеров ли-
стового и профильного проката для судов. В табл. 4.10 пред-
ставлены предельные числа типоразмеров листов и профиль-
ного проката для судов в зависимости от их водоизмещения,
а в табл. 4.11 — предельные числа типоразмеров листовой стали
для заводов. По существу, эти нормативы и нормативы на раз-
меры шпации являются первыми в отрасли, где в явном виде
определены требования технологичности при проектировании
конструкции корпуса, диктуемые практикой и технологией по-
стройки корпусов.

Таблица 4.10. Предельные числа типоразмеров стали для судов

Водоизмещение судна С ПОЛНЫМ грузом	Допускаемое число типораэмсроп		Водоизмещение судна с полным грузом	Допускаемое число типоразмеров	
	профилей	аистов		профилей	листов
>500	20	20	5000—10 000	35	40
500-1000	25	25	10 000- 20 000	40	45
1000—5000	30	30	>20 000	45	ьь

Таблица 4.11. Предельные числа типоразмеров листовой стали
для заводов

Тип завода	Категория завода	Число типоразмеров в сортаменте завода (не более)
Судостроительные  Судоремонтные	1 И II Ш и IV	150  120  70  Выбирается в зависимости от типа закрепленных для ремонта судов в пределах данной таблицы

В настоящий момент используется слишком большое число
типоразмеров угольников для фундаментов вспомогательных
механизмов и креплений оборудования. Подсчеты показали, что
132
при 12 диаметрах крепящих болтов используют 34 типа уголь-
ников для крепления и еще 19 — для раскосов, что составляет
45 % общего числа типоразмеров сортамента на угольники. Од-
нако расчетный или конструктивный подход к назначению раз-
меров деталей опорных поверхностей не препятствуют значи-
тельному сокращению количества типоразмеров. Например,
вполне возможно создавать работоспособные конструкции фун-
даментов, выбирая угольники исходя из диаметра крепежных
болтов (т. е. определяя толщину полок из условий равенства
усилий среза болта и смятия полки угольника, а ширину — из
условия размещения на внутренней стороне полки гайки с уче-
том размера под ключ), используя лишь те размеры, которые
приведены в разработанной автором табл. 4.12. Полученные

Таблица 4.12. Рекомендуемые размеры полок угольников
для фундаментов

Размеры угольников	Диаметр Co.itor, мм													
	6	8	10	12	14	10	18	20	22	24	27	ао	31	40
Толщина уголь- ника, мм  Ширина полки,	3  20	26	30	5  37	6  44	8  52	8  56	8  60	9  67	10  73	12  84	12  9(1	12  105	12  120

данные позволяют рекомендовать для судовых фундаментов и
креплений под различные судовые механизмы и приборы уголь-
ники, хорошо вписывающиеся в сортамент профилей, допускае-
мых к использованию в конструкциях корпуса:

Равнобокие	Церавнобокие

25 X 25 X 3

32 X 32 X 4

При составлении карт раскроя и проектировании использо-
вания отходов от целых листов необходимо исключать комбини-
рованный раскрой, т. е. использование разных видов резки
Раскрой должен соответствовать одному определенному виду
резки, чтобы исключить излишнюю транспортировку заготовок
и деталей. Номенклатура деталей на карте раскроя должна
соответствовать одному технологическому комплекту или группе
комплектов, одновременно поступающих в обработку. Необхо-
димо учитывать особенности партии и предусматривать рацио-
нальное размещение деталей на листе, что в настоящий момент
выполняют па ЭВМ по разработанным для этой цели про-
граммам.
В первую очередь необходимо стремиться к увеличению ши-
рины листов. Объясняется это следующим, Большинство транс-
портных судов имеют отношения £/Вя=5,5—7 и £/£>=«11—14,
которые приводят к отношению длины судна к длине попереч-
ного сечения обшивки на миделе Ki = £/(В + 2£>) =3—4. На оте-
чественных заводах используют листы длиной 2=7—12 м и ши-
риной 6 = 1.6—2,4 м, а их отношение К2 = //6 = 4—5. Отношение
К1/К2 показывает отношение количества стыков к числу пазов.
Для листов шириной 2000 мм и длиной 8000 мм (наиболее ча-
сто применяемых в настоящий момент) отношение Ki/Kz — 1, т. е.
количество стыков и пазов примерно одинаковое.

Вследствие того что паз по длине превышает протяженность
стыка на миделе в 3—3,5 раза, а в оконечностях еще больше,
при одинаковом увеличении ширины и длины листов количество
стыков и пазов также будет уменьшаться одинаково. Однако
сокращение количества пазов дает уменьшение длины стыкуе-
мых кромок, соответственно в 3—3,5 раза большее, чем при та-
ком же сокращении числа стыков. Таким образом, при прочих
равных условиях необходимо стремиться увеличивать ширину
листов, так как при этом сокращение трудоемкости и затрат
при постройке будет в 3—3,5 раза больше, чем от такого же
увеличения длины. Расчеты показали, что если в результате
увеличения длины листов с 6 до 12 м при постоянной ширине
затраты снижаются примерно на 6,6 %, то в случае увеличения
ширины листов при неизменной длине с 1500 до 3000 мм —
на 22 %.

В табл. 4.13 приведены данные П. М. Сипилина, Э. 10. Длус-
ского, Ю. Ю. Мосалева по габаритам листов, применяемых
различными фирмами ведущих стран в области судостроения.
Как следует из таблицы, ширины листов приняты в основном
равными 3—3.5 м, а длины 10—16 м. Очевидно, что применение
листов и профиля таких габаритов требует наличия соответст-
вующих размеров оборудования на линиях обработки: рольган-
гов, постелей, станков, оборудования и т. п.

Таблица 4.13 Габариты листов, применяемых на зарубежных верфях

Фирма, страна	Длина, м	Ширина, м	1 олщииа, м
«Мицубиси хэви индастриз», Япония	12—16	3,0—4,0	10—45
«Скантиерс кавалс киотат» Франция	10—16	3,0—3,5	8—45
«Италоканкиере», Италия  «А Весер», ФРГ  «А. Б Готаверкен», Швеция  «Сторд Верт», Норве1ия	10—12	3,0—3,56	13—50
	10-16	3,0—3,2	10—50
	8—14,4	2,5—3,5	10—45
	10—12	3,2—4,2	10—50
«Бурмейстер ог Вайи». ФРГ	10—14	2,6—3,2	10—41
Важное значение имеет система допусков на размеры листо-
вого и профильного проката. Особенностью системы допусков,
принятой в судостроении, является то, что поле допусков на
толщины листов изменяется от нуля до некоторого отрицатель-
ного значения, т. с. применяется только минусовой допуск в от-
личие от других отраслей промышленности, где принята двусто-
ронняя система допусков (плюс—минус), ГОСТ 5521—76 уста-
навливает единую систему допусков па толщины листов
(табл. 4.14).

Таблица 4.14. Допускаемые отклонения на толщину листового проката

Ширина  ЛИСТОВ, ММ	Сталь по разделу 3 ГОСТ 5521-76		Сталь ио разделу 4 ГОСТ 552 (-76		Отклонение для листов шириной сныше 2000 мм
	Толщина  ЛИСТОН S, ММ	Предельное отклонение	Толщина  ЛИСТОВ S, мм	Предельное отклонение по толщине	
1000—1500	4—6  7—9 10—14	-(0,4—0,6) (10%s)	<15	— 0,4 мм	0,05 ММ на каждые
1009—2000	15—19  20—24  25—34  35-44	СО Ь0©<0	15—45	— (0,028 +  -4-0,10)5	100 мм увеличения ширины
1500-2000	45—60	—1,4	>45 по соглас	—1,0 мм ованию с изг	отовителем

Принятая в отрасли система поставки листов только с ми-
нусовым допуском на толщины исключает превышение факти-
ческой массы корпуса по сравнению с расчетной со всеми вы-
текающими из этого последствиями и оставляет определенную
возможность компенсировать непредвиденное увеличение массы
корпуса как при реализации новых решений, принимаемых по-
сле завершения проектирования, так и в процессе постройки.
Расчет нагрузки при проектировании, так же как и расчеты
прочности, за исключением отдельных случаев, ведут по номи-
нальным (теоретическим) толщинам листов. Минусовые допу-
ски не оказывают заметного влияния на прочностные характе-
ристики, так как практически во всех случаях расчетные
напряжения меньше допускаемых напряжений. Кроме того, фак-
тический предел текучести, как правило, также больше номи-
нального. Хотя прокат с указанными допусками используют
в отрасли достаточно длительное время, следует отметить, что
для повышения уровня технологичности желательно было бы
некоторое ужесточение допусков на листы шириной свыше
3000 мм.
Что же касается длины и ширины листов, то судостроение
получает листы с припусками по длине и ширине в соответст-
вии с ГОСТ 5681—77, которые зависят от размеров и толщины
листов.

Листы на металлургических предприятиях могут получать
серповидность и косину при их обрезке, но это не должно ска-
зываться на допускаемых отклонениях, чтобы было возможно
вырезать детали заданных размеров с прямыми углами. К со-
жалению, это требование во многих случаях не выдерживается
и листы бывают нетехнологичными. Данный недостаток при-
ходится учитывать при проектировании, т. е. принимать размеры
листов уменьшенными на 15—25 мм по каждой кромке, что при-
водит к потере площади листов (до 2,5 % и выше), т. е. к пони-
жению коэффициента использования материала. При этом
стоимость корпуса повышается и значительно больше металла
идет в обрезки.

Весьма большое значение для повышения степени техноло-
гичности конструкций корпуса приобретает более широкое вне-
дрение гофрированных конструкций и максимальное исполь-
зование прокатных и гнутых профилей вместо сварных
(12, 20}.

Применение гнутых профилей в большинстве случаев ока-
зывается более дешевым и существенно уменьшает количество
сварных соединений в корпусе. Экономия по массе при произ-
водстве гнутых профилей методом профилирования листового
материала позволяет получать профили с рациональным распре-
делением металла по сечению и, следовательно, с максимальной
жесткостью и прочностью при минимальном расходе металла.
Гнутые профили из листа и ленты отличаются более высоким
качеством поверхности, что позволяет производить их полировку
и декоративное покрытие без дополнительной обработки. Эф-
фект от применения 1 т гнутых профилен с учетом экономии
металла и трудовых затрат составляет 17—27 руб.

Применение гофрированных конструкций, которые в отече-
ственном судостроении начали использовать по предложению
И. Г. Бубнова [12], обеспечивает, например, на танкерах сниже-
ние массы переборок на 10—18 % и трудоемкость их изготов-
ления на 14—20 %. Легкие гофрированные конструкции приме-
няют для выгородок, легких переборок, наружных и внутренних
стенок надстроек, для разделения отсеков на жилые и слу-
жебные помещения и т. д. В настоящее время металлургические
заводы (напрямер, Запорожсталь) поставляют легкие гофри-
рованные листы, что по сравнению с изготовлением легких
гофрированных конструкций на судостроительных предприя-
тиях дает экономический эффект до 30 руб/т. Кроме того, обес-
печивается большая точность и высокое качество обработки
поверхности, что повышает коррозионную стойкость гофриро-
136
ванных листов. Весьма важным является и то, что централизо-
ванная поставка освобождает судостроительные предприятия
от несвойственных им работ по изготовлению гофрированных
листов.

Глава 5
ТИПИЗАЦИЯ И ПРЕЕМСТВЕННОСТЬ
КОНСТРУКЦИИ

Типизация означает принятие и внедрение единообразных
технических решений, материалов, деталей, узлов, секций, тех-
нологических процессов и т. д. для ряда корпусов судов. Типи-
зация позволяет создать условия для увеличения серийности
корпусов или их отдельных элементов, т. е. является одним из
направлений в решении главной задачи — осуществлении еди-
ничной и мелкосерийной постройки судов методами массового
производства,

На возможностях типизации сказываются особенности заво-
дов-строителей. Как при проектировании конструкций корпуса,
так и при решении вопросов типизации необходимо знать:
возможности автоматизированных и механизированных ли-
ний по обработке, секционной сборке и сварке секций, изготов-
лению деталей доизоляционных креплений и др.;

возможности оборудования — станков, робототехники, машин
(газорезательиых и др.)—для обработки деталей корпуса,
доизоляционных креплений и установки другого насыщения;

размеры, типы и возможности приспособлений и оборудо-
вания, применяемых при секционной сборке и сварке, и осо-
бенности действующей технологии;

размеры площадок, габариты цехов и ворот, грузоподъем-
ность цеховых кранов Для секционной сборки и сварки;

особенности стапельных мест, их крановое оборудование,
типы и характеристики приспособлений для механизации трудо-
емких операций, особенности действующих типовых технологи-
ческих процессов, принципиальной технологии стапельных работ;

особенности оборудования достроечных цехов и приспособле-
ний, применяемых при достройке;

особенности конструкций корпуса и конструктивных узлов
строящихся и недавно построенных судов.

Кроме общих вопросов технологичности, о которых упоми-
налось, очень важное значение имеют частные вопросы, харак-
терные для конкретного завода, т. е. степень соответствия конст-

137
рукций корпуса возможностям оптимального технологического»
процесса.

Бесспорно, что значение технических усовершенствований
и внедрение новой техники в технологические процессы и про-
изводство очень велико, но они лишь частично влияют на со-
кращение трудоемкости операций. Для полного использования
возможностей новой техники и технологии необходимо, чтобы
эти возможности были учтены уже при проектировании конст-
рукций.

5J. Производственные условия завода-строителя

Отечественные судостроительные объединения и заводы де-
лятся па объединения и заводы полного профиля, располагаю-
щие цехами верфи, машиностроительными и металлургическими
цехами и цехами вспомогательного производства, и на судо-
строительные объединения и заводы, имеющие только часть
машиностроительных, металлургических и вспомогательных
цехов, судостроительные верфи, построечные места и достроеч-
ные набережные.

Все объединения, заводы и верфи имеют группу корпусных
цехов: корпусообрабатывающмй цех, включающий плаз; цех сек-
ционной сборки и сварки; стапельный цех, а также группы це-
хов монтажных, оборудования и достройки. Последние вклю-

Таблица 5.1. Примерные удельные значения трудоемкости
некоторых видов работ при постройке судов, % общей трудоемкости
постройки

Виды работ	Танкеры	Сухогрузные	Рефрижера-
Изготовление деталей корпуса  Изготовление узлов, секций, бло- ков корпуса, фундаментов и подкре- плений  Формирование корпуса судна, включая доизоляиионное насыщение  Слесарно достроечные	4,6—6,2  10,5—18,6  12,7—19,3 Ю	3,1-10,2  13,8—27,1  13,6—17,6  12	3,0—4,6  8,2—19,1  5,2—15,8  9,5
Виды работ	Лесовозы	Рыбозаводы, рыбобазы	Траулеры
Изготовление деталей корпуса  Изготовление узлов, секций, бло- ков корпуса, фундаментов и подкре- плений  Формирование корпуса судна, включая доизоляционное насыщение  Слесарно-достроечные	4,0—4,8  9,8—16  12,8—15 9,0	3,9—4,2  7,4—10,9  12,8—19,3  17	3,4—7,2  10,7—22,6  5,3—17,5 7
чают	достроечный мги«рко-«водяадонний, дереьо-

устаповочный и др.

В табл. 5.1 приведены примерные удельные значения трудоем-

кости некоторых видов работ
по постройке судов различных
типов. Как видно из таблиц,
конкретные особенности судна
оказывают влияние на удель-
ные значения трудоемкости.

Рис 51. Трудоемкость изготовле-
ния листов длиной 8 м и шириной
2 м различной формы

В [3] приведены данные по распределению трудоемкости кор-
пусных работ при постройке судна на верфи фирмы «Бурмей-
стер or Вайн». Из этих данных следует, что наметилась вполне
определенная тенденция увеличения объема секционной сборки
и сварки, т. е. тенденция максимально возможного перенесения
работ со стапелей в цех, где механизацию и автоматизацию
осуществлять несравненно проще и эти работы требуют значи-
тельно меньших затрат.

Примерное распределение трудоемкости по видам работ
в корпусообрабатывающих цехах следующее:

Виды работ	Трудоемкость.

Плазовые работы, разметка ....	26

Первичная обработка и складиро-
вание .......................................... 12

Резка

газовая..................................... 22

механическая ................................ 8

Сверловка......................... 0,6

Строжка........................... 1,4

Гибка............................................. 14

Комплектация...................................... 16

На рис. 5.1 представлены графики трудоемкости изготовле-
ния листов различной формы.

Конусные детали следует проектировать с учетом того, что
на вальцах получать форму конуса с углами у основания менее
40° очень сложно.

/

139
При гибке на прессах при помощи штампов угол у основания
не ограничен. Длина гиба ограничена габаритами пресса, его
максимальным рабочим давлением, толщиной детали и может
быть определена по формуле

I < р -
'тах%= l,2s2trB ’

где р — рабочее давление пресса; s — толщина детали; ов—
верхний предел прочности обрабатываемой детали.

Минимальные радиусы гиба должны быть не менее указан-
ных в табл. 5.2 и 5.3. Для деталей крепления оборудования
можно в отдельных случаях допускать минимальные радиусы
гиба, равные 1,23s для стали ВСтЗ и (1,5—l,83)s для стали
09Г2.

Таблица 5 2. Минимальные радиусы, допускаемые
при холодной гибке листов в зависимости от толщины листов

Марка стали	Характеристика радиусов гибки	Толщина а, мм		
		<9	J0-15	16-50
ВСтЗсп	Радиусы, при которых			
СтС 09Г2	механические свойства материала не выходят за пределы технических	2s	5s	10s
ВСтЗсп	Минимально допускае мый радиус, при кото- ром трещины не возни-			
	кают	§	2s	5s
10ХСНД	Радиусы, при которых механические свойства материала нс выходят за пределы технических условий	10s	10s	10s

.Минимальную ширину отгибаемой кромки определяют по вы-
ражению

где С — ширина паза по верху матриц нижнего штампа (для
деталей толщиной до 5 мм С = 50 мм; до 10 мм С=100 мм; бо-
лее 10 мм С = 160 мм); сс — угол гиба. Максимальная ширина
отгибаемой кромки ограничивается размерами проема в станине
пресса.

При определении ширины заготовки необходимо учитывать
вытяжку металла в месте гиба.
Таблица 5 3. Минимальные радиусы (мм), допускаемые при холодной
гибке деталей из профильного проката в зависимости от высоты профиля

Вид профиля	Наиболь- шая высо- та профи- ля Л, мм	Виды гибки	ВСтЗ, МГ2			юхенд		
			Высота про				. ММ	
				8	8	V/	g  §	
Уголок равнобо-		Полкой наружу	4	5		5	6	
кии	250	Полкой внутрь	Ь	6	.—	6	8	—
Уголок неравно-		Меньшей полкой						
бокий	250	наружу  Меньшей полкой	4	5	—	5	6	—
		внутрь  Большей полкой	5	6	—	6	8	—
		наружу  Большей полкой	6	6	—	6	8	—
		внутрь	8	8	—	8	10	—
Полособульб		Стенкой наружу	6	8	10	6	10	10
симметричный	270	Стенкой внутрь	8	10	12	«	12	14
Полособульб		Стенкой наружу	5	б	8		8	10
несимметричный	300	Стенкой внутрь	б	8	10	б	10	12

Корпусообрабатывающие цехи первыми начали внедрять
поточные механизированные и автоматизированные линии,
а также элементы комплексной автоматизации производства,
начиная с первичной обработки стали, где независимо от при-
надлежности детали к той или другой группе они обязательно
проходят одни и те же операции: предварительную правку,
очистку, антикоррозионное покрытие, а в ряде случаев и мар-
кировку. Это объясняется как характером операций обработки,
требующих применения станков, машин, механизмов и вспомо-
гательного оборудования, так и технологическими процессами
обработки, а также тем, что в корпусообрабатывающем произ-
водстве условия работы наиболее благоприятные по сравнению
с другими корпусными производствами, так как она меньше свя-
зана с тяжелым физическим трудом. В связи с тем, что боль-
шинство корпусообрабатывающих операций выполняют на стан-
ках и машинах, которые просто объединять в линии, имеется
возможность вводить в них элементы автоматизации. Современ-
ные автоматизированные поточные линии первичной обработки
позволили повысить на некоторых верфях производительность
почти в 2 раза и довести среднюю производительность линий до
50 т/ч [3, 20].

Корпусообрабатываюший цех является одним из основных
мест использования ЭВМ для следующих производственных
задач:
—	разработки [еоретического чертежа, обеспечивающего
«базовые данные», частичного программирования для определе-
ния размеров судовых конструкций и деталей, технологическую
обработку которых будут осуществлять машинами и станками
с программным управлением;

—	разработки программ для группирования деталей на ли-
стах таким образом, чтобы было достигнуто оптимальное ис-
пользование металла;

—	выполнения развертки криволинейных листов наружной
обшивки, обеспечивающей их вырезку из плоских листов с ми-
нимальными отходами;

—	выдачи данных, необходимых для гибки профиля;

—	выдачи данных для гибки листов па прессах с програм-
мным управлением;

—	определения загрузки станков, т. е эффективности ис-
пользования станочного и машинного парка цеха.

В настоящее время уровень механизации основных работ
в корпусообрабатывающем производстве составляет около 60 %,
а вспомогательных — около 30%. Значительная часть ручного
труда сохраняется у разметчиков, стропальщиков, комплектов-
щиков.

Наибольшее удельное значение трудоемкости работ падает
на трудоемкость секционной сборки и сварки (см. табл. 5.1).
Для цехов секционной сборки и сварки важную роль играет
наличие механизированных и автоматизированных линий сборки
и сварки плоских секций, агрегатов и линий для механизиро-
ванной сборки и сварки тавровых балок (прямолинейных и кри-
волинейных), сборочных приспособлений и оснастки, степень
совершенства которых свидетельствует о техническом
уровне производства. Весьма широко используют универсаль-
ные, групповые и одиночные постели. Примерная удельная тру-
доемкость работ в цехах секционной сборки и сварки приведена
ниже.

Виды работ

Сборка .........................

Сварка .........................

Газовая резка ..................

Рубка ..........................

Проверка........................

Плотницкие работы...............

Прочие .........................

Трудоемкость, %

При проектировании конструкций необходимо учитывать воз-
можности механизированных и автоматизированных линий, ос-
настки и приспособлений цехов секционной сборки и сварки.
Так, например, на французском танкере дедвейтом 175 000 т на
25 500 т металлического корпуса приходится 67 % (17 700 т)
плоскостных секций 13]. Максимальная длина плоских секций,
применяемых в отечественном корпусостроении, составляет 20 м,
142
а ширина 14 м или наоборот, в зависимости от системы наиора,
их масса 12—75 т.

В стапельных цехах технология производства работ в зна-
чительной степени определяется типом стапельного места (на-
клонные стапели, строительные доки, горизонтальные стапели).
Оптимальный вариант технологического процесса стапельной
сборки зависит от многих обстоятельств. В частности, большое
значение имеют габариты и вес секций, назначаемые при проек-
тировании с учетом возможностей цехов секционной сборки и
сварки, межцехового транспорта в стапельного подъемного
оборудования. Грузоподъемность стапельных кранов необходимо
рассматривать с учетом возможного вылета стрел, который
определяется и габаритами секций и размерами судна. Особен-
ности стапельного места и, в частности, положение спусковых
дорожек на наклонном стапеле должны быть учтены на началь-
ных стадиях проектирования при выборе принципиальной схемы
конструкций днища и расположения стрингеров. Известно, что
во втором периоде спуска, на так называемом критическом пути,
возникают большие давления на днище. Реакции стапеля, пере-
даваемые через спусковое устройство, должны быть восприняты
конструкциями днища.

Так, масса спусковых подкреплений днищевых конструкций
рыбобазы «Восток» достигла примерно 40 т вследствие несовпа-
дения расположения спусковых дорожек и днищевых стринге-
ров. Учет расположения спусковых дорожек позволил бы пли
полностью отказаться от подкреплений, или свести их к мини-
муму. В тех случаях, когда нельзя установить дополнительные
стрингеры, следует добиваться того, чтобы подкрепления кор-
пуса, необходимые для спуска, представляли собой часть конст-
рукции днища, а не устанавливались на стапеле дополнительно
по отдельным чертежам. Установка и приварка спусковых под-
креплений на стапеле, в крайне стесненных условиях, чрезвы-
чайно трудоемка и, естественно, снижает степень технологич-
ности конструкций. Подкрепления при спуске с продольных
наклонных стапелей часто требуются в районе установки поворот-
ных копыльев, особенно при жестком их типе, что также приво-
дит к неоправданным затратам. Дополнительно увеличивает
трудоемкость работ удаление после спуска добавочных подкре-
плений (полностью или частично), которые мешают нормальной
эксплуатации судна или отдельных его элементов.

Поэтому важно, чтобы проектанты своевременно согласовы-
вали конструкции корпуса и спускового устройства. Это позво-
ляет рационально использовать существующие конструкции,
резко снизить количество дополнительных подкреплений л прак-
тически исключить работы по удалению подкреплений после
спуска. Естественно, такой подход приводит к повышению сте-
пени технологичности конструкций корпуса.
Примерная удельная трудоемкость работ в стапельных цехах
представлена ниже.

Трудоемкость, %

Сборка ..........................

Сварка ..........................

Газовая резка ...................

Рубка ...........................

Проверка.........................

Плотницкие работы................

Пневматические испытания ....

Прочие ..........................

Следует обратить внимание на точность выполнения различ-
ных технологических операций и изготовления конструкций.
Одни и те же конструкции при использовании различных техно-
логических процессов так же, как и разные конструкции при
одном и том же технологическом процессе, требуют различных
затрат труда. Разные конечные результаты объясняются сум-
марным воздействием многочисленных факторов. Исключи-
тельно важное значение имеет использование вероятностных ме-
тодов и математической статистики для получения данных
о точности выполнения технологических операций в виде зави-
симости между точностью и трудоемкостью, об отклонении дей-
ствительных размеров от теоретических и т. д.

Математически обработанные данные, характеризующие
условия конкретного производства, необходимо использовать при
разработке конструкций и определении их технологичности для
этого производства, что позволит более правильно решать и
обшие для всех производств вопросы технологичности: примене-
ние наиболее простых форм всех элементов конструкции и мак-
симально возможное в техническом отношении снижение тре-
бований к точности изготовления узлов, элементов и конструк-
ций в целом (так как хорошо известно, что снижение требова-
ний к точности в большинстве случаев сопровождается сниже-
нием трудоемкости). При определении требований к точности
в большинстве случаев следует исходить из того, что наиболее
жесткие требования необходимо предъявлять к тем операциям,
в которых максимально используется механизация и автомати-
зация, а наименее жесткие — к операциям, в которых ручной
труд является преобладающим. Для корпусостроения это озна-
чает, что максимальная точность должна достигаться на кор-
пусообрабатывающих операциях, а минимально допустимая —
на сборочных операциях, особенно стапельных.

Для корпусостроения, отличающегося единичным и мелко-
серийным производством, важно установить, где возникают по-
стоянно повторяющиеся операции, для каких конструкций они
характерны и где поэтому наиболее целесообразно осуществлять
автоматизацию и механизацию.
5.2.	Типизация конструкций корпуса

Типизация, как известно, предшествует стандартизации,
являющейся одним из основных путей повышения уровня тех-
нологичности судовых конструкций. Типизация позволяет со-
здать условия для увеличения серийности корпусов или их от-
дельных элементов, т. е. является одним из направлений в ре-
шении главной задачи — осуществлении единичной и мелкосе-
рийной постройки судов методами массового производства, что
в первую очередь связано с автоматизацией и механизацией,
гибко переналаживаемыми автоматическими производствами
(ГАП) и робототехникой, ГАП и роботы могут оперировать
с относительно широкими группами однотипных изделий. Одно-
типность изделий не означает идентичности геометрических
форм и размеров или характеристик по массе. Для судострое-
ния особенно важной является технологическая однотипность,
связанная с возможностью применения одинаковых технологи-
ческих процессов, оборудования, приспособлений, оснастки н т. д.

Преимущества типизации возрастают с увеличением коли-
чества строящихся судов. Типизация позволяет увеличивать
коэффициент использования материала вследствие более рацио-
нального раскроя, внедрять наиболее прогрессивные технологи-
ческие процессы, а при отсутствии автоматизированных и меха-
низированных поточных линий применять высокопроизводитель-
ную оснастку.

К сожалению, в настоящий момент нет единого и четкого
толкования понятия «однотипное судно» и «однотипный корпус».
Нет единства взглядов и по вопросу, какой архитектурно-кон-
структивный тип судна следует считать оптимальным по рас-
положению машинного отделения, надстроек, раскрытию палуб
и т. д.| что не может не сказываться на проектных решениях
по корпусу.

В Советском Союзе еще в 1927 г. при создании первого
проектного бюро по транспортному судостроению особое вни-
мание было уделено вопросам типизации и стандартизации.
В 1930 г. Совет труда и обороны поручил Народному комисса-
риату путей сообщения среди других мероприятий по рацио-
нализации водного транспорта произвести типизацию судов и
свести количество типоразмеров судов к возможному минимуму.

Первые проекты государственных стандартов [15] по типи-
зации транспортных морских судов были разработаны в 1944 г.
Эти проекты предусматривали пределы изменения грузоподъем-
ности сухогрузных судов 30—860 т, наливных 100—11850 т,
количества каютных пассажиров товаро-пассажирских судов
100— 500 и количество вариантов судов каждого типа 8,6 и 4
соответственно,

В 1944—1946 гг. была проведена типизация транспортных
судов для внутренних водных путей, в результате чего резко
[0 М К Гчозмая	145/
сократились сроки строительства судов (в 3—8 раз), снизилась
строительная стоимость барж (на 35—40 %), буксиров (на
30—35%)	и уменьшились эксплуатационные расходы*.

В 1950-х гг. были созданы стандарты на типы судов рыбной
промышленности, действовавшие в течение. 15 лет и отменен-
ные в 1966 г. Так большой рыболовный сейнер РС-300 и при-
емно-траиспортное судно НТС-240 имели унифицированный од-
нотипный корпус, что обеспечивало их постройку в одном потоке-
В 1940—50-х гг. в нашей стране было налажено производ-
ство барж необходимого для того времени типа. При разра-
ботке проектов барж [6] было рассмотрено всего Уб типов и
рекомендовано к строительству 9 типов (табл. 5.4) в соответ-
ствии с ГОСТ 3447—66.

Таблица 5.4. Рекомендованные типы стандартных барж

Главные размерения я характеристики			£	и	и  X а	ьа X а.	£	X	X
Г руЗОПодъем- ность, тыс. т	12	8	6	4	2		0,5	0,25	0,1
Длина по палубе, м	172	150	133	120	100	70	55	37	36
Ширина по миде- лю, м	24	21	19	17	16	14	12	10	7
Высота борта, м	3,9	3,5	.3 3	3,0	2,0	1,7	1,6	1,4	I 0
Предельная осад- ка, м  Число продольных переборок	3,6	3,2	3 0	2,5	1,7	1,4	1,2	1,1	0,75
	2	2	2	2	2	2	1	1	1
Длина грузового отсека, м	19,2	19,2	19,2	9,6 и	9,6	9,6	9,6	9,6  .3	9,6
Количество грузо- вых отсеков	8	7	6	19,2 6*	9	6			2
Длина грузовых трюмов м	153,6	134,4	115,2	105,0	86,4	57,6	48,0	28 7	28,8
Коэффициент ути- лизации длины	0,892	0,895	0,867	0,883	0,864	<3,825	6,872	0,780	0,800

4 Один отсек длиной 9,6 м и пять отсеков длиной 19,2 м.

Для всех барж была разработана общая конструкция кор-
пуса. Шпация продольного набора составляла 0,64 м. Попереч-
ные рамы в пределах грузовых трюмов устанавливали на рас-
стоянии 2,4 м. Поперечные переборки в грузовых трюмах барж
РН£>-12,0С — РНЬ-4,0С размещали на расстоянии 19,2 м,
а в трюмах барж всех остальных типов ла расстоянии, крат-

• Кохтев А. А. Основы стандартизации. №.. Высшая школа, 1971.
лом расстоянию между рамами. Днище в районе цилиндриче-
ской вставки было принято плоским, а борта вертикальными
с унифицированным радиусом скулы. Принятая конструкция
корпуса позволила унифицировать секции и листы для их из-
готовления, что резко уменьшило число типоразмеров листового
и профильного проката, сократило трудоемкие пригоночные
работы и снизило трудоемкость постройки в 2,2—2,5 раза. Оче-
видно, что специфика речного судостроения (необходимость
обеспечения главным образом только местной прочности и
устойчивости) облегчило типизацию этих конструкций.

Приведенный пример показывает целесообразность и прин-
ципиальную возможность проектирования корпусов из унифи-
цированных секций и типовых элементов и реальность постройки
типовых корпусов судов.

Также достаточно удовлетворительным опытом типизации
судового корпуса является типизация корпусов сухогрузных
судов типов «Полтава» и «Бежица», имевших различные по
мощности главные двигатели.

Однотипные корпуса были использованы для контейнерово-
зов и лесовозов-пакетовозов. Главные размерения этих судов
представлены в табл. 5.5-

Таблица 5.5. Главные размерения судов с однотипными корпусами

Главные размерения

Длила между перпендикуля-
рами, м

Ширина наибольшая, м

Ширина по КВЛ, м

Высота борта, м
Грузоподъемность, т
Водоизмещение с грузом, т
Мощность, кВт

Тип двигателя

Марка двигателя

52Й0

10000

4487
две
5ДКРН, БМЗ

119,0

17,3

17,0

8,5

5200

10 000

4045
ЛВС
„Зульцер**

12 170
4487
две
5ДКРН, БМЗ

В начале 1960-х гг. была предпринята попытка типизации
морских судов странами — членами СЭВ. На первом этапе
в i960 г. СЭВ принял решение о выделении четырех типов су-
дов; сухогрузных, для навалочных грузов, наливных, рефриже-
раторных. В результате из 46 предложенных типоразмеров
в проект сетки типовых судов было включено 13 (табл. 5.6).
Однако этот проект не получил практической реализации.
В дальнейшем вследствие изменения транспортных характери-
стик, совершенствования способов транспортировки, многообра-
зия эксплуатационных условий и других объективных причин,

10*	147
Таблица э 6. Водоизмещение (т) предложенных типов судов, включенных
в проект сетки типовых судов

	ТИП			
Особенное! и	сухогрузные суда	рефриже. раторные	суда для наиалочкых  срузоа	тажеры
Полнонаборные двухпалубные  шелтердечиые  однопалубные  Танкеры  среднетоннажные малотоннажные развозчики	14000—15000, 10 000 , 8000  600. 400, 3500, 12000, 10 000, 7500, 6400, 4500, 1500	4500	18000—23000	50000  18 000—20 000  1500

принятые СЭВ рекомендации по количеству типов и типораз-
меров постоянно изменялись:

Годи	ТИПЫ	Типоразмеры

1945—1965 .................... 7	50

1965—1970 .................... 8	34

1970—1975 ................... 10	37

1975—1980 ................... 14	49

Учитывая показанную тенденцию, необходимо основное
внимание уделять вопросам типизации отдельных элементов
корпусов с целью обеспечения высокой степени их технологич-
ности. Типизация отдельных элементов корпуса уменьшает
объем проектных работ, повышает уровень механизации сбо-
рочно-сварочных процессов, сокращает цикл постройки, дает
ряд очевидных преимуществ при ремонте, В этом плане в оте-
чественной практике заслуживав} внимания использование
единого кормового блока для лесовоза-пакетовоза п универсаль-
ного сухогрузного судна, имеющих следующие размерения:
£=119 и 125 м, В=(7,3 к 17,8 м, £> = 8,5 и 10,4 м соответ-
ственно.

Типовые узлы приведены в Правилах PC [15]. Для неко-
торых узлов в 18, 9] представлены показатели надежности,
оцениваемые по значениям эффективной концентрации напря-
жений и определяющие долговечность узлов при циклическом
нагружении в составе корпусных конструкций. Необходимо
иметь в виду, что номенклатура различных конструктивных уз-
лов и элементов корпуса чрезвычайно широка. Правилами PC
допускается многовариантность решений даже для одного узла
или элемента.
Данные по надежности и трудоемкости для различных ва-
риантов узлов, приводимых в правилах классификационных
обществ и других нормативных документах, там не представ-
лены. Подразумевается, что они идентичны по надежности и
трудоемкости, хотя в действительности это не так, Отсутствие
этих данных усложняет оценку технологичности узлов.

1967-1977

1Э66-1967

Рис. 5.2. Размеры судов для навалочных грузов (а) и
танкеров (б) разных iодов постройки

По мнению автора, конструктивное оформление основных
перекрытий корпуса (палубных, днищевых при продольной си-
стеме набора, бортовых и др.) можно ограничить определен-
ными типовыми узлами. Очевидны технологические преиму-
щества при использовании типовых узлов, а глазное, возмож-
ность механизации и автоматизации технологических процессов.

Следует иметь в виду, что несмотря на все увеличиваю-
щиеся (до энергетического кризиса) размеры танкеров и судов
для навалочных грузов (рис. 5.2), возможности типизации от-
дельных узлов не уменьшались. На рис. 5.3 представлен конст-
руктивный. мидель-шпангоут одного из крупнейших в мире тан-
керов, построенного во Франции фирмой «Шантье де Атлан-
тнк». Как видно из рис. 5.3, количество типовых узлов значи-
тельное.

Отметим, что хотя в капиталистических странах типизация
судов в масштабах государства неосуществима, в пределах
одной или нескольких фирм вопросам типизации уделяется

много внимания. Так, в США несколькими судостроительными
и судоходными фирмами были выполнены проработки про-
граммы постройки судов для перевозки нефти, нефтепродуктов,
руды, зерна на 1972—1982 гг. [81], которые базировались на
прогнозировании развития типов судов, грузопотоков, анализе
существующего состояния и перспектив портов, каналов и т. д.
В этой проработке большое внимание было уделено вопросам
типизации. В своих рекламных проспектах фирма «Блом унд
Фосс» сообщала, что принятое на «Пионерах» разделение кор-
пуса на типовые секции и блоки позволяет компоновать из них
до 100 типов судов различного назначения и что это снижает
затраты па проектирование и изготовление не менее чем на
25 % [29]. Аналогичные тенденции проявились и в проекте ру-
довозов, разработанном в США для Великих озер [15].

5.3.	Преемственность конструкций

Преемственность в общем смысле может быть определена
как объективная необходимая связь между новым и старым
в материальном мире предметов, процессов, явлений.

В общественном производстве происходит частичное или пол-
ное изменение предметов труда, что диктуется меняющимися
потребностями общества, условиями производства и эксплуата-
ции и т. п. Так, внедрение сварки в корпусостроение коренным
образом изменило технологию и организацию иостройки кор-
пусов и судов. Поскольку наиболее интенсивно меняются }сло-
вия и средства производства, то и технологичность конструк-
ции является, как уже указывалось, динамичной характери-
стикой.

В технике, как известно, даже в случае полного изменения
потребительских свойств выпускаемой продукции по конструк-
тивным, технологическим или физико-механическим характери-
стикам новая продукция преемственно связана с ранее выпу-
скавшейся. Преемственность разделяют:

а)	по видам проявления: на конструктивную и технологи-
ческую в соответствии с ГОСТ 14004—74;

б)	по свойствам проявления: на применяемость и повторяе-
мость.

Под конструктивной преемственностью понимается свойство
изделия, определяющее возможность использования в нем со-
ставных частей, применяемых и применявшихся в других кон-
струкциях.

Под технологической преемственностью понимается свойство
изделия, позволяющее использовать применяемые на предприя-
тиях технологические процессы, отдельные технологические опе-
рации, технологическую оснастку и приспособления для его из-
готовления и ремонта.

На рис, 5.4 показаны направления обеспечения преемствен-
ности по применяемости и повторяемости.

Под стандартным изделием или элементом (деталью, узлом,
секцией, блоком) подразумевают изделие, примененное по стан-
дарту, полностью и однозначно определяющему его конструк-
цию, показатели качества, методы контроля, правила приемки.

Под унифицированным конструктивным вариантом подразу-
мевают ограниченное количество типоразмеров каждого или
некоторых из отобранных типовых решений.

В машиностроении и приборостроении до 80 % конструк-
тивных решений переходит от изделия к изделию [49, 54, 59].
Для конструкций корпуса преемственность имеет еще большее
значение, так как одно и то же предприятие вследствие мелко-
серийного производства может строить суда различных типов
и даже классов по проектам, разработанным различными про-
ектантами. Преемственность же конструктивных решений позво-
ляет многократно применять в разрабатываемых конструкциях

Рис, 5.4. Направления обеспечения преемственности

корпуса наиболее совершенные всесторонне проверенные высо-
котехнологичные конструкции, обеспечивающие высокую эффек-
тивность, надежность и качество продукции, на изготовление ко-
торых затрачивают значительно меньше трудоемкости.

Рис, 5.5. Изменение тру-
доемкости при увеличе-
нии количества построен-
ных судов в серии

рыбозаводов:
рнжераторов;

ныт ледоколов

порто-

В табл. 5.7 приведены коэффициенты серийности по тру-
доемкости и себестоимости для транспортных судов. (Коэффи-
циент серийности — это отношение трудоемкостей и стоимостей
рассматриваемого судна и судна, у которого трудоемкость при-
нята за единицу).

На рис. 5.5 показано снижение трудоемкости при постройке
серий однотипных судов. Как видно из рисунка, большое сни-
Таблица 5.7. Снижение коэффициентов серийности по трудоемкости
и себестоимости при постройке серии стандартных и типовых судов

Номер судне в серин	Коэффициент серийности по трудоемкости		Коэффициент серийности по себестоимости	
	типового судна	стандартного	Типового судна	стандартного
1	1,48	0,96	1,63	0,99
2	1,38	0,97	1,35	0,98
з	1,29	0,96	1,17	0,98
4	1,21	0 95	1,10	0,98
5	1,13	0,94	1,05	0,98
6	1,07	0,94	1,02	0,98
7	1,03	0,94	1,01	0,98
5	1,00	0,94	1,00	0,98
9	0,98	0,94	0,99	0,98
10	0,92	0,94	0,98	0,98
11	0,96	0,94	0,98	0,98
12	0,95	0,94	0,98	0,98
13	0,94	0.94	0,96	0,98
14	0,94	0,94	0,98	0,98
15	0 94	0,94	0,98	0,98

жение трудоемкости на втором судне серии объясняется не
только освоением производства конструкций, но и тем, что
в трудоемкость первого судна входят плазовые работы, изго-
товление оснастки, копирщитов и т. д. Снижение трудоемкости
на последующих (особенно четвертом-пятом) судах серии опре-
деляется применением уже освоенных технологических процес-
сов, оснастки и опытом персонала. Это в свою очередь обеспе-
чивает высокое качество.

Преемственность сказывается и на сроках постройки. Так
уже на втором судне (при серийной постройке) продолжитель-
ность постройки снижается примерно до 5 % на сухогрузах и до
10 % на танкерах по сравнению с головным (табл. 5.8).

Особенно заметно сказывается преемственность при по-
стройке стандартных судов. Можно утверждать, что уровень
технологичности в общем и особенно по преемственности по-
вышается тем более заметно, чем выше требования к надеж-
ности н чем короче календарные сроки изготовления. Приме-
нительно к конструкциям корпуса для преемственности
исключительно важное значение имеет унификация и стан-
дартизация, которые позволяют наиболее рационально обес-
печивать процессы конструкторского и технологического про-
ектирования, максимально использовать лучшие достижения
научно-исследовательских, проектных и технологических раз-
работок, конструктивных решений, освоенных в производстве
и проверенных в эксплуатации.

По определению БСЭ (2-е изд., т. 44), унификация — это
«приведение к единообразию технических характеристик изде-
Таблица 5.8. Влияние серийности на продолжительность постройки
судов (Япония)

Дедвейт, тыс. т.	Продолжительность постройки, дин			
	1 го судна	2-го судна	З-го судна	4-го судна
30-40	260	Танкеры  240	230	
	185	160	150		
50—60	250	210	—		
60—70	200	185			
70—80	270	255			
	280	260	240	.	
90—100	330	290	—		
	400	_.	300		.
	370	—	330	—
12,2	Сухогрузные суда  264	I	254		252	207
33,3	309	298	261	254

лий, документов...» Принцип унификации предусматривает
устранение излишнего многообразия деталей, узлов в кон-
струкциях одинакового функционального назначения, но разных
типоразмеров, т. е. достижение наименьшего технически допу-
стимого и экономически обоснованного количества типоразме-
ров материала, конструктивных элементов, изделий и, следо-
вательно, способствует уменьшению разновидностей изделий,
находящихся в производстве.

Унификация, проводимая в пределах одного строящегося
проекта — внутрипроектпая унификация, а по многим проек-
там— межпроектная. Под внутрипроектной унификацией по-
нимают такое проектирование, при котором соблюдают все
нормы и требования и обеспечивают целесообразный (эконо-
мически обоснованный) минимум применяемых материалов,
узлов, изделий, конструктивных элементов по номенклатуре
и числу типоразмеров. Под межпроектной унификацией под-
разумевают такую организацию и методику проектирования
и постройки судов разных проектов, при которых обеспечи-
вается применение единых исходных данных и норм проекти-
рования и на этой основе достижение соответствующего
уровня унификации материалов, деталей, конструктивных эле-
ментов, изделий.

Конструктивная унификация способствует концентрации
производства, что создает возможность применения более про-
грессивных технологических процессов, а главное, возможность
увеличения объема механизированных и автоматизированных
процессов, способствующих ускорению постройки судов, осо-
бенно новых типов.
Очень интересен опыт использования унифицированных пре-
емственных конструкций в создании самолетов. Так, при строи-
тельстве первого в мире турбореактивного пассажирского само-
лета ТУ-104 полностью использовались конструкции самолета

ТУ-16. Самолет ТУ-104 отличался лишь новым, больших габа-
ритов фюзеляжем. Таким же путем на базе известного пасса-
жирского ТУ-124 была создана новая и лучшая машина ТУ-134
и ее модификации.

Наглядным примером унификации являются представляю-
щие совокупность типоразмеров сортаменты профильного про-
ката, составных тавровых профилей и др. Другим примером

Таблица 5.9 Размеры гофров

Размер	Коробчатые гофры		Волнистые гофры		
	Длина судил, м				
	60—100	101-170	60-110	111-150	151-300
I  1 *	340  30  8; 9; 10	440 45  9; 10; 11; 12	8; 9; 10  G2O  30	9; 10; 11: 12  525  35	10; 11; ]2  525  45
являются предложенные в [12, 20[ унифицированные размеры
гофров (рис. 5.6), учитывающие ширину поставляемых листов
для судов различной длины (табл. 5.9).

При проектировании конструкций корпуса должны быть
учтены ограничительные стандарты завода-строителя, но в ко-
нечном итоге показатели унификации должны получиться не
ниже, чем у прототипов. Во многих случаях один и тот же за-
вод строит суда по проектам, разработанным различными
проектантами, и для таких заводов исключительно велико зна-
чение межпроектной унификации, так как она позволяет уни-
фицировать оснастку, конструкции спусковых устройств, средств
механизации и автоматизации, приспособлений для исключения
тяжелых физических операций, штампов и др. Номенклатуру
унификации должны определять совместно проектант и завод-
строитель по предложениям производственных цехов и служб.
Особенно важно при разработке технических требований к но-
вым образцам (конструктивным узлам) предусматривать воз-
можность их применения в качестве унифицированных не
только на конкретном проекте, но и на других проектах.

Очевидно, что вопрос, какой из параметров или характери-
стик принять в качестве основного при унификации, весьма ва-
жен. Необходимость и целесообразность унификации опреде-
ляются экономическим эффектом и зависят от конкретных
условий производства. На предприятиях важной частью работы
по унификации является разработка и внедрение ограничитель-
ных стандартов, например на листовой и профильный прокат.
Экономический эффект унификации проявляется как на стадии
конструкторской и технологической подготовки производства,
так и в процессе постройки судна (корпуса) и его эксплуатации:
в сокращении сроков подготовки производства и освоения но-
вых конструкций, повышении культуры производства, ускоре-
нии и упрощении ремонтных работ, сокращении количества
технической документации и необходимой технологической ос-
настки, сокращении труда, времени и средств на работы пред-
производственного и производственного циклов.

На рис. 5.7 представлена схема решения основных вопросов
унификации на разных стадиях проектирования конструкций
корпуса. Очевидно, что максимально достижимый объем меж-
Проектной унификации определяется наличием в проектах ори-
гинальных, только этому проекту присущих конструктивных
узлов корпуса.

Требуют уточнения некоторые вопросы, связанные с опре-
делением, что относить к унифицированным узлам и деталям.
Так, например, на судах типа «Зоя Космодемьянская» за уни-
фицированные были приняты элементы корпусных конструкций,
выполненные в соответствии с альбомами типовых конструкций,
и детали, повторяемость которых равна 10 или более (затем
к унифицированным были отнесены Детали повторяемостью не
156
Рис. 5.7. Схема решения основных вопросов унификации
менее 5). Необходимо отметить и йедостаточно четкую терми-
нологию в отдельных вопросах унификации.

Непосредственно в производстве преемственные конструк-
ции не требуют освоения изготовления вновь, учитывают осо-
бенности заводов-строителей, возможности их оборудования
и персонала, объем и специфику контроля и испытаний. Весьма
важным условием сокращения затрат на подготовку производ-
ства, обеспечиваемого преемственностью, является уменьшение
числа новых деталей, подлежащих освоению. Это позволяет
исключить многочисленные и трудоемкие стадии цикла техни-
ческой подготовки производства: разработку ряда рабочих чер-
тежей и технологических процессов для ранее использовав-
шихся деталей, узлов, схем, компоновок; разработку программ
и перфолент; проектирование оснастки и специальных инстру-
ментов. В табл. 5.10 приведены данные, заимствованные из
[52], по которым можно судить о широте охвата унификацией
выпускаемой продукции на Ленинградском металлическом за-
воде им. XXII съезда КПСС, где создан ряд паровых турбин.

Таблица 5.10. Показатели унификации деталек и узлов турбин

Показатели унификации	Типы турбин			
	BKW-1	ВТ25-4	ВПТ23.3	AJ125-3
Количество унифици- рованных деталей и уз- лов, %  Масса унифицирован- ных деталей и узлов, %	78,5  70,7	78,2  73.8	8],3  71	54,7  51,7

К сожалению, в судостроении, где большинство заводов-
строителей изготавливают продукцию по документации многих
проектантов, для конкретно рассматриваемого судна с высо-
ким уровнем унификации фактический уровень с позиций за-
вода-строителя может оказаться в несколько раз ниже расчет-
ного. Для корпусостроения объем и специфика унификации
имеют особо важное значение, так как для ряда процессов и опе-
раций, например для испытания на прочность, необходимо изго-
товление достаточно сложных и крупногабаритных устройств и
сооружений, что определяется большими размерами корпуса.

Преемственность в машиностроении и в корпусостроении
определяется в значительной степени особенностями предприя-
тий— строителей судов. Как известно, в отечественной практике
проектирование ведется с учетом особенностей конкретного за-
вода-строителя [4, 20]: принятой и намеченной па ближайшее
время технологии постройки, существующей организации про-
изводства, производственных мощностей завода — размеров цс-
158
хов секционной сборки и сварки, размеров ворот, грузоподъем-
ности кранов и т. п. — и перспектив их развития на ближайшее
будущее. Каждое предприятие при заключении договора на
разработку рабочих чертежей и технической документации
должно знакомить проектанта со своими производственными
возможностями и особенностями строящихся и ранее построен-
ных судов, которые необходимо учитывать при проектировании
данного конкретного судна. Судостроительный завод передает
проектанту свои ограничительные стандарты, перечни имеющейся
оснастки, сведения об освоенных узлах и т. п.

Конструктор для обеспечения преемственности и учета осо-
бенностей завода-строителя должен знать:

—	возможности оборудования, технологии обработки дета-
лей корпуса, автоматизированных линий по обработке, приня-
тые методы плазовой разметки и разметки металла;

—	размеры приспособлений, оснастки и типы оборудова-
ния, применяемые при секционной сборке и сварке;

—	размеры площадок, габариты цехов и ворот, грузоподъ-
емность транспортных средств и кранов цехов секционной
сборки и сварки;

—	особенности стапельных мест, их крановое и транспорт-
ное оборудование, типы и характеристики приспособлений для
механизации трудоемких операций;

—	особенности оборудования достроечных цехов и приспо-
соблений, малой механизации, применяемой при достройке;

—	особенности и типы конструктивных узлов строящихся
и построенных в последнее время судов.

Известно, что один и тот же конструктивный узел при раз-
ных технологических процессах, так же как разные узлы при
одном технологическом процессе, требует для выполнения раз-
личной трудоемкости. Для полного использования возможно-
стей новой техники и технологии необходимо, чтобы они нашли
соответствующее отражение уже при проектировании. Преем-
ственность должна быть целенаправленной.

Выполнение наиболее важного требования ЕСТПП—при-
менение прогрессивных типовых технологических процессов,
стандартной оснастки, оборудования, средств механизации —
в значительной мере зависит от конструкции и степени ее пре-
емственности. Поэтому одним из главных принципов, на кото-
рых базируется ЕСТПП, является принцип преемственности
конструктивных, технологических и организационных решений
при разработке новых узлов и подготовке производства. На
крупных судостроительных предприятиях может быть несколько
цехов секционной сборки и сварки и даже стапельных цехов.
Известно, что, когда из одного цеха передают работу в другой
цех, возникает ряд трудностей, если конструкции новые, и у не-
посредственных исполнителей, ,как правило, появляются совер-
шенно новые вопросы к конструкторам. Все это сказывается
на трудоемкости, сроках изготовления и качестве продук-
ции [54].

Соблюдение принципа преемственности позволяет обеспечи-
вать:

закрепление при новом проектировании всего лучшего, что
было создано и прошло эксплуатационную проверку,

высокое качество;

высокую надежность, гибкость, возможность быстрого пере-
налаживания производства на выпуск новой продукции, благо-
даря чему возрастает эффективность и ускоряется технический
прогресс.

Очевидно, что для обеспечения преемственности в корпус-
ных конструкциях судов, отличающихся разнотипностью, мел-
косерийностью и даже единичностью постройки, существенно
важна унификация и стандартизация деталей, узлов, конструк-
тивных элементов отраслевого применения. Это обстоятельство
особенно важно потому, что, как уже указывалось, на одно
и то же судостроительное предприятие работают несколько
проектантов, каждый из которых в свою очередь часто вы-
пускает проекты на несколько судостроительных заводов.

На рис. 5.8 показано влияние производственной и эксплуа-
тационной преемственности. В дополнение к рисунку следует
отметить, что преемственность некоторых конструкций корпуса
позволяет отказаться от испытаний их давлением воды (испы-
таний первых образцов переборок, днищевых перекрытий
и т. п. на прочность) и заменять испытанием только на непро-
ницаемость воздухом, отказаться от макетирования, дает воз-
можность использовать готовые копирщиты и шаблоны и т. п.

Для обеспечения преемственности конструкции очень важ-
ным является четкое понимание конструктором вопросов, свя-
занных с технологией н решаемых технологами, а также учет
этих вопросов при проектировании, т. е. проектант должен
знать н оценивать практические трудности, стоящие перед
строителями. Необходимо иметь в виду, что между конструк-
циями, их параметрами и современной технологией их изготов-
ления существует весьма сложная зависимость н установление
этой зависимости достаточно трудная задача. Вследствие этого
особенно возрастает значение преемственности.

Следует особо подчеркнуть, что в настоящее время, когда
в ряде случаев сроки создания я освоения образцов новой
техники стали соизмеримыми со сроками их функционирования
при эксплуатации, роль преемственности возросла. Высокий
уровень преемственности конструктивных решений создает
благоприятные условия при разработке технологических про-
цессов и изготовлении ряда изделий по типовой технологии
с использованием типовой оснастки, средств механизации и авто-
матизации, средств контроля и испытаний, транспортных и
складских работ и обеспечивает интенсификацию, условием
160
BiHOwad HAU©

кинвяижХиодо xraio |

иипвхнэн I

Ххор HQHiHowad axiogtdcBd вц |

xBioged хкнчиапвы вн

и axdoga цонноипяаз и4ц“]

ИЭ1ГВ13В иинэкяохолви и
aMjJweed ‘xBHHBdauo xweossiru вц

Bxxaodu oxahoged иистгха вн

OJoXMhHHXOI MHDTl-l BhJ

BlHSOdU OJOHtHXOC ИИРВЮ
которой является гибкость техники и технологии, и на этой ос-
нове успешную адаптацию производства к обновлению видов и
моделей продукции.

Глава 6

ДОПУСКИ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ
ДЕФОРМАЦИИ

Размеры корпуса судна в целом, так же как и размеры
отдельных конструкций и узлов, имеют отклонения от номи-
нальных (теоретических) размеров, указанных в чертежах. Это
естественно, так как все операции, начиная с масштабной
плазовой разбивки теоретического чертежа и кончая завершаю-
щими сборочно-сварочными работами по созданию корпуса на
стапеле, выполняются с определенной степенью точности. Кроме
того, в процессе сварки корпусных конструкций возникают внут-
ренние напряжения и деформации, являющиеся следствием не-
равномерного нагрева конструкции при сварке в условиях,
исключающих свободное развитие тепловых перемещении.
У одной и той же конструкции различные последовательность
сборки и сварки, режим сварки, условия закрепления деталей
при сварке вызывают разные по характеру и размерам де-
формации. Не меньшее влияние оказывают и особенности кон-
струкции, поскольку одна и та же по назначению конструкция
может быть выполнена различной по форме, количеству исполь-
зуемых материалов, шпации, размерам листов и т. п. Конструк-
тивные различия могут быть и бывают достаточно велики.

Возникающие при сварке остаточные деформации не только
усложняют технологию сборки и сварки конструкций (необхо-
димы дополнительная правка, пригонка, рубка и т. п.), по
и снижают в отдельных случаях их работоспособность, так как
деформированные участки листов и набора, входящих в конст-
рукцию, или исключаются из работы, или весьма значительно
уменьшают способность конструкции воспринимать действую-
щие на нее в процессе эксплуатации нагрузки. Одновременно
деформации влияют на внешний (товарный) вид конструкции:
в ряде случаев независимо от технического качества конструк-
ция эстетически может оказаться неприемлемой.

6.1. Технологичность допусков

Условимся, что под отклонением размера будем понимать
алгебраическую разность между действительным размером и
его номинальным (теоретическим) значением, а под допуском
на номинальный размер — задаваемую разность между наи-
большими и наименьшими предельными размерами детали, кон-
прукции, перекрытия, корпуса в целом. В настоящее время
юлько отдельные предельно допустимые отклонения от конст-
руктивных размеров получают расчетным путем, с учетом как
несущей способности, так и особенностей технологического про-
цесса. Научно обоснованное назначение ряда допусков еще
«идет своего решения, некоторые допуски излишне жестки,
петехнологичны и не вызываются необходимостью. Ниже пред-
шавлеиа методика обоснования и выбора допусков на дефор-
мации обшивки и набора.

В подавляющего большинстве допуски па конструктивные
параметры — длину, ширину, расстояние между переборками,
высоту борта, шпацию, разностенность соединяемых деталей,
прямолинейность набора, изгиб набора в плоскости его стенки
и т. д.— задаются в соответствии с накопленным практическим
опытом. В случае же когда конструктор применяет новые, ранее
не встречавшиеся в практике конструкции, иногда весьма дале-
кие от удовлетворения требований технологичности, то, естест-
венно, он использует существующие допуски. К сожалению,
отдельные допуски в силу целого ряда обстоятельств не только
не выдерживают, но даже не проверяют, а иногда их проверка
ничего не дает, например допуска на деформации набора в соб-
ственной плоскости, который по действующим нормативам оди-
наков для любого профиля и равен 2 мм на один погонный метр
и который не везде и не всегда целесообразно выдерживать.

В [19] было введено понятие конструктивных и технологи-
ческих допусков в корпусостроении. Конструктивные допуски—
это допуски на размеры корпусных конструкций судна, которые
необходимо выдерживать для обеспечения прочности, заданных
мореходных качеств и других требований, предъявляемых
к корпусу. Технологические допуски — это допуски на межопе-
рационные и окончательные размеры секций (деталей), которые
устанавливают исходя из рационального ведения производст-
венного процесса и получения в конечном итоге конструкций,
размеры которых не будут выходить за пределы конструктив-
ных допусков. Между конструктивными и технологическими
допусками должна существовать определенная связь. Конструк-
тивные допуски должны обеспечивать высокую степень техно-
логичности, т. е. должны быть технологичными.

Расчетное определение допустимых конструктивных откло-
нений в сопрягаемых деталях позволяет совершенствовать тех-
нологию главным образом в части сокращения подгоночно-ру-
бочных работ, что, в свою очередь, обеспечивает сокращение
цикла постройки судна.

Расчетное определение допустимых конструктивных откло-
нений на деформацию листов и набора дает возможность сокра-
щать объем правки, который сейчас очень велик (например, для
тонколистовых конструкций достигает более 50 % трудоемкости
изготовления конструкций). В конечном итоге, расчетное опре-
деление допустимых конструктивных отклонений имеет важное
значение для совершенствования технологии постройки судов
и сокращения стоимости.

Необоснованное назначение допусков приводит к удорожа-
нию производства и увеличивает продолжительность постройки,
При увеличении допусков может возникнуть необходимость
в доделках и больших пригоночных работах. Очень жесткие
допуски требуют более длительного времени, более высокой
квалификации исполнителей и более совершенного оборудова-
ния и оснастки. Исключительно важно представлять себе, ка-
кими при существующих допусках окажутся конструктивные
отклонения, следует ли придерживаться существующей на очень
многих заводах практике обязательного использования при-
пусков по внутренним и монтажным кромкам секций, наличием
которых объясняется в определенной степени сравнительно
большая трудоемкость установочно-проверочных и сборочных
работ.

Одним из важнейших условий использования технико-эко-
номических преимуществ сварных конструкций является ком-
плексность решения конструктивных и технологических вопро-
сов. Это диктуется, как уже указывалось, тем, что прочность
сварных корпусных конструкций, их надежность, экономичность
и т. п. зависит не только от правильности конструктивных реше-
ний, но и от степени совершенства технологии производства.
Следовательно, степень технологичности конструкций является
одним из важнейших, определяющих факторов. Особенно важ-
ной является проблема уменьшения деформаций и установления
технологичных допусков на них для уменьшения .затрат на их
предупреждение. Необходимость в определении действительно
требуемых конструктивных допусков диктуется еще одним очень
важным обстоятельством — необходимостью более широкого
внедрения механизированных и автоматизированных техноло-
гических процессов, обеспечивающих значительное снижение
объема ручных операций и повышение уровня надежности.
На корпусных работах это особенно важно, так как уровень их
механизации пока еще недостаточен. Учитывая, что ряд до-
пусков задан, как известно, исходя из опыта, необходимы их
теоретические рассмотрение и анализ, которые позволят техни-
чески обоснованно их совершенствовать в направлении повыше-
ния уровня технологичности.

Исходя из влияния отклонений на несущую способность
(надежность) конструкций корпуса и эксплуатационные харак-
теристики судна целесообразно все конструктивные допуски
разделить на 3 группы.

1.	Конструктивные допуски на линейные размеры корпуса
и отдельных конструкций, которые должны обеспечивать полу-

164
чгние заданных тактико-технических характеристик судна
(инну, ширину корпуса, высоту борта, шпацию, расстояние
между палубами и др.). Такие допуски для главных размере-
ний приведены в табл. 6.1, на набор секций, палуб и переборок
корпуса — в табл. 6.2 и на фундаменты — в табл. 6.3.

Таблица 6.1. Допуски на отклонения главных размерений

Проверяемые размерения	Мелкие суда	Малые, средние, крупные суда
Длина, L		
между перпендикулярами	4-20 ММ	+0,00074
наибольшая	-I-25 мм	±0,0014
Ширина, В		
на мидсль-шпапгоутс	+ 10 мм	+0,0015В
наибольшая	+ 12 мм	+0,0020В
Высота борта, D		
на мидель-шпаигоуте	+15 мм	+0,0024)
в носу, в корме	+20 мм	±0,0030

Таблица 6.2. Допускаемые конструктивные отклонения на полотнища
и набор секций, палуб и переборок в составе корпуса

Проверяемые положения и размеры	Инструмент и при* способлсния	Допускаемые отклонения,	Примечания

НА ПОЛОТНИЩА И НАБОР СЕКЦИИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ КОРПУСА

Совмещение монтаж-

ных кромок полотнищ
смежных секций («раз-
ностенность») при их
толщине s, мм

любой

Прямолинейность сты.
куемых ветвей продоль-
ного набора на длине
монтажной шпации
вертикальный киль
стрингеры, карлинг-
сы, продольные реб-
ра жесткости

Щуп, линейка

	0,5	При автоматиче
	1,0	ской и полуавто-
	10 % $, но	матической сварке
	не более	под флюсом
	3 мм	
	10% s, но	При ручной
	не более	электродуговой
Нитка или шер. тень, метр	3 мм	сварке

6

8
Проверяемые положения и размеры	Инструмент и при- способления	Допускаемые отклонения.	Примечания
Прямолинейность сты- куемых ветвей попереч- ного набора (на длине до 1 м): ветвей рамных шпангоутов, флоров, бимсов и соединений между ними	Нитка или шер- гень, метр	8	
Размер монтажной	Рулетка или	-4»/0 но-	
шпации	метр	минального размера шпации	
Несовпадение любых связей корпуса толщи- ной s, разделенных ли-	Метр	<0,5з	

НА ПАЛУБЫ И ПЛАТФОРМЫ В ГОТОВОМ КОРПУСЕ

Для открытых палуб и платформ

Поперечная погибь
(соответствие плазовым
данным)

Седловатость (соответ-
ствие плазовым данным
общей седловатости в
ДП на носу и корме
судна относительно ми-
деля)

Рейка, шланго-
вый ватерпас,
шаблон

Рейка, шланго-
вый ватерпас

+15

+30

+20

Для крупных и
средних судов

Для мелких су-
дов

Для закрытых плоских палубы и платформы

Г оризонт адьность
в пределах отсека

Рейка, шланго-
вый ватерпас

1На 1 пот. м
в любом направ-
лении

На продольные и поперечные переборки в готовом корпусе

Вертикальность в трех
сечениях переборки

Общий изгиб стоек пе-
реборок (в плоскости
стенки стойки)

Весок, метр

Нитка, шергень,
метр

1,5

<12

2

<15

На 1 м высоты

На всю высоту
стойки

На 1 м высоты
стойки

На всю высоту
стойки
таблица 6.3. Допускаемые конструктивные отклонения на фундаменты

Пронеряемые положения и размеры	Инструмент и при- способления	Допускаемые отклонения.	Примечания

Под славные механизмы

П о полушироте

Совмещение полуши-
рот продольной оси на
опорной поверхности
фундамента с осью ва-

Расстояние от ионе*
речной оси фундамента
то поперечной перебор-
ки или до поперечной
оси опорного подшипни-
ка (по линии вала)

Расстояние от оси ва.
да до опорной поверх-
ности фундамента (с
учетом припуска на об-
работку)

Совмещение опорных
планок в одной плоско-

Расстояние между
продольными балками

Параллельность опор
пых поверхностей отно-
сительно оси вала

Весок, метр

По длине

Рейки, метр

По высоте

Угольник, метр +10

—3

Шсргень, метр	3

Весок, метр	м;3

Уровень, клин	1

Для ГТЗА, ди-
зелей и электро-
двигателей

Для уравни-
тельных планок

Для продольных
балок

На I м длины
фундамента

Под вспомогательные механизмы

длине и полушироте

Расстояние от базо-
вых плоскостей

Цилиндрических фун-
даментов диаметром

Длина опорной по-
верхности фуияачеита

Ширина и высота
опорной поверхности
фундамента

Весок, метр

Линейка, ватер-
пас, метр
Проверяемые положения и размеры	Инструмент и при споссоления	Допускаемые отклонения,	Примечания
Плоскостность опор- ной поверхности длиной  1-2 ы  >2 м  Несовпадение бракет фундамента толщиной s с набором секции	Шланговый ва- терпас. метр, рей-	4  5 0,5s	

2.	Конструктивные допуски на деформации листов и на-
бора, связанные с несущей способностью конструкций корпуса.
Допуски этой группы представлены в табл. 6.4 и 6.5.

3.	Конструктивные допуски, связанные с эстетическими тре-
бованиями. Допуски этой группы представлены также
в табл. 6.4 и 6.5.

Рассматривая конструктивные допуски на линейные раз-
меры, а также взаимосвязи отдельных поверхностей (перекры-
тий) в конструкциях корпуса, с целью определения рациональ-
ных допусков и установления зависимости между технологиче-
скими и конструктивными допусками используем размерный
анализ, основанный на решении размерных цепей, понимая под
ними совокупность размеров, расположенных по замкнутому
контуру в определенной последовательности и координирующих
взаимное положение деталей и их элементов. Решить уравнение
размерной цепи — это значит установить для ее составляющих
звеньев такие предельные размеры или предельные отклонения,
при которых предельные размеры замыкающего звена отвечали
бы предъявляемым требованиям. (Звено размерной цепи — это
размер, определяющий расстояние между поверхностями либо
осями элементов конструкций или их угловое взаимное распо-
ложение. Зазоры между кромками или поверхностями взаимно
расположенных детален будем также считать звеньями.) Таким
образом, решение размерных цепей является одним из средств
определения рациональных конструктивных и технологических
допусков.

Величины, определяющие составляющие звена в корпусных
размерных цепях, имеют рассеивание, которое носит случайный
характер. Действительно, отклонения от номинальных размеров
деталей, конструкций, узлов, секций являются случайными ве-
личинами и вызываются многими причинами: точностью инстру-
ментов и приспособлений, ошибками исполнителей, специфика-
ционными данными оборудования, различной толщиной листов
и деталей, входящих в секции и т. п. Каждая случайная всли-
168
Таблица 6.4. Допускаемые размеры (мм) стрелок прогиба бухтин,
«ребристости» (гофрировки), вмятин и «домиков» обшивки
корпусных конструкций

А. Настил верхней па.
лубы: настил второго
дна, днищевая обшивка,
' верхний и нижний поя-
сни непрерывных про-
дольных переборок и
внутренних бортов; на-
стил палуб и стенок
надстроек (в средней
части судна па 0,25 дли-
ны судна в нос н корму
от миделя); скуловой
пояс наружной обшив-
ки и палубный стрим-
ер (по всей длине суд-
на)

<250
251—350
351—450
451—550
551-650

Б Бортовая обшивка
выше КВЛ; наружные
стенки надстроек и ру-
бок; открытые палубы,
фальшборт, выгородки
внутренних коридоров,
кожухи .тыновых труб
и другие конструкции, к
внешнему виду которых
предъявляют повышен,
ные требования

651-750
751-S50
851—1000

Конструкции группы
1А, расположенные в
оконечностях корпуса,
а также главные попе-
речные переборки; про-
дольные переборки (кро-
ме верхнего и нижнего
поясъев); настилы ниж-
них палуб, настилы
платформ; внутренние
выгородки и легкие пе-
реборки

351-450

451—550

551—650

651—750

751—850

851—1000
Палубы (зашиваемые),
не включаемые в расчет
обшей прочности, не
входящие в I в II ipyn-
ны; внутренние пере-
борки и выгородки, за-
шиваемые с двух сто-
рон; выгородки в кла-
довых, трюмах, машин-
ных отделениях, душе-
вых и другие конструк-
ции, к внешнему виду
которых не предъявля-
ют особых требований

Примечания. 1. Для криволинейных поверхностей с радиусом кри-
визны менее 3 м, а также по пазам обшивки толщиной менее 8 мм стрелки
прогибов «домиков» допускаются на 25 % больше, чем указано в таблице.

2.	Стрелки прогибов бухтин, «домиков» и «ребристости» днищевой об-
шивки толщиной 4—7 мм для быстроходных судов (с числом Фруда больше
0,25) на базовых размерах 251—350 и 351—450 мм не должны превышать
3 мм.

3.	Для конструкций группы 1Б по согласованию с проектантом и заказ-
чиком допускается увеличение стрелок прогиба на 25 % по сравнению
с данными таблицы.

чина является источником независимой малой погрешности.
В сумме эти погрешности создают отклонения от номинальных
размеров, поэтому их можно рассматривать как погрешности,
складывающиеся из большего числа независимых случайных
величин. Следовательно, для расчетов можно использовать ап-
парат теории вероятностей.

В зарубежной литературе каких-либо сведений о примене-
нии размерного анализа к исследованию вопросов определения
необходимой точности элементов конструкций корпуса и техно-
логических процессов их изготовления не встречается.

В 1954 г. автором впервые в практике отечественного судо-
строения были применены расчеты размерных цепей для реше-
ния вопросов теоретического обоснования возможности пред-
варительной коптуровки секций в заданном допуске (в «чистый
размер») с последующей их установкой на стапеле без под-
гонки. Было установлено, что в зависимости от взаимного поло-


6.5. Допускаемые размеры стрелок прогиба и перекоса набора корпуса, мм

(абора.
женин элементов конструкции, описываемой размерной цепью,
можно рассматривать линейные, плоские и пространственные
цепи (рис. 6.1). Хотя корпусные конструкции, а тем более
корпус судна в целом, представляют собой сложные системы,
состоящие из большого числа узлов, деталей и Элементов, боль-

Рис. 6.1. Виды размерных цепей: а — по длине судна, б — по ширине
и высоте корпуса

шипство их плоских и пространственных цепей можно свести
в простейшие линейные цепи, которые, в свою очередь, будут
входить в состав более сложных цепей и в которых замыкающее
звено в одной цепи служит составляющим звеном смежной.
Очевидно, что каждое звено на практике может быть получено
с некоторой степенью точности.
Решение размерных цепей возможно лишь при использова-
нии определенной базы отсчета. Проблема базирования под-
робно разработана А. П. Соколовским применительно к маши-
ностроению. В корпусостроении развита и широко используется
система конструкторских и технологических баз, которая учи-
тывает специфику отрасли [69].

В процессе сборки и сварки корпуса ориентацию устанавли-
ваемых деталей, узлов, секций производят чаще всего относи-
тельно ранее установленных элементов конструкций корпуса
пли теоретических плоскостей, координируемых на корпусе —
основной, мидсль-шпангоута, диаметральной,— следы которых
нанесены на конструкциях, либо относительно специальных
контрольных линий. Однако необходимо иметь в виду, что
сварка вызывает изменения размеров и конструкции деталей
и узлов, что приводит к нарастанию погрешности. Поэтому
в качестве базы по возможности следует принимать реальные
конструкции корпуса, а не теоретические плоскости, так как
это позволит исключить из размерной цепи одно звено — рас-
стояние от теоретической плоскости до реальной конструкции,
выполняющей функции материальной поверхности практиче-
ского базирования.

С определенной степенью точности можно считать, что рас-
пределение случайных величин составляющих звеньев подчи-
няется нормальному закону, по крайней мере в области макси-
мума плотности вероятности, которая имеет наиболее важное
значение в теории размерных цепей. Справедливость этого
допущения неоднократно подтверждалась теоретически и экспе-
риментально в процессе изготовления, сборки и сварки корпус-
ных конструкций [1, 20. 29, 35, 69].

Уравнение сборочной размерной цепи в общем виде может
быть представлено следующим образом

р...,= S (Р< + А>)Л=Р.+ £лл,.	(6.1)

где Рзам — замыкающий размер цепи; р, — номинальный (тео-
ретический) размер составляющего звена; А; — отклонения от
номинального размера составляющего звена; А, — передаточное
число; Рн—номинальный (теоретический) размер замыкаю-
щего звена; m — количество сопрягаемых деталей, узлов, кон-
струкций. Передаточное отношение в линейных размерных це-
пях, имеющих наибольшее распространение в корпусостроении,
является постоянной неслучайной величиной. Однако и для
других цепей с достаточной для практических целей точностью
можно пренебречь фактическим случайным характером переда-
точных отношений, связанным с разбросом размеров состав-
ляющих звеньев, и принять передаточное число для линейных
цепей равным +1.
Выражение (6.1) может быть записано также в виде

Р™-₽,=.£ ЛД.	(6.2)

По зависимостям (6.1) и (6.2) можно определить не только
отклонения замыкающего звена, но и перейти к установлению
норм допусков.

Так как распределение плотности вероятности отклонений
от номинальных размеров в большинстве случаев, как указы-
валось уже выше, соответствует закону нормального распреде-
ления, наиболее точной характеристикой изменчивости техноло-
гического процесса в этом случае, позволяющей определить его
среднюю изменчивость, является среднее квадратическое от-
клонение

л/

<’= V	—•	М>

где п —число наблюдений;^ (ЛГ— х,)2 — сумма квадратов от-
клонений наблюдаемых величин от среднего арифметиче-
ского Л!; х,—текущая координата.

Не вдаваясь в теоретические выводы, связывающие между
собой равновероятные значения суммы со слагаемыми по способу
равной вероятности, отметим, что вероятность попадания слу-
чайной величины А на участок от Ai до Д2 полностью опреде-
ляется через функцию Лапласа Ф значением коэффициента к:

Р(Л,<Л<Л!)-Ф(Ц = -^(ехР{’---------(6.4)

Случайную величину Л можно определить по формуле

А = йд 4- £од,	(6.5)

где а“ и од—математическое ожидание и среднее квадрати-
ческое отклонение соответственно.

Выражения для случайных величин г, (сопрягаемых звеньев
сборочной размерной цепи, для рассматриваемой задачи — раз-
меров секций или деталей) и X (замыкающих звеньев, для
рассматриваемой задачи — длины, ширины конструкции и т. д.)
имеют вид

х, = а“ 4-	(6.6)

°i •	(6.7)
Исходя из условия, что при равенстве &i=&2 случайные
величины х, и X будут иметь равновероятные значения, можно
получить соотношения, связывающие между собой эти равно-
вероятные значения:

X,----(6.8)

Vs/'

А

X------е----(х.-»?)+£ »“	(6.9)

Если случайная величина X есть сумма п независимых слу-
чайных величин х„ каждая из которых также есть сумма т,
независимых случайных величин х,*, то между равновероят-
ными значениями величин X, x1S и х, имеют место соотношения:

*.»=—,™	-('« --£	)	(6.10)

X,  ---------(Xffc — й“л) + / ,	(6-11)

Если распределение сопрягаемых звеньев х, подчинено оди-
наково нормальному закону (т. е. Xi2 = *i2, <Ji2 = °i2, e?z=
—ай), а рассеивание значений случайных величин х,* и х.
происходит около математических ожиданий а“л и аГ, равных
нулю, то соотношения .между равновероятными значениями слу-
чайных величин л’<2, х, и X примут вид

х1г =	—7=^; х, « xi2 V ffi,-;

ymt

xtsX-L; X—XjVn;

Приведенные выражения позволяют по установленным зна-
чениям звеньев определить допуски на размер замыкающего
звена всей цепи (или сопрягаемого звена) и найти равновероят-
ное с последним значение допуска (отклонение) на размер
любого из сопрягаемых звеньев (или замыкающего звена).

Допуски на главные размерения и шпации. Рассмотрим при-
менение полученных выражений к решению сборочной размер-
ной цепи, выражающей взаимосвязь линейных размеров сек-
ций— длины, ширины и высоты—с длиной, шириной и высотой
корпуса.

Так как корпус состоит из секций, а максимально допусти-
мые значения для конструктивного отклонения AL, АВ, ДО от
номинальных размеров будут заданы (см. табл. 6.1), то, напри-
мер, для длины малых, средних или крупных судов можно
записать AL = ±б'£, где б' — коэффициент, определяемый по
табл. 6.1.

Длину I каждой t-й	секции, математическое

ожидание а,м и среднее квадратическое отклонение а, для
отклонений А/, от номинальных выразим через некоторые про-
извольно выбранные значения /о, со, Оо введением безразмер-
ного коэффициента kt:

Принимая для всех секций ст1 = <Г|, а математическое ожидание
равным нулю, используя выражение

где п = £//,, и заменяя х, на Д/(, X на Д£ = ±б'£, получаем:

Д1.=
На рис. 6.2 представлены графики допускаемых отклонений
Л1, построенные для б'= 0,001. Анализ отклонений с использо-
ванием указанных графиков показывает, что допуск на кон-
структивные размеры секций будет определяться длиной судна
и изменяется с изменением длины судпа. Действительно, для
судов с £ = 100—300 м при длине секций 5—15 м для удовлет-
ворения указанного допуска по длине корпуса максимально
допускаемые отклонения на размер одной секции составляют
(22— 38) ч- (40—68) мм соответственно-

Технологический допуск на длину секции, как видно из
табл. 6.6, значительно меньше конструктивного и составляет
для отечественных судов ±8 мм (для японских ±6 мм). При
существующей организации и технологии отечественного про-
изводства он удовлетворяется без затруднений. Технологиче-
ский допуск на длину секций определяется еще и допусками
на размер шпации.

Таблица 66 Отклонения положения секций при мошаже корпуса
на стапеле

Характер Уклонения	б. мм	к	а	М ММ
Перемещение секции в результате сварки монтажного соединения при толщине обшивки  18—22 мм (сварка автоматиче екая и полуавтоматическая)		1.2	—0,3	2,5
18—20 мм (сварка вертикаль- ная элсктрошлаковая)	3,0	1 3	0	4,0
12—16 нм (сварка вертикальная электрошлаковая)	2,5	1.4	0	2,5
Отклонение монтажной шпации	10.5	1.1	0	—0,8
Отклонение расстояния межд\ контрольными линиями счежнык секций	10,0	1,2	0	—1,5
Отклонение при совмещении конт- рольных линий смежных секций	8,0	1 ।	0	0
Отклонение расстояния от базо- вой ливни судна (стапеля) до контрольной линии секции	8,0	1,1	0	-1.3
секции	18,0	1,0	0	-2,0
Отклонение перекроя но монтаж- ным клепаным пазам	6,0	1.5	0	5,7

Примечание. 6 — половина допуска; /( — коэффициент относитель-
ного рассеивания; а — коэффициент относительной асимметрии; V — коорди-
ната середины ноля допуска.

Рассмотрим каждую из п секций по длине судна £, имею-
щую различное количество т одинаковых шпаций, у которых
отклонение Да от номинального размера подчинено одинако-
вому закону ст(# = сг12 с математическим ожиданием a*k, рав-

пым нулю. Определим значение допустимого технологического
отклонения Да, исходя из условий равновероятности с конструк-
тивным отклонением AL.

Используя вышеприведенные выражения, получим:

да------------ .

Vs-

Подкоренное выражение в знаменателе представляет собой
общее количество шпаций а по длине судна и может быть
записано в виде



тогда

Да = ±6'д/а£.

Допускаемые величины отклонения шпации для продольной
и поперечной системы набора приведены на рис. б.З. Как сле-
дует из рисунка, например, для судов с L = 100—300 м при
поперечной системе набора и шпации 500—1000 мм возможный
допуск Ла = (7—10)-=—(12—16) мм соответственно. Приведенные
па рисунках результаты показывают, что полученные допуски
значительно превосходят принятый на отечественных заводах
допуск па шпацию ±4 мм, который регламентируется не только
длиной, но и прочностью пластин. Принятый более жесткий,
чем расчетный, допуск на практике выдерживают, следова-
тельно, обеспечивают удовлетворение допуска на длину судна.

Аналогичные данные получаются и при анализе отклонений
для судов с продольной системой набора.

Используем полученные выражения для определения допус-
каемых конструктивных отклонений ширины секций ОьЬ, решая
размерную цепь ио ширине корпуса, исходя из того, что по
ширине корпус состоит из п секций, а максимально допустимое
значение для конструктивного отклонения АВ от номинального
размера ширины составит ДВ = ±6'В. По табл. 6.1 для В —
= 0,0015. Повторив вышеприведенные для А/ операции, получим:

АЙ, = ±b'-y/Bbi,
или

Дй = ±б' —

•Vn-

где п =-В!Ь.
На рис. 6.4 представлены конструктивные отклонения ши-
рины секций для 6'= 0,0015. Анализ отклонений с использова-
нием графиков рисунка показывают, что конструктивный до-
пуск на ширину секций определяется шириной судна и изме-

Рис. 6.3 Графики допускаемых технологических откло-
нений Ло от размера шпации а для поперечной системы
набора (а) и для продольной системы набора (б)

няется с изменением ширины. По ширине корпуса на большин-
стве судов располагается: 1—4 секции, на танкерах— 1—3 сек-
ции. Следовательно, при ширине секций 5—20 м для удовлет-
ворения допуска на ширину корпуса максимально допускаемые
отклонения па размер одной секции по ширине для судов
с В =10—40 м составляют (15—30)4-(21—42) мм соответ-
ственно. Технологический допуск на ширину секции значи-
тельно меньше конструктивного и составляет ±(6—14) мм в за-
висимости от ширины судна и размеров секции.

Рис. b.'J. Графики допускаемых конс1руктивных отклоне-
ний АЬ от номинальной ширины секции Ь

расчеты допусков на шпации по длине судна пригодны и для
подсчетов допусков па шпации по ширине.

Рассмотрим каждую из п секций по ширине судна, имеющую
различное количество m одинаковых шпаций а' по ширине судна
(при продольной системе набора) или 1—3 шпаций а' (при
поперечной системе набора), у которых отклонение Да' от номи-
нального размера подчинено одинаковому закону g,* = 0i, j
с математическим ожиданием а,*, равным нулю. Определим
значение допустимого технологического отклонения Да', исходя
F	

из условия равновероятности с конструктивным отклонением
на полную ширину судна АВ. Используя ранее приведенные
выражения, получим:

±Ла'-г 0,0015 Vo'S.

Допускаемые значения отклонения шпации по ширине для

удовлетворения заданного конструктивного допуска ширни
судов приведены на графиках рис. 6.5. Как следует из этих

Рис. 6.5. Графики допускаемых технологических от-
клонения шпации Да' от размера шпации а’

графиков, для судов с В = 10—40 м и шпацией 500—1000 мм
при продольной системе набора, возможный допуск на шпацию
Ла' не должен превышать (3—5)-^-(7—10) мм соответственно,
а при поперечной системе набора и установке стрингеров от ВК
на расстоянии 3 м для судов с той же шириной Ла' = 8—16 мм
соответственно. Приведенные на рисунке результаты показы-
вают, что полученные допуски превосходят допуск на шпацию,
равный ±4 мм, принятый в отечественном судостроении, т. е.
допуск на размер по ширине на допуск по шпации ограничений
не накладывает.
Рассмотрим размерную цепь по высоте борта D, исходя из
тех же предпосылок, что и для длины L и ширины В, но учи-
тывая, что практически по высоте борт состоит не более чем из
3 секций.

Максимально допустимое отклонение высоты борта ДО на
миделе будет определяться выражением ДО = ±6'0 (в соот-

Рис. 6.6. Графики допускаемых конструктивных от-
клонений Ad от номинальной высоты секции в зави-
симости от высоты борта А1

ветствии с табл. 6.1 6'= 0,002). Используя те же выражения,
что и раньше, можно записать:

Adi = ±6' Ad = ±6'—^=-,

•V п

где di — высота секции; n = Dfd — количество секций по вы-
соте.

Для 6 = 0,002, п — 1, 2, 3 и d=5—25 м построены графики
допускаемых отклонений высоты секции, представленные на
рис. 6.6. Допускаемые отклонения на размер одной секции по
высоте для удовлетворения заданного конструктивного допуска
по высоте борта при 0 = 10—30 м составляют (14—12)ч-(33—
60) мм соответственно.
Г

На практике технологический допуск равен ±(6—14) мм
в зависимости от высоты секции и, следовательно, конструктив-
;	ный допуск на высоту борта всегда выдерживают.

По высоте секции технологический допуск определяют, как
и выше, допусками на размер шпации. Рассматривая конструк-
цию борта, состоящую по высоте из 1—3 одинаковых шпаций а"
при поперечной системе набора или большего числа таких
шпаций при продольной системе, у которых отклонение Дя"

Рис 6 7. Графики допускаемых- отклонений шпации
"Sc?" от размерен шпации а"

подчинено одинаковому закону а1» = а1,2 с математическим
ожиданием aik, равным нулю, определим значение допусти-
мого технологического отклонения Да", исходя из условия рав-
новероятности с конструктивным отклонением на полную вы-
соту борта ДО.

Используя ранее полученные выражения, получим:

\а"= ±0,002 Vo^O.

Допускаемые отклонения шпации по высоте, определенные
исходя из заданного конструктивного допуска на высоту борта,
приведены на рис. 6.7. Как видно из рисунка, для судов с про-
дольной системой набора, высотой борта 0 = 10—25 м и шпа-
иней 500—1000 мм допуск па шпацию не должен превышать
Ам"=(4—6)4- (7—10) мм. Для судов с той же высотой борта,
но с поперечной системой набора допуск на шпацию, равную
3—5 м, не должен превышать (9—14)4-(14—22) мм. Как и
в вышеприведенных случаях, полученные результаты показы-
вают, что расчетные значения превосходят допуск па шпацию
4-4 мм, принятый в отечественном судостроении.

Как видно из результатов всех расчетов, конструктивные
допуски на главные размерения удовлетворяют практике
(табл. 6.7 и 6.8). Эти допуски удовлетворяют конструктивным
допускам на внутрисекционпые шпации (±4 мм) и монтажные
шпации (±4 % от шпации а), установленным по технологиче-
ским допускам на размеры секции. Существующие конструктив-
ные допуски на главные размерения позволяют, как следует из
изложенного, несколько смягчить существующие технологические
допуски, особенно для судов больших размерений.

Рассмотрим, как влияют конструктивные допуски па неко-
торые эксплуатационные показатели судов.

Водоизмещение. Обозначив первоначальное водоизме-
щение судна через Vo=bLB d, получим, что водоизмещение
при главных размерениях, измененных за счет допусков, будет
равно

17 = ft (L + AL) (В -) АВ) (d + Ad),

где 6—коэффициент общей полноты; АЛ =0,001 Л; АВ =
= 0,0015В по табл. 6.1; Ad = 0,0005d—допускаемое отклоне-
ние осадки, значение которого получено при увеличении в без-
опасную сторону допуска на грузовую марку, равного ±3 мм,
до ±5 мм для осадки d= 10 м. Влияние допускаемых отклоне-
ний на водоизмещение можно определить по зависимости

(6.14)

где

ЗД£Д8Дс/ Л
— LBd

Подставив в (6.14) значения АЛ, АВ и Ad, получаем:

= (1 + 0,001 + 0,0015 + 0,0005) К.

Тогда Л17=1,ОО317о—Vo = 0,003170, или Л17 = 0,3%170.
ченное значение ниже предела точности расчетов.

Полу-
Т аблица 6.7. Результаты проверки отклонения главных размерений
на некоторых судах

Тнп судка	£	Длина наи- большая		Ширина ЛБ на миделе		Ширина ПБ на миделе		Высота ЛБ на миделе		Высота ПБ на миделе	
			Ш		н И |_| ж	[	И = 1 ||ж		И  £ Дж		si  1 ’  1-ег
Портаашр.	1966	70	—48	9 05	_9	9,05	+4	в,г		9		+*
ледокол			—71		+4		—2		—3		—3
	1966		—41		+3		—7		—й		—5
			—45		0		—5		—7		—7
			—41		+ 12		+8		0		0
	1969		—32		+8		—5		+6		+6
			—35		+2		+6		—12		—12
	1970		—41		—2		+8		—14		—14
	1971		—51		— 12		—7		—2		-10
	1972		—45		—10		—-4				Q		—6
	1973		•—65		—2		+ Ю		-14		—14
	1974		—Ь7		+ 13		+ 13			4		—4
	1975		—61		+ 15		—3		—11		+ И
	1976		—41		—3		—2		+ 11		+6
Рыбомучна?	1971	197	—ГД	12,0	—20	12,0	—5	14,5	+ 16	14,5	+16
база	1973		-2/7		—25		—20		+6		+25
	19/4		—245		—15		—15		+13		+8
Док		150	—75	17,6	-15	17,6	—13	19,2	+2	19 2	— 15
			—42		—10		—13				—15
			-91		—16		+«		+«		+8
			-135		—11		—16				+10
			—127		+ 12		+ь		0		+1

Таблица 6 8. Отклонения главных размерений на некоторых судах
по данным [63]

	Длина между перпенди- кулярами			Ширина нл м		деке	Высота на миделе		
Номер	2	8 .	- :	s	о		s	3	ф
судна	я			8	i *	5 =  5 °	я		
	Ё		12		ж 5	U	5	s о	1*
		'S3,							Ча
					у S ж			Ж t Ж	
1	166,9	—140	—17	20,6	—20	+20	12,5	—12	+8
2	152,8	—150	+60	19,2	—18	+8	12,3	—5	+20
3	145,5	—150	—55	18,0	—23	+20	12,0	+4	+ 18
4	122,0	—242	—84	16,7	— 1	+32	10,4	—20	+ 19
5	107,5	—95	+30	14,4	+15	+ 15	10,4	—30	+ Ю
6	85,3	—90	+35	14,0	+25	—7	10,0	—7	+6
7	67,7	—58	—32	12,5	+ 12	—3	8,3	—21	+»
Считая, чго грузоподъемность равна примерно 60—70 %
водоизмещения, возможное отклонение по грузоподъемности
составит менее 0,2%, что значительно меньше запаса водо-
измещения.

Сопротивление воды движению судна. Анали-
зируя влияние допускаемых отклонений главных размерений на
сопротивление воды движению судна, рассмотрим всевозможные
варианты изменения главных размерений, которые сведены
в табл. 6.9.

Таблица 69. Возможные варианты
отклонение славных размерений

Вариант	AZ./I	да/в	
I	4-0,001	4-0,0015	4-0,002
11	4-0,001	4-0,0015	—0,002
111	4-0,001	-0,0015	4-0,002
IV	4-0,001	—0,0015	—0,002
V	—0,001	—0,0015	-0,002
VI	—0,001	4-0,0015	4-0,002
VII	—0,001	4-0,0015	—0,002
VIII	—0,001	—0,0015	4-0,002

Для судов, имеющих скорости хода 15—18 уз, т. е. для по-
давляющего числа танкеров и сухогрузных судов, наиболее
неблагоприятным является вариант I, когда все главные раз-
мерения увеличены на допуск. В этом случае 60—70 % сопро-
тивления воды движению приходится на сопротивление трения.

Обозначим начальную площадь смоченной поверхности
судна Йо. а площадь смоченной поверхности судна с изменен-
ными за счет допусков главными размерениями Q. Известно,
что площадь смоченной поверхности зависит от длины, ширины
и осадки судна:

Йо = £(1,13бВ+ l,36d);

Q = (L + Д£) [1,13б(В + АВ) + 1,36 (d + Ad)].

Считая сопротивление трения пропорциональным смоченной
поверхности, получим:

Втр + ДЯтр _ Й (£ + д£) [1,136 (В 4-ДВ) 4-1,36 (d-f-id)]
/?тр — Йо —	L (1,136В 4- l,36d)	~

(6.15)

Можно допустить, что

В гр 4" ЛВтр + /?в 4" Вф	/?тр + ДВтр { Vo — До

™	#7?	~~ к ’

где но — начальная скорость движения судна.
Обозначим Л, =Л7?тр/7?Тр и A2 = Ah/oo. Тогда

(1 - Д^ = 1 + Д,.

Опуская Аг вследствие его малости, получим:

-л,=4-.	(6.16)

Так как Ло »0, в соответствии с (6.15) отношение сопро-
тивления трения увеличивается на ДД/Д:

Ягр + Aflip , , ДА
+

или  Л Г. _ Д/?тр  Для полного сопротивления  L — fl0/l,5 —	(6.17)  (6.18)

Тогда в соответствии с (6.16) относительная потеря скорости
вследствие допускаемых отклонений главных размерений будет
определяться зависимостью

Л, = --^ = —(6.19)

Для допуска на длину, равного ДА = 0,001А, относительная по-
теря скорости Д2 = —0,001/3~—0,000 33, т. е. абсолютная по-
теря скорости будет примерно равна 0,035 % скорости полного
хода. Например, для скорости хода 15 уз потеря составит
0,005 уз, что практически ощутить невозможно.

Погрешности коэффициентов, характеризующих сопротивле-
ние формы корпуса, от действующих допусков на главные раз-
мерения будут величинами более высокого порядка малости,
чем сами допуски, вследствие того что они представляют собой
отношения, в числитель и знаменатель которых входят ве-
личины, увеличивающие и уменьшающие сопротивление формы
одновременно.

Остойчивость. Начальный восстанавливающий момент
равен

MQ = ylMosinO.

где Ло — начальная метацентрическая высота; 0—угол крена,
а восстанавливающий момент судна с измененными за счет
допусков размерениями

M = yVftsin6.
Влияние допусков на главные размерения на остойчивость
можно определить но отношению восстанавливающих моментов:

М _ Vh

~ V0h0 ’

(6.20)

Приняв Л0 = г0 — ао (го — начальный метацентрический радиус,
«о — расстояние между ЦТ и ЦВ судна), можно написать:

М _ Vh
V ahn

SLBd (1 + ^5- + -М- + + + Л,) [ (г. - а.) +
, / 2Д8 . Ad \	, а0 Ad 1

+ \—в~ + —) Г° + —Т~\

bLBd (r0 — я0)



Подставив в (6.21) значения допускаемых отклонений, получим:
М = (1 + 0,0015 + 0,0005 + 0,001)гМ>= 1,ОО6Мо.

Следовательно допуски на главные размерения оказывают
весьма малое влияние на остойчивость: изменение восстанавли-
вающего момента равно примерно 0,6 % первоначального мо-
мента, что практически и теоретически неощутимо.

Продольный изгибающий момент. Изменение из-
гибающего момента при изменении размерений за счет допусков
можно оценить по отношению

Мизг у Li k
Ми°зг “ HoLo/fe

(6.22)

=

V = t>LBd(\ + + + ^- + + + Л.) 

Выражение (6.22) можно записать в виде

,, da!\ i^L ^B ^d

VL _ а1В‘1У+~+~В" + Т~ +

V0L0	bLBd

(6.23)
Подставив в (6.23) значения допускаемых отклонений, получим:

Л4НЭГ= (1,0028 X 1,001)М®зг= 1.004ML.

Как видно, изменение изгибающего момента, равное 0,4 % М“зг,
значительно меньше, чем точность современных методов опре-
деления изгибающих моментов.

Грузовместимость. Обозначим общий объем судна
через Vo = &LBD, а измененный общий объем судна через
V' — 6(А-|- ЛА) (В4-AB) (D + ЛО). Тогда их отношение равно

У’	LBD

(6.24)

т. е.

V' , , ДА , дв , до	,RO-.

~^=1 +—+^в“+т-	(в-25>

Подставив в (6.25) значения допусков, найдем: V'/Vo =
= 1,0045. Тогда

ЛУ' = 1 ,ОО45Уо - У« = 0,0045Уо.

Считая, что грузовместимость составляет до 70 % общего
объема судна, получим, что возможное отклонение по грузо-
вместимости составит примерно 0,3 %.

Полученные результаты показывают, что допускаемые от-
клонения главных размерений практически не сказываются на
мореходных и эксплуатационных качествах судна.

Рассмотренные допускаемые отклонения обеспечиваются
действующими технологическими процессами, что подтвер-
ждается результатами проверки главных размерений на различ-
ных судах, а также данными, полученными А. С. Ротановым и
Д. Н. Сагаловичем [63] (см. табл. 6.7 и 6.8).

Как уже указывалось выше, допускаемые отклонения на
главные размерения, обеспечиваемые действующими допусками
на конструктивные отклонения по шпациям и технологическими
допусками на размеры секций, позволяют при необходимости
смягчать некоторые технологические допуски и, самое главное,
устанавливать на стапеле секции, оконтурованные в «чистый
размер» [20], что дает значительный экономический эффект
(табл. 6.10).

Допускаемые отклонения главных размерений могут быть
при необходимости уточнены в соответствии с измененной мето-
дикой использования размерных цепей и определения их влия-
ния на эксплуатационные качества.

Конструктивные допуски на деформации листов и набора.
Как следует из табл. 6.4 и 6.5, допускаемые деформации листов
Таблица 6.10. Снижение трудоемкости стапельных работ при коитуровке
секций в заданный допуск до их установки на стапеле

Секции	сборочных работ	проверочных
Днищевые плоскостные	25—26	10—26
Днищевые объемные	24—37	22—29
Бортовые плоскостные	20—25	24—25
Бортовые объемные	26—27	28—29
Палубы и платформы	37—43	27—32
Поперечные и продольные переборки	20—32	25—28
Блоки корпуса	25—35	25—31
Блоки надстроек	24—26	21—25

и набора не зависят ни от системы набора, пи от участия на-
бора в обеспечении общей прочности. Очевидно, что деформации
обшивки и настила верхней палубы ио-разному сказываются на
несущей способности конструкции в зависимости от системы
набора и, следовательно, направления деформаций. При про-
дольной системе набора деформации от сварки возникают
в обшивке между набором вдоль судна (рис. 6.8), а при попе-
речной— поперек судна. Деформации обшивки при продольной
системе набора практически не снижают несущую способность
обшивки при общем изгибе. Деформации же обшивки при попе-
речной системе снижают несущую способность общивки, поэтому
при поперечной системе набора деформации обшивки большой
протяженности, стрелки прогиба которых больше ее толщины,
недопустимы.

Отметим, что назначать нормативные допуски, влияющие
на прочность и сопротивление воды движению судна, можно
п с позиций эстетики. Но требования эстетики, как указывалось
выше, предъявляют только к определенным конструкциям.

Поскольку для судов установленные абсолютные значения
допустимой погиби невелики, влиянием этой погиби на сопро-
тивление воды будем пренебрегать. Влияние погиби на несущую
способность конструкций проявляется в первую очередь в обра-
зовании в них сложного изгиба, при котором возможна потеря
устойчивости. На прочность элементов конструкций, восприни-
мающих только поперечные нагрузки, первоначальная погибь
влияет незначительно. Отмстим также, что начальная погибь
оказывает влияние и на усталостную долговечность элементов
конструкций, участвующих в восприятии общего изгиба. Следует
иметь в виду, что при малоцикловой усталости жесткие связи
могут иногда оказываться более чувствительными к наличию
погиби вследствие того, что в них при относительно высоком
уровне сжимающих напряжений может иметь место скачко-
г

образный сброс нагрузки, сопровождаемый развитием зон пла- I
стичности. Эю при переменном нагружении может привести j
к интенсивному накоплению усталостных повреждений. Однако Ж
указанные обстоятельства возникают только при определенных
условиях, зависящих от конструктивных факторов, так что \
можно их в расчет не принимать,	3

Полагаем, что начальная погибь имеет форму пологих волн.
Наиболее чувствительны к начальной потиби пластины, находя-

щиеся в условиях сложного изгиба при поперечной системе
набора: листы наружной обшивки днища и настила верхней
палубы, в которых возникают напряжения от общего изгиба и
поперечной нагрузки,

Г. В. Бойцов [8} при рассмотрении вопроса об опасном де-
формационном повреждении конструкции ввел понятие опасной
нагрузки, вызывающей Это повреждение при однократном
пластическом нагружении, учитывая что для ряда конструкций
опасная нагрузка может в несколько раз превысить нагрузку,
вызывающую появление фибровой текучести. Для сжато-изогну-
тых пластин опасная нагрузка находится в упругой стадии,
ограничивая область их устойчивости, и, следовательно, без
существенной погрешности можно основываться на теории
упругих пластин.

Расчеты прочности * будем вести по упрощенной схеме,
исходя из того, что суммарные напряжения от общего изгиба
и поперечной нагрузки не должны превышать от. Неучет веро-
ятностного характера взаимосвязи общих и местных напряже-
ний приводит к ошибке в безопасную сторону. Приняв в соот-
ветствии с нормами общей прочности допускаемые напряжения
от общего изгиба Oi = 0,45от, поперечную нагрузку для пластин
верхней палубы и днища в соответствии с Правилами PC рав-
ной 19,6 МПа и отношение сторон опорного контура при по-
перечной системе набора а'/а > 2 и заменив пластину балкой-
полоской длиной /, жестко заделанной по краям, можно запи-
сать выражение для напряжений, возникающих в этой балке:

(S-26)

Здесь Л4—момент в пролете, равный

М _ М (,) + М (Г) --Яр + 7» + То>,

(q— интенсивность равномерно распределенной поперечной на-
грузки; Т — осевое усилие на единицу ширины балки-полоски;
w—упругопластический прогиб; к.'о— начальная иогибь); W—
момент сопротивления балки-полоски:

(v — коэффициент Пуассона, равный 0,3); s — толщина балки-
полоски.

Тогда допускаемая относительная начальная иогибь равна

(	\ _ т_________________(6 271

I, s L‘'6(1-VJ)	247s s •	1

Упругопластический прогиб балки-полоски, находящейся
в состоянии сложного изгиба, определяем по принципу возмож-
ных перемещений, представляя его в виде ряда, удовлетворяю-
щего граничным условиям:

»>= £ Л„(1-со5-?=^),	(6.28)

где Ащ — коэффициент формы, определяемый граничными усло-
виями и формой нагрузки; х—текущая координата по длине
балки-полоски.

* Расчеты были выполнены совместно с инж. А. М. Бененсоном.

13 М. К Глозмаи
F

Придадим коэффициенту Am малое приращение Мт. В со-
стоянии равновесия приращение потенциальной энергии балки-
полоски

ЪЕП = bU , + 6Z72,	(6.29)

где 6С!| и 6С?2 — соответственно приращения работ поперечной
нагрузки q и осевой силы Т, которые равны

6£7i = q^bwdx = q ( бД„/1 — cos -П™Х-} dx =
о	о

=	Io	<6‘3°)

f>U2 = б $ (w' + t£'o)2 dx | = т ( (ю' + юо)бю' (/№
Lu	Jo

f f V* л . 2nkx , bx. six Y 2nm . ,
=}(,L л‘т~ *"—+—‘“Trl — x

X sin (OU dx = Ta Am +

.	4m2	, , .	2n2m2 т. . .

+ r~5----4rf-i >M„ = ——+

, &vn2

' a {4m2 — 1)

TbbAm,

(6.31)

	• ЛХ ,	a	g ,

где a/о = b sin —--форма начальной погиби (синусоидаль-

ная); b — стрелка начальной погаби; эд' — проигводаая от w.
Тогда

ЬЕП = б J [(аГ + tou)3 — Wti J =

= D« j (^" + ^о)б*/<*х = Оц J [ £ 4ft(-^-ycos^^—

. / л \2 -„ла: I л 2лт \2_2лтх . . ,

’“"T-jy-H ™s——

= аЛ,(^-У f Л + о. (i)s	=

- AFT V + (-2HL)"	D.S 6Л„, (6.32)

где Дц= -12(12_vs^---цилиндрическая

жесткость; Е — модуль
упругое™, откуда	+	, ОДЬ -

, 2л2т’	,

— да ----- ТАт +

8птТЬ .
a(W- П ’

I 4п2/л2 Dua	Та \ л	да3 , 2а ТЬ

к а2	2	2 )Лт~~ 4п3т3 + л 4m3—I

f-A»- <б.зз>

Пусть



4n2maD„
а1

тогда

Ат

+ <6-34>

Численные значения допускаемой относительной начальной
погиби wo/s получим, задаваясь значениями q, Т, ot, a/s и $,
подставляя их в (6.34), а затем полученные значения после-
довательно в (6.28) и (6.27).

Расчеты были произведены па ЭВМ ЕС-1022. Принимались
следующие значения варьируемых параметров: a/s = 304-55;
От =235 МПа; q = 19,6-^-137 кПа; s = 14 мм. Результаты рас-
четов представлены на рис. 6.9 в виде графика зависимости
допускаемой относительной погиби (^o/s)«on от параметра a/s,
характеризующего гибкость балки-полоски, при условии удов-
летворения требованиям Правил PC по местной прочности
днищевой обшивки:

г-ЗвОдд/^-,

где q = d для сухогрузов (с);

s=ioi“V1F’

где q = D для танкеров (т).

Расчеты показали, что для корпусов морских транспортных
судов с a/s <40—50 отношения (te>0/s)Mn — 0,15 4-0,2 для сухо-
грузов и (wc/s)Mn = 0,12 для танкеров.

В расчеты входила средняя погибь, а не максимальная, так
как предполагали, что изгиб пластины цилиндрический и погибь
по ширине пластин и по поперечному сечению судна распреде-
лена случайно (в допуске), поэтому можно принять следующее:
допустимая начальная стрелка погиби не должна превышать
0,5 толщины пластины, т. е. шддоп < 0,5s, и протяженность такой

13*

195
начальной погиби не должна превышать более половины пери-
метра поперечного сечения палубы или обшивки.

Весьма важным как для технологичности, так и для обеспе-
чения несущей способности связей судового корпуса является
допуск па деформацию набора в собственной плоскости. Как
видно из табл. 6.4, значение допускаемой деформации незави-
симо от размеров связей установлено равным 2 мм на погонный
метр или шпацию набора, в зависимости от того, что меньше.

Рис. 6.9 Зависимость допускаемой относительной
погиби w0/s от a]s

Очевидно, что вопрос о допустимой деформации набора
в собственной плоскости связан с оценкой влияния начальной
погиби (допустимой стрелки строительной погиби) на несущую
способность.

Балки набора перекрытий можно разделить на 2 группы.

1.	Балки, находящиеся в условиях сложного изгиба, напри-
мер балки, участвующие в восприятии общего изгиба и несущие
поперечную нагрузку,— все продольные связи корпуса.

2.	Балки, несущие только поперечную нагрузку — попереч-
ные связи корпуса.

Очевидно, что балки, работающие под воздействием различ-
ных нагрузок, по-разному их воспринимают. Следовательно
начальная стрелка погиби будет влиять на несущую способность
балок набора по-разному, поэтому одинаковый допуск на на-
чальную стрелку погиби неправомерен, он должен учитывать
размеры балок.

Рассмотрим балки первой группы. Для продольного набора
корпуса принимаем следующие допущения:

— балка двухопорная, шарнирно опертая (т. е. статически
определимая), загруженная продольной силой (допускаемые на-
пряжения 0,45 От) и поперечной равномерно распределенной
нагрузкой (это допущение дает ошибку в безопасную сторону
и правомерно, так как для статически неопределимых связей
потеря несущей способности происходит в несколько этапов,
на одном из которых балка переходит к статически опреде-

Рис. 6 10. Элемент рассчитываемой балки



лимой за счет образования определенного числа пластических
шарниров и дальнейшее нагружение в целом аналогично слу-
чаю статически определимой балки, загруженной также под-
держивающими опорными моментами в пластических шар-
нирах);

—	действует гипотеза плоских сечений;

—	материал связей идеально упругопластический, т. с. дей-
ствует диаграмма Прандтля;

—	нагружение однократное до предельного состояния;

—	обеспечена устойчивость перекрытия в целом и элемен-
тов связей при действии сжимающих нагрузок.

Рассмотрим * элемент длины балки, изображенный на
рис. 6.10, где приняты следующие обозначения: q— интенсив-
ность равномерно распределенной поперечной нагрузки; Т—
продольная сила; М — изгибающий момент; N— перерезываю-
щая сила; — начальная погибь; w — упругопластический
прогиб; // — высота балки; Ft, F2 — площади поперечных сече-
ний поясков; w — площадь сечения стенки.

* Расчеты были произведены совместно с инж. А. М. Бененсоном.
Исходя из условия равновесия элемента, можно записать:

4N _/1>т ^{w + w,,)
dx —ч-г1 d?

или

л ' Т di(w + wo)
dx2 —<i + 1 idP ’	ib-Jb>

где x — текущая координата.

Интегрируя (6.35), получаем распределение изгибающих
моментов по длине балки 1:

M(x) = J£^f^~+T(a!, + w).	(6.36)

Предельное состояние наступит при х = 1/2, где ^ = 0.
Из (6.36) получим, что при наличии начальной погиби (шо^О)
и отсутствии начальной погиби (wo = O) предельные изгибаю-
щие моменты равны

+	+	(6.37)

и

М1ф!=-^ + Т»,	(6.38)

соответственно.

Учитывая, что в рассматриваемом случае Мпр при Т =const
является характеристикой только формы и размеров профиля
сечения и

Мпр, = Мпр2,	(6.39)

—^2=-^-[ау„ + (аг, — ®2)].	(6.40)

Поскольку qs > qi, то
w2 < w, + ау0,	(6.41)

тогда

_Д£_=	+	(642

42	Mnp—Twt	'	1

Считаем w0 и Т заданными. Для определения необхо-
димо найти Мпр, auj и W2, зависящие от Т. Зависимость &q/q
от Т нелинейная.
г

Для определения МПр рассмотрим предельное состояние се-
чения (т. е. пластический шарнир), показанное на рис. 6.11.
Условия равновесия сечения

\cdF = T-,	]

.	(6.43)

J иг dF = М + Гб", J

где z — расстояние точки сечения от нейтральной оси п—п\
6" — смещение центра тяжести сечения от оси п—п.

Для профиля, показанного на рис. 6.11,

(г, + Ч °* ~ (яд~~ м	<6-44)

----~~ мот 4-	okjt + F2 (Н — е2) ат =

= МПР + Гб",	(6.45)

где е2 — расстояние от оси п—п до свободного пояска. Из (6.44)
следует, что

Учитывая, что

(6.46)

Л1пр = ат	10 +	—es)] —

— Г (е2 — «О,	(6.47)

где — отстояние свободного пояска от ЦТ сечения.

Так как в момент потери несущей способности прогиб не
определен, будем его искать Для состояния, достаточно близ-
кого к потере несущей способности, т. е. при Мтах = О.ЭЭМдр.

Учитывая, что балка статически определима, распределение
Л1(х) неизменно в любой стадии вплоть до потери несущей
способности и является функцией только внешней нагрузки.

В предельном состоянии балки можно выделить три состоя-
ния поперечных сечений, для которых будем искать зависи-
мости: упругую стадию работы; упругопластическую стадию
с одной зоной пластичности; упругопластическую стадию
с двумя зонами пластичности.
Для упругой стадии работы положение нейтральной оси
п—п определяем из условия

e'i = e,+l>’,	(6.48)

где ₽i — определяется по (6.46), et —положение нейтральной
оси с учетом осевой силы.

Смещение б" за счет действия осевой силы Т определяем из
условия

=тг'Ъ,+к+.=0;	<6-49)

Рис. 6,11. Поперечное сече-
ние рассчитываемой балки

Рис. 6.12. Эпюра напряжений по высоте се-
чения бални с одной зоной пластичности (а)
и двумя зонами пластичности (б)

г'=~ТГ f, + f, + <. =~6";	<6'50>

г = т fl+'k+„ .	<6-5»

где I — упругий момент инерции сечения, 2]—координата,
отсчитываемая от оси, проходящей через центр тяжести сече-
ния. Кривизна равна

(6.52)

Упругая стадия работы будет иметь место при

= е, от.	(6.53)

В упругопластической стадии с одной зоной пластичности
происходит дальнейшее смещение нейтральной оси за счет раз-
вития пластичности по сечению (рис. 6.12,а). Поскольку нами
принята гипотеза плоских сечений,

Х =

£а

(6.54)

где а — удаление границы упругой зоны от нейтральной оси.
Применяем (6.43) к эпюре, изображенной на рис. 6.12,а:

Urfi + о, (я, - a) -jj- + а, - <7,---й----—

+ —---------я-------а. й- + Рл-------------;------= М + Т (е, - а).

После преобразований этих выражений получаем

+(f'--5-+")e;-"2(4+^)“0;

(6.55)

^-e-№-2fs

ft (а, еО=0;|
5 (a, <?[)=0.J

(6.56)

Решение системы (6.56) можно получить численными мето-
дами, исходя из того, что fi и должны быть гладкими непре-
рывными функциями. Используем разновидность метода конеч-
ных приращений и начальные значения

(6.57)

(6.58)
n	^f,

Вычислив значения частных производных ;

<?fo

, получим условия:

^Де;+^_Да+Л=.о;

^_Де, + ^-Да + 5 = 0.

Решение полученной системы линейных уравнений относительно
Да и Aej тривиально. Далее определяем новые значения

а =«! — Да;

e'i = е, + Дб1

(6.60)

методом последовательных приближений, после каждого из
которых проверяем условие (6.56) при некоторой допустимой
погрешности. Если данное приближение не обеспечивает требуе-
мой точности расчета, полученные значения а и et используем
в качестве начальных для следующего приближения. Расчет
прекращаем, когда значения Да и Aei становятся достаточно
малыми по сравнению с высотой профиля.

Когда на противоположной стороне сечения также наступает
пластичность, вторая стадия заканчивается:

Н — е.

о, =----—ат от.	(6.61)

Реализация этого метода на ЭВМ дает вполне удовлетвори-
тельную сходимость.

При упругопластической стадии с двумя зонами пластич-
ности эпюра напряжений имеет вид, показанный на рис. 6.12,6.
Раскрывая (6.43) применительно к этой эпюре, получаем:

г- * ^2 — а	г-.	И —— (йо Д- а)

Fttjr Ч——ыат — Е8от---------<оот - - Т:

„	, <е2— а) (е24- а) ш , 2 ааш ,

Fw, +	~н~ °т + “з—7Г °т +

, [(# — e2}s— а2] ш > с /и .

+ ----y------- От + Ft (Н - ег) от =

= М + 7’(е2~е),
откуда

Дальнейшего смещения нейтральной оси не происходит,
поскольку развитие пластичности симметрично относительно
оси.

При приближении к пластическому шарниру а->0; /С^-оо,
в сечении образуется излом оси.

Упругопластический прогиб балки w можно получить дву-
кратным интегрированием кривизны оси балки К\х) по длине.

Вследствие симметрии упругой линии относительно сере-
дины длины, рассматриваем половину балки. Разбиваем ее на
некоторое число равных элементов (в рассматриваемом случае
на 25). В каждом сечении при заданных нагрузках определяем
кривизну по (6.54). Интегрирование кривизны по длине балки
с целью получения прогиба производим численно (методом
трапеций).

Расчеты, проводимые по составленной программе на ЭВМ
ЕС-1020, показали, что если стрелки первоначальной погиби
пропорциональны высоте профилей, то снижение несущей спо-
собности за счет этой погиби примерно одинаково. Это иллю-
стрируется рис. 6.13, па котором приведены графики зависи-
мости снижения несущей способности балок от осевых усилий
при заданных значениях первоначальной погиби.

Как известно, в практике при постоянном уровне осевых
напряжений в качестве критерия, определяющего допустимую
первоначальную погибь в плоскости балок, используется ее
значение, равное шпации или 1000 мм, в отношении к высоте балки
(Wo/H). Это значение, определяемое отношением &q/q, как видно
из графиков на рис. 6.14, практически одинаково для всего ряда
профилей, а наблюдаемый на графиках некоторый их разброс
объясняется отсутствием широкого геометрического подобия для
ряда профилей. Этот критерий наиболее подходящий для норми-
рования допуска на первоначальную погибь балок набора.

Зависимость снижения несущей способности балок от уровня
осевых напряжений более сложна, с их ростом быстро сни-
жается несущая способность.

Для всех рассмотренных профилей с ошибкой в безопасную
сторону при <То = О,45стт и =-^- отношение ^q!q не
превышает 5%, т. е. принятой в настоящее время точности
расчетов.

Для продольных профилей вышеизложенное позволяет реко-
мендовать отличающийся от существующего норматива допуск
на начальную погибь, равный wo = HI20, но не больший до-
пуска на стрелку погиби обшивки (или настила), на которую

Рис 6.13. График зависимости снижения несущей способности
от начальной погиби

набор установлен. Необходимость ограничения погиби набора
допускаемой стрелкой погиби обшивки очевидна—обшивка,
как правило, подтягивается к набору, особенно если продоль-
ные балки имеют высоту 300—400 мм.

Предлагаемый допуск позволит в значительной степени со-
кратить объем правки и исключит неоправданное несоответствие
между высотой профиля и толщиной обшивки, существующее
в ряде конструкций.
Теперь рассмотрим балки второй группы. Так как набор
(балки) второй группы в общем изгибе корпуса не участвует
и на его несущую способность влияет только поперечная на-
грузка, допуски, предлагаемые выше для продольного набора,
могут быть распространены на поперечный набор с большим
запасом в безопасную сторону.

Действующие нормативы (см. табл. 6.2) в части допусков
па деформации набора в собственной плоскости должны быть
пересмотрены.

Конструктивные допуски, связанные с эстетическими требо-
ваниями. Требования к внешнему виду судовых конструкций —

Рис. 6.14. Графики снижения несущей способности
при ®о/Я»“ и Т/От (Fi + a/) =0,45; а — по.чосо-
бульбов, б — тавров

надстроек, переборок коридоров и помещений внутри корпуса —
также регламентированы (см. табл. 6.4).

Наиболее заметная неприемлемая по эстетическим требо-
ваниям деформация встречается при приварке бортового набора
к наружной обшивке в оконечностях, особенно в носовой. Вслед-
ствие заострения обводов и установки набора перпендикулярно
ДП между бортовым набором и наружной обшивкой обра-
зуется острый угол, н, для того чтобы выдержать заданный
катет сварного шва (например, 5 мм), приходится наплавлять
шов, соответствующий большему калибру (например, 8—10 мм).
Возникающие при этом остаточные напряжения от продольного
и поперечного укорочений приводят к большим деформациям
обшивки — ребристости — и неприемлемому внешнему виду.
Поэтому нужно или обрабатывать кромку набора таким обра-
зом, чтобы устранять естественно возникающий зазор, или про-
ектировать сварку с разделкой кромок набора.

Для носовой и кормовой оконечностей, где вследствие уста-
новки промежуточных шпангоутов шпация получается равной
300—400 мм, а отстояние палуб, платформ и бортовых стринге-
ров 2—2,5 м, отношение сторон опорного контура пластин
наружной обшивки оказывается равным 5—8, вследствие чего
наружная обшивка также получает недопустимую ребристость,
имеющую тенденцию к увеличению в процессе эксплуатации.
Предлагаемые автором установка дополнительных бортовых
стрингеров, чтобы обеспечить отношение сторон опорного кон-
тура д7д=»2, и уменьшение пролета поперечного набора поз-
воляют при обеспечении неизменной прочности бортового пере-
крытия и сохранения массы резко уменьшить деформации.
Введение дополнительных бортовых связей и уменьшение за
счет этого размеров поперечного набора должно найти отраже-
ние в Правилах PC.

6.2. Конструктивные и технологические мероприятия,
уменьшающие деформации

В процессе сварки корпусных конструкций возникают внут-
ренние напряжения и деформации, являющиеся следствием не-
равномерного нагрева конструкций при сварке в условиях,
исключающих свободное развитие тепловых перемещений. Раз-
личные технологические параметры, так же как и различия
в конструктивном оформлении одной и той же по назначению
конструкции, приводят к разным деформациям. Избежать
сварочных деформаций невозможно, так как они являются след-
ствием самого процесса сварки, но их можно уменьшить путем
осуществления конструктивных и технологических мероприятий,
т. с. повышения уровня технологичности. Общеизвестно, к ка-
ким негативным последствиям Приводят возникающие при
сварке остаточные деформации. Так, например, работы по
правке местных деформаций на топколистовых конструкциях
(толщиной до 6 мм) составляют не менее 30%, а иногда до-
стигают 50—60 % суммарного объема работ по сборке, сварке
и рубке этих конструкций. Нередко встречаются случаи, когда
правка превышает трудоемкость сборки и сварки. Процессы обра-
зования сварочных деформаций весьма сложны; их рассматри-
вают дифференцированно при расчленении на отдельные состав-
ляющие с учетом взаимосвязи этих составляющих.

Существует много различных способов предупреждения и
регулирования деформаций, как общих (вызывающих изме-
нение размеров и формы всей конструкции), так и местных
(вызывающих изменение размеров и формы части или отдель-
ных участков конструкции), которые в общем виде можно раз-
делить на конструктивные и технологические, в свою очередь
206
Ёазделяющиеся на тепловые, физические и геометрические,
оздействие на геометрические размеры конструкции (размеры
толщин, профиля набора, шпации, катеты угловых швов н др.)
с целью последующего снижения сварочных деформаций воз-
можно только в процессе проектирования.

Как уже отмечалось (см. гл. 4), наиболее технологичными
являются конструкции, в которых использованы листы
максимальной ширины и длины, гнутые профили, гофрирован-
ные листы, т. е. конструкция с минимальным объемом сварки.
Расчленение конструкции па отдельные элементы должно быть
таким, чтобы сварочные деформации, вызываемые отдельными
швами, нс суммировались, а проявлялись в пределах одного
элемента.

Рассматривая тонколистовые конструкции (выгородки, пере-
борки, платформы, палубы надстроек и т. п.), отметим, что
общим для них является наличие полотнища и набора одного
или двух направлений. Практика подтвердила полученный
многими исследователями вывод, что основное влияние иа раз-
мер и характер деформаций тонколистовых конструкции ока-
зывают швы приварки набора. При сварке листов образование
домиков в результате потери устойчивости нагретых зон имеет
место лишь при толщине листов s<3 мм. Совместное воздей-
ствие на полотнище деформации при сварке листов и приварке
набора определяется суммарной стрелкой прогиба, вызываемой
бухтинами на полотнище от потери устойчивости и провалами
полотнища от угловых деформаций. Для обеспечения устойчи-
вости полотнища при приварке набора в первую очередь необ-
ходимо стремиться к малым катетам (не более 4 мм). Примерно
80 % швов тонколистовых конструкций — малонагруженныс со-
единительные швы, передающие касательные усилия при попе-
речном изгибе, поэтому можно выбирать минимальный катет
шва. Размер минимального катета шва определяется Правилами
PC. Переход к двустороннему шву приводит к увеличению
деформации у рассматриваемых конструкций в 1,7—2,2 раза.

Наиболее существенным параметром, заметно влияющим па
размеры стрелки прогиба и ребристости, является отношение
сторон опорного контура пластин. Изменение этого отношения
с 4 до 2 приводит к уменьшению стрелки прогиба на 30%,
а влияние параметров сварки составляет 6—10%. Судовые
тонколистовые конструкции имеют отношение сторон опорного
контура достаточно большое—4—10. Объясняется это следую-
щим. Обычно для нижних палуб, платформ, палуб надстроек
используют поперечную систему набора, а для легких перебо-
рок, стенок надстроек — вертикальные стойки. Отношение сто-
рон опорного контура при пролете балок между бортом и кар-
лингсом 4—6 м и шпации 600—800 мм будет равно 6—10 соот-
ветственно, а при высоте стоек 2400—2600 и шпации 600—800 мм
на вертикальных стенках — примерно 4. Для уменьшения этого
отношения целесообразно вводить в состав конструкций или
прочные перекрестные связи, которые являлись бы опорами
балок главного направления, или легкие перекрестные связи
из полособульбового или полосового профиля небольшого по-
перечного сечения (чаще всегополособульба№5и6). В послед-
нем случае происходит некоторое увеличение массы (в случае
введения прочных перекрестных связей уменьшается требуемый
момент сопротивления и длина пролета балок главного направ-
ления), но уменьшается объем правки, что в ряде случаев позво-
ляет понизить стоимость конструкции. Введение перекрестных
связей увеличивает жесткость перекрытия; это предотвращает
его деформация при хранении, транспортировке и монтаже.

При выборе метода сварки необходимо предусматривать
обеспечение наибольшей производительности труда и оптималь-
ного технологического процесса, а также получение наименьших
деформаций. Для стыковых швов полотнищ из стали категорий
А; В, А32, В32 выбор метода основывается, как правило, на
получении минимальных угловых деформаций (домиков).
Исходя из этого условия оптимальным вариантом сварки яв-
ляется способ, обеспечивающий сквозной прогрев,— автомати-
ческая сварка под слоем флюса. Принципиальное значение
имеет способ приварки набора к полотнищу, выбирать который
надо из условия использования минимальной погонной энергии
нагрева свариваемых элементов. Наиболее целесообразным ва-
риантом является механизированная сварка плавящимся элек-
тродом в среде защитных газов.

На появление деформаций влияет также раскрой полот-
нища. Наиболее оптимальным является такой раскрой, при кото-
ром стыки полотнища параллельны набору главного направле-
ния и расположены в средней части шпации, что обеспечивает
минимальные деформации. При расположении стыков перпен-
дикулярно набору, волнистость полотнища установкой набора
устранить невозможно.

Важной конструктивной мерой для предотвращения общих
деформаций является максимальное укрупнепие секций, что
обеспечивает получение минимального количества монтажных
соединений, выполняемых на стапельном месте. Для уменьше-
ния общего изгиба конструкций сварные соединения необходимо
выполнять симметрично относительно центральных осей попе-
речного и продольного сечения.

Так как на величину остаточных деформаций сварных соеди-
нений влияет объем наплавленного металла, необходимо при-
менять сварные соединения, дающие минимальный объем, для
чего целесообразно использовать Х-образную разделку для
стыковых сварных соединений с толщиной $>10 мм, предпо-
читая ее V-образиой, что позволяет уменьшать поперечное
укорочение почти в 2 раза.
Глава 7
ПРИГОДНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА
К МЕХАНИЗИРОВАННОМУ
И АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ
ИЗГОТОВЛЕНИЮ, ПРИМЕНЕНИЮ РОБОТОВ
И ГИБКОПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Увеличение объема выпускаемой продукции невозможно
без механизации и автоматизации производственных процес-
сов, которые могут осуществляться как за счет применения
узкоспециализированного автоматического оборудования, пред-
назначенного для выпуска одного или нескольких изделий,
так и за счет использования промышленных роботов, автомати-
ческих манипуляторов и гибкопереналаживаемых автоматиче-
ских производств (ГАП).

Судостроительная промышленность, отличающаяся, как уже
указывалось, единичностью и мелкосерийностью производства,
особенно заинтересована в интенсивном освоении новых про-
грессивных средств, высокопроизводительных технологических
устройств, новых методов организации и прогрессивной техно-
логии. Необходимо отметить, что вследствие указанных особен-
ностей автоматизация судостроительного производства с по-
мощью узкоспециализированного автоматического или меха-
низированного оборудования имеет определенные границы
и возможности, хотя они еще далеко не на всех предприятиях
исчерпаны. Наиболее перспективным является высокоавтома-
тизированное производство, исключающее ручной и мало-
механизированный труд и обладающее рядом достоинств соци-
ального характера: возможностью закрепления кадров за счет
привлекательности труда; возможностью сохранения или даже
уменьшения численности работающих, что особенно важно
в связи с неблагоприятной демографической ситуацией на пер-
спективу; возможностью повышения культурно-технического
уровня работающих и требований к условиям и самому содер-
жанию труда.

Под механизацией производства понимают процесс замены
ручного труда человека работой машины при непосредствен-
ном участии человека в ее управлении и контроле. Механиза-
ция может быть частичной (охвачены отдельные операции
основного и вспомогательного производства) и комплексной
(охвачены все участки производства).

Автоматизация — это такой этап машинного производства,
при котором человек освобождается от непосредственного
14 м к. глозмаи	209
выполнения функций управления производственными процес-
сами и они передаются различным автоматическим устройст-
вам, благодаря чему уменьшается влияние субъективных
факторов на ход производственного процесса и повышается
качество его выполнения. Очевидно, что полностью автомати-
зировать можно те производственные процессы, которые ра-
нее были механизированы по всем основным и вспомогатель-
ным операциям, т. е. поточные линии.

Под гибкопереналаживаемыми автоматическими производ-
ствами (ГАП) подразумевают технологические комплексы
для обработки (изготовления) относительно широких групп
однотипных изделий (на базе групповой технологии), не тре-
бующие или требующие лишь незначительной и быстрой
перестройки при переходе от одного типоразмера изделий
к другому. ГАП отличаются высоким уровнем автоматизации
технологических и транспортных процессов и оперативного
управления, характеризуются универсальностью для различ-
ных заводов с различными программами, автономностью
и могут комплектоваться в комплексы более высокого уровня.

7.1.	Обеспечение автоматизированного и механизированного
изготовления конструкций корпуса

На современном этапе комплексная автоматизация и ме-
ханизации производственных процессов, внедрение робототех-
ники и ГАП являются теми основными направлениями даль-
нейшего совершенствования методов постройки судов, кото-
рые обеспечивают создание принципиально новых произ-
водств.

Для осуществления комплексной автоматизации и меха-
низации в первую очередь необходима технологическая одно-
типность конструкций. В судокориусострсеник технологическая
однотипность прежде всего характерна для первичной обра-
ботки стали, при которой осуществляют одинаковые правку,
очистку, грунтовку и сушку листового и профильного проката
в широком диапазоне типоразмеров. Однотипны и операции
тепловой и механической резки. Для механической резки
на гильотинах характерен прямой рез, а при использовании
газорезательных машин резка деталей различной конфигура-
ции обеспечивается соответствующими программами. Специ-
фика судостроительного производства традиционно связана
с технологической универсальностью.

Внедрение механизированного и автоматизированного изго-
товления корпусов судов можно обеспечить двумя путями:

—	созданием новых специализированных производств для
определенных типов судов;

—	созданием специализированных производств на сущест-
вующих предприятиях, обеспечивающих возможность авто-
матизации и механизации определенных технологических
процессов постройки корпусов для всех типов судов, строя-
щихся на данном предприятии.

По второму пути шли все судостроительные предприятия
в отечественном судостроении и большинство зарубежных
заводов и верфей. Так, в I960—80 гг. в корпусообрабатыва-
ющем производстве были внедрены комплексно-механизиро-
ванные линии достаточно высокой универсализации, а также
комплексно-механизированные линии в сборочно-сварочном
производстве, но в меньшем объеме, в основном только для
плоскостных секций. Универсализация последних значительно
меньшая.

В настоящее время и в перспективе вопросы технологич-
ности конструкций корпуса следует рассматривать исходя
из их пригодности к комплексной механизации и автоматиза-
ции технологических операций отдельных производств для всех
типов судов: корпусообрабатывающего, секционной сборки и
сварки, изготовления надстроек и т. п. [3, 14, 39, 41, 82].
Вопрос пригодности к автоматизированному и механизирован-
ному производству имеет еще один важный аспект — обеспе-
чение надежности, что для судостроения всегда являлось
и является главной задачей.

Известно, что на типовые показатели работоспособности
конструкции оказывает влияние не только средний номиналь-
ный режим операций, но и степень его прерывности. Каждый
перерыв в осуществлении комплекса технологических операций
создает нестационарность режима, которая проявляется как
быстрое изменение параметров режима в начале и в конце
процесса со стабильными параметрами или как перерывы
в выполнении технологических операций в пределах одного
процесса на каждом повторяющемся его звене.

Все ручные процессы и операции нестационарны, так как
по сравнению с машиной человек хуже выполняет контроль
над работой машин, оборудования и других людей, монотон-
ные и повторяющиеся операции, быстрый счет, медленнее
реагирует на сигнализацию, менее равномерно и с меньшей
точностью дозирует порции энергии и т. д. Вследствие этой
нестационарности снижается работоспособность и надежность
конструкции. Устранить эту причину уменьшения работоспо-
собности и надежности конструкций возможно, если ликвиди-
ровать прерывность процесса, т. е. перейти к непрерывному
процессу, который неосуществим без автоматизации или меха-
низации.

Рассматривая возможности механизации и автоматизации
на различных этапах постройки: предварительной обработке
материала; подготовке плазовых данных; разметке; обработке
(тепловой резке, механической резке, гибке, маркировке)
и комплектации; сборке, проверке и сварке узлов и плоскост-

14*	211
рабо.
ных секций; сборке и сварке полуобъемных и объемных сек-
ций; сборке, проверке и сварке блоков секций и блоков
корпуса; стапельной сборке, проверке и сварке; сборке, про-
верке, сварке и насыщении блоков надстроек, отметим, что
современное состояние корпусостроительного производства
характеризуется относительно низким уровнем механизации
и, вследствие этого, большим объемом ручных и пригоночных
работ. Например, уровень механизации стапельных работ
не превышает в среднем 24 % [20, 30] (табл. 7.1 и 7.2) при
общем уровне механизации и автоматизации на корпусных
работах примерно 36—40 %, а в судостроении — примерно
45—50 %. Механизированы главным образом сварочные ра-
боты и подъемно-транспортные операции. Такой небольшой
процент механизации объясняется не только единичным-
и мелкосерийным характером производства, но и специфич-
ностью конструкций корпуса, имеющих большие габариты
и массу, а также недостаточным уровнем их технологичности.
Уровень автоматизации сварочных работ на стапеле также
намного ниже общего уровня автоматизации сварки на рабо-
тах при постройке корпуса.

Таблица 7.2. Показатели технического уровня н уровня автоматизации
и механизации корпусного производства

Показатель уровня	Производство		
	корпусообраба- тывающее	сборочно-сва•	|	стапельное
Общий технический уровень	0,45—0,55	0,4-0,5	) 0,3—0,4
Уровень автоматиза- ции сварочных работ. %	-		55—70

Наиболее высокого уровня достигла автоматизация и ме-
ханизация в корпусообрабатывающих цехах как вследствие
вышеотмеченной универсализации самих технологических про-
цессов, станков, машин и оборудования для обработки, так
и благодаря внедрению новых прогрессивных технологических
процессов; масштабной разбивки теоретического чертежа с по-
мощью ЭВМ, автоматизированной и механизированной обра-
ботки корпусной стали и профилей, электронной техники, ра-
ботающей по программам (автомат газовой резки типа «Кри-
сталл» и т. п.).

Необходимо отметить, что имеющиеся на отдельных судо-
строительных предприятиях станки, а также автоматизиро-
ванные и механизированные линии могут обрабатывать листо-
вой и профильный прокат лишь до определенных размеров —
10 м по длине и 2,4 м по ширине. Переход на обработку бо-
лее крупных деталей, в первую очередь по ширине, потребует
модернизации оборудования механизированных линий и стан-
ков. Исключение составят предприятия, где могут обрабаты-
вать листы размерами до 16 м по длине и 3,2 м по ширине.
(Максимальная ширина листов на японских линиях 4 м.)

Механизация и автоматизация в цехах секционной сборки
и сварки охватывает производственные процессы, относящиеся
к узловой и секционной сборке. Разработаны и внедряются
в сборочно-сварочное производство автоматизированные агре-
гаты и линии для сборки и сварки прямолинейных и криво-
линейных тавровых балок; линии сборки и сварки плоских
секций с набором одного направления и крупных плоских сек-
ций с набором двух направлений; различные агрегаты для
установки, обжатия и приварки набора секций. Поточные ли-
нии изготовления крупных плоских секций характерны тем,
что подкрепляющие узлы и детали насыщения секций необхо-
димо устанавливать вручную и затем приваривать полу-
автоматами или вручную. Кроме линий в цехах секционной
сборки и сварки применяют механизированные приспособле-
ния и оборудование: листоукладчики для прямых и гнутых
листов, агрегаты для установки и приварки набора, приспо-
собления для обжатия набора, порталы для одновременной
сварки нескольких швов, сборочные кондукторы. Наиболее
распространенные приспособления и оснастка описаны в [20,
39, 69].

Особенности единичного и мелкосерийного производства
не стимулируют внедрение специализированных линий, осна-
стки и приспособлений, которые могли бы способствовать
полной механизации и автоматизации технологических про-
цессов на секционной сборке и сварке, так как создание их
требует больших затрат и они себя не всегда окупают. Сле-
довательно, необходимо стремиться к таким линиям, которые
можно было бы использовать для постройки не только одно-
типных судов различных размеров, но и судов различных ти-
пов. Существующую в настоящее время оснастку и приспособ-
ления для секционной сборки и сварки можно условно разде-
лить на единичную, предназначенную для механизации и
обеспечения изготовления определенных типов секций конкрет-
ных корпусов судов, и универсальную, которую возможно
использовать при сборке и сварке практически любых секций
(прижимные приспособления, специальные универсальные
постели, стягивающие и выравнивающие приспособления
и т. п.).

На некоторых японских верфях [35] при изготовлении
плоскостных секций со смешанной системой набора применяют
следующий метод: детали набора предварительно собирают
в решетку, которую затем подают по конвейеру на поточную
214
линию, устанавливают на заранее размеченных местах и прива-
ривают к полотнищу. Масса секций 80—250 т. Для пропуска
набора главного направления через перекрестные связи
используют специальное монтажное устройство, которое
позволило сократить до 30 % рабочих, занятых на этой опе-
рации.

В компании «Мицубиси хэви индастриз» внедрена авто-
матическая машина для узловой сборки крупных частей на-
бора без разметки. Эта машина служит для установки бра-
кет и ребер жесткости, которые заранее вложены в кассеты
машины, откуда их- поочередно извлекают и устанавливают на
стенку рамного шпангоута специальным подъемником. Затем
производят электроприкватку, шпангоут по конвейеру переме-
щают на заданное расстояние, и операцию повторяют. При
сборке обычными методами таких конструкций массой до
2400 т в течение месяца занято 20 рабочих, а с использованием
машины — всего 5 рабочих. Эта же фирма разработала авто-
матическую поточную линию по сборке и сварке криволиней-
ных секций, позволившую сократить трудоемкость их изготов-
ления до 40 %.

Очевидно, что самой сложной и актуальной задачей яв-
ляется механизация и автоматизация работ на стапельном
месте, особенно сборочных операций, уровень механизации
которых по сравнению с общим уровнем стапельных работ
почти в 2 раза меньше (10—15%). Механизация сборочных
работ также должна осуществляться комплексно, с учетом
специфики стапельных мест, работ и операций.

Стапельные места и стапельные цехи по выбору средств
механизации условно разделяют на три группы:

—	цехи, использующие наклонные стапели и строящие
суда водоизмещением 500—90 000 т — группа 1;

—	цехи, использующие строительные доки, эллинги е гори-
зонтальными стапельными местами и строящие суда водоиз-
мещением 5000 т и выше — группа II;

—	цехи, использующие горизонтальные стапели (открытые
и закрытые), эллинги и строящие суда водоизмещением 250—
5000 т — группа Ill.

В настоящее время внедрение механизации на стапельных
местах осуществляют главным образом по линии использова-
ния механизированных опорных устройств и переносных ме-
ханизированных приспособлений [20]. Данные об использо-
вании механизированных приспособлений на стапельных рабо-
тах приведены в табл. 7.3.

Автор считает, что автоматизация стапельных работ может
перспективно развиваться по линии использования робототех-
ники, а создание окупаемых автоматических линий на ста-
пельных работах возможно только при соответствующих
объемах работ.
Таблица 7.3. Механизированные приспособления, используемые на стапельных работах

		Сборка	нижнем положении	Сборка и вертикальном положении		| Сборка в потолочном положении
Ви	материала,	Соединение				
		стыковое *	|	тавровое	стыковое	тавровое	стыковое	|	тавровое

Конструкции со свободным доступом для сборки ОБШИВКА						
Листы ТОЛ-	Переносное	Прижимное при-	Переносков при-	Приварное при-	Неприварное	Приварное
ЩИНОЙ до 8 мм	приспособление	способление с гид-	способление	способление с гид-	или приварное	приспособле-
	с электромаг-	равлическим дом-	с электромагни-	равлическим дом-	приспособление	ние с гидрав-
	нитами	кратом  Гидравлический талреп или стяж- ка-домкрат	тами  Непривариое приспособление с гидравлическим домкратом	кратом  Гидравлический талреп или стяж- ка-домкрат	с гидравличе- ским домкра- том	лическим дом- кратом  Гидравличе- ский талреп или стяжка- домкрат
Листы тол-	Приварное	Прижимное при-	Катучее обору-	Приварное при-	Приварное	Приварное
циной более	или непривар-	способление с гид-	дование с элек-	способление с гид-	приспособление	приспособле-
	ное приспособ- ление с гидра- влическим дом- кратом	равлическим дом- кратом	тромагнитами	равлическим дом- кратом	с гидравличе- ским домкра- том	ние с гидрав- лическим дом- кратом
	Катучее обо-	Гидравлический	Специальная	Г идравлический	Специальная	Гидравличе-
	рудование	талреп или стяж-	скоба, пропускае-	талреп и стяжка-	скоба, пропу-	ский талреп
	с электромаг- нитами	ка-домкрат	мая в зазор ме- жду кромками об- шивки, и гидрав- лический домкрат	домкрат	скаемая в за- зор между кромками об- шивки, и гид-	или стяжка- домкрат

равлический
домкрат

НАБОР

Полособульб до № 10	Сборочная скоба с экс- центриковыми прижимами	Приварное при- способление с гид- равлическим дом- кратом	Сборочная скоба с эксцентрико- выми прижимами	Приварное при- способление с гид- равлическим дом- кратом	Сборочная скоба с экс- центриковыми прижимами	Приварное приспособление с гидравличе- ским домкра- том
Полособульб более № 10, тавры, стрин- геры, флоры	Сборочная скоба	Гидравлическая стяжка-домкрат  Приварное при- способление с гид- равлическим дом- кратом	Сборочная ско- ба с гидравличе- скими домкратами	Гидравлическая стяжка-домкрат  Приварное при- способление с гид- равлическим дом- кратом	Сборочная скоба с гид- равлическими домкратами	Гидравличе- ская стяжка- домкрат  Приварное приспособление с гидравличе- ским домкра- том

Конструкции, труднодоступные для сборки
ОБШИВКА

Листы тол-
щиной до 8 мм

Листы ТОЛ-

ЩИНОЙ более

Приварное
приспособле-
ние с гидрав-
лическим дом-
кратом

Приварное
приспособле-
ние с гидрав-
лическим дом-
кратом

Приварное при-
способление с гид-
равлическим дом-
кратом

Приварное при-
способление с гид-
равлическим дом-
кратом

Приварное при-
способление с гид-
равлическим дом-
кратом

Приварное при-
способление с гид-
равлическим дом-
кратом

Приварное при-
способление
с гидравлическим
домкратом

Приварное при-
способление с гид-
равлическим дом-
кратом

Приварное
приспособле-
ние с гидрав-
лическим дом-
кратом

Приварное
приспособление
с гидравличе-
ским домкра-

Прнварное
приспособле-
ние с гидрав-
лическим дом-
кратом

Приварное
приспособле-
ние с гидрав-
лическим дом-
кратом
F

Продолжение табл, 7.3

сборки coeaat
При анализе объемов автоматизации и механизации в кор-
пусостроении видно, что механизированные и автоматизиро-
ванные линии внедрены в большей степени на операциях
и производствах по обработке и сварке. Это, как уже указыва-
лось, объясняется тем, что обработка выполняется на станках,
сварка осуществляется автоматами и полуавтоматами, а сборка
и проверка — операции, требующие выполнения большого объема
ручных работ.

Механизация и автоматизация в большом объеме предъяв-
ляют определенные требования к конструкциям корпуса, для
удовлетворения которых необходимо осуществлять нижепере-
численные мероприятия.

1.	Упрощать форму и обводы корпуса, что позволяет

—	сократить протяженность обрабатываемых и сваривае-
мых кромок;

—	снизить объем гибочных работ, а в некоторых случаях
отказаться от них полностью;

—	увеличить количество плоскостных секций;

—	увеличить объем автоматической сварки за счет исключе-
ния криволинейных пазов и стыков и криволинейных обводов;

—	упростить сборочные работы за счет исключения криво-
линейных обводов и кромок и, что исключительно важно,
уменьшить объем подгоночных работ;

—	уменьшить объем оснастки и приспособлений (постелей,
кантователей, специальных устройств и т. п.);

—	уменьшить объем плазовых разработок;

—	быстро переналаживать технические Средства, позво-
ляющие осваивать производство новых конструкций без изго-
товления новой оснастки и приспособлений.

2.	Стремиться к получению максимально возможных габа-
ритов блоков и секций, исходя из имеющегося подъемно-транс-
портного и технологического оборудования заводов-строите-
лей, что обеспечивает

—	использование листов и профиля больших габаритов;

—	получение минимального количества секций и блоков,
а следовательно, и минимального количества швов, выполняе-
мых на стапельном месте, т. е. перенесение максимального
объема работ со стапеля в цехи, где возможно изготовление
на автоматизированных и механизированных линиях;

—	уменьшение общих деформаций корпуса при сварке, по-
лучение достаточно жестких конструкций, позволяющих
использовать приспособления, оснастку, механизмы и т. п. без
получения остаточных деформаций;

—	возможность производства сборочных работ по замкну-
той схеме, при которой усилия воспринимаются смежными
участками собираемой конструкции и на площадки цеха
и другие устройства цеха, стапеля и т. п. не передаются, что
требует применения меньших усилий, чем по открытой схеме,
при которой они воспринимаются площадками, плитами, стен-
ками или другими элементами оборудования цехов, стапелей;

— уменьшение количества соединительных деталей, уста-
навливаемых на стапельных местах россыпью.

3.	Исключать из плоских секций криволинейные участки,
что позволяет

—	увеличить объем секций, изготавливаемых на линиях
плоских секций;

—	размещать монтажные пазы в пределах плоских частей;

—	исключить расположение монтажных соединений в ме-
стах большой кривизны.

4.	Внедрять одностороннюю автоматическую сварку, что
дает возможность

—	увеличить объем автоматической сварки на секционной
сборке и сварке;

—	исключить процесс кантовки секций;

—	увеличить объем сварки автоматами на стапеле во всех
положениях.

5.	Устанавливать технологичные конструктивные и техно-
логические допуски:

—	оценивать технологичность принятых конструктивных
допусков и их влияние на технико-экономические показатели;

—	определять действительно требуемые конструктивные
допуски, учитывающие особенности технологических про-
цессов.

Указанные общие требования позволяют отметить не-
сколько общих тенденций и определить конкретные требования
к форме корпуса (см. гл. 2) и к отдельным конструкциям, де-
талям, секциям, блокам (гл. 8).

Так как работы в цехах секционной сборки и сварки и ста-
пельных цехах составляют 30—37 % общего объема работ по
постройке судна, задачи механизации и автоматизации сек-
ционной и стапельной сборки и сварки являются наиболее ак-
туальной задачей, решению которой проектировщики должны
всемерно способствовать.

В конструкциях корпуса наиболее широко применяют узлы
пересечения балок набора разной высоты, которые можно вы-
полнять в различном конструктивном оформлении: непосредст-
венной сваркой стенок пересекающихся связей, кничными
соединениями, установкой заделок — односторонних и двусто-
ронних, встык или внакрой. Конструктивное оформление таких
пересечений, характерных и для узлов прохода набора через
флоры и переборки, зависит от того, каким должно быть
соединение: проницаемым или непроницаемым. Для обеспече-
ния автоматизированной и механизированной сборки и сварки
необходимо проектировать в перекрестных связях такие от-
верстия, которые позволяли бы осуществлять их свободную
установку на балки главного направления, которые первыми
220
устанавливаются механизированным способом и привари-
ваются автоматом, т. е. применять так называемый «раздель-
ный» метод сборки и сварки. В непроницаемых конструкциях
необходима установка заделок, что также следует учитывать.

Использование того или иного конструктивного оформле-
ния узлов пересечения набора определяется также их количе-
ством и технологией, принятой на данном заводе. Однако,
рассматривая технологичность узлов пересечения по их при-
годности к автоматизированному и механизированному изго-
товлению, необходимо иметь в виду, что использование узлов
пересечений с заделкой приводит к необходимости ручной
сборки (установки подгонки) заделок и ручной сварки в очень
неудобных условиях. Наиболее технологичным вариантом для
узлов пересечения полособульбового набора главного направ-
ления является непосредственная сварка стенок пересекаю-
щихся связей или, что более затруднительно для выполнения
на автоматизированных линиях сборки и сварки, кничные
соединения.

При раздельном методе сборки и сварки можно полностью
механизировать все операции. Установка связей двух направ-
лений при установленном и приваренном наборе главного на-
правления и ликвидации тяжелых ручных подгоночных опера-
ций связаны с решением вопросов точности изготовления
и установки деталей в узлах пересечения, набора, которая ока-
зывает влияние на работоспособность и надежность конструк-
ций. Правила классификационных обществ допускают различ-
ные варианты соединения балок набора с рамными связями:
как путем непосредственной сварки стенок балок, так и с по-
мощью соединительных деталей, но при любом варианте
должна быть выдержана требуемая площадь сечения соедини-
тельных деталей. Требования классификационных обществ
к таким узлам можно свести к двум основным: соединения
должны обеспечивать восприятие рамными балками набора
опорных реакций балок главного направления и местную
устойчивость равных (перекрестных) связей.

В соответствии с действующей нормативной документацией
обязательна установка заделок в узлах пересечения балок,
расположенных в районах носовой оконечности, ледовых под-
креплений, размещения конструкций спускового устройства
и в днищевом перекрытии. Очевидно, что для всех остальных
узлов пересечений необходимо для возможности изготовления
секций на поточных линиях проектировать конструкции без
использования заделок.

Размерный анализ вариантов конструктивного оформления
пересечения набора на основании теоретических и эксперимен-
тальных исследований показал, что в ряде случаев возникает
необходимость подгонки балок главного направления в зави-
симости от их высоты, которая сводится либо к подрезке
кромок вырезов в стенке перекрестной связи, либо к необходи-
мости ликвидировать повышенные зазоры между кромками вы-
реза и стенкой балки главного направления. В первом случае
требуются дополнительные ручные операции — разметка, под-
резка или подрубка кромок, зачистка,— а иногда снятие и по-
вторная установка рамной балки. Во втором случае зазор ком-
пенсируется либо увеличением катета шва, либо установкой
заделок встык или внакрой. Чтобы исключить дополнительную
пригонку, при проектировании конструкций с раздельным ме-
тодом сборки и сварки в отдельных случаях необходимо увели-
чивать в рамных связях размеры свободных вырезов для про-
хода балок главного направления (полособульбовых про-
филей).

Для выбора конкретного узла пересечения следует обеспечить
проведение на каждом предприятии для конкретного судна срав-
нительный анализ, на основании которого можно принять наи-
более технологичный вариант.

Размерный анализ узлов пересечения набора подробно из-
ложен в [9, 20]. Отметим, что работоспособность таких узлов,
в условиях статически переменного нагружения обеспечи-
вается, если отношение площади сечения соединительных дета-
лей к площади набора удовлетворяет условию /с//н^0,8. За-
требование обязательно в тех соединениях, где касательные
напряжения в стенках балок близки к допускаемым.

При переходе на использование конструкций со свобод-
ными вырезами, практически исключающими необходимость
пригоночных работ, требуется установка заделок или книц,
которая выполняется вручную. Установка книц является бо-
лее технологичной операцией, так как выполняется в более
удобных условиях.

Применение симметричного профиля исключает возмож-
ность непосредственной приварки стенки перекрестной связи
к балкам главного направления, однако обеспечивает отсутствие
скручивания балок при их изгибе. При такой конструкции
соединения обязательно использование книц.

Выполненные исследования показали, что раздельный спо-
соб сборки и сварки повышает степень технологичности и при
применении средств механизации и автоматизации снижает
трудоемкость до 2,5 раз.

Весьма важным для возможности изготовления конструк-
ций на автоматизированных и механизированных поточных ли-
ниях является расположение набора только с одной стороны
полотнища или настила. Встречаются еще конструкции пере-
борок, у которых набор установлен с двух сторон, что делает
невозможным изготовление таких секций полностью без ручной
сборки.

Необходимо во всех случаях исключать использование
в конструкциях вырезов обделок, которые также требуют руч-
ной пригонки и сварки после изготовления секций на механи-
зированных линиях, так как возможно во всех случаях назна-
чать такую толщину связей, при которой установки обделок не
требуется.

Механизации и автоматизации изготовления секций способ-
ствует и применение односторонней автоматической сварки, по-
лучающей все большее распространение [3, 29]. При такой
сварке расход присадочного материала выше, однако не нужна
кантовка секций.

Наиболее сложной является, как уже указывалось, механи-
зация установочных работ на стапеле, что объясняется сле-
дующими обстоятельствами:

—	наличием большого количества деталей и узлов, пода-
ваемых на стапель россыпью, количество которых составляет
2000—10000 на одно судно или 15—30 на одну секцию, уста-
навливаемую на стапеле (трудоемкость их сборки достигает
в ряде случаев до 20 % общей трудоемкости);

—	выполнением работ в сложных, затрудненных условиях
и в различных пространственных положениях.

Учитывая, что механизировать можно примерно 25 % наи-
более трудоемких операций, необходимо сократить количество
узлов и деталей, устанавливаемых в отдельности. Так как эти
конструкции в основном состоят из книц и бракет, то, следо-
вательно, одним из путей повышения технологичности конст-
рукций для применения механизированных приспособлений яв-
ляется создание бескничных соединений. Практика отечествен-
ного судостроения имеет примеры создания таких
конструкций. Это бескничные соединения шпангоутных рам на
танкерах, бескничные соединения нижних концов твиндечных
шпангоутов с обшивкой палуб, бескничные крепления пиллер-
сов. Однако необходимо иметь в виду, что отказ от книц целе-
сообразен не везде и не всегда, так как это может привести
к нерациональному увеличению массы корпуса. Поэтому в каж-
дом конкретном случае необходимо принимать решение, учи-
тывая результаты технико-экономического анализа.

7.2. Обеспечение применения робототехники и ГАП

Опыт машиностроительных производств, где используется
примерно 80 % всех роботов в СССР, показывает, что внедре-
ние средств робототехники может повысить производитель-
ность труда в 2—3 раза.

Сферы возможного применения роботов в корпусообраба-
тывающем производстве представлены в табл. 7.4.

При анализе уровня механизации в корпусообрабатываю-
щем производстве, который к 1980 г. достиг примерно 47%,
в том числе по производственным работам — 58%, а по вспо-
могательным— 28%, следует отметить, что ручной труд в зна-
Т а б л и ц a 7.4. Сферы возможного применения роботов
в корпусообрабатывающем производстве

Наименование робота	Место применения	Назначение
Робот-перегружатель	Склад стали и участок правки	Складские погрузочно- разгрузочные работы
Робот-загрузчнк	Линия первичной обра- ботки листов	Загрузка камер очистки и грунтовки дробью и
Робот-установщик	Линия тепловой резки листов	Установка листа иа сто- ле машины с ЧПУ
Робот-сортировщик	Ливия тепловой резки	Сортировка вырезанных
крупных деталей	листов	деталей на последую- щие операции обра- ботка
Робот-комплектатор крупных плоских дета- лей	Линия комплектации крупных деталей	Комплектация деталей
Робот-гибщик	Участок гибки	Поддержание и переме- щение детали при гиб- ке на прессе с ЧПУ
Робототехнячесанй комп-	Участок изготовления	Выполнение всех опера-
леке обработки мел- ких деталей	мелких деталей	ций комплекса (сор- тировка, передача, установка на станках и комплектация дета- лей)

чнтельном объеме сохраняется на комплектовке, стропальных
операциях, частично на разметке, в подсобно-транспортных
операциях.

Особенно важно внедрение робототехники па гибочных опе-
рациях, где вспомогательные работы, выполняемые с приме-
нением ручного труда, занимают до 85 % времени; комплекта-
ции, где мелкие детали размерами до 1X1 м составляют по
количеству до всех деталей и по трудоемкости почти до
40 % трудоемкости изготовления листовых деталей.

Для использования робототехнологических комплексов
важно уменьшение количества типоразмеров деталей, особенно
книц. Большое разнообразие применяющихся в судостроении
профилей, множество конструктивных вариантов узлов пересе-
чений и закрепления набора перекрытий привели к огромному
разнообразию типов и размеров книц. Ради справедливости
отметим, что вопросам уменьшения типоразмеров книц (со-
ставляющих на сухогрузных судах 0,7—1,1 % массы корпуса
и на танкерах 1,6—2%) уделяли недостаточно внимания, учет
повторяемости не производили, а количество нормативных до-
кументов для выбора типов и размеров книц достигло 30. При
анализе использования книц на одном предприятии по трем
судам— портовому ледоколу, танкеру и рыбобазе — отмечено
применение книц от 1 до 10 штук одного типоразмера. Рас-
смотрение требований правил классификационных обществ
к выбору типоразмеров книц в соединениях набора сварного
корпуса судна показывает, что практика проектирования книч-
ных соединений пока еще не выработала единых требований
к их размерам [9, 15]. Основную группу (примерно 60—66%)
составляют треугольные приставные кницы с прямым углом,
причем количество их типоразмеров очень велико. Например,
на судах 21 проекта их было более 1300. В настоящее время
есть тенденция к уменьшению количества типоразмеров книц.

Очевидно, что чем меньше типоразмеров деталей, тем легче
обеспечить внедрение роботов-сортировщиков, которые должны
распознавать и переправлять их с одной операции на другую;
роботов-комплектаторов, выполняющих сортировку, транспор-
тировку и укладку деталей в заданные места.

Роботизация технологических процессов сборочно-свароч-
ных производств связана с определенными сложностями, глав-
ными из которых являются большие габариты и массы секций,
что не позволяет использовать существующие роботы (их гру-
зоподъемность 60—200 кг) и затрудняет создание соответст-
вующих манипуляторов. Следует также отметить, что радиус
действия роботов мал, а большие массы и габариты секций
затрудняют их позиционирование. Особенности сборочно-сва-
рочного производства требуют создания принципиально новых
роботов, отличных от применяемых в машиностроении, для
использования на существующих линиях сборки и сварки сек-
ций и отдельных операциях.

Стоимость робототехники весьма высока, поэтому использо-
вание роботов будет экономически целесообразным только при
их загрузке на 85—90 % и двухсменной работе. Для этого не-
обходимо, чтобы конструкции корпуса были однотипными.

Наличие на механизированных линиях специализированных
позиций позволяет считать, что технически возможно па от-
дельных операциях внедрять роботы, однако для этого необхо-
димо, как указывалось выше, использование принципиально
новых роботов. Существующие технологические роботы «Си-
риус PC-02» и РБ-250 пригодны для дуговой сварки в среде
СОг изделий толщиной 1—10 мм и массой до 150 и 250 кг со-
ответственно. Роботы «Бриг-10», «Бриг-ЮБ», «Бриг-2М/5»,
ПР-06, ПР-04 предназначены для выполнения отдельных тех-
нологических операций.

Еще более сложным является применение роботов для ста-
пельной сборки и сварки, так как процессы стапельной сборки
почти всегда происходят в трех измерениях и требуют большой
маневренности движений и больших усилий при их выполне-
нии. Кроме того, стапельные места и пространство для форми-
рования корпуса ке отвечают требованиям эксплуатации робо-

15 И К. Глозмаи

225
тов, корпусные соединения отличаются разнообразием сопряже-
ний, а места соединений внутри корпуса — ограниченным
пространством.

Для стапельного использования робототехники еще более
важно наличие типизированных конструкций. Известно, что
в других странах применение роботов считают целесообразным
при объеме производства, составляющем более 10 000 изделий
в год. Очевидно, что на стапельных работах даже весьма да-
лекое приближение к таким объемам можно достигнуть только
при значительной типизации, сокращении узлов и деталей рос-
сыпью, количество которых еще велико, и обеспечении сопря-
жений элементов по прямой. В настоящее время таких сопря-
жений около 60%, а сопряжений по линии с двоякой кривиз-
ной — до 4 %.

Внедрение роботов в судокорпусное производство для ста-
пельной сборки и сварки — задача комплексная и требует,
с одной стороны, совершенствования роботов, главным обра-
зом, в направлении их оснащения элементами адаптации,
а с другой стороны, учитывая мелкосерийный характер произ-
водства, повышения уровня технологичности в направлении
типизации узлов, соединений и конструкций.

В настоящее время только несколько японских фирм (напри-
мер, «Мицубиси») и шведская фирма «Кокулес» используют
единичные робототехнологические комплексы для изготовления
секций. В японской судостроительной промышленности плани-
руют широкое применение роботов. Ассоциация японских судо-
строителей [35] создала специальный комитет по модерниза-
ции судостроительного производства, изучению современного
уровня роботизации и возможности внедрения роботов в судо-
строение. Намечены следующие направления роботизации сек-
ционной сборки и сварки, которыми занимаются конкретные
японские фирмы:

—	автоматизация сборочных операций;

—	автоматизация сварочных работ;

—	автоматизация подготовки поверхностей и нанесения
краски;

—	автоматизация проверочных (измерительных) операций.

Специалисты японского судостроения считают, что роботи-
зация судостроительного производства должна осуществляться
постепенно и в первую очередь на законченных технологиче-
ских линиях.

В настоящее время только начинаются работы по созданию
ГАП, которые в первую очередь могут быть использованы ла
участках автоматического изготовления деталей корпуса, в том
числе и тел вращения. Для возможности применения ГАП
в сборочно-сварочном производстве необходимо обеспечить ти-
пизацию секций, что требует типизации узлов конструкций по

22S
форме и размерам. Вероятно, такие производства целесообразно
организовывать не на каждом предприятии в отдельности, а для
определенных судостроительных центров, чтобы обеспечить
большое количество изделий для ГАП,

Глава 8

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ,
УЗЛОВ И СЕКЦИЙ КОРПУСА

Основным фактором, определяющим технологию, организа-
цию производства корпусов судов и конструкцию корпуса с на-
чала НТР в судостроении, является сварка. Только сварка
позволила коренным образом изменить методы постройки, по-
всеместно перейти на секционный и блочный метод формирова-
ния корпусов и судов в целом. Изменились и продолжают изме-
няться конструкции корпуса, которые должны удовлетворять
новым технологическим процессам, современной организации
производства, возможностям перехода на автоматизированное
изготовление и т. п.

Перед судостроителями всегда стояла и стоит задача строить
суда быстро и с минимальными затратами, т. е. задача повыше-
ния основных технико-экономических показателей постройки.
Это может быть обеспечено при быстром росте технического
уровня судостроительных предприятий, который не возможен
без повышения уровня технологичности конструкций. Одним из
направлений повышения этого уровня является использование
модульного принципа, заключающегося в переходе на комплек-
тование судов разного архитектурно-конструктивного типа из
оптимального количества стандартных деталей, узлов, секций и
блоков. Следовательно, необходимо обеспечить высокий уровень
технологичности деталей, узлов, фундаментов, секций и блоков.
При решении вопросов технологичности необходимо обратить
особое внимание на удобство ремонта и простоту обслуживания
конструкций и особенно фундаментов. Следует предусматривать
возможность их демонтажа и повторной установки без значи-
тельной переделки других корпусных конструкций.

8.1.	Технологичность деталей корпуса

Под деталью корпуса понимают часть его конструкции, кото-
рую изготовляют без применения сборочных операций. Детали,
число которых в составе корпуса весьма велико (десятки тысяч),
делят по геометрической форме на 5 классов (плоские или гну-
тые, с вырезами или без, с разделкой кромок под сварку или
без) и по характеру технологических процессов обработки и
общности применяемого оборудования и оснастки на 8 групп.
Таким образом, имеется 40 видов деталей, каждому из которых
отвечает типовой технологический маршрут изготовления.

В табл. 8.1 представлены характеристики классов и групп
деталей.

Рассмотрим требования технологичности к первым четырем
классам, т. е. к листовым деталям. Как известно, листовые де-
тали могут вырезаться на механическом оборудовании и на
газорезательных автоматах или полуавтоматах. Тепловая резка,
особенно на машинах «Кристалл», имеет большие преимуще-
ства, так как обеспечивает резку деталей любой толщины и лю-
бой конфигурации и не требует разметки. Но, как правило,
вырезку небольшого количества листовых деталей (до 10—

формы

Рис 8 I. Срезки
— треугольной;

углов на кийках
б — полукруглой

12 книц, бракет) толщиной 3—8 мм с прямоугольными кром-
ками экономичнее осуществлять на механическом оборудовании.
При проектировании деталей необходимо учитывать способ вы-
резки. Например, на бракетах и кницах (рис. 8.1) срезки углов
(шпигаты) могут иметь треугольную или полукруглую форму.
Если число таких деталей невелико, целесообразно их вырезать
на гильотине. Если предусмотреть полукруглый вырез, то после
резки па гильотине потребуется еще газовая резка, затем зачи-
стка. Выполнение же обычного треугольного выреза позволит
полностью закончить обрезку детали на гильотине и избежать
дополнительных операций. При конструировании скоса кромок
под сварку необходимо также иметь в виду, что при наличии
притупления газовая ручная резка (при одном резчике), как и
машинная, производится в два приема: сначала прямой, затем
косой рез. Второй рез исключается при отсутствии притупления
или при возможности применения газорезательных машин, имею-
щих несколько резаков.

При составлении карт раскроя, предусматривающего исполь-
зование отходов, необходимо исключать раскрой, требующий
двух видов резки, иначе потребуются дополнительные операции
по транспортировке деталей.

Номенклатура деталей, одновременно поступающих в обра-
ботку, должна соответствовать одному или группе технологиче-
ских комплектов, что позволяет одновременно их сортировать.
шфнээт
Продо,
Важное значение для повышения технологичности имеет пря-
молинейность кромок, т. е. простота геометрической формы. Точ-
ность обработки деталей с прямолинейными кромками значи-
тельно выше, чем с криволинейными, что обеспечивает сборку
под сварку при значительно меньшей трудоемкости.

Как показали в своих исследованиях В. Д. Мацкевич,
А. М. Паллер и А. Я. Розинов, наибольшие затраты времени
приходятся на стягивание сопряжений и закрепление их под
сварку. На рис. 8.2 представлена номограмма необходимых уси-
лий для соединений кромок обшивки, настилов палуб, платформ
и второго дна и балок набора под сварку. Как видно из рисунка,

эти усилия очень большие. Для плоских полотнищ из листов
с прямыми кромками трудоемкость совмещения и стягивания
почти в 1,5 раза ниже, чем трудоемкость выполнения этих же
операций для криволинейного соединения (стыка). В целом же
трудоемкость сборки под сварку криволинейных кромок до
2,5 раз выше. Прямолинейность позволяет эффективно при-
менять сварочные автоматы без лишних перестановок в преде-
лах одной секции.

Детали поясков и стенок составных тавров, кипи, бракет
следует изготавливать из полосового проката. По возможности
надо отказываться от применения криволинейных участков на-
бора. Известно, что на ряде проектов специалисты компании
«Астако» (Испания) отказались от криволинейных участков
в некоторых узлах (рис. 8.3). Замена криволинейного пояска на
рамных связях прямолинейным, закругленного рамного соеди-
нения набора кничным ведет, по мнению этих специалистов,
к облегчению монтажа, исключает гибочные работы, облегчает
пригонку секций на стапеле. Однако необходимо иметь в виду,
что такое упрощение формы должно производиться с учетом
концентрации напряжений.

Следует отметить, что в вопросах обеспечения технологич-
ности деталей были достигнуты наиболее ощутимые результаты.
Как следует из гл. 2, в настоящий момент представляется воз-
можным за счет упрощения формы корпуса уменьшить число
деталей, подвергающихся гибке. Несмотря на внедрение совре-

менного прессового оборудования до 85 % вспомогательных опе-
раций при гибке выполняют вручную. Трудоемкость сборки та-
ких деталей, как уже указывалось, почти в 2 раза выше. Кон*
фигурация деталей влияет и на такой важный параметр, как
коэффициент использования материала для корпуса. В настоя-
щее время для разных типов судов определенных размеров эти
коэффициенты следующие: для средних и крупных танкеров
0,80, для крупных рыбопромысловых судов 0,81, для сухогрузов
0,80, для ледоколов 0,73—0,74, для спасателей 0,77.

Переход на раскрой листов по программам с использованием
ЭВМ дает определенные возможности повысить коэффициенты
использования и тем самым сократить массу металла, идущую
на постройку судна. Очевидно и другое, что чем меньше коли-
чество деталей, тем выше коэффициент использования и, следо-
вательно, увеличение шпации (см. гл. 3) косвенно влияет на
уменьшение массы металла, необходимого для изготовления
корпуса.

8.2.	Технологичность узлов корпуса

Узел — это технологически законченная часть конструкции
корпуса, состоящая из нескольких деталей. При классификации
узлов за наиболее характерный признак был принят размер
узлов в трех измерениях. Все узлы по разработанной В. Д. Мац-
кевичем классификации разделены на 6 групп (табл. 8.2).

Таблица 8.2. Классификация предварительно собираемых типовых узлов
корпуса

Группа

1	Тавровые и Г-образныс балки дли-	Возможна полная мехаииза-
	ной более 1,5 м  прямолинейные и с малой кри- визной  с большой кривизной (радиус кривизны от 2,5 и и более)	ция изготовления
2	Короткие тавры, бракеты и кницы	Возможна механизация изго-
	с поясками	товления
3	Широкие полосы с ребрами или поясками	
	прямолинейные и с малой кривиз-	Возможна механизация изго-
	пои	товления при достаточно уни- версальном оборудовании
	с большой кривизной	Возможна механизация. Соз- дание специальных сборочно- сварочных механизмов нецеле- сообразно
4	Рамки из полос и профилей	Возможна механизация изго- товления
	Полотнища	
	плоские и с небольшой погибью	Возможна полйая механиза- ция изготовления
6	гофрированные  Объемные узлы небольшой протя- женности (фундаменты, коробки, па трубки цилиндрические и конические и др.)	Механизация затруднена

Номенклатура узлов чрезвычайно широка, а их оформление
во многом определяет не только работоспособность, но и техно-
логичность конструкций. Для технологии изготовления узлов
важно, является ли рассматриваемый конкретный узел единич-
ним или нет. Естественно, в этой работе не представляется воз-
можным дать анализ и обзор всех узлов корпуса. Ниже при-
водятся отдельные примеры, иллюстрирующие основные поло-
жения по созданию технологичных узлов корпусных конст-
рукций.

Обычно узлы внутри групп объединяют по принципу одно-
родности технологических процессов изготовления и технологи-
ческой идентичности, повышение которой позволяет снизить тру-
доемкость за счет применения единых сборочно-сварочной ос-
настки, приспособлений или соответствующего оборудования.
Узел должен удовлетворять определенным требованиям точно-
сти, для того чтобы снизить объем пригоночных работ при по-
следующих операциях. Все узлы должны удовлетворять требо-
ваниям стандартов к отклонениям размеров.

В практике отечественного и мирового судостроения распро-
странены накройные соединения деталей корпуса. Однако в пра-
вилах классификационных обществ нет единого подхода к во-
просу о применении накройных соединений, хотя оно и разре-
шено в том или ином объеме.

Накройные соединения требуют значительно меньшей трудо-
емкости на подгонку, особенно на стапеле, и, следовательно,
они технологичнее, чем стыковые, если их работоспособность не
ниже. Ограниченное применение накройных соединений объяс-
няется возможностью появления в них щелевой коррозии, пони-
женной их надежностью, особенно в районах повышенной вибра-
ции, а также тем, что в настоящее время расширяется объем
применения симметричных полособульбов, для которых накрой-
ные соединения неприемлемы.

Работоспособность накройных соединений в узлах корпусных
конструкций исследовалась неоднократно при различных по дей-
ствию нагрузках [8, 9], но однозначного ответа на вопрос о до-
пустимости применения этих узлов не имеется. Получение раз-
личных результатов при испытаниях, вероятно, можно объяснить
тем, что испытания проводились в несопоставимых условиях:
в одних случаях при растягивающих нагрузках, в других — на
восприятие усилий среза. При растягивании в отдельных точках
коэффициент концентрации напряжений может достигать 3 и
более в зависимости от перекроя, размеров швов и т. п. При
действии срезывающих усилий конструктивная концентрация
напряжений невелика, работоспособность конструкции удовлет-
ворительная, что подтверждается экспериментально.

Наличие противоречивых данных требует установления до-
стоверных количественных критериев работы накройных соеди-
нений и, главным образом, в тех узлах, которые менее трудо-
емки по сравнению со стыковыми, т. е. наиболее технологичны.
Различие в трудоемкостях сборки стыковых и накройных сое-
динений определяется не только точностью, достигнутой на пре-
дыдущих операциях, но и местом выполнения, технологической.
последовательностью сборки и сварки, а также местом располо-
жения деталей соединения.

Что касается щелевой коррозии, то ее появление наи-
более вероятно внутри цистерн, особенно тех, которые исполь-
зуют для перевозки агрессивных сред—сырой нефти, морской
воды и др. Из-за щелевой коррозии возможны нарушения непро-
ницаемости, порча груза и т. п., т. е. весьма ощутимые эконо-
мические потери. Данные о надежности конструкций, работаю-
щих в агрессивных средах, весьма ограничены, и необходимы
комплексные исследования как условий развития коррозии и ее
влияния на работоспособность узлов (усталостную прочность,
предельную прочность), так и средств защиты.

Так как накройпое соединение представляет собой размер-
ный компенсатор в плоскости перекроя, предотвращающий вы-
полнение пригоночных работ за счет перекроя, оно может вы-
полнять свои функции в основном в плоских соединениях одного
направления, в соединениях взаимно перпендикулярных или
расположенных под некоторым углом друг к другу элементов,
Для определения наиболее технологичных узлов рассмотрим
накройные и стыковые соединения в узлах, разделив их на
3 группы.

1.	Стыковые и накройные узлы соединения балок одного
направления (рис. 8.4) в общем перекрытии.

2.	Стыковые и накройные узлы соединения взаимно перпен-
дикулярных (рис. 8.5) или расположенных под некоторым углом
перекрытий.

3.	Узлы пересечения балок набора (рис. 8.6).

Для первой группы узлов пригонка требуется только для сты-
ковых внутрисекционных или монтажных (межсекционных) сое-
динений и заключается в сведении балок набора в одну пло-
скость, удалении монтажного припуска при его наличии и обес-
печении сварочного зазора соединения. Накройные соединения
в таких узлах выполняются в двух вариантах — непосредственно
и с помощью дополнительных деталей. При обоих вариантах
в районе выполнения сборочно-сварочных операций в узле со-
здается дополнительная конструктивная концентрация напря-
жений, особенно в монтажных соединениях, недопустимая не
только при циклическом, но и при статическом нагружении. Раз-
личные способы уменьшения концентрации приводят к значи-
тельному увеличению трудоемкости, поэтому стыковые соеди-
нения, несмотря на увеличенный объем пригонки, экономически
целесообразнее накройных, особенно для симметричных про-
филей.

Для второй группы узлов пригонка требуется при сведении
концов балок, лежащих в одной плоскости. При непосредствен-
ном соединении встык (см. рис. 8.5, а) необходимо удаление
припуска и подгонка под сварку. При накройных соединениях
(см. рис. 8.5,6) исключается удаление припуска, однако из-за
5)

Рис. 8.4. Узлы соединений балок одного направления: а — не-
посредственно накройное; б — накройное с помощью стыко-
вых планок; в — стыковое

связей; а — стыковое соединение в одной плоскости рам-
ных связей; б — накройное соединение в одной плоско-
сти рамных связей; в— кничное накройное соединение;
г — кничное стыковое соединение; д — кничное стыковое
с отогнутым фланцем; е — кничное накройное с отогну-
тым фланцем

Рис. 8.6. Узлы пересече-
ния перекрестных балок
набора' а — непосред-
ственно стыковое; б —
кничное стыковое, в —
накройное с заделкой:
г — накройное кничное
смещения балок из одной плоскости на толщину перекроя воз-
никает дополнительная концентрация напряжений и, следова-
тельно, понижается работоспособность таких узлов, что под-
тверждено практикой. Отсутствие заметных технологических
преимуществ перед стыковыми позволяет считать, что накрой-
ные соединения этого типа применять не следует.

Узлы кничных соединений балок внакрой (см. рис. 8.5, в)
помимо необходимости сведения концов балок имеют еще ряд
недостатков: сложно ввести кницу в одну из секций, усложня-
ется приварка кромок книц, расположенных вблизи от настилов
и обшивки, что может привести к снижению качества шва и ра-
ботоспособности узла в целом. Стыковые кничные соединения
не имеют труднодоступных для сварки мест (см. рис. 8.5,г).
Кницы возможно устанавливать со сдвигом от теоретической
плоскости, что позволяет уменьшить объем работ по сведению
концов балок за счет компенсации неточности их положения на
величину сдвига кницы. Представляется возможность включать
кницу в одну из секций, что уменьшает объем сборочно-свароч-
ных работ на стапеле.

При соединении балок набора, лежащих в разных плоско-
стях (см. рис. 8.5, д, е), технологичность узла существенно за-
висит от того, относятся соединяемые связи к одной секции или
к разным секциям. Когда соединяемые связи относятся к одной
секции (секции поперечных переборок с включенными в них
шельфами платформ; секции борта с включенными в них шель-
фами поперечных переборок и т. д.), расстояние между кром-
ками связей выдерживается с достаточно высокой точностью и
пригонки соединительных деталей практически не требуется.
Кницы могут быть заранее приварены к обшивке в нижнем по-
ложении и торцом к стенке балки в вертикальном положении
с использованием полуавтоматов (в среде защитных газов).
Если соединяемые связи относятся к разным секциям, то в сты-
ковых соединениях на кницах или ребрах дается припуск, кото-
рый затем необходимо удалять. Целесообразность использова-
ния накройного соединения для исключения подгоночных работ
и уменьшение трудоемкости при сборке зависит от пространст-
венного расположения узла. При расположении узла под насти-
лом (потолочном), например в соединении вертикального набора
борта с палубным набором, рациональнее применять стыковые
кницы, которые могут быть заранее установлены и приварены
к вертикальным балкам. Накройные соединения (рис. 8.5, е)
в таких узлах не имеют никаких преимуществ, так как по одной
из кромок может потребоваться подгонка, даже если кница бу-
дет введена в секцию палубы. Следовательно, накройные кницы
без пригонки в таких узлах можно устанавливать только рос-
сыпью и приваривать в потолочном положении после стыкова-
ния секций. По тем же причинам при горизонтальном располо-
жении узла (например, в соединении продольных ребер жест-
кости борта с вертикальными стойками поперечных переборок
танкеров) накройные соединения без пригонки возможны только
в случае установки книц или бракет россыпью.

При нижнем расположении узлов (рис. 8.7) как накройное,
так и стыковое соединение позволяют включать тяжелую ску-

ловую кницу в секцию дни-
ща. Применение накройно-
го соединения по свободной
кромке шпангоута исклю-
чает операцию пригонки по
длине шпангоута, которая
требуется при стыковом
соединении, и уменьшает
объем пригонки по плоско-
сти перекроя.

В узлах пересечения ба-
лок набора (рис. 8.6, 8.8)
при использовании свобод-
ных вырезов для прохода
балок главного направле-
ния сквозь стенки рамных
связей применение накрой-

Рис. 8.7. Соединение шпангоута со ску- НЫХ заделок целесообразно,
левой кпиией- а, б —стыковое; в. г— так как ПОЛНОСТЬЮ ИСКЛЮ-

накройное

чает подгонку в неудобных
условиях. Независимо от

характера нагружения узлов пересечения накройные соедине-
ния воспринимают только срезывающие усилия. Такие накрой-
ные соединения достаточно распространены (например, на тан-

Рис 8.8 Узлы пересечения подпалубпого набора, о—кличкой,
б. в— пакройпос с за телкой

кере «Крым», танкерах иностранной постройки «Брюс Ярл»
дедвейтом 55 470 т и «Валентиниан» дедвейтом 91 520 т).

Очевидно, что решение вопросов целесообразности накрой-
ных соединений требует подробного анализа конкретных узлов
как по технологичности, так и по работоспособности. Но уже
сейчас возможно сделать определенные принципиальные выводы.
Накройные соединения целесообразно применять только в тех
конструктивных узлах, в которых они могут выполнять роль
размерных компенсаторов, не требуя при этом дополнительной
пригонки по плоскости сопряжений: соединения пересекаюшихся
балок, кничные соединения стоек поперечных переборок с бал-
ками, соединения шпангоутов с продольными ребрами палуб и
т. д, Отказ в таких узлах от накройных соединений ничем не
обоснован.

Внутрисекционные узлы соединений балок набора, как пра-
вило, представляют собою пересечение балок набора разной
высоты. Степки балок главного направления и рамных связей
непосредственно соединяются сварным швом. Такие узлы воз-
можно собирать и сваривать, как уже указывалось, используя
два принципиально различных технологических процесса — па-
раллельную и раздельную сборку.

При параллельной сборке балки набора образуют техноло-
гически изолированные ячейки, что приводит к остановке сварки
у каждого узла пересечения и, следовательно, к невозможности
применения автоматов и неполному использованию преимуществ
полуавтоматической сварки. Перерывы в сварке могут приво-
дить к скоплению дефектов швов в районах остановки. В таких
узлах по линии пересечения возникают дополнительные каса-
тельные и срезывающие усилия [8, 9], что может привести
к трещинам, а следовательно, к снижению долговечности узла,
которое имеет место на практике.

Раздельный метод сборки и сварки позволяет производить
приварку балок главного направления с одной установки авто-
мата без перерыва процесса сварки у каждого узла. Установка
же затем перекрестных связей при выставленных и приваренных
балках главного направления требует или обеспечивать опре-
деленную точность для получения необходимого сварочного за-
зора (рис. 8.9, ж, з) или выполнять свободные вырезы с уста-
новкой и приваркой дополнительных деталей (рис. 8.9,а—е).
Для симметричных полособульбовых или тавровых профилей
внедрение раздельной сборки без пригонки возможно только при
использовании свободных вырезов в узлах пересечений.

Выполненные исследования [9, 20] позволили рассчитать
вероятность пригоночных работ в зависимости от высоты балок
набора и количества узлов пересечений вдоль одной перекрест-
ной связи в пределах секции при непосредственной сварке сте-
нок (рис. 8.10).

Возможны различные технологические мероприятия, снижаю-
щие объем пригонки в узлах с непосредственной сваркой стенок
балок при раздельной сборке:

—	расширение сварочных зазоров до 4 мм, допускаемое
правилами классификационных обществ при увеличении катета
шва;

—	предварительный наклон балок главного направления
в сторону, противоположную ожидаемой угловой деформации от
сварки;

16*

239
—	усиление межоперационного контроля точности и т. д.

Использование свободных вырезов для осуществления раз-
дельной сборки проницаемых конструкций возможно при следу-
ющих вариантах конструктивного оформления узлов пересе-
чений:

—	соединении стенок профилей набора заделками (стыко-
выми, требующими подгоночных работ, и накройными);

—	соединении балок набора односторонней кницей в каждом
узле;

Рис 8.9. Некоторые варианты пересечений балок набора в районе
опорных сечений, не испытывающих действие интенсивных
поперечных нагрузок, а — с односторонней заделкой встык, б —
с односторонней заделкой внакрой; в — с двусторонними неоди
наковыми заделками встык; г — с двусторонними неодинаковыми
заделками внакрой; д — с двусторонними симметричными задел-
ками встык; е — с двусторонними симметричными заделками
внакрой; ж, з — непосредственно стыковое соединение

—	соединении балок набора двусторонней кницей в каждом
узле.

Известно, что работоспособность узлов пересечения тем выше,
чем больше жесткость соединительных деталей или элементов
в узле, и можно считать, что она обеспечивается, если площадь
сечения соединительных деталей равна 0,7—0,8 площади попе-
речного сечения стенки балки главного направления, а катет
шва соответствует Правилам PC.

Целесообразность применения узлов с непосредственной
сваркой или узлов со свободными вырезами в зависимости от
высоты h и шпации а балок главного направления и количе-
ства п узлов пересечения вдоль одной перекрестной связи в пре-
делах одной секции при внедрении полного комплекса техноло-
240
гических мероприятий возможно определять по графику, изо-
браженному на рис. 8.11, где проведены линии, соответствующие
равной экономической эффективности различных узлов. Поль-
зоваться этим графиком надо следующим образом. Если точка
пересечения заданной высоты и шпации находится выше линии
с числом узлов пересечения, равным заданному, следует при-

менять узлы с непосредствен-
ной сваркой, ниже — со сво-
бодными вырезами.

При проектировании узлов
в целях обеспечения возмож-
ности механизированного их
изготовления надо предусма-
тривать более широкое исполь-
зование катаных профилей
взамен составных сварных ба-
лок, а также листовых дета-
лей с отогнутыми фланцами
или с приварными ребрами
жесткости только с одной сто-
роны вместо бракет и книц
с поясками.

Подкрепление плоских уз-
лов (флоров, днищевых стрин-
геров и т. п.) в районе выре-
зов при необходимости произ-
водить надо только с одной
стороны, а сами подкрепляю-
щие ребра жесткости должны
быть прямолинейными. Гори-
зонтальные ребра жесткости
не следует приваривать к вер-
тикальным. Ребра жесткости,
подкрепляющие листы стрин-
геров и флоров, по возмож-
ности следует устанавливать

Рис. 8.10. Зависимость вероятности Р
выполнения пригоночных работ в уз-
тах пересечения набора от высоты

чений

вертикально, параллельно друг другу, а при использовании не-
симметричного полособульба они должны быть направлены го-
ловкой в одну сторону в пределах узла.

Пояски составного таврового набора должны быть одинако-
выми по ширине в пределах узла. Узлы плоских полотнищ не
должны иметь пересекающихся пазов и стыков и должны иметь
хотя бы одну прямолинейную кромку, которую возможно исполь-
зовать как базовую. Внутрисекционные стыки узлов полотнищ
должны лежать в одной плоскости, а пазы и стыки должны быть
прямолинейными и параллельными между собой.

С целью уменьшения сварочных деформаций узлов полот-
нищ, основное влияние на величину и характер которых оказы-

16 М. К Глозман

241
вают угловые швы при приварке набора (см. гл. 6), необходимо
стремиться к уменьшению расстояния между набором и отно-
шению сторон опорного контура, равному 2. Конструкция дол-
жна быть такой, чтобы ее можно было расчленять на отдельные
элементы, тогда сварочные деформации, вызываемые отдель-
ными швами, не будут суммироваться по всей конструкции,
а будут проявляться в пределах одного ее узла.

Вопрос получения деталей и узлов с высокой степенью тех-
нологичности, по мнению зарубежных специалистов, может быть
решен при соблюдении нижеперечисленных условий.

1.	Конструкция, форма узлов и места соединения входящих
в них деталей должны быть удобными для сборки и сварки
с применением приспособлений, уменьшающих объем ручных

работ, для снижения трудоемкости их изготовления и требова-
ний к квалификации рабочих.

2.	Необходимо увеличивать количество одинаковых деталей
и узлов.

3.	Следует применять листы больших размеров для сокра-
щения длины сварных швов и протяженности пригоночных
кромок.

4.	Все корпусные конструкции и, в частности, детали и узлы
надо проектировать с учетом возможности их изготовления ме-
ханизированными и автоматизированными методами.

2. Необходимо увеличивать количество одинаковых деталей
'/з меньшего размера в плане, и, как правило, замкнутые.

6.	Рекомендуется пересекающийся набор выполнять разно-
высоким, как показано на рис. 8.12, а, б.

7.	Флоры и стрингеры двойного дна должны отличаться
только по контурам, совпадающим с контурами днища, а осталь-
ные контуры и положение вырезов должны совпадать, как по-
казано на рис. 8.13.

8.	Располагать водо- и воздухопротоки следует друг против
друга для возможности одновременной вырезки наибольшего
количества отверстий, как показано на рис. 8.14, г.
Рис 8.12. Пересекающийся набор: а, б — технологичные конструк-
ции; в — нетсхнологичная конструкция

Рис. 8.13. Технологичные флоры

Рис. 8.14. Расположение вырезов в стрингерах нсгехноло11|||ное
(а) и технологичное (б); водо и воздухопротоки иетехно.топи-
ные (в) и технологичные («?)

Рис 8 15 Узед соединения днище-
вых стрингеров с флорами, а —
технологичная, б — иетехно.101 ич-
ная конструкция
9.	Конструкция узлов соединения скуловых днищевых стрин-
геров с флорами должна быть такой, как на рис. 8.15, а. Необ-
ходимо отметить, что наиболее технологичным является узел
без скуловых днищевых стрингеров, который нашел применение
на отечественных танкерах.

10.	Снижение массы корпусных конструкций по возможности
не должно производиться за счет увеличения трудоемкости из-
готовления или усложнения конструкции, т. е. необходимо ясно
представлять (а при необходимости выполнить расчеты), к ка-
ким дополнительным потребностям в трудоемкости ведет то или
иное конструктивное решение.

11.	Надо максимально использовать унифицированный листо-
вой и профильный прокат.

12.	При проектировании узлов необходимо предусматривать
возможность применения приспособлений, уменьшающих объем
ручных работ.

Судовой фундамент — специальная корпусная конструкция,
к которой крепят главные и вспомогательные механизмы, при-
боры, оборудование, устройства и т. п., предназначенная слу-
жить им надежным основанием, обеспечивать их нормальную
эксплуатацию и передавать нагрузки на корпусные конструкции.
Количество фундаментов в зависимости от типа судов состав-
ляет 150—300 и более (например, на рыбопромысловых судах
и базах оно достигает 700) [13]. На их проектирование затра-
чивают 8—16 % общей трудоемкости рабочего проектирования.

Для обеспечения технологичности фундаментов необходимо
учитывать возможность их обработки, простоту предварительной
сборки и сварки, установки и приварки в секции, установку,
сборку и сварку фундаментов на стапеле. Очень важен обосно-
ванный выбор баз, допусков на конструктивные размеры и чи-
стоты обрабатываемых поверхностей. Необходимо учитывать,
что конструкция фундамента, оказывающаяся технологичной
при одних масштабах выпуска и серийности, может оказаться
нетехнологичной при других, например технологичной для опе-
раций разметки и обработки и нетехнологичной для узловой
сборки и установки на стапеле.

8.3.	Разбивка корпуса на секции

Секции корпуса подразделяют на плоскостные, полуобъем-
лые и объемные, но это деление условное.

Принято считать, что к плоскостным следует относить секции,
у которых средняя высота не превышает '/is меньшего размера
в плане; к полуобъемным— секции с высотой от Via ДО ’/б мень-
шего размера в плане; к объемным — секции, с высотой больше
'/s меньшего размера в плане и, как правило, замкнутые.

По расположению в составе корпуса и включению соответст-
вующих конструкций корпуса различают следующие секции.
1.	Днищевые секции, в которые входят конструкции днище-
вых перекрытий.

2.	Бортовые секции, содержащие конструкции бортовых
перекрытий. Их границами являются палубные и днищевые
перекрытия.

3.	Палубные секции, включающие конструкции палубных пе-
рекрытий.

4.	Секции оконечностей, состоящие из конструкций корпуса
в районах (0,05—0,1) длины судна в носу и корме.

5.	Секции переборок, в которые входят конструкции прочных
и легких переборок. Эти секции в зависимости от их располо-
жения в корпусе бывают продольными и поперечными.

6.	Секции надстроек, содержащие конструкции надстроек:
палубы, наружные стенки, внутренние переборки, выгородки,
рубки, кожухи труб, мостики. Надстройки разделяют как на от-
дельные секции, так и на блоки секций.

7.	Секции платформ, отличающиеся от палубных секций тем,
что они располагаются только по части длины внутри корпуса
и, как правило, имеют меньшие толщины листов.

Блоки секций представляют собой крупные пространственные
конструкции, состоящие из плоскостных или полуобъемных и
объемных секций, узлов и отдельных деталей. По расположению
в составе корпуса блоки секций делят на блоки оконечностей,
блоки средней части судна и блоки надстроек. Если вблизи гра-
ниц блока по длине расположены включенные в его состав по-
перечные переборки, то его принято называть замкнутым, а блок,
вблизи границ которого отсутствуют поперечные переборки, —
открытым.

Важнейшими факторами, определяющими разбивку корпуса
на части, блоки или секции (сборочные единицы), являются раз-
меры судна и тип стапельного места. При разбивке корпуса на
секции должны быть по возможности учтены имеющиеся в на-
личии на заводе-строителе постели и другая оснастка, Необхо-
димо иметь в виду и чисто технологические факторы. Так, секции
плоскостные с небольшими криволинейными поверхностями
можно собирать на универсальных сборочных площадках. По-
луобъемные же секции, имеющие большую кривизну, на пло-
щадках собирать нельзя. Для криволинейных полуобъемных и
объемных секций необходимы опорные сборочные устройства.
Необходимо также учитывать типы и количество одновременно
строящихся на данном заводе судов, количество и размеры ста-
пельных мест, грузоподъемность и расположение кранов, габа-
риты проездов к стапельным местам, технические характери-
стики транспортных средств, наличие и размеры площадок для
хранения секций, перспективы завода-строителя, соотношение
производственных мощностей сборочно-сварочных и стапельных
цехов, т. е. производственные условия завода-строителя. Раз-
бивка корпуса на секции в значительной степени предопреде-
ляет и метод стапельной сборки и сварки: секционный или
блочный.

Малые суда, строящиеся на горизонтальных стапельных ме-
стах, разбивают на блоки весом 250—600 т. Суда среднего н
большого водоизмещений, строящиеся на наклонных продоль-
ных стапелях, разбивают на секции весом до 75—100 т.

Количество секций должно быть минимальным; его опреде-
ляют исходя из грузоподъемности кранов, размеров помещений

Рис 8.16. Разбивка корпуса судна на объемные и плоскостные
секции (а) и блоки (б)

и ворот цехов секционной сборки и сварки. Необходимо иметь
в виду, что для уменьшения прогиба корпуса от сварочных на-
пряжений в процессе постройки желательно иметь минимум
швов, выполняемых на стапельном месте.

Разбивка на секции должна быть произведена таким обра-
зом, чтобы при необходимости (например, при изменении усло-
вий постройки) из секций было возможно сформировать блоки,
так как изменившиеся условия постройки на заводе-строителе
могут привести к тому, что более рациональным окажется блоч-
ный метод, а не секционный, или наоборот.

Для примера на рис. 8.16 показана схема разбивки корпуса
судна весом 900 т, длиной 64 м, шириной 16 м, с высотой борта
у миделя 8 м на объемные и плоскостные секции и блоки. Раз-
бивка на секции соответствует варианту стапельной сборки и
сварки на наклонном стапеле, разбивка на блоки — варианту
стапельной сборки в док-понтоне с использованием плавучего
крана грузоподъемностью 350 т. Секции имеют следующие мак-
симальные веса: днищевые — 41 т, бортовые—28 т, секции око-
нечностей— 76 т, палуб и платформ —7 т, а вес носового
блока — 260 т, кормового — 290 т, блока средней части — 350 т.
Применение блочного метода в рассматриваемом случае позво-
лило заводу-строителю обойтись без спускового устройства
(спуск с док-понтона происходит всплытием) и использовать
стапель для постройки других судов.

При продолжительной во времени постройке серии однотип-
ных судов увеличение грузоподъемности кранового оборудова-
ния может привести к целесообразности применения блочного
метода. Невозможность формирования блоков из секций повле-
чет за собой нерациональное использование имеющегося обору-
дования, площадок и удлинение сроков постройки судна.

Блоки из секций можно формировать не только в цехах сек-
ционной сборки и сварки, но и на предстапельных площадках
или непосредственно на стапельном месте, что не всегда рацио-
нально.

Решение при выборе метода стапельной сборки и сварки кор-
пуса принимают на основе тщательного и всестороннего иссле-
дования возможностей постройки определенного судна на кон-
кретном предприятии в данное время. Поэтому это решение не
может быть одинаковым для разных судов, различных предприя-
тий, разного времени постройки.

Требование обеспечения возможности формирования блоков
из секций определяет необходимость иметь совмещенные мон-
тажные стыки секций по высоте и ширине корпуса в одной по-
перечной плоскости (см. рис. 8.16). Совмещение этих стыков
способствует и уменьшению общей деформации корпуса, так как
стыки будут располагаться симметрично относительно ДП судна.

При разбивке корпуса на секции необходимо учитывать си-
стему набора, а при выборе системы набора в процессе проекти-
рования конструкций — методы стапельной сборки.

Продольная система набора, характеризующаяся тем, что
балки главного направления расположены вдоль судна, требует
для обеспечения минимального количества монтажных стыков
по набору создания секций, имеющих максимально возможные
размеры по длине. В этом случае объем стапельной сборки и
сварки будет минимальным.

При поперечной системе набора корпуса, при которой балки
главного направления расположены поперек корпуса, для того
чтобы добиться такого же результата, необходимо выбирать
максимальные размеры секции по ширине судна.

В качестве примера рассмотрим разбивку корпуса на секции
рыбобазы типа «Андрей Захаров» (рис. 8.17). Верхняя палуба
и днище набраны по продольной системе набора. Размеры па-
лубных и днищевых секций максимально возможные для кон-
кретных условий: длина 14 м, а ширина 10 м, т. е. длина секций
примерно в 1,5 раза больше ширины. Промежуточные палубы и
борта набраны по поперечной системе набора. Секции имеют
максимально возможный размер по ширине, т. е. идут от борта

Бок	П6

Верхняя лалдВа.

Рис. 8.17. Разбивка корпуса рыбобазы типа «Андрей Захаров» на секдии

до борта (19,5 м), а их длина 7 м. Как видно, ширина секций
почти в 3 раза превосходит длину. Монтажные стыки имеют
только карлингсы. По поперечному набору монтажных стыков,
выполняемых на стапеле, нет. У борта монтажное соединение
выполнено так, как показано на рис. 8.18. Если промежуточные
палубы разбить на секции так же, как верхнюю палубу, то мон-
тажных стыков по поперечному набору на каждой секции
было бы 19, а количество продольных монтажных стыков умень-
шилось бы всего на 4. Наоборот, если верхнюю палубу разбить
на секции так же, как промежуточные, то количество монтаж-
ных стыков по продольному набору увеличилось бы в 2 раза
на каждой секции (на 26 стыков), а количество монтажных

стыков по поперечному набору
уменьшилось бы всего на 2—3
в секции.

Как следует из изложенного,
при блочном методе стапельной
сборки и сварки поперечная си-
стема набора обеспечивает мень-
ший объем монтажных работ при
прочих равных условиях.

Каждая секция должна быть
достаточно жесткой, чтобы не
получать остаточной деформа-
ции при подъеме кранами, кан-
товке, транспортировке и уста-
новке на стапельное место. Же-
сткость конструкций влияет ина
величину сварочных деформа-
ций. Она в значительной сте-
пени определяется отношением
длины и ширины (высоты) ДЛЯ
плоскостных секций или отно-
шением длины к высоте и ши-
рине для объемных секций. На-

Рис. 8.18. Монтажное соедине-
ние борта с промежуточными
палубами и платформами

пример, секции легких продольных выгородок, имеющих в каче-
стве набора только вертикальные стойки и листы толщиной
3—6 мм и высотой 2,4—2,6 м, нецелесообразно делать длиной

Рис. 8.19 Раскрепление секций рыбинами из швеллеров

более 12—15 м. При большей длине для возможности подъема
кранами и производства других операций их необходимо рас-
креплять достаточно длинными жесткими балками (рыбинами)
(рис. 8.19), так как без таких креплений они при подъеме кра-
нами будут складываться, если не использовать на кранах
траверзы. (Установка траверз и работа с ними удлиняет про-
цесс стапельной сборки.) В первую очередь это требование
относится к секциям переборок и надстроек, когда они в силу
ряда производственных обстоятельств (отсутствия кранов не-
обходимой грузоподъемности, отсутствия площадей в закры-
тых цехах и т. п.) не собираются блоками.

Для производства кантовок и транс-
портно-установочных операций в период
изготовления секций и их установки на
стапельном месте необходимо на узлах и
секциях предусматривать размещение вре-
менных креплений (обухов, рымов) или
использовать для этой цели штатные де-
тали конструкций [20]. Следует отметить,
что штатные детали в настоящий момент
используют крайне редко, хотя возможно-
сти для этого исключительно велики.

Для примера на рис. 8.20 показана бор-
товая секция танкера, у которой в верхней
части шпангоутов конструкторами преду-
смотрено отверстие Д под скобу для воз-
можности ее кантовки н транспортировки.
Использование других многочисленных от-
верстий на рассматриваемой секции, так
же как и на других секциях, невозможно,
потому что в отверстия, расположенные
далеко от края, скоба не может быть за-
ведена. Даже при близком расположении
отверстий к краю скобу зачастую невоз-
можно завести из-за наличия поясков
с одной стороны и обшивки с другой. Оче-
видно, что дополнительное отверстие не

Рис 8.20. Бортовая секция танкера с отверстием для
скобы

уменьшает прочности рассматриваемого узла и позволяет отка-
заться от приварки обухов.

Приварка, а затем срубка (или обрезка газом с последую-
щей зачисткой) обухов — весьма трудоемкая операция. Тем не
менее, транспортировка с помощью обухов находит еще весьма
широкое распространение. Конструкция и размеры обухов гру-'
зоподъемностью 5—35 т из стали марки ВСтЗ показаны на
рис. 8.21 и в табл. 8.3. При разработке схем расположения обу-

250

хов необходимо учитывать, что обухи должны располагаться
таким образом, чтобы центр тяжести секции находился при-
мерно на одной вертикали с гаком подъемного крана. Угол
между направлением троса и плоскостью обуха не должен пре-
вышать 20 , для того чтобы исключить разрыв троса под дей-
ствием больших горизонтальных усилий. Обухи надо устанавли-

вать в местах, где под настилом проходит набор. В отдельных
случаях при транспортировке крупных блоков надстроек (весом
200—300 т) возникает необходимость в проверке прочности мест
установки обухов, так как у таких блоков обшивка имеет тол-
щину 5—6 мм и набор из полособульба № 8—12. В таких слу-
чаях производится расчет прочности набора в месте установки
обуха на действие сосредоточенного усилия. Установка обухов
на неподкрепленяый настил может привести к повреждению
конструкции и несчастным случаям из-за отрыва обуха с частью
листа настила.

Таблица 8.3. Размеры (мм) обухов, изображенных на рис. 8.21

h	А	л.	А,	л	н	В,		г.	d	51	S.	
5	60	75		50	30	200	80		50	20	14	
10	60	75	.—	Ь0	30	220	100	—	62	20	14	.—
15	70	85	50	55	30	250	110	100	70	20	14	6
20	100	1 1 5	70	50	40	270	11"	105	75	20	16	8
25	110	12b	80	v-i	40	300	130	120	78	20	18	10
30	120	135	100	ЬО	45	32о	140	130	85	20	20	12
35	130	14b	10b	лЬ	50	355	16b	Ibb	90	20	20	14

251
На рис. 8.22 показана плоская секция поперечной пере-
борки с вертикальным набором с оттяжками, предназначенными
для раскрепления секции при ее установке на стапеле. На ри-
сунке показан приварной обух для крепления оттяжки со сто-
роны набора, это крепление возможно осуществлять без при-
варного обуха за счет использования специально для этой цели
выполненного отверстия в наборе в этом же месте. Очевидно,
что отверстие в наборе предпочтительнее, так как исключает
работы по изготовлению и приварке обуха. Аналогичная конст-

Рис. 8.22. Схема установки оттяжек на переборку

секций на стапеле необходимость в количестве выставляемых
сборочных приспособлений (кильблоков, упор и т. п.) возра-
стает, что приводит к увеличению трудоемкости и продолжитель-
ности стапельных работ.

Межсекционные стыки и пазы следует располагать в местах,
удобных для установки сборочных приспособлений и примене-
ния автоматической сборки и сварки, т. е. должен быть обеспе-
чен доступ, место для работы сварочным автоматом, по возмож-
ности прямолинейность монтажного соединения и т. п.

Установка приспособления для стыковки плоских секций и
ликвидации так называемых «домиков» со стороны набора по-
казана на рис. 8.23, а, а приспособления для этой же цели, но
с лицевой стороны — на рис. 8.23,6.

рукция креплений может быть выполнена при установке борто-
вых и других секций. При разработке рабочих чертежей в них
обязательно должна оговариваться допустимость выполнения
таких отверстий в наборе для раскрепления секций *, так как
никакого ущерба для работоспособности конструкции это не
вызывает.

Форма и расположение секций в корпусе должны обеспечи-
вать их устойчивость при установке на место и проч-
ность собираемого корпуса. Под устойчивым в этом случае по-
нимается равновесное положение секции на стапельном месте,
для поддержания которого требуется применение минимального
количества сборочных приспособлений, например не более двух
упор при установке бортовых плоскостных секций и не более
чем по одной клетке или двух упор на борт при установке дни-
щевых секций на кильблоки в ДП. При неустойчивом положении

• При бездефектной сдаче продукпии отсутствие такого указания исклю-
чает вырезку отверстия или вызывает необходимость выпуска извещения об
исправлении чертежа.

252

На рис. 8.24, а показано приспособление для обжатия пере-
борки к борту, установка которого требует расстояния от пере-
борки не менее 200 мм по длине борта. При приварке переборки
к борту вследствие усадочных напряжений обшивка борта де-
формируется, ее «утягивает». При выборе расположения мон-
тажного стыка обшивки должна быть учтена как необходимость
установки приспособлений, так и необходимость предотвраще-
ния деформации наружной обшивки. Монтажный стык жела-
тельно располагать не ближе чем на расстоянии 300 мм от пере-
борки.

На рис. 8.24, б показано приспособление для обжатия про-
дольных связей верхней палубы танкеров к кницам стоек попе-
речных переборок при разнесенных монтажных стыках настила
палубы и набора. Для возможности установки приспособления
стыки рекомендуется разносить не менее чем на 300 мм.

Расположение монтажных стыков и пазов по наружной об-
шивке и их положение между набором также определяются нс
только удобством установки сборочных приспособлений, но и
необходимостью предотвращения возможных деформаций при

253

их последующей сварке. На рис. 8.25, а—в показаны стыки об-
шивки днищевых секций на судах различных типов, а на
рис. 8.25, г, д —стыки обшивки бортовых секций. Как видно из

Рис 8.25 Монтажные стыки (пазы): а — совмещен-
ный, б — разнесенный по набору и обшивке; в — у по-
перечных переборок днищевых секций; г — совмещен-
ный, д — разнесенный по набору и обшивке бортовых
секций

рисунка, монтажные стыки проходят или посередине шпации,
или примерно на 7з длины шпации, причем стыки выполняют
по обшивке и набору как совмещенными, так и разнесенными.

8.4.	Технологичность секций и блоков

Высокая степень технологичности секций и блоков связана
с решением ряда проблем: разбивкой корпуса на секции, жест-
костью секций и блоков, отнесением соединительных деталей
к секциям, пригодностью к механизированному или автомати-
зированному их изготовлению и т. д. В настоящее время трудо-
емкость секционной сборки составляет примерно 50 % (см.
табл. 5.1 и 5.3), а блочной — 65% общей трудоемкости по изго-
товлению корпуса. Экономическая эффективность предваритель-
ной сборки и сварки секций в специально оснащенных для этого
цехах очевидна, так как позволяет увеличить объем механиза-
ции и автоматизации, расширить фронт работ за счет одновре-
менного изготовления нескольких секций, количество которых
определяют технология стапельных работ и возможности цехов.
Секционная сборка и сварка в цехах позволяют выполнять и
проверять качество работы в наиболее удобных условиях, что
обеспечивает более высокую точность и качество. Возможность
Рис. 8.2b. Монтажные соединения промежуточных палуб с по-
перечной системой набора с бортом; а — кничное соединение
с помощью шельфа; б— бескничное соединение с помощью
шельфа у борта; а — с помощью заделок

Рис. 8.27, Монтажное соединение палуб с продольной
системой набора с переборками: а, б — с помощью
шельфа у палубы; в, г — непосредственное, д— при-
соединение гофрированной выгородки с помощью
шельфа; е — при разрезанном на переборке продоль
ном наборе

Рис. 8.28. Монтажное соединение

борта с палубами при помощи
шельфа, устанавливаемого в виде

заделки
выполнять работы в закрытых помещениях обеспечивает более
высокую производительность труда и почти исключает влияние
климатических условий на качество работы.

Принятая технология сборки и сварки корпусов на стапеле
требует определенных, ограниченных конструктивных решений
для отдельных монтажных соединений, иначе они могут ока-
заться не только нетехнологичными, но и просто невыполни-
мыми. Например, на корпусах с большим числом палуб и попе-
речной системой набора борта монтажные соединения в настоя-
щее время выполняют в следующих вариантах: с помощью
шельфа у борта в различном конструктивном исполнении
(рис. 8.26, а, б); с помощью прорезных отверстий в секции па-
лубы с последующей заделкой этих отверстий (рис. 8.26, в);
с заранее установленным набором.

Аналогично могут быть выполнены отдельные узлы соедине-
ний палуб с продольной системой набора и платформ с перебор-
ками (рис. 8.27).

Степень технологичности того или иного из соединений дол-
жна определяться с учетом конкретных условий, однако автор
считает, что все же монтажное соединение с шельфом более
предпочтительно, так как такое соединение позволяет исполь-
зовать для сварки монтажного соединения палубы с бортом ав-
томаты или полуавтоматы. Установка заделок, как правило,
требует подгонки и ручной сварки.

Наиболее технологичной, по мнению автора, является раз-
работанная в последнее время конструкция соединения с шель-
фами, которые выполняют роль заделок (рис. 8.28). Такая кон-
струкция позволяет приваривать набор к бортовым секциям
автоматами, так как шельфы, устанавливаемые после приварки
набора, не препятствуют автоматической сварке. На стапеле же
никаких заделок устанавливать не нужно, так как шельф из
отдельных деталей уже установлен на предварительной сборке.

При разнесенных стыках и пазах обшивки и набора надо
обязательно учитывать последовательность установки секций,
для того чтобы иметь представление, какими деталями набора
и обшивки устанавливаемые секции будут перекрывать уже
установленные конструкции. Это поможет избежать затрудне-
ний и осложнений при установке. При проектной разбивке дни-
щевых и бортовых конструкций на плоские, объемные или полу-
объемные секции, если монтажный стык по набору и обшивке
разнесен, необходимо, чтобы у устанавливаемой секции набор
в месте монтажного соединения выступал к ранее установленной
секции по отношению к обшивке (рис. 8.29,6).

На бортовых секциях также удобнее, чтобы у устанавливае-
мой секции набор выступал. На палубных же секциях необхо-
димо стремиться к тому, чтобы у устанавливаемой секции вы-
ступала обшивка, а набор выступал на уже установленной
секции по свободной кромке, к которой будет примыкать после-
дующая секция (рис. 8.30, г, д'). В этом случае палубу удобно
устанавливать на выступающий набор, в противном же случае
набор было бы необходимо заводить под настил, что является
весьма трудоемкой операцией. В практике встречаются монтаж-

Рис. 8.29 Монтажные стыки днищевых и бортовых секций: а — совме-
щенный; б — разнесенный

ные соединения секций с совмещенными стыками по листам и
набору (рис. 8.30,а—в).

На блоках секций с продольной системой набора важно,
чтобы набор выступал на кромках тех блоков, которые по попе-

Рис. 8.30. Монтажное соединение палуб, а—в — совмещенные
стыки по настилу и набору; г, д — разнесенные стыки но настилу
и набору

речному сечению уменьшаются по мере удаления от монтажного
стыка блока.

Необходимость в разнесении стыков обшивки, настилов и
набора блоков следует устанавливать в каждом конкретном
случае, исходя из опыта и особенностей производства и конст-
рукций корпуса.

Заказ листов надо производить с учетом длины секций или
блоков, исходя из унифицированных размеров: длины 6000, 7000,
8000, 10 000, 12 000, 16 000 мм и ширины 1600, 1800, 2000, 2200,
2400, 3200 мм. Желательно, чтобы при установке в секции листы
использовались полностью по длине и ширине, т. е. чтобы раз-
меры листов были кратны размерам секций.

Проектирование блоков секций должно производиться таким
образом, чтобы создать внутри них максимальное количество
замкнутых помещений. Следовательно, длина блоков должна
быть равной или кратной длине секций, причем для унификации
секций, получения конструктивных модулей, а также конструк-
тивно законченных помещений, длина трюмов (расстояние
между переборками) должна быть также кратной длине
листов.

Плоские части днища, настил второго дна, второй борт и дру-
гие плоские элементы объемных секций, состоящие из набора
и полотнищ, надо изготавливать отдельно на линии плоских
секций

При проектировании технологичных секций необходимо учи-
тывать следующие требования. Сломы палуб должны проходить
по границам секций. Монтажные стыки района цилиндрической
вставки должны находиться ближе к границам последней. Рас-
стояния между набором главного направления плоских секций
должны быть по возможности равными в пределах одной секции,
набор должен быть прямолинейным, неразрезным и, по возмож-
ности, располагаться параллельно или перпендикулярно пазам
листов полотнищ. Стенки набора плоских секций должны быть,
как правило, нормальными к полотнищу. Необходимо, чтобы
набор плоских полотнищ был установлен только с одной сто-
роны для обеспечения возможности изготовления секций на ме-
ханизированных линиях.

Следует учитывать, что если блок секций для корпусников
является предметом производства, то для монтажников и до-
стройщиков помещения, образующиеся внутри блока и внутри
всего корпуса, являются местом работы. Чем быстрее форми-
руются помещения, тем шире фронт их работ. Очевидно, что на
крупных судах создать такие замкнутые блоки секций не всегда
возможно из-за их большого веса. Во всех случаях, независимо
от того, формируется ли корпус из блоков или секций, надо рас-
полагать монтажные стыки и пазы таким образом, чтобы в рай-
оне их прохождения было минимальное число креплений и фун-
даментов. Следует стремиться к тому, чтобы фундаменты и креп-
ления по возможности устанавливались в одну секцию, что
значительно упрощает их установку. Особенно это касается
крупных фундаментов.

Необходимо иметь в виду, что между периодом (циклом)
стапельной сборки и сварки корпуса и разбивкой корпуса на
секции существует определенная связь. Очевидно, что чем

17*	259
меньше объем стапельных работ по корпусу, т. е. чем меньше
монтажных соединений, тем быстрее при прочих равных усло-
виях они могут быть закончены. Поэтому, как уже указывалось,
надо, по возможности, с учетом конкретных условий переносить
максимальный объем работ на предварительную сборку и
сварку, что достигается и увеличением размеров секций, а в не-
которых случаях созданием блоков секций, которые подаются
на стапельные места, в том числе и на наклонные продольные
стапеля на специальных тележках (при отсутствии соответствую-
щего кранового оборудования)-

8.5.	Отнесение соединительных деталей к секциям

Все соединительные детали можно подразделить, исходя из
их расположения, на

а)	Детали, соединяющие связи одного направления;

б)	детали, соединяющие связи взаимно перпендикулярных
направлений и лежащие в одной плоскости, а также во взаимно
перпендикулярных плоскостях.

В первые годы внедрения сварки в судостроение в большин-
стве случаев детали, соединявшие различные балки набора сек-,
ций, устанавливались россыпью. Практически в этом случае
не имело никакого значения, к какой секции отнесены кницы,
бракеты и другие соединительные детали.

Однако по мере совершенствования технологии стапельной
сборки и сварки, применения передовых методов (например,
контуровкн секций в установленный допуск) детали соединения
набора стали вводиться в секции при их изготовлении. Трудоем-
кость стапельных работ при этом значительно сократилась, так
как установка соединительных деталей, подаваемых на стапель
россыпью, требует дополнительного времени на подачу и уста-
новку, которое зависит от габаритов и весов этих деталей, их
положения и т. п.

При заранее установленных соединительных деталях прак-
тически важно, к какой секции они отнесены, ибо место и поло-
жение этих деталей сказывается на удобстве сборки и сварки
как устанавливаемой, так и последующих секций. Не менее важ-
ное значение для снижения трудоемкости имеет объем сборки
и сварки на стапельном месте и положение сварных швов при
монтажной сварке. Последовательность сборки и сварки кор-
пуса на стапельном месте является одним из важнейших фак-
торов, определяющим, в какие секции следует вводить соедини-
тельные детали.

При блочном методе формирования корпуса, набранного по
поперечной системе, соединительные детали обычно имеются на
продольных связях по борту в районе машинного отделения,
подпалубном наборе (карлингсах), продольных связях в носо-
вой оконечности (бортовых стрингерах) в районах прохода через
поперечные водонепроницаемые переборки. Если судно не имеет
ледовых подкреплений по борту, в трюмах и твиндеках продоль-
ного набора нет. Соединительные детали между набором блоков
в виде книц в этом случае необходимо устанавливать на наборе,
который должен выступать на кромках секций, идущих в нос и
в корму от мидель-шпангоута. При формировании блочным ме-
тодом корпуса с продольной системой набора соединительные
детали имеются по всем перекрытиям. Они в подавляющем боль-
шинстве выполнены в виде книц для палуб и бортов и бракет
Для днища. Все соединительные детали идут по набору и дол-
жны быть на нем установлены.

Большинство балок набора корпуса соединяются между
собой и присоединяются к смежным конструкциям с помощью
книц. При выполнении кничных соединений необходимо особое
внимание обращать на исключение разностенности. обеспечение
плавных переходов, снижающих концентрацию напряжений,
а также на качественный провар концов книц.

При секционной постройке формирование корпуса начи-
нается или с района машинного отделения, если последнее
расположено в кормовой части, или с района мидель-шпан-
гоута.

Рассмотрим формирование некоторых узлов корпуса отдель-
ных судов, исходя из общепринятой технологии их сборки и
сварки на стапельном месте, системы набора, размеров и вида
секций и т. п.

На рис. 8.31 представлен мидель-шпангоут универсального
сухогрузного судна, а на рис. 8.32—мидель-шпангоут ледокола.
Формирование корпусов этих судов начинается с днищевых сек-
ций закладного района и ведется в нос и корму. Днище у уни-
версального сухогрузного судна набрано по продольной системе
набора, а у ледокола — по поперечной.

На главных поперечных переборках, устанавливаемых на на-
стил второго дна, все кницы как по нижней кромке, так и ио
верхней кромке, прилегающей к палубе переборок, приваривают
к переборке. Так как настил второго дна в большинстве случаев
расположен горизонтально (рис. 8.33), нижняя кромка пере-
борки и книц лежат в одной плоскости, и их легко контуровать.
Сварку этого узла производят в нижнем положении. Кницы по
кромке переборки, прилегающей к палубе переборок (нижней
палубе), также лежат в одной с ней плоскости, так как палуба
переборок в большинстве случаев расположена горизонтально.
Наличие книц облегчает установку палубных секций, так как
их укладывают на кницы. Сварку монтажной кромки верхних
книц приходится вести в потолочном положении, но это менее
трудоемкая операция, чем подгонка книц по вертикальной
кромке, в случае если они отнесены к набору палуо. На твин-
дечных переборках кницы устанавливают также на набор пере-
борки по обеим кромкам.
Борт как на ледоколе, так и на универсальном сухогрузном
судне набран по поперечной системе набора и вследствие этого
по высоте состоит из одной секции, что исключает монтажные
соединения по борту (см. рис. 8.31 и 8.32).

Рис. 831. Мидель-шпангоут сухогрузного судна

При горизонтальном крайнем междудонном листе соединение
набора днища и борта осуществляется или непосредственно без
соединительных деталей (рис. 8.34, а) или с помощью обычных
книц, устанавливаемых на наборе борта (рис. 8.34, в, i). В тех
случаях, когда крайний междудонный лист наклонный, воз-
можно несколько вариантов соединения: бескничное (рис. 8.34, б)
6opKI
и кничное, когда набор целиком входит в бортовую секцию,
причем кница в этом случае должна быть отнесена в днищевую
секцию, что позволяет создать бортовую секцию плоской. Пло-
скую же секцию возможно собирать на обычных сборочных пло-
щадках без постелей.

При горизонтальном крайнем междудонном листе установка
кницы на набор (шпангоуты) бортовой секции, при которой ниж-

Рис. 8.34. Узлы соединения борта с днищем: а — несонмещек

ный стык по набору и обшивке; б — совмещенный стык по

набору и обшивке, е, г—набор целиком входит в бортовую

секцию

няя кромка бортовой секции и кромка книц лежат в одной пло-
скости, позволяет их совместно контуровать н устанавливать
на настил второго дна. Приварку кницы производят в нижнем
положении.

Кницы по продольному набору борта надо приваривать на
набор бортовой секции. Все кницы, соединяющие набор палуб
со шпангоутами борта, следует включать в набор борта,
потому что тогда, несмотря на последующую приварку на
бора к кницам в потолочном положении, значительно облегчи
ется установка палубных секций, так как ее осуществляю!

264
Рис. 8.35. Узлы соединении палубы с бортом: а. б —кницы
отнесены к бортовой секции; в — бескничное соединение

Рис. 8.36. Мидель шпангоут малого контейнеровоза
прямо на кницы (рис. 8.35, а, б). При бескничном соединении
(рис. 8.35, в) целесообразно совмещать монтажное соединение
по набору и настилу.

На рис. 8.36 представлен мидель-шпангоут малого контейне-
ровоза, а на рис. 8.37—мидель-шпангоут большого контейнеро-

воза. У этих контейнеровозов бракеты, соединяющие бортовой
набор с настилом двойного дна, бимсовые кницы и кницы, сое-
диняющие набор верхней палубы с бортом, относят к бортовой
секции н устанавливают на ее наборе в процессе секционной
сборки, что обеспечивает изложенные выше преимущества при
стапельной сборке.
В надстройках отнесение соединительных деталей к секциям
в большинстве случаев не отличается от указанного выше для
основного корпуса. В боковых стенках кницы по обеим кромкам
устанавливают на набор. Отнесение книц в переборках надст-
роек ничем не отличается от их отнесения в переборках твинде-
ков и главных поперечных переборках.

В палубных секциях (палубе надстройки, палубе юта, палубе
бака') при продольной системе набора соединительные детали
относят к переборкам, если кницы установлены со стороны на-
бора, и к палубам, если кницы расположены со стороны листов;
при поперечной системе все кницы с гой и другой стороны отно-
сят к переборкам. Независимо от системы набора кницы между
набором палуб и бортами надстройки включают в набор бортов
надстройки.

На наливных судах, мидель-шпангоут одного из которых
представлен на рис. 8.38, как известно, формирование корпуса
начинается с района машинного отделения при пирамидальном
методе. При трехостровном методе, когда сборку и сварку не-
скольких островов производят одновременно без последующей
передвижки, формирование начинают на каждом острове. При
формировании корпуса в нос от машинного отделения устанав-
ливают днищевую секцию, затем поперечную переборку и две
продольных, затем следующую центровую днищевую секцию,
бортовые днищевые секции, бортовые поперечные переборки и
бортовые секции.

Указанная технологическая последовательность диктует сле-
дующее отнесение соединительных деталей:

—	кницы, соединяющие днищевые стрингера у переборок,
размещают на днищевых секциях только со стороны набора
переборок (с кормовой стороны секции), что обеспечивает удоб-
ную (без подгонки) установку переборок;

—	кницы, соединяющие флоры с вертикальными стойками
продольных переборок, относят к днищевым секциям, а кницы,
соединяющие флоры бортовых днищевых секций с продольными
переборками и шпангоутами бортов, — к продольным перебор-
кам и бортовым секциям;

—	кницы, соединяющие вертикальный киль с поперечными
переборками, устанавливают со стороны носовой кромки на дни-
щевые секции;

—	кницы, соединяющие бортовые стрингера с поперечными
переборками, при поперечной системе набора борта устанавли-
вают на поперечные переборки со стороны их набора, а со сто-
роны полотнища — на бортовые стрингера, что обеспечивает
возможность удобного хранения этих переборок, так как набор
выступает только с одной стороны;

—	по бортовым секциям при продольной системе набора
борта кницы, соединяющие продольные ребра жесткости борто-
вых секций с переборками, устанавливают на бортовые секции.
причем в них вводя! также шельфы от поперечных переборок;

— кницы, соединяющие подпалубные балки с поперечными
переборками, относят к поперечным переборкам;

— кницы, соединяющие отбойный лист палубных секций
с доковыми стойками поперечных переборок, устанавливают со

Продольные р ж ТЗС812 h=360	I

Рис 8.38 Мидель-шпангоут наливного судна

стороны доковой стойки на переборку, а со стороны полот-
нища — на отбойный лист;

— кницы, соединяющие бимсы палубной секции с бортовыми
рамными шпангоутами, относят к бортовым секциям.

Естественно, что невозможно в данной книге дать рекомен-
дации для всех типов судов и всех возможных вариантов кон-
струкций, которые могут встретиться и встречаются в практике
судостроения. Учитывая, что одной из важнейших задач инже-
верного дела является отыскание оптимальных решений техни-
ческих задач, конструктор должен проектировать конструкции
с учетом всех факторов. При отыскании оптимального варианта
отнесения соединительных деталей выбор зависит от конечного,
но все же большого числа параметров. Поэтому для каждой
конкретной конструкции, кроме общих рекомендаций, изложен-
ных в настоящем параграфе, должны быть учтены ее индиви-
дуальные особенности.

Глава 9
ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА

Многовариантность конструкций требует Для определения
наиболее технологичных из них наличия соответствующих коли-
чественных показателей. Для суждения о технологичности судна
в целом и, в частности, о технологичности корпусных конструк-
ций, проект должен включать показатели технологичности, для
того чтобы предприятие-строитель смогло оценить качество
проекта.

Увязка разнообразных и противоречивых требований и полу-
чение удачного решения — весьма сложная задача. Сложность
этой задачи в настоящее время заключается в том, что пока не
существует взаимосвязанных показателей, удовлетворяющих
различным требованиям. Особенно это касается, как уже ука-
зывалось, вопросов технологичности. Проблема повышения
уровня технологичности тем и сложна, что в силу объективных
и субъективных причин ей не всегда уделяют достаточно внима-
ния на разных стадиях проектирования. Несомненно, что одной
из главных причин такого положения является отсутствие пока-
зателей технологичности конструкций. Специалисты, которым
поручено рассмотрение проекта, не имеют никаких критериев, и
должны свои требования и замечания доказывать, образно го-
воря, «на пальцах». В решении тех или иных возникающих во-
просов немалое значение оказывают твердость характера сто-
рон, срочность выпуска рабочей документации и другие обстоя-
тельства, которые к технологичности прямого отношения не
имеют. Учитывая, что технологичность конструкций обусловли-
вается большим количеством различных факторов, необходимо
иметь обобщенную оценку в виде какого-либо показателя.
9.1.	Анализ существующих показателей
технологичности корпуса

Что такое показатели? На первый взгляд такой вопрос не-
сколько наивен, слишком мы привыкли к различным показате-
лям. Показатели же являются инструментом оперативного по-
знания, содержащим обширную информацию в очень уплотнен-
ном виде. Естественно, что показатели абстрагируются от
конструкций и частностей, но они удобны и позволяют быстро
оценить результаты и тенденции проектирования.

В отечественном и зарубежном судостроении существовал и
существует в настоящее время среднестатический показатель
стоимости изготовления единицы массы конструкций корпуса,
зависящий от типа и размеров судна. Этот показатель весьма
приближенный. Практически, при проектировании новых типов
судов, на которых применяют новые конструкции, новые мате-
риалы, такой показатель неприменим. Даже при проектирова-
нии однотипных судов он недостаточно точен, так как не учи-
тывает эксплуатационных характеристик и лишь косвенно
связан с объемом выпускаемой продукции. Используют этот по-
казатель для ориентировочной оценки стоимости судна.

В последнее время появились предложения о некоторых
более детализированных показателях оценки технологичности
изделий, разработанные в отечественном машиностроении и су-
достроении рядом специалистов (5, 9, 10, 41]. Первоначально
предложенные отечественными исследователями показатели
основывались па методике И. А. Бородачева, который еще
в 1941 г. разработал структурные характеристики, сведенные
в четыре группы: общеколичественные характеристики, техно-
логические характеристики, технологические характеристики
сборки, общеэкономические характеристики. Каждая из ipynn
в свою очередь содержит определенное число количественных
показателей, имеющих вид различных коэффициентов. Сопостав-
ляя коэффициенты, являющиеся независимыми показателями,
можно достаточно просто определить ту или иную характери-
стику. Примерно по такой же схеме строят оценку технологично-
сти (или «конструктивной эффективности») и в зарубежном
судостроении.

Одним из недостатков этой схемы является отсутствие взаи-
мосвязи между различными показателями, степень важности
которых неодинакова и для каждого конкретного случая может
быть разной, что не позволяет дать полную (исчерпывающую)
оценку технологичности рассматриваемого конструктивного
узла, секции или корпуса. Наиболее полным и исчерпывающим
был бы некоторый комплексный показатель. Именно в этом на-
правлении и ведутся в настоящее время поиски и исследования.

Разумеется, наиболее всеобъемлющим и во всех случаях
сравнимым для различных вариантов на стадии постройки
270

показателем является стоимость изготовления корпуса, хотя не-
обходимо учитывать и эксплуатационные расходы. Действи-
тельно, стоимость изготовления отражает трудоемкость на всех
этапах производственного процесса, а также расходы на спе-
циальные и вспомогательные материалы, на дополнительные
или особые статьи и испытания, техническое обслуживание и
т. п. Однако определение этих данных для всего корпуса судна
или отдельной конструкции весьма сложно, трудоемко и гро-
моздко, не говоря уже об отсутствии весьма важных данных,
связанных с ценообразованием.

Попытки разработать такой показатель встречают особые
трудности даже в машиностроении, где изделия куда меньше по
размерам, чем корпуса судов. Кроме того, общая оценка стои-
мости корпуса или конструктивных узлов связана не только
с технологичностью, но и с общим уровнем производства.

В машиностроении сейчас действуют введенные с 1 января
1975 г. ГОСТ 14.201—73 «Общие правила отработки конструк-
ции на технологичность» и ГОСТ 14.202—73 «Правила выбора
показателей технологичности изделий», которые устанавливают
общие правила выбора показателей. В корпусостроении таких
правил нет. Имеющиеся же данные по материалоемкости не
дают ответа на интересующие вопросы, так как уменьшение
массы не всегда связано с совершенствованием технологичности
конструкции, а часто является следствием применения высоко-
прочных сталей.

Для достаточно глубокого анализа технологичности конст-
рукций корпуса и для разработки на его основе мероприятий
по дальнейшему совершенствованию конструкций одних абсо-
лютных показателей недостаточно. Следовательно, кроме абсо-
лютных должны быть относительные показатели, характеризую-
щие технологичность. Наличие системы показателей позволит
оценить технологичность проектируемого корпуса и наметить
пути дальнейшего совершенствования конструкции и технологии.

Рассматривая требования, обеспечивающие высокую степень
технологичности корпуса (рис. 9.1), необходимо, как уже ука-
зывалось, учитывать удобство конструкций для технического
обслуживания и ремонта в процессе эксплуатации, Неудобный
подход к узлам корпуса и механизмам, установленным на них,
многотипность конструктивных узлов кропления приводит к уд-
линению сроков ремонтных работ. Отсутствие соответствующих
конструктивных деталей (обухов, рымов и т. п.) приводит к не-
обходимости значительных дополнительных работ и излишних
затрат при ремонте отдельных механизмов и узлов. Назначение
размеров и расположение съемных листов без учета устанавли-
ваемых на них конструкций, агрегатно-узловых методов при-
водит к необходимости демонтажа ряда конструкций, непосред-
ственно с ремонтом не связанных. В результате для выполнения
ряда профилактических и ремонтных операций затрачивается

много дополнительного труда и средств. Очевидно, что эксплуа-
тационная технологичность так же важна, как и технологич-
ность при постройке.

Взаимосвязь между требованиями к конструкции и ее тех-
нологичностью представлена в табл. 9.1.

Требования, обеспечивающие высокий
уровень технологичности корпуса

[ехиические

(^Экономические^

Повышение качества

Снижение трудоемкости проекта

Рост объема выпуска

Снижение трудоемкости подго-
тов кц.производства

Me ханиэация

Автоматизация

Снижение трудоемкости пост-
ройки

Использование робототехники

Сокращение объема технической
документации

Внедрение I АП

Сокращение трудоемкости ре-
монта

Простота обслуживания

Увеличение сроков

Рис. 9.1. Требования, подлежащие рассмотрению при решении вопросов тех-
нологичности

Требования, обеспечивающие технологичность корпуса, раз-
деляют, как уже указывалось в гл. 5, на конструктивные, техно-
логические, эксплуатационные и производственные. Из вопросов
производственного характера в первую очередь необходимо учи-
тывать особенности завода-строителя (размеры цехов, крано-
вого оборудования и т. д.), опыт и квалификацию персонала,
программу, серийность, цикл постройки судов и т. д.

9.2.	Выбор показателей технологичности. корпуса

В настоящее время пока еще нет единой методики, по кото-
рой можно было бы сравнивать или проверять степень техно-
логичности конструкций корпуса. Качественная оценка техно-
логичности всегда субъективна, а общие требования при проек-
тировании корпусных конструкций, как и при проектировании
вообще, не позволяют сопоставлять различные конструктивные
варианты.

18 М. К- Глозман

273
Разработка методики оценки технологичности представляет
значительные трудности, особенно методики выбора качествен-
ных и количественных показателей, а также способа определе-
ния этих показателей.

Выбор варианта конструкций осуществляют при проектиро-
вании, следовательно, на каждой стадии проектирования необ-
ходимо решать вопросы, определяющие степень технологичности
конструкций, а значит, нужны показатели, характеризующие
выполнение различных требований технологичности при пред-
эскизной проработке, эскизном проектировании, техническом и
рабочем проекте, подробно изложенные в гл. 1.

На стадии постройки корпуса показатели технологичности
конструкций анализируют и уточняют, а при необходимости и
корректируют.

Как было указано выше, в настоящее время существует ряд
предложений по показателям технологичности [29, 41, 49, 52].
Считаем необходимым остановиться на некоторых из них.
А. И. Вронский [9, 10] считает, что в качестве комплексного
показателя технологичности следует принимать себестоимость
изготовления корпуса. Однако для сравнения по себестоимости
необходимо иметь эталонный вариант, т. е. нужно спроектиро-
вать несколько конструкций и принять одну из них в качестве
эталонной. Очевидно, что для корпуса в целом это пока неосу-
ществимо, так как для такого сравнения необходимо иметь за-
конченные рабочие проекты и для них подсчитывать трудоем-
кость с учетом принятой технологии.

. Г. В. Бойцов предлагает в качестве комплексного показатель,
основанный на рассмотрении общего экономического эффекта
эксплуатации судна за весь срок его службы:

Э = Д	— jiu ' R — Сп — Су — Сг,,

где Э — указанный экономический эффект; Д — полный Доход
от эксплуатации судна; йм— стоимость металла корпуса; й'т—
стоимость его постройки; йо— прочие расходы, связанные с про-
ектированием и строительством судна в целом; R — эксплуата-
ционные расходы; Сп—расходы, связанные с нарушением проч-
ности корпуса, обусловленные воздействием экстремальных
нагрузок; Су — то же из-за усталостно-коррозионных поврежде-
ний; Со — прочие расходы на ремонты судна, не связанные
с расходом металла и трудовыми затратами по корпусу. Черта
над всеми величинами означает то, что все они отнесены к строи-
тельной стоимости, т. е.

Йм + Нт + Йо = 1 •

Анализируя проектные решения для корпуса судна или от-
дельных групп его конструкций, относящиеся к массе, уровню
трудовых эксплуатационных затрат, объему ремонта и другим
274
частным параметрам, а также определяя влияние этих параме-
тров Друг на Друга, можно оценить каждое предлагаемое про-
ектное решение по повышению уровня технологичности.

Однако для использования обобщенного комплексного пока-
зателя, предлагаемого Г. В. Бойцовым, необходимо иметь
хотя бы близкие к действительным частные показатели, которых
пока нет и которые, очевидно, в ближайшие годы получить
будет весьма затруднительно даже для отдельных типов
судов.

Необходимо отметить, что предлагаемая ГОСТ 14.202—73
оценка конструкции по трудоемкости ес изготовления для кор-
пуса в целом неприемлема, так как без учета массы металла
и его сюимосги, формы корпуса и других трудоемкость не может
охарактеризовать спроектированную конструкцию. Кроме того,
чтобы определить трудоемкость, необходимо иметь законченный
рабочий проект, что, как уже указывалось выше, практически
неосуществимо. Для оценки отдельных конструктивных узлов
на стадии технического и особенно рабочего проектирования,
несомненно, трудоемкость является основным показателем.
Что же касается показателя технологической себестоимости, то,
хотя этот показатель и несколько легче определить, чем рас-
смотренный выше показатель по себестоимости, получение его
для корпуса в целом по тем же причинам неосуществимо.

Показатели технологичности необходимы уже на стадии
предэекизных проработок, так как они должны обеспечивать
обязательный учет вопросов технологичности конструкций кор-
пуса на всех стадиях их создания, являясь основой методики
отработки конструкции на технологичность.

Имеются предложения комплексной оценки технологичности,
при которой уровень технологичности характеризуют одним
обобщенным показателем, представляющим собой функцию от-
дельных показателей технологичности:

П — 52

где п — количество показателей; fe, — коэффициент весомости
Г-го показателя технологичности конструкции mt. Приняв, на-
пример, сумму коэффициентов весомости показателей техноло-
гичности

необходимо выбрать значения весомости отдельных показателей.
Очевидно, что внедрение такого комплексного показателя —
многотрудная задача, требующая выполнения больших научно-
исследовательских работ, определения отдельных показателей и

18*

275
их весомости для различных классов и типов судов, а также
установления базовых комплексных показателей.

Предложения автора по показателям технологичности осно-
ваны на том, что определение этих показателей должно быть
составной частью предэскизного (эскизного) и технического
проектирования, без которой проекты рассматриваться не дол-
жны. Правила использования предлагаемых автором показате-
лей для определения уровня технологичности в основном соот-
ветствуют ГОСТ 14.202—73, но необходимо иметь в виду, что
указанный ГОСТ устанавливает правила выбора показателей
технологичности конструкций изделий машиностроения и при-
боростроения и, естественно, не учитывает специфику корпусе-
строения.

Выбор абсолютных или относительных показателей надо осу-
ществлять, исходя из экономической целесообразности (стоимо-
сти), учитывающей не только заданное качество, но и принятые
условия производства, эксплуатации и ремонта. При выборе, оп-
ределении и использовании различных показателей технологич-
ности следует придерживаться следующих положений.

1.	Так как оптимальные варианты конструкции определяют
при проектировании, на каждой стадии проектирования необхо-
димы свои показатели, характеризующие технологичность кон-
струкции и являющиеся критериями технологичности.

2.	Необходимы базовые показатели технологичности, с кото-
рыми при проектировании должны сравниваться показатели тех-
нологичности конкретных конструкций. Несомненно, чго достиг-
нутые показатели не должны быть ниже базовых показателей
или должны стремиться достичь базовых.

3.	Технологичность можно определять по различным призна-
кам, характеризующим области проявления свойств технологич-
ности конструкции корпуса.

4.	Следует стремиться к минимальному, но достаточному
количеству показателей технологичности конструкций корпуса.

5.	Показатели должны быть достаточно универсальны, т. е.
максимально приспособлены для возможности их использования
при постройке судов различных классов, типов и размеров.

Показатели технологичности конструкций корпуса автор
предлагает классифицировать по следующим признакам.

1.	По способу выражения: абсолютные и относительные. Под
абсолютным понимают показатель, численное значение которого
характеризует признак технологичности конструкции, например
трудоемкость, а под относительным — показатель, дающий срав-
нительную характеристику технологичности конструкции.

2.	По области проявления: производственные и эксплуатаци-
онные (см. рис. 1.1).

3.	По характеризуемым свойствам: частные и комплексные.
Частные показатели характеризуют технический критерий сте-
пени технологичности. В свою очередь, частные показатели
276
могуг быть качественными и количественными. Комплексные
показатели характеризуют группу свойств пли степень техноло-
гичности конструкций в целом. Комплексные показатели также
могут быть количественными и качественными.

4.	По условиям и системе оценки: базовые и достигнутые.

5.	По значимости: основные и вспомогательные.

При решении важной задачи определения степени техноло-
гичности необходимо учитывать, что корпус судна, рассматривае-
мый как объект проектирования, отличается от других объектов
не только последовательностью разработки отдельных конструк-
тивных вопросов, но и многовариантностью.

Для конструкции корпуса, как и для других изделий, харак-
терно, что опа включает детали, узлы, секции, блоки секций,
называемые согласно ГОСТ 2.101—68 деталями, сборочными
единицами, комплексами и комплектами. Естественно, задачи
обеспечения высокой степени технологичности корпуса в целом
и составляющих его частей будут разными, и их целесообразно
разграничивать.

В дальнейшем будем рассматривать показатели технологич-
ности Для корпуса в целом, имея в виду при этом, что уровень
технологичности является в определенной степени понятием от-
носительным. Принятое для одних конкретных производственных
условий конструктивное решение может оказаться нетехноло-
гичным для других. Улучшение технологичности отдельных кон-
структивных узлов без взаимосвязи с технологичностью других
узлов, а также корпуса в целом может привести к улучшению
технологичности одного узла в ущерб технологичности всего
корпуса. Однако для корпуса в целом относительность уровня
технологичности сказывается несколько меньше. Это объясня-
ется тем, что ряд крупных предприятий — строителей морских
транспортных судов — имеют примерно одинаковые условия по-
стройки и оборудования, работают по близким или даже по
одним и тем же технологическим процессам, а квалификация
персонала отличается незначительно.

Очевидно, что само понятие «технологичность конструкции»
предусматривает безусловное обеспечение заданных качеств
судна: мореходности, надежности, долговечности, удобство об-
служивания и ремонта и т. д.

Для перехода к количественной оценке показателей степени
технологичности на различных стадиях проектирования необхо-
димо определить способы выражения относительных (частных)
показателей технологичности. Наиболее удобными, очевидно,
будут являться численные показатели, для которых желательно
иметь одинаковые базы отсчета.

Если выразить показатели степени технологичности в про-
центах или в частях от базовой, то для случая, когда необходимо
стремиться к большему базовому показателю, расчетная зависи-
мость будет иметь вид:

к-4-

(9.1)

где К — показатель технологичности; Ф — фактор, для которого
определяется степень технологичности; Б — база для сравнения.

В большинстве случаев Ф<Б и, следовательно, чем ближе
к единице (100%) значение К, тем выше степень технологич-
ности фактора Ф. Если по каким-либо причинам Ф>Б, то ба-
зовое значение степени технологичности будет превзойдено.
Например, цилиндрическая вставка Для танкера грузоподъем-
ностью 40 000 т имеет длину I = 0,42 L. т. е. Ф = 0.42 L, а базо-
вая величина Б = 0,4 L, тогда К = 0,42 L/0,4 L = 1,05. Однако
такие случаи встречаются весьма редко, так как по мере накоп-
ления необходимых данных базовые значения пересматривают.
Конечно, получение К>1 не во всех случаях будет свидетель-
ствовать о повышении степени технологичности.

Когда необходимо стремиться к меньшему базовому показа-
телю, выражение для показателя степени технологичности при-
нимает вид

(9.2)

В этом случае также может быть, что К> 1, но это тоже будет
весьма редким вариантом, и изложенное выше по этому поводу
для (9.1) распространяется и для зависимости (9.2).

Например, количество принятых типоразмеров листов для
судна водоизмещением 18 000 т равно 40, т. е. Ф =40, а базо-
вая величина Б = 45, тогда К = 1,125, что свидетельствует о вы-
соком уровне технологичности. Но необходимо иметь в виду, что
дальнейшее уменьшение Ф потребует соответствующих технико-
экономических расчетов.

Значение показателя, определяемого по приведенным зависи-
мостям, должно быть близким к единице или должно несколько
превосходить ее.

Для случаев, когда величина Б не установлена, для опреде-
ления показателей технологичности предлагаем использовать
величины, характеризующие конструкции корпуса в целом, и
следующую расчетную зависимость:

К, -4г>	М

где Ф1 — фактор, для которого определяется степень техноло-
гичности, например масса гофрированных конструкций, общая
длина швов, сваренных автоматами и т. д.; П — величина,
278
характеризующая корпус в целом, например масса корпуса Р;
общая длина стыковых швов /ст и т. д.

Задача получения базовых показателей или баз для опре-
деления технологичности является трудоемкой, требующей опре-
деленного времени для накопления необходимых данных и боль-
шой исследовательской работы по каждому показателю для кор-
пусов различных типов судов и различных судостроительных
предприятий.

9.3.	Показатели для сопоставления технологичности

На стадии предэскизного (эскизного) и технических проек-
тов, как уже указывалось, необходимо определять показатели
технологичности и включать эти показатели в материалы пред-
эскизных (эскизных) и технических проектов. Без этого проекты
рассматриваться не должны.

Желательно, чтобы проектанты одновременно со сдачей до-
кументации на головное судно давали бы сводку показателей
технологичности однотипных судов, аналогичных принятым
в техническом проекте. Тогда представлялась бы возможность
хотя бы после постройки головного судна иметь представление
о степени технологичности спроектированных конструкций. Это
особенно важно, когда намеченная к постройке серия судов до-
статочно велика.

Ниже приводятся предлагаемые автором показатели техно-
логичности. Выбор тех или иных показателей должен произво-
диться для конкретных типов судов. Базы для сравнения приво-
дятся по мере их определения.

9.3.1.	Показатели, определяемые на стадии эскизного проекта

Показатели технологичности формы корпуса

Показатель длины цилиндрической вставки

К"-В=“^Г’	М

где Дц. в —длина цилиндрической вставки; L । ; — длина судна
между перпендикулярами. Целесообразно Кц. н проверять по
данным, приведенным в гл. 2 (п. 2.2) в зависимости от коэффи-
циента общей полноты и числа Фруда.

Показатель формы палуб

(9-5)

где пП. с п — количество плоских секций палуб; пс. п — общее ко-
личество секций палуб.
Показатель количества плоских секций в составе корпуса

Кпл.с = -^-,	(9.6)

где «пл. с — количество плоских секций в корпусе; п0 — общее
количество секций корпуса.

Показатели применения безнаборных
конструкций

Показатель применения прочных безнаборных конструкций

(9.7)

где Pg. к — масса прочных безнаборных конструкций; Р — масса
металлического корпуса без легких конструкций.

Применение безнаборных конструкций, особенно прочных
гофрированных переборок и легких конструкций, не только обес-
печивает снижение массы, но и позволяет уменьшить объем ра-
бот по правке. На стадии предэскизного проекта всегда воз-
можно установить, где и в каких объемах возможно, целесооб-
разно и будут применять безнаборные конструкции.

Показатели преемственности конструкций

Показатель межпроектной унификации конструкций

(9.8)

где Ры. у — масса унифицированных конструкций по межпроект-
ной унификации.

Показатель внутрипроектной унификации конструкций

К.,У = -^Л-,	(9.9)

где Рв. у — масса унифицированных конструкций по внутрипро-
ектной унификации.

Естественно, что на стадии предэскизного (эскизного) про-
екта невозможно точно установить, где и какие унифицирован-
ные конструкции будут использованы, но ориентировочно задать
их массу на этой стадии вполне возможно и целесообразно. Ре-
шение этого вопроса на последующих стадиях проектирования
потребует от конструкторов более углубленной проработки.
Показатель оптимальной шпации



(9.10)

где а — размер принятой шпации для проектируемого судна;
ло — предлагаемая автором базовая шпация; аа = 0,0025L -J- 0,5
для корпусов из стали с от = 235 МПа и ав = 0,00251 + 0,4
для корпусов из стали с ат = 294 МПа.

Очевидно, что, так как разработанная методика получения
оптимальной шпации (см. гл. 3) учитывает стоимость металла,
трудоемкость, связанную с конкретными условиями определен-
ного предприятия-строителя и др., предложенная базовая шпа-
ция, оптимальная в данное время для конкретных предприятий,
может изменяться по мере изменения условий или типов судов,
их конструктивных особенностей.

9.3.2.	Показатели, определяемые на стадии технического
проекта

Показатель количества типоразмеров листов

П.1 пр ’

(9.11)

где пл. н — количество типоразмеров листов по нормативной до-
кументации для данного судна (см. гл. 4); пл.пр— количество
типоразмеров листов в проекте.

Показатель количества профильного проката

(9.12)

где Пцрв — количество типоразмеров профильного проката по
нормативной документации для данного проекта (см. гл. 4);
«пр пр — количество типоразмеров профильного проката в про-
екте.

Показатель количества типоразмеров унифицированных од-
нотавровых сварных профилей

(9.13)

где пт. н — количество унифицированных типоразмеров однотав-
ровых профилей по нормативной документации для данного
судна; Пир. т — количество типоразмеров однотавровых профилей
в проекте.

Показатель количества принятых унифицированных книц

=	(9.14)

где «у. к — количество типоразмеров унифицированных книц,
принятое по нормативной документации для данного судна;

«к — общее количество типоразмеров книц в проекте.

Показатель количества легких безнаборных конструкций

кд.6. «=	,	(9.13)

где Ря. б. к — масса принятых в проекте легких безнаборных кон-
струкций; Рл. к — масса легких конструкций, принятых в проекте.

Показатель количества гнутых деталей

К,.„ = —pj Д ,	(9.16)

где РВр. г. д—масса гнутых деталей; Рр — общая масса конст-
рукций корпуса.

Показатель гибки листов

=	(9.17)

где Пг л — площадь поверхности гнутых листов обшивки; Пл —
площадь поверхности листов обшивки.

Показатель гибки профильного проката

к.» = -Т^.	(9.18)

где /г. Пр —длина гнутых профилей; /пр — общая длина про-
филей.

Показатель протяженности монтажных соединений

(9.19)

где /м. с — длина монтажных соединений; /с— общая длина сое-
динений.
Показатель автоматизации сварки стыковых соединений

(9.20)

где /а ст — длина стыковых швов, свариваемых автоматами;
/ст — обшая длина стыковых швов.

Показатель автоматизации сварки угловых соединений

(9.21)

где /а у — длина угловых швов, свариваемых автоматами и по-
луавтоматами; /св у — общая длина угловых швов.

Показатель унификации фундаментов

где Ру. ф — масса унифицированных фундаментов; Рф— общая
масса фундаментов.

Показатель унификации легких выгородок

(9.23)

где Ру в — масса унифицированных выгородок; Рв — общая
масса легких выгородок.

Показатель длины криволинейных кромок

(9.24)

где /к к — длина криволинейных кромок; 1К — общая длина
кромок.

Показатель количества деталей, устанавливаемых россыпью

(9.25)

где «д Р- количество деталей, устанавливаемых россыпью;
пс. д — общее количество соединительных деталей.

На стадии технического проекта необходимо также иметь
показатель возможности использования типовых технологиче-
ских процессов.
Г лава 10
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА

Проблемы обеспечения высокого уровня технологичности кон-
струкций корпуса являются частью общей задачи повышения
эффективности производства и качества продукции, поставлен-
ной XXVI съездом КПСС. Отличительной чертой судостроения
в одиннадцатой пятилетке, как и в минувшие годы, является
постройка относительно небольшого числа судов в серин, мелко-
серийная, а в некоторых случаях и единичная постройка круп-
ных судов.

Суда, даже серийные, строят довольно продолжительное
время, что в условиях НТР требует постоянного внесения опре-
деленных изменений в конструкции, поэтому проблемы обеспе-
чения высокого уровня технологичности конструкций корпуса,
являясь одними из сложнейших, приобретают особенную важ-
ность.

В последние годы передовые предприятия ряда отраслей ма-
шиностроения и приборостроения интенсивно занимались иссле-
дованием методов и средств создания новых изделий и техно-
логической подготовки производства. Логическим завершением
выполненных исследований явилось, как было указано, включе-
ние в ЕСТПП серии ГОСТов по вопросам технологичности.

Однако, пользуясь указанными ГОСТами, необходимо иметь
в виду нижеперечисленные обстоятельства.

I.	В этих ГОСТах рассматривают изделия машиностроения
и приборостроения и не учитывают специфику корпусостроения,
которая заключается в:

а)	сложности корпуса как инженерного сооружения, требую-
щего при его постройке значительных затрат и продолжитель-
ного времени, несоизмеримого с временем изготовления изделий
машиностроения;

б)	отсутствии опытных образцов, на которых можно было бы
отработать элементы конструкций;

в)	длительности проектирования конструкций корпуса и од-
новременности выпуска рабочих чертежей и начала постройки
корпуса;

г)	отсутствии эталонных вариантов, с которыми можно было
бы сравнивать проектируемые конструкции;

д)	исключительно важном значении первых стадий проекти-
рования (эскизного и технического), связанном с тем, что реше-
ния, принятые на этих стадиях, как правило, на стадии рабочего
проектирования пересмотреть уже невозможно.

284

2.	В корпусостроении нет отработанной последовательности
решения вопросов технологичности; основные показатели техно-
логичности, принятые для машиностроения, в большинстве слу-
чаев неприемлемы, базовые показатели отсутствуют.

3.	В корпусостроении не учтены и не распределены обязан-
ности по обеспечению технологичности на различных стадиях
проектирования и постройки.

10.1.	Определение основных составляющих
обеспечения технологичности конструкций корпуса

Причинами, обусловливающими актуальность вопросов обес-
печения высокого уровня технологичности конструкций корпуса,
являются:

—	необходимость повышения производительности труда кор-
пусного производства на базе комплексной его механизации и
автоматизации, применения робототехники и ГАП;

—	сложность корпуса судна как инженерного сооружения,
требующего при его проектировании и постройке значительных
затрат материальных и трудовых ресурсов;

—	все возрастающая роль транспортного флота в удовлет-
ворении нужд народного хозяйства страны и, как следствие
этого, рост потребности в судах;

—	внедрение новых технологических процессов и конструк-
ционных материалов, значительно расширяющих возможности
проектантов по конструктивно-технологическому выполнению
корпусных конструкций;

—	необходимость установления показателей технологичности
для обеспечения возможности внедрения автоматизированного
проектирования конструкций.

В периодической литературе был опубликован ряд работ
[50, 51, 54. 59 и др.], посвященных проблемам отработки кор-
пусных конструкций на технологичность. Эти работы, в основ-
ном, носят теоретический характер и не содержат анализа кон-
кретных конструкций.

Задача инженера-конструктора заключается в том, чтобы
надлежащим выбором параметров проектирования корпуса (раз-
меров, формы, материалов, технологии и др.) в первую очередь
обеспечить его надежность, которую, как уже указывалось,
можно достигнуть при разных затратах материала, времени и
труда, т. е. при разном уровне технологичности.

Такие технические характеристики конструкций, как проч-
ность, жесткость, долговечность, в настоящее время опреде-
ляют методами, имеющими в большинстве случаев достаточно
строгое теоретическое обоснование и проверенными на моделях,
а также в натурных условиях.

Сейчас пер'ед судостроителями стоит задача разработать и
внедрить научно обоснованные объективные критерии и методы

285
количественной оценки уровня технологичности судовых конст-
рукций как суммы свойств, характеризующих качество конст-
рукции. обеспечивающих повышение производительности труда
и возможность ее проектирования, изготовления и эксплуатации
при минимальной стоимости и трудоемкости.

10.2.	Создание системы обеспечения
технологичности конструкций корпуса

Решение вопросов технологичности требует проведения боль-
шого объема научно-исследовательских и опытно-конструктор-
ских работ, а их успешное завершение возможно только при
эффективном управлении ими.

Для этого, по мнению автора, необходимо создание отрасле-
вой системы обеспечения технологичности конструкций корпуса
(ОСОТК), функционирование которой должно способствовать
получению конструкций с высокой степенью технологичности.
Рассмотрим основные принципы, которых надо придерживаться
при создании предлагаемой системы.

Работоспособность системы должна обеспечиваться главным
образом ее организационной функцией.

Основное назначение организационной функции системы —
распределение отдельных видов работ, установление ответствен-
ности за их выполнение и взаимосвязи между исполнителями.

Для достижения высокого уровня технологичности необхо-
димо, чтобы система обеспечивала:

—	обязательность решения вопросов технологичности кон-
струкций корпуса на всех стадиях проектирования, производ-
ства и эксплуатации;

—	систематическое проведение анализа степени технологич-
ности корпусных конструкций;

—	разработку методов расчета показателей технологичности
конструкций;

—	определение показателей, которые могут быть критериями
оценки технологичности;

—	разработку методов обеспечения технологичности на всех
стадиях проектирования, производства и эксплуатации;

—	определение прав и обязанностей предприятий в обеспе-
чении технологичности;

—	разработку методических пособий и других руководящих
документов для конструкторов, технологов, мастеров, строите-
лей судов, эксплуатационников по решению вопросов техноло-
гичности конструкций корпуса в целом и отдельных узлов на
различных стадиях проектирования, постройки и эксплуатации;

—	распределение и закрепление работ по повышению техно-
логичности конструкций корпуса между исполнителями;

—	постоянное совершенствование показателей технологич-
ности.
Система обеспечения технологичности, как одна из главных
составляющих системы обеспечения качества, должна основы-
ваться на комплексно-системном подходе.

Технологичность конструкций корпуса, как уже указывалось,
обусловлена многими техническими и технологическими факто-
рами, и, естественно, возможны многочисленные варианты ре-
шений, отвечающие заданным требованиям, но в большинстве
случаев не эквивалентные между собою. Только комплексно-
системный подход позволит учесть и обеспечить выполнение раз-

личных требований при рассмотрении вопросов технологичности,
связанных с конструктивными и технологическими решениями,
с производственными особенностями предприятий-строителей,
а также с эксплуатацией корпуса судна в части простоты обслу-
живания и ремонта.

Принцип системности предполагает, что ОСОТК должна
обеспечить рассмотрение вопросов технологичности на всех эта-
пах проектирования, технологической подготовки производства,
постройки и эксплуатации.

Стремление заниматься повышением уровня технологичности
главным образом на стадиях технологической подготовки про-
изводства, изготовления и эксплуатации конструкций, а не при
проектировании, следует рассматривать как недоразумение: над-
лежащий уровень технологичности конструкций корпуса можно
обеспечить в основном на этапе проектирования, на котором
можно решить 80—85 % вопросов технологичности.

Корпус судна является весьма сложной системой и, следова-
тельно, необходимо его рассматривать комплексно (рис. 10.1).

Однако при решении вопросов технологичности надо учиты-
вать, что корпус судна как объект проектирования отличается
не только специфичной последовательностью разработки конст-
руктивных вопросов, но и тем, что практически, как уже под-
черкивалось, наиболее важные решения, принятые на первых
стадиях проектирования, при выпуске рабочих чертежей изме-
нить уже невозможно. В соответствии с этим технологичность
конструкций корпуса целесообразно рассматривать на опреде-
ленных этапах проектирования, разделяя области ее проявления
на производственную и эксплуатационную.

В связи с особенностями проектирования конструкций кор-
пуса судов, в настоящее время наиболее эффективным направле-
нием повышения степени технологичности конструкций корпуса
является их совершенствование на различных этапах проекти-
рования, главным образом на стадиях эскизного и технического
проектов, где на основе комплексно-системного подхода легче
всего получить оптимальные варианты. Схема объектов обеспе-
чения технологичности, критериев, оценок и этапов решения
приведена на рис. 10.2.

Вследствие вышеизложенного очевидно, что решения вопро-
сов технологичности, принимаемые на первых стадиях проекти-
рования, наиболее ответственны.

Следует отметить, что при сложившейся и существующейдо
настоящего времени практике проектирования корпусов техно-
логи предприятий в решении вопросов, возникающих на стадии
эскизного и технического проектов, почти совсем не принимают
участия.

Система обеспечения технологичности конструкций корпуса
должна базироваться на количественной оценке степени техно-
логичности — принцип оптимальности.

Вопрос о показателях подробно рассмотрен в гл. 1 и 9. Оче-
видно, что система обеспечения технологичности конструкций
корпуса не может не базироваться на каких-либо показателях.
Существует практика, когда научные и производственные пред-
приятия получают готовый технический проект и составляют
после его рассмотрения замечания, которые, как уже указыва-
лось, носят в значительной степени субъективный характер, так
как в основном зависят от знания, опыта и в немалой степени
от настойчивости специалистов конкретных предприятий, рас-
сматривающих проект. Не имея никаких объективных критериев
технологичности, естественно, невозможно и оценивать уровень
технологичности. Показатели технологичности конструкций кор-
пуса должны количественно характеризовать одно или несколько
свойств конструкции для оценки общего уровня технологичности.
ЦИЙ КОРПУСА

19 М К- Глозмав

289
При внедрении ОСОТК необходимо учитывать особенности
условий производства и стадии проектирования, принятые
методы оценки и наличие исходных данных. Очевидно, что тре-
бования к технологичности конструкций следует отличать от
технологических требований, обусловливающих применение кон-
кретных технологических процессов, операций и средств техно-

Координаци-

Планирование цепей
— (главные направле

ния работ)

онный совет______полвитетей

ОСОТК

Планйрование

ные направления ра-
бот)

Развитие методов исследования
и издание методик по оценке
уровня

Исследование и издание методик
по становлению базовых по-
каза,епей

Исследование и издание методик
по прогнозированию количест-
венных оценок технологичности

Исследование и решение органи-
зационно-правовых вопросов

Установление участников, испол-
нителей

Обеспечение взаимосвязи между
исполнителями

Методики п стандарты, peina-
ментарукидае анализ уровня •тех-
нологичности



__[ Принятие решений |---

Стандарты по обеспечению сте-
пени ТехНОЛОШЧНОСТН

Положение по ор|анизационно-
правовым обязанностям пред-
приятий

Рис. 10.3 Структура ОСОТК

логического оснащения как при изготовлении, так и при ре-
монте. Для оценки технологичности очень важное значение
имеет выбор судна-аналога и наличие по аналогу информации,
необходимой для оценки технологичности. В качестве изделий-
аналогов можно использовать суда как отечественного, так и
зарубежного производства.

Система должна учитывать перспективы внедрения новой
техники, модернизации судостроительных предприятий и внед-
рение новых технологических процессов — принцип перспектив-
ности.

Как нами было подчеркнуто, на ближайшую и более отда-
ленную перспективу изменения в технологии будут определять
внедрение новых конструкций и организацию производства. Для
того чтобы ОСОТК могла нормально функционировать, необхо-
димо, чтобы учитывались планируемые и ожидаемые изменения
в технологии, например увеличение габаритов листов, использо-
вание автоматизированных линий на конкретном предприятии,
робототехники, кранов большей грузоподъемности и т. п.

Перспективы следует учитывать и при выборе целей ис-
следований, т. е. при планировании главного направления ра-
бот: разработке методов исследования, методов прогнозирования
качественных и количественных оценок, подборе соответствую-
щих участников и т. п.

Для корпусостроения принцип перспективности имеет особую
важность потому, что при проектировании новых типов судов
практически нет аналогов для возможности сравнения и, следо-
вательно, разработка показателей требует выполнения опреде-
ленных достаточно продолжительных ио времени научно-иссле-
довательских работ проектными и научно-исследовательскими
предприятиями.

Рассмотренные принципы, на которых должна базироваться
ОСОТК, позволяют установить основные направления ее работы
и выделить из них наиболее важное: разработку организацион-
ной функции.

В соответствии с изложенным автором разработана струк-
тура организационной функции, представленная на рис. 10.3.

Вопросы технологичности приобретают все большее значение.
Дальнейшее развитие этих вопросов может быть успешно ре-
шено только в тесном творческом содружестве конструкторов,
работников науки и производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1,	Адлерштейн Л. Ц., Орлов М. В., Соколов В. Ф. Основные направления
работ по сокращению объема пригонки на стапеле.—Судостроение, 1978,
№ 7.

2.	Артюшков Л. С.. Войткунскнй Я. И. Об определении вязкостного со-
противления морских транспортных судов — Судостроение, 1962, № 2.

3.	Афанасьев А. С. Технологичность конструкций в современном зару-
бежном судостроении. Л, Судостроение, 1973.

4.	Ашик В. В. Проектирование судов. Л., Судостроение, 1976.

5.	Барташеа Л, В. Конструктор и экономика М, Экономика, 1977

6.	Богданов Б. В. Морские и рейдовые баржи. Л., Судостроение, 1969.

7.	Богуславский А. Н. Перестроение теоретического чертежа для изме-
нения положения центра величины.—Труды ЙИВТ, 1966, вып. 86.

8.	Бойцов Г. В., Кноринг G Д. Прочность и работоспособность корпус-
ных конструкций. Л., Судостроение, 1972.

9.	Вронский А. И., Глозман М. К-, Козляков В. В. Основы выбора кон-
струкций корпуса судна. Л., Судостроение, 1974.

10.	Бронский А. И. Корпусные конструкции судов промыслового флота.
Л., Судостроение, 1968.

 11. Буданов Б. А., Глозман М. К. Повышение технологичности конструк-
ций плоских сварных перекрытий.— ЛДНТП, 1980.

12.	Васильев А. Л. и др. Прочные судовые гофрированные переборки.
Л.. Судостроение, 1964.

13.	Васильев А. Л. и др. Судовые фундаменты. Л., Судостроение, 1969.

14.	Васильев А. Л. и др. Требования к корпусным конструкциям, изго-
тавливаемым па механизированных линиях — Труды ЛКИ, 1975, вып. 98

15.	Васильев А. Л. Стандартизация в судокорпусостроеиии. Л., Судо-
строение, 1978.

16.	Вишневский Л. И., Мараева И. Б., Шебалов А. Н. К вопросу опре-
деления волнового сопротивления «тонкого» судна по его теоретическому
чертежу —Труды ЛКИ, 1973, вып. 84.

17.	Войткунский Я. И., Першиц Р. Я-, Титов И. А. Справочник по теории
корабля. Л., Судостроение, I960.

18.	Войткунский Я. И. О методе пересчета сопротивления воды движе-
нию судов.—Судостроение, 1962, № 10.

19.	Глозман М. К- Технологичность конструкций корпуса е учетом его
ремонта. В сб.: Технология и механизация ремонта корпусов судов. Мате-
риалы по обмену опытом НТО СП. Л., Судостроение, 196§, вып. 102.

20.	Глозман М. К-, Васильев А. Л. Технологичность конструкций корпуса
судна. Л., Судостроение, 1971.

21.	Глозман М. К. Основные направления совершенствования техноло-
гичности конструкций. В сб.-. Технологичность конструкций корпуса судов-
Материалы по обмену опытом НТО СП. Л., Судостроение, 1975, вып. 215.

02.	Глозман М. К., Барабанова М. Н., Вишневский Л. И. Влияние изме-
нения положения и величины цилиндрической вставки на буксировочное
сопротивление,—Труды ЛКИ, 1975, вып. 98.
23	Глозман !Л. К., Барабанова М. Н., Вишневский Л. И. К вопросу
отработки формы корпуса при увеличении длины его цилиндрической встав-
ки.— Труды ЛКИ, 1975, вып. 98.

24.	Глозман М. К., Барабанова М. Н., Вишневский Л. И. Пересчет бук-
сировочного сопротивления при изменении длины судна за счет цилиндриче-
ской вставки,— Труды ЦНИИМФ, 1975, вып, 198.

25.	Глозман М. К-, Вишневский Л. И. К вопросу отработки формы кор-
пуса судна с целью снижения волнового сопротивления.—Труды ЛКИ, 1975,
вып 98

26	Глозман М. К- Роль гехнологичности конструкций корпуса в повы-

шении качества их изготовления. В сб,- Повышение качества изготовления
корпусов судов. Материалы по обмену опытом НТО СП. Л., Судостроение,
1976, вып. 240.

27.	Глозман М. К., Орлов М. В. Повышение технологичности конструк-
ций — важное условие обеспечения высокой эффективности производства
В сб.: Совершенствование технологичности конструкций корпуса. .Материалы
по обмену опытом НТО СП. Л., Судостроение, 1977, вып. 252.

28.	Глозман М. К., Лазарев В. Н., Рижинашвили Г. М. Определение
рациональных технологических допусков па элементы конструкций корпуса
по заданным конструктивным допускам. В сб Совершенствование техноло-
гичности конструкций корпуса. Материалы по обмену опытом НТО СП. Л.,
Судостроение, 1977, вып. 252.

29.	Глозман М- К. Пути повышенна эффективности судокорпусостроення.
Б сб . Развитие методов проектирования судовых корпусных конструкций.
Серия «Судостроение». М., ВИНИТИ, 1978, т. 8,

30	Глозман М. К. Пригодность конструкций корпуса к автоматизиро-
ванному и механизированному изготовлению — важнейшее направление со-
вершенствования технологичности. В сб,- Технологичность конструкций.—
ЛДНТП. 1978.

ЗЬ. Глозман М. К. Принципы обеспечения технологичности конструкций
корпуса.— Судостроение, 1979. № 6.

32.	Гетман А. Ш. Проектирование хорошо обтекаемых судовых обводов
из развертывающихся поверхностей.— Судостроение, 1974, № 8.

33.	Грамп Е. А. Функционально-стоимостный анализ и его использование
в промышленности зарубежных стран. Серия «Ипформэлектро»». М.. Энер-
гия. 1971.

34.	Кабачинский Г. Н. Сопротивление воды движению морских судов по
испытаниям серий моделей,—Труды ГПИ, 1945, т I.

35	Каминский В. А. Одостроительный опыт Японии Л„ Счдострое-
ние, 1979

36	Карпов А. Б. Сопротивление воды движению судов с поверхностью
корпуса ш плоских секций,—Труды ГПИ, 1974. т. XXX, вып. 13.

37	Конарева А. Л. Управление качеством продукции в США М. На-
ука, ]977

38.	Краев В. И. Экономические обоснования при проектировании морских
судов Л., Судостроение, 1981.

39	Кузьменко В. К. Автоматизация и механизация производственных
процессов в судостроении. Л., Судостроение, 1972.

40.	Кузьминов С. А. Сварочные деформации судовых корпусных конст-
рукций, Л , Судостроение, 1974.

41.	Кушелев В. В. Оценка технологичности конструкций корпуса судна,—
Судостроение, 1969, Ко 2.

42	Лазарев В. Н. Исследование возможности стандартизации шпаций
морских транспортных судов.— Автореферат диссертации на соискание уче
ной степени кандидата технических наук. ЛКИ, 1970.

43.	Лазарев В. Н. Условия согласования размеров шпаций и стального
проката —Труды ЛКИ, 1976, вып. 107.

44.	Линдблад А. Проектирование обводов транспортных судов: Пер.
с англ. Л , Судостроение, 1965.
45.	Майданчик Б. И., Рыбников Т. А. Методика проведения инженерно-
стоимостного анализа.— Экономика и организация промышленного производ-
ства, 1973, № 2.

46.	Макарова №. С. Исследование возможности применения на крупно-
тоннажных транспортных судах упрощенных плоскогранных обводов.— Труды
ЦНИИ им. акад. А. Н- Крылова, 1975, вып. 281.

47-	Максимаджи А. И. Прочность морских транспортных судов Л , Судо-
строение, 1976.

48.	Мараева И. Б. О расчете волнового сопротивления судна, заданного
теоретическим чертежом.—Труды ЛКИ, 1968, вып. 65.

49.	Методика отработки конструкций на технологичность и оценки уровня
технологичности изделий машиностроения и приборостроения. М , Изд-во стан-
дартов, 1973

50	Михайлов В. С., Аграфенин Е. С. Методика определения технологич-
ности корпуса судна—Судостроение, 1978,	8

51.	Мирин А. А. Об упрощенных формах корпуса судна,—Труды ЛКИ,
1976. вып. 107.

52.	Моисеев М. П. Экономика технологичности конструкций. М., Маши
ностроение, 1973.

53.	Ногид Л. М. Проектирование морских судов. Л., Судостроение, 1976.

54.	Обеспечение технологичности конструкций изделий. М., Изд-во стан-
дартов, 1976.

55.	Определение пропульсивных качеств судна по данным модельных
испытаний. Стандартная методика британских опытных бассейнов- Пер.
с англ,—Мировое судостроение и флот. 1965, № 5, 6.

56.	Павленко Г. Е. Сопротивление воды Движению судов. М, Морской
транспорт, 1956.

57.	Павленко Г. Е. Теория волнового сопротивления — Труды ВНИТОСС,
1938, т. 11, вып. 4

58.	Пашин В. М., Поляков Ю. Н. Вероятностная оценка экономической
эффективности судов. Л., Судостроение, 1976.

59.	Проблемы технологичности конструкций изделий машиностроения М.,
Изд-во стандартов, 1976.

60.	Путов Н. Е. Проектирование конструкций корпуса морских судов.
Ч. 1. Л., Судостроение, 1976.

61	Путов Н. Е. Проектирование конструкций корпуса морских судов.
Ч- 2. Л , Судостроение, 1977.

62	Рейнов М. Н. Профильное сопротивление тел с большим относитель-
ным удлинением.—Труды ЛКИ, 1954, вып. 1'3.

63.	Роганов А. С., Сагалович Д. Н. Построечные отклонения главных
размерений и обводов корпусов сварных судов от их проектных значений.—
Труды ЛКИ, 1974. вып. 92.

64	Рябов Л. И. Влияние изменения шпации на вес и трудоемкость из-
готовления конструкций ледовою пояса ледокола.—Труды ЛКИ, 1974.
вып. 90.

65.	Сатель Э. А. Технологичность конструкций. М., Машгиз, 1953.

66.	Сергеев Н. Д., Богатырев А. И. Проблемы оптимального проектиро-
вания конструкций. Л., 1971.

67.	Сизов В. Г. Теоретическое исследование волнового сопротивления
судна — Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора тех-
нических наук. ОИМФ, Одесса, 1969.

68.	Смородин А. И. О расчете волнового сопротивления.—Труды ЦНИИ
им. акад. А. Н. Крылова, 1970, вып. 281.

69,	Точность изготовления и монтажа корпусных конструкций судов/
Адлерштейн Л. Ц. и др. Л., Судостроение, 1978.

70	Федяевский К. К., Войткунский Я. И., Фадеев Ю. И. Гидромеханика
Л., Судостроение, 1968.

71.	Хилл П. Наука и искусство проектирования-. Пер. с англ. М., Мир,
72.	Чувиковский В. С., Палий О. М. Основы теории надежности судовых
корпусных конструкций. Л., Судостроение, 1968.

73.	Штумпф В. М., Кацман Ф. М., Пустошный А. Ф. Пропульсивные ка-
чества морских судов. Л., Судостроение, 1972

74	Amliloknier W. В. 1FC Corn Note of the Interaction between Viscous-
and Wavemaking Component Resistances TRINA. 1971, N 1

75	Brayion W. C. Recent Developments m Shipyard Welding — Manne Те
chnology. 19<5, vol 12, N 3

76	Caldwell L. B., Hewitt A. D. Towards cost effective design of ship
structures — Struct Des and Fahr Shipb lot Conf, London. 1975. Vol 1
Papers. Cambridge. 1976

77	Degenkolw F. Method planning in the fabrication of steel hulls —
Struct Des. and Fabr Shipb. Int Conf, London. 1975. Vol 1. Paper. Cam-
bridge, 1976

78	Doerffer I. Technologia remotitr kodlulow obretowych Gdynia Budow-
mciwo Morskie. 1966.

79	Evans 1. G. Designing Shups of the future. Translation of IESS, 1971—
1972, vol 115. N 5

80	Evans I. G., Khoushy D. Optimised design of midship section struc-
ture— Trans SN’AME, 1963, vol. 71.

81.	Everett J. L, Нах A. C., Lewinson V. A-, Nudds D. Optimisation of a
fleet of latge lankers and bulkers a linear programming aproach —Marine
Technology. 1972, vol. 9.

82	Forbes S., Varney T. B. Ship assembly technology.—Struct Des and
Fabr Silipb [nt Conf, London. 1975, vol 1 Papers Cambridge. 1976

83	Gallin C. Probefahrt des Schiffes “Jag Dew” und Vergliicli mit den
Modellversuchen — Schiff nnd Hafen, 1968, Jahrg. 20, N 11.

84.	Ganshlschinietz D. Fertigungsgeredile konstruktion in Gross Schiffbau.
Schiff und Hafen, 1970, Jahrg. 22, N U.

85	Granville R. The viscous Resistance of Surface Vessels and the Skin
Friction oi f lat Plates.—Trans SNAME, 1956. Vol. 64

86	[Hl completes 100th “Freedom" cargoship order "Zosen". 1974,
vol 19. N 7

87.	International Shipbuilding conference in London.—Scandinavian Shipp-
ing (>a>elte. 1975, N 20

88	Kamata A., Hori K- Automatic hull structure snbassembling machine —
Struct Des. and Fabr. Shipb. Int. Conf., London 1975. Vol. I. Papers, Cam-
bridge, 1976

89.	Kiss R. K- Aspects of simplified hull forms-past. present and future.
Marine technology. 1972. vol. 9, N 4.

90	Lilzow zu Problemen der Amvendung der Jebrauchswert—Koslen—Ana-
lyse m Schiffbau HcfL—Seewirschaft, 1972, Jahrg 9, N 9

91	Marsh A. 1. The containts imposed on design and technical activities
in shipbuilding production technology. Struct. Des. and Fahr. Shipbuid. Int.
Conf. London. 1975. Vol. I Papers Cambridge. 1976

92	Sasigims H, Tanaka 1. On the Estimation of Wave of Ships Proceed-
ings of iilh — ITTC SNAJ Tokio, 1966.

93	Spero J. R-, Hicks W. F., Greene D. L. A philosophy of naval ship
design and construction.— Naval Engineering Journal, 1971, vol. 83, N 5.

94.	Structural design and fabrication conference. Marine Week, 1975, XII,
vol. 2 N 50

95	The Cutaway Hull design improves efficiency on ballast voyages.—
Shipp World and Shipb., 1976, N 3921.
ОГЛАВЛЕНИЕ

От автора.........................................................

Введение ........................................•................

Глава 1. Принципы технологичности конструкций корпуса судов

1,1.	Определение понятия «технологичность»................

1.2,	Первый принцип технологичности.......................

1.3.	Второй принцип технологичности.......................

1.4.	Третий принцип технологичности.......................

Глава 2. Форма корпуса............................................

2.1.	Основные направления упрощения обводов корпуса . .
2 2. Влияние формы корпуса на мореходные качества судов

2.3.	Влияние формы корпуса па технологичность............

2.4.	Цилиндрическая вставка транспортных судов...........

Гл а в а 3. Шпация ...............................................

3.1.	Определение размеров шпаций.........................

3.2.	Влияние шпации на технологичность конструкций корпуса

3.3.	Методика выбора технологичной шпанни................

Глава 4. Технологичность материалов ..............................

4.L. Выбор марки стали....................................

4.2.	Выбор типоразмеров материала корпуса................

Глава 5. Типизация и преемственность конструкций..................

5.1.	Производственные условия завода-строителя...........

5.2.	Типизация конструкций корпуса.......................

5.3.	Преемственность конструкций ........................

Глава 6. Допуски и предотвращение деформаций......................

6.1.	Технологичность допусков ...........................

6.2.	Конструктивные и технологические мероприятия, умень-
шающие деформации .........................................

Глава 7. Пригодность конструкций корпуса к механизированному
н автоматизированному изготовлению, применению робо-
тов к гибкопереналаживаемых автоматических производств

71.	Обеспечение автоматизированного и механизированного

7.2	. Обеспечение применения робототехники и ГАП .....

Глава 8. Технологичность деталей, узлов и секций корпуса . . .

8.1.	Технологичность деталей корпуса......................

8	2. Технологичность узлов корпуса.......................

8.3.	Разбивка корпуса на секции...........................

8.4.	Технологичность секций и блоков......................

8.5.	Отнесение соединительных деталей к секциям...........

Глава 9. Показатели технологичности конструкций корпуса . . .

9.1.	Анализ существующих показателей технологичности кор-
пуса .......................................................

9.2.	Выбор показателей технологичности корпуса............

9.3.	Показатели для сопоставления технологичности . . . .

Глава 10. Обеспечение технологичности конструкций корпуса . . .

10.1.	Определение основных составляющих обеспечения техно-
логичности конструкций корпуса ............................

10.2.	Создание системы обеспечения технологичности конструк-
ции корпуса ................................................

Список литературы.................................................