Проектирование эквивалентного бруса теплохода типа «Балтийский» — Балтийский Ллойд

Проектирование эквивалентного бруса теплохода типа «Балтийский»

105-й годовщине Великой Октябрьской Социалистической Революции, посвящается

 

Балтийский-62

Фото т/х «Балтийский-62», находившегося в эксплуатации в Западном речном пароходстве.

Фото из коллекции Sjöhistoriska museets foton в Sjöhistoriska museet. ID: Fo208964. Фотограф Fogelberg, Bernt. License Attribution (CC BY) 

Проектирование корпуса судна смешанного река-море плавания, с точки зрения обеспечения продольной прочности, представляет из себя не просто многотрудную, а вернее сказать, традиционными способами, неразрешимую задачу, для которой гениальные советские конструкторы подобрали оптимальное решение. 

Основная особенность корпуса грузового судна смешанного река-море плавания — большое отношение его длины к высоте (L/H). У судна проекта 781 это отношение составляет 17,4, при этом, по Правилам Регистра СССР, действовавшим при проектировании и строительстве судна, предельное значение для морских судов — 14. При увеличении этого отношения выше предельного значения, резко уменьшается общая продольная прочность корпуса судна и возрастает стрелка его общей деформации. На практике, т. е. в процессе эксплуатации судна, это означает, что неправильное распределение грузов по длине судна будет создавать избыточное напряжение в продольных связях и корпус будет изгибаться (hogging) или прогибаться (sagging), что рано или поздно приведет к его повреждению. Чтобы придать корпусу заданных размеров достаточную прочность традиционными способами, требовалось использовать больше стали, что неизбежно приводило к удорожанию стоимости судна, увеличению его веса и, как следствие, уменьшению грузоподъемности. В совокупности эти факторы делали судно конструктивно нерациональным, эксплуатационно неэффективным и неокупаемым в разумные сроки. Казалось задача не разрешима, но только не для советских конструкторов. «Дорогу осилит идущий», и наши специалисты прошли тернистый путь и при помощи науки и сопромата нашли оптимальное решение многотрудной задачи.

Конструктивный чертеж

На основании всестороннего анализа работоспособности корпусных конструкций, а также с учетом требований технологии их изготовления на судостроительных заводах, была подобрана наиболее рациональная система набора корпуса и подобраны наиболее подходящие марки стали, позволившие достичь необходимой продольной прочности эквивалентного бруса — воображаемой (виртуальной) балки, которая по сопротивляемости продольному изгибу эквивалентна корпусу судна заданных размеров и формы. Для судов смешанного река-море плавания, расчетным путем было установлено, что носовая и кормовая оконечности должны иметь максимально заостренные (зауженные) формы. Фактически, это, в сочетании с формами юта, надстройки, бака и невысокими комингсами грузовых трюмов, придало судам река-море того времени,  присущую для большинства советских судов и кораблей гармонию архитектурных форм, изящество и эстетическую притягательность.   

Схема эквивалентного бруса

Для оценки рациональности спроектированного эквивалентного бруса необходим критерий, в качестве которого может служить коэффициент использования материала, равный отношению действующих напряжений к допустимым. В теории, для большинства связей эквивалентного бруса, идеальным, можно считать его равным единице и это будет свидетельствовать о полном использовании несущей способности материала корпуса судна — примененной марки стали. В результате исследований было установлено, что для достижения требуемых результатов применение стали одной марки для всех связей эквивалентного бруса не является оптимальным, так как невозможно достичь одинаковых значений коэффициента использования материала для всех конструкций, например, значение, близкое к единице, будет достигнуто только для продольных комингсов грузовых трюмов, в то время как главная палуба, большая часть верхнего пояса эквивалентного бруса, по объему значительно превышающая объем материала продольных комингсов, не будет использована в полной мере и окажется недогруженной. Рациональным был признан вариант, при котором непрерывные продольные комингсы грузовых трюмов изготавливались из стали более высокой прочности, чем сталь основного корпуса, однако конструкторов он не устроил и они пошли дальше в своих поисках материалов для идеального эквивалентного бруса. И нашли их. Наилучшим вариантом было применение двух марок стали, при котором пределы текучести стали продольного комингса и основного корпуса находятся в такой же зависимости, в какой находятся величины нормальных напряжений общего изгиба, действующих в верхней кромке продольного комингса и в главной палубе. Таким образом, в конструкции корпуса судна было достигнуто гармоничное сочетание сталей различной прочности, что при  сравнительно незначительном количестве высоколегированной стали марки СХЛ-4 и минимальной стоимости стали основного корпуса 09Г2, обеспечило требуемую общую продольную прочность корпус судна и позволило значительно снизить его вес и следовательно на ту же величину увеличить грузоподъемность судна. Найденное гениальными советскими кораблестроителями конструктивное решение в комплексе с ГД и движительно-рулевым комплексом, позволило спроектировать простое и эффективное грузовое судно смешанного река-море плавания, проекта 781 типа «Балтийский» (изначальное название судна «Волго-Балт», однако уже после сдачи судна и выполнения им нескольких рейсов, все суда переименовали в     Балтийские), полностью отвечающее требованиям эксплуатации, которое могло быть построено практически на любом судостроительном заводе страны в короткие сроки и по разумной стоимости.

Теплоход "Балтийский-4"

Руководителем коллектива конструкторов, сформулировавших и воплотивших в чертежах уникальную концепцию грузовых судов смешанного река-море плавания, был главный конструктор горьковского судостроительного завода «Красное Сормово», профессор Вячеслав Михайлович Керичев.   


Автор капитан В.Н. Филимонов

Справочные материалы:

В.А. Евстифеев, П.Г. Варенов, В.В. Иконников, М.Г. Шмаков. Грузовые суда смешанного плавания. "Судостроение", Ленинград, 1971 г.

Е.Л. Смирнов. Речная справочная книжка.

В.Н. Филимонов. Главный конструктор судов река-море.