Конструкция корпуса неметаллических судов

 
 
 
 
 
А. М. Борисов 
 
 
 
 
 
 
 
КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СУДОВ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 

УДК 629.122 
ББК 39.42-04 
Б82 
 
 
 
Рецензент: 
профессор, к. т. н., профессор кафедры теории конструирования  
инженерных сооружений ФГБОУ ВО «Волжский государственный  
университет водного транспорта» Гирин Станислав Николаевич 
 
 
 
 
 
 
 
 
Борисов, А. М. 
Б82   
Конструкция корпуса неметаллических судов : учебное пособие / 
А. М. Борисов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 204 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-1622-1 
 
Излагаются основные вопросы проектирования конструкции корпуса железобетонных судов и судов из стеклопластика внутреннего и смешанного (река-море) плавания и плавучих объектов. Приводятся требования Правил Российского Классификационного Общества и других нормативных документов к конструкции корпуса неметаллических судов и плавучих объектов, подбору материалов и расчету общей и местной 
прочности. Приведены примеры конструкции корпуса железобетонных судов, судов из 
стеклопластика и плавучих объектов.  
Для студентов кораблестроительной специальности 26.05.01 «Проектирование 
и постройка кораблей, судов и объектов океанотехники» и направления подготовки 
26.03.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» очного и заочного обучения. 
 
УДК 629.122 
ББК 39.42-04 

 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1622-1 
” Борисов А. М., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 


СОДЕРЖАНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 5 
 
1. Общие положения ................................................................................................... 7 
1.1. Основные термины и определения 
................................................................. 7 
1.2. Понятие о системе набора ............................................................................. 12 
1.3. Понятие об общей и местной прочности 
..................................................... 16 
1.4. Понятие о классификации судов внутреннего и смешанного  
(река – море) плавания 
.......................................................................................... 21 
 
2. Конструкция корпуса железобетонных судов 
.................................................... 23 
2.1. Основные типы железобетонных судов 
....................................................... 23 
2.2. Материал железобетонного корпуса ............................................................ 40 
2.3. Особенности конструкции корпуса железобетонных судов ..................... 53 
2.4. Выбор формы корпуса ................................................................................... 56 
2.5. Элементы корпуса железобетонного судна 
................................................. 58 
2.5.1. Конструкция обшивки ............................................................................ 58 
2.5.2. Конструкция балок набора 
..................................................................... 64 
2.5.3. Конструкция крепления оборудования к корпусу 
............................... 69 
2.6. Основы теории сопротивления железобетона ............................................ 71 
2.6.1. Стадии напряженно-деформированного состояния  
железобетона 
...................................................................................................... 72 
2.6.2. Методы расчета прочности железобетонных элементов 
.................... 75 
2.7. Расчет судовых конструкций из обычного железобетона ......................... 79 
2.7.1. Нагрузки, действующие на корпус судна 
............................................. 79 
2.7.2. Основные положения по выполнению расчетов общей  
и местной прочности 
......................................................................................... 80 
2.8. Проверка прочности перекрытия.................................................................. 95 
2.9. Проверка перекрытия на раскрытие трещин 
............................................. 100 
2.10. Проектирование перекрытия днища ........................................................ 102 
2.10.1. Проектирование плиты 
....................................................................... 102 
2.10.2. Проектирование балки набора 
........................................................... 109 
2.11. Пример проектирования перекрытия днища с продольной 
системой набора .................................................................................................. 121 
2.12. Особенности технологии изготовления корпусных конструкций 
........ 135 
2.13. Особенности выполнения чертежей по конструкции корпуса 
железобетонных судов 
........................................................................................ 140 
 
3. Особенности конструкции судов из стеклопластика ...................................... 144 
3.1. Конструктивные типы пластмассовых судов 
............................................ 144 
3.2. Особенности стеклопластика как конструкционного материала 
............ 157 
3.2.1. Общие сведения о стеклопластике 
...................................................... 157 
3.2.2. Основные физико-механические свойства стеклопластиков ........... 159 
3.2.3. Принципиальная технология изготовления конструкций  
из стеклопластика 
............................................................................................ 167 
3.3. Особенности конструкции корпуса судов из стеклопластика 
................. 171 
3 

3.4. Особенности расчета прочности судов из стеклопластика ..................... 182 
3.4.1. Общие положения ................................................................................. 182 
3.4.2. Методы определения размеров связей 
................................................ 184 
3.4.3. Основные положения по расчету общей и местной прочности 
....... 185 
3.4.4. Проверка жесткости корпуса и связей по прогибам ......................... 191 
3.4.5. Проверка прочности корпуса по предельным моментам и 
перерезывающим силам ................................................................................. 191 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.................................................................... 194 
Приложение А 
.......................................................................................................... 196 
Приложение Б .......................................................................................................... 197 
Приложение В 
.......................................................................................................... 199 
Приложение Г .......................................................................................................... 201 
 
 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
 
В последнее время в нашей стране и за рубежом возрос интерес к проектированию и постройке корпусов судов и плавучих объектов внутреннего и смешанного (река-море) плавания, выполненных из железобетона и стеклопластика.  
Дерево – это традиционный материал, применяемый для постройки лодки 
или яхты при создании корпуса и мачты. Дерево, обладая плотностью меньше 
воды, хорошо держится на плаву, широко доступно и легко обрабатывается. 
Это распространенный материал для небольших лодок длиной до 6 м, а также 
для прогулочных и парусных лодок. Износоустойчивость деревянных конструкций варьируется в зависимости от прочности и плотности древесины и 
ухудшается, находясь в воде (особенно в морской воде) или под воздействием 
морских организмов. Некоторые породы дерева, такие как тик, содержат натуральные компоненты, предотвращающие гниение древесины. Кроме того, древесина пожароопасна и требуется дополнительная обработка деревянных конструкций специальными составами (антипиренами). 
Дерево в качестве материала корпуса может обрабатываться из массива 
древесины или фанеры. В современных условиях деревянные яхты и лодки 
строятся на базе холодной формовки при помощи деревянных реек и смолы. 
Дерево обеспечивает температурные, акустические и эстетические преимущества по сравнению с другими материалами. Пропитка дерева смолой несколько 
сокращает проблемы, связанные с уходом за плавучим объектом в эксплуатации, но не избавляет от них полностью. В настоящей работе проектирование 
судовых конструкций с использованием в качестве материала дерева не рассматривается. 
Применение железобетона в качестве материала корпусов стоечных судов 
и плавучих объектов позволяет значительно сократить расход металла при постройке, эксплуатационные расходы на содержание и ремонт, увеличить срок 
эксплуатации железобетонного судна. Больший вес железобетонных корпусов, 
как правило, не приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик стоечных судов. 
Проектирование корпусов судов из стеклопластика позволяет учесть преимущества материала с меньшим удельным весом и лучшими антикоррозионными свойствами по сравнению с металлическими судами. 
Поскольку в соответствии с принятыми учебными планами в некоторых 
вузах дисциплина «Конструкция корпуса неметаллических судов» изучается  
на II и III курсе, когда студентами еще не изучены специальные дисциплины,  
то в настоящем учебном пособии для облегчения усвоения материалов курса 
приводятся сведения об основных терминах и определениях корпусных конструкций, а также нагрузок, действующих на корпус судна и подходах к расчету общей и местной прочности. 
В ходе изучения дисциплины студенты должны научиться проектировать 
конструкцию корпуса судна или плавучего объекта, выполненного из железобетона или стеклопластика, в соответствии с Правилами Российского Классификационного Общества, ч. I (в дальнейшем – Правила) [16] и другой действу5 

ющей нормативной документацией. Студенты должны ознакомиться с подходами к выбору материалов для постройки корпуса (бетон, арматура, стеклопластик), обоснованием выбора системы набора корпуса и отдельного перекрытия, 
шпации, основными положениями по конструированию элементов корпуса 
(плита, балка набора) и методов выполнения расчетов общей и местной прочности железобетонных судов и судов из стеклопластика. 
Учебное пособие имеет цель: 
– систематизировать и закрепить теоретические знания, полученные студентами на лекционных и практических занятиях; 
– привить навыки самостоятельного выполнения компоновки корпуса, выбора материала, системы набора перекрытий и проектирования узлов соединения основных элементов неметаллического корпуса судна; 
– развить умение работать с нормативной и справочной документацией. 
В разделе 1 приводятся основные термины и определения по конструкции 
корпуса судна, даются понятия о системе набора отдельного перекрытия и корпуса судна, а также по классификации судов внутреннего и смешанного (рекаморе) плавания. 
В разделе 2 приводятся основные типы и особенности конструкции корпуса железобетонных судов, основы теории сопротивления железобетона, методы 
расчета прочности железобетонных судов, основные положения при выполнении расчетов общей и местной прочности элементов корпуса, приводится пример проектирования перекрытия днища с продольной системой набора. Показаны основные особенности технологии изготовления отдельных элементов и 
корпуса в целом, приведены особенности выполнения чертежей по конструкции корпуса железобетонного судна. 
В разделе 3 показаны основные типы и особенности конструкции корпуса 
судов из стеклопластика, приводятся общие сведения о стеклопластике в качестве конструкционного материала, его основные физико-механические свойства, а также основные подходы по проектированию элементов корпуса, выполнению расчетов общей и местной прочности и технологии изготовления 
корпусных конструкций.  
Навыки по разработке узлов соединения и проектирования корпусных конструкций неметаллических судов, полученные на занятиях при изучении курса, 
могут использоваться студентами при выполнении расчетно-графических работ, а также в курсовом и дипломном проектировании. 
 
 
 
6 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 
 
К неметаллическим относятся суда, корпуса которых выполнены из железобетона, дерева и стеклопластика.  
В настоящем разделе для облегчения усвоения материалов курса приводятся сведения об основных терминах и определениях корпусных конструкций, 
классификации судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания, системах набора отдельных перекрытий и корпуса в целом, а также нагрузок, действующих на судно и подходах к расчету общей и местной прочности, которые 
являются общими как для металлических, так и для неметаллических судов. 
 
1.1. Основные термины и определения 
 
Корпус судна представляет собой коробчатую конструкцию, выполненную из стали, железобетона или пластика, состоит из наружной оболочки (обшивки, настилов), а также расположенных внутри переборок, выгородок, платформ, подкрепленных, с одной стороны, набором.  
Назначение корпуса судна – обеспечение плавучести, непотопляемости и 
прочности при действии эксплуатационных нагрузок, возникающих в результате перевозки грузов и пассажиров.  
Основные элементы корпуса на примере металлического судна приведены 
на рис. 1.1, утолщенные пояса и элементы связей приведены на рис. 1.2, а основные элементы набора – на рис. 1.3. 
Набор корпуса состоит из продольных и поперечных балок, придающих 
корпусным конструкциям заданную форму и обеспечивающих совместно с обшивкой и настилами прочность и жесткость корпуса судна. Как правило, в корпусе металлического судна рамные балки чередуются с холостыми, т. е. применяется неоднородный набор. При этом по сравнению с однородным набором, 
состоящим из одинаковых балок, уменьшается масса корпуса. 
Набор металлического корпуса (см. рис. 1.2) подразделяется на рамный 
(сварной тавр или отфланцованный профиль) и холостой (неравнополочный 
уголок, симметричный или несимметричный полособульб). 
Система поперечных связей, расположенных в одной плоскости, называется шпангоутом. В судостроении различают: рамный; холостой; флорный и 
бракетный шпангоуты. 
Расстояние между шпангоутами – шпация. Различают следующие шпации: поперечная (а); продольная (а1); рамная (А). 
В палубе для доступа в помещения выполняются вырезы (люки, горловины). Ограждения вырезов называются комингсами. Для ограждения палуб 
устанавливается фальшборт и леерные ограждения, на несамоходных судах – 
шкафутный брус (деревянный или металлический). Конструкция участка палубы и комингса ограждения грузового люка на примере металлического корпуса сухогрузного судна приведена на рис. 1.4.  
 
7 

Рис. 1.1. Основные элементы корпуса судна 
 
 

Рис. 1.2. Утолщенные пояса и элементы связей корпуса 

Рис. 1.3. Основные элементы набора корпуса