RU87138U1

RU87138U1 - FRAME ELEMENT OF A SET OF A METAL CASE OF A LIVING FACILITY

Info

Publication number: RU87138U1
Application number: RU2009120914/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Всеволодович Каленчук; Виктор Анатольевич Кулеш; Михаил Анатольевич Кутейников; Игорь Станиславович Сидоренко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническая экспертиза и консалтинг" (ООО "НТЭК")
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2009-09-27

Abstract

1. Каркасный элемент набора металлического корпуса водоизмещающего объекта, выполненный в виде балки с высотой профиля переменной по длине, ориентированной согласно другим балкам равного типоразмера и скрепленной с обшивкой, при этом названная балка выполнена с возможностью подкрепления ортогонально ориентированных каркасных элементов, выполненных в виде балок, большего типоразмера, для чего торцы подкрепляющих каркасных элементов уперты в стенки подкрепляемых каркасных элементов и жестко скреплены с ними, кроме того, их свободные кромки снабжены полками, отличающийся тем, что каркасный элемент сформирован в виде совокупности двух крайних бракет и одной расположенной между ними центральной бракеты, установленных так, что кромки крайних бракет, обращенные к стенкам подкрепляемых каркасных элементов, равны по длине высоте стенки подкрепляемого каркасного элемента на участке примыкания подкрепляющих каркасных элементов, за вычетом монтажного зазора, вторые кромки крайних бракет жестко скреплены с наружной обшивкой, а полки закреплены на третьих кромках, причем торцевые кромки полок крайних бракет жестко скреплены с обращенными к ним кромками полок подкрепляемых каркасных элементов, кроме того, одна кромка центральной бракеты жестко скреплена с наружной обшивкой, ее боковые кромки жестко скреплены с обращенными к ним поверхностями полок крайних бракет, а ее свободная кромка снабжена полкой, торцевые кромки которой жестко скреплены с обращенными к ним поверхностями полок крайних бракет. ! 2. Каркасный элемент по п.1, отличающийся тем, что кромки бракет, снабженные полками, выполнены в виде непрямолин�1. The frame element of the set of the metal body of the displacement object, made in the form of a beam with a height profile of variable length, oriented according to other beams of equal size and fastened with a casing, while the named beam is made with the possibility of reinforcing orthogonally oriented frame elements made in the form of beams, of a larger size, for which the ends of the reinforcing frame elements are abutted against the walls of the reinforced frame elements and rigidly bonded to them, in addition, their free to the omks are equipped with shelves, characterized in that the frame element is formed as a combination of two extreme braces and one central bracket located between them, installed so that the edges of the extreme braces facing the walls of the supported frame elements are equal in length to the height of the wall of the supported frame element in the area adjacency of the reinforcing frame elements, minus the mounting gap, the second edges of the outermost brackets are rigidly fastened to the outer skin, and the shelves are fixed to the third edges, and the torus The edges of the flanges of the outermost brackets are rigidly bonded to the edges of the shelves of the reinforced frame elements facing them, in addition, one edge of the central brackets is rigidly bonded to the outer casing, its lateral edges are rigidly bonded to the surfaces of the flanges of the extreme braces facing them, and its free edge is provided with a shelf , the end edges of which are rigidly bonded with the surfaces of the shelves of the extreme brackets facing them. ! 2. The frame element according to claim 1, characterized in that the brace edges provided with shelves are made in the form of indirect

Description

Полезная модель относится к судостроению и может быть использована при изготовлении корпусов судов (ледоколов или судов ледового класса) или морских инженерных сооружений, эксплуатируемых в ледовых условиях при высоких внешних нагрузках на корпус.The utility model relates to shipbuilding and can be used in the manufacture of ship hulls (icebreakers or ice class vessels) or marine engineering structures operating in ice conditions with high external loads on the hull.

Известен каркасный элемент набора металлического корпуса водоизмещающего объекта, предназначенный для использования в конструкции корпуса судов полярного класса, включающий параллельно расположенные основные балки, опирающиеся своими торцами на перекрестные рамные балки большей высоты, скрепленные с наружной обшивкой (см. International Association of Classification Societies, Requirements concerning, Polar Class, fig.4 и fig.5, 2007).A frame element of a set of a metal hull of a displacement object is known, intended for use in the construction of a hull of a polar class vessel, including parallel main beams, leaning their ends on cross-frame beams of greater height, bonded to the outer skin (see International Association of Classification Societies, Requirements regarding , Polar Class, fig. 4 and fig. 5, 2007).

Недостаток этого решения - использование монолитных рамных балок переменного по высоте профиля нетехнологично, поскольку при установке они должны подгоняться по месту сразу по всем кромкам, стыкуемым с другими элементами (перекрестными, рамными, основными балками в районе вырезов и обшивкой). При этом выполнение кромок, стыкуемых с перекрестными балками одной с ними высоты, также осложняет монтаж конструкции, особенно при модернизации судна (морского инженерного сооружения) или ремонте.The disadvantage of this solution is that the use of monolithic frame beams with a variable height profile is not technologically advanced, since during installation they must be adjusted in place immediately along all edges joined with other elements (cross, frame, main beams in the area of cuts and lining). Moreover, the implementation of the edges joined with the cross beams of the same height with them also complicates the installation of the structure, especially when upgrading the ship (marine engineering structure) or repair.

Известен также каркасный элемент набора металлического корпуса водоизмещающего объекта, выполненный в виде балки с высотой профиля переменной по длине, ориентированной согласно другим балкам равного типоразмера и скрепленной с обшивкой, при этом, названная балка выполнена с возможностью подкрепления ортогонально ориентированных каркасных элементов выполненных в виде балок, большего типоразмера, для чего торцы подкрепляющих каркасных элементов уперты в стенки подкрепляемых каркасных элементов и жестко скреплены с ними, кроме того, их свободные кромки снабжены полками (см. книгу Барабанов Н.В., Турмов Г.П. Конструкция корпуса морских судов: Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. - В 2-х т. - Т.2: Местная прочность и проектирование отдельных корпусных конструкций судна. - СПб.: Судостроение, 2002. - стр.274, рис.200, - стр.330, рис.245, - стр.383, рис.293 или книгу Ледоколы / В.И.Каштелян, А.Я.Рывлин, О.В.Фаддеев, В.Я.Ягодкин. - Л.: Судостроение, 1972. стр.191, рис.105).Also known is a frame element of a set of a metal body of a displacement object, made in the form of a beam with a height profile of a variable length, oriented according to other beams of equal size and fastened with a casing, while this beam is made with the possibility of reinforcing orthogonally oriented frame elements made in the form of beams, larger sizes, for which the ends of the reinforcing frame elements are abutted against the walls of the reinforced frame elements and rigidly bonded to them, in addition, and x the free edges are equipped with shelves (see the book Barabanov N.V., Turmov G.P. Construction of the hull of marine vessels: Textbook for high schools. 5th ed., revised and additional - In 2 volumes - T. 2: Local strength and design of individual hull structures of the vessel .-- St. Petersburg: Shipbuilding, 2002. - p. 274, fig. 200, - p. 330, fig. 245, - p. 383, fig. 293 or the book Icebreakers / B I.I. Kashtelyan, A.Ya. Ryvlin, O.V. Faddeev, V.Ya. Yagodkin. - L .: Shipbuilding, 1972. p. 191, Fig. 105).

Недостаток этого решения - низкая технологичность, требующая больших трудозатрат при монтаже (подгонке конструкции по месту), особенно с учетом того обстоятельства, что стенки каркасных элементов в общем случае не перпендикулярны наружной обшивке, кроме того, стыкуемые стенки плоских деталей, образующих каркасные элементы, не должны выходить из плоскости стыковки и должны совпадать с плоскостью аналогичного каркасного элемента (допустимое отклонение - не более 0,5 толщины плоских деталей для исключения «эффекта ножниц»). Кроме того, сложно обеспечить несущую способность конструкции, поскольку устойчивость стенок каркасных элементов на смятие при увеличении их высоты обеспечивается в основном увеличением их толщины (и веса), кроме того, устойчивость стенок каркасных элементов на боковой изгиб также обеспечивается увеличением их толщины (и веса).The disadvantage of this solution is its low manufacturability, which requires a lot of labor during installation (fitting the structure in place), especially given the fact that the walls of the frame elements are generally not perpendicular to the outer skin, in addition, the abutting walls of the flat parts forming the frame elements are not must go out of the docking plane and must coincide with the plane of a similar frame element (permissible deviation is not more than 0.5 thickness of flat parts to exclude the “scissor effect”). In addition, it is difficult to ensure the bearing capacity of the structure, since the stability of the walls of the frame elements to collapse with an increase in their height is provided mainly by an increase in their thickness (and weight), in addition, the resistance of the walls of the frame elements to lateral bending is also provided by an increase in their thickness (and weight) .

Задача, на решение которой направлено заявленное решение выражается в повышении несущей способности конструкции и ее технологичности.The problem to which the claimed solution is directed is expressed in increasing the bearing capacity of the structure and its manufacturability.

Технический результат - повышение конструктивной прочности корпусов судов или морских инженерных сооружений, эксплуатируемых в ледовых условиях при высоких внешних нагрузках на корпус; снижение материалоемкости набора корпуса; снижение трудозатрат на монтаж и подгонку конструкции, особенно при модернизации или ремонте.The technical result is an increase in the structural strength of the hulls of ships or marine engineering structures operated in ice conditions with high external loads on the hull; reduction in the material consumption of the housing kit; reduction of labor costs for installation and adjustment of the structure, especially during modernization or repair.

Для решения поставленной задачи каркасный элемент набора металлического корпуса водоизмещающего объекта, выполненный в виде балки с высотой профиля переменной по длине, ориентированной согласно другим балкам равного типоразмера и скрепленной с обшивкой, при этом, названная балка выполнена с возможностью подкрепления ортогонально ориентированных каркасных элементов выполненных в виде балок, большего типоразмера, для чего торцы подкрепляющих каркасных элементов уперты в стенки подкрепляемых каркасных элементов и жестко скреплены с ними, кроме того, их свободные кромки снабжены полками, отличается тем, что каркасный элемент сформирован в виде совокупности двух крайних бракет и одной расположенной между ними центральной бракеты, установленных так, что кромки крайних бракет, обращенные к стенкам подкрепляемых каркасных элементов, равны по длине высоте стенки подкрепляемого каркасного элемента на участке примыкания подкрепляющих каркасных элементов, за вычетом монтажного зазора, вторые кромки крайних бракет жестко скреплены с наружной обшивкой, а полки закреплены на третьих кромках, причем торцовые кромки полок крайних бракет жестко скреплены с обращенными к ним кромками полок подкрепляемых каркасных элементов, кроме того, одна кромка центральной бракеты жестко скреплена с наружной обшивкой, ее боковые кромки жестко скреплены с обращенными к ним поверхностями полок крайних бракет, а ее свободная кромка снабжена полкой, торцовые кромки которой жестко скреплены с обращенными к ним поверхностями полок крайних бракет. Кроме того, кромки бракет, снабженные полками, выполнены в виде непрямолинейной, предпочтительно ломаной линии.To solve the problem, the frame element of the set of the metal body of the displacement object, made in the form of a beam with a profile height of variable length, oriented according to other beams of equal size and fastened with a skin, while the named beam is made with the possibility of reinforcing orthogonally oriented frame elements made in the form beams of a larger size, for which the ends of the reinforcing frame elements are abutted in the walls of the reinforced frame elements and rigidly fastened to they, in addition, their free edges are equipped with shelves, characterized in that the frame element is formed in the form of a combination of two extreme braces and one central braces located between them, installed so that the edges of the extreme braces facing the walls of the supported frame elements are equal in length the height of the wall of the reinforced frame element at the abutment area of the reinforcing frame elements, minus the mounting clearance, the second edges of the outermost brackets are rigidly fastened to the outer skin, and the shelves are fixed on third edges, and the end edges of the flanges of the outermost brackets are rigidly bonded to the edges of the shelves of the reinforced frame elements facing them, in addition, one edge of the central brackets is rigidly bonded to the outer skin, its lateral edges are rigidly bonded to the surfaces of the flanges of the extreme braces facing them, and its the free edge is provided with a shelf, the end edges of which are rigidly fastened to the surfaces of the shelves of the extreme brackets facing them. In addition, the edges of the braces equipped with shelves are made in the form of a non-linear, preferably broken line.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Совокупность признаков полезной модели обеспечивают решение заявленной технической задачи, а именно, обеспечивает возможность повышения конструктивной прочности корпусов судов или морских инженерных сооружений, эксплуатируемых в ледовых условиях при высоких внешних нагрузках на корпус; обеспечивает снижение материалоемкости набора корпуса; снижение трудозатрат на монтаж и подгонку конструкции, особенно при модернизации или ремонте.The combination of features of the utility model provides a solution to the stated technical problem, namely, it provides the opportunity to increase the structural strength of the hulls of ships or marine engineering structures operated in ice conditions at high external loads on the hull; provides a reduction in the material consumption of the housing set; reduction of labor costs for installation and adjustment of the structure, especially during modernization or repair.

На фиг.1 схематически показан вид набора металлического корпуса водоизмещающего объекта (вариант с прямолинейными свободными кромками бракет); на фиг.2 схематически показан вид набора металлического корпуса водоизмещающего объекта (вариант со свободными кромками бракет в виде непрямолинейной линии).Figure 1 schematically shows a view of a set of metal body of a displacement object (option with rectilinear free edges braces); figure 2 schematically shows a view of a set of metal body displacement object (option with free edges braces in the form of a straight line).

На чертежах показаны подкрепляющие 1 и подкрепляемые 2 каркасные элементы, наружная обшивка 3, крайние бракеты 4, центральная бракета 5, первые 6, вторые 7 и третьи 8 кромки крайних бракет 4, стенки 9 подкрепляемых каркасных элементов 2, монтажные зазоры 10, полки 11 третьих кромок 8 крайних бракет 4, торцовые кромки 12 полок 11 крайних бракет 4, кромки 13 полок 14, подкрепляемых каркасных элементов 2, первая 15, вторые 16 и третья 17 кромки центральной бракеты 5, полка 18 центральной бракеты 5, торцовые кромки 19 полки 18 центральной бракеты 5, угловые участки 20 бракет 4 и 5, срезанные на «ус», ребра жесткости 21.The drawings show the reinforcing 1 and 2 reinforcing frame elements, the outer casing 3, the extreme braces 4, the central brace 5, the first 6, the second 7 and the third 8 edges of the extreme braces 4, the walls 9 of the reinforced frame elements 2, the mounting clearances 10, the shelves 11 third edges 8 of extreme brackets 4, end edges 12 of shelves 11 extreme braces 4, edges 13 of shelves 14, reinforced frame elements 2, first 15, second 16 and third 17 edges of central brackets 5, shelf 18 of central brackets 5, end edges 19 of shelf 18 of central braces 5, corner sections 20 marriage 4 and 5, cut into a "mustache", stiffeners 21.

В примере приведен вариант, включающий только две системы каркасных элементов, однако возможны варианты конструкции, в которых имеются три и больше таких систем. При этом соблюдается одно правило - каркасные элементы системы с меньшей несущей способностью использованы как подкрепление для ортогональных им каркасных элементов систем с большей несущей способностью. Т.е. каркасные элементы с наибольшей несущей способностью образуют «параллельные полосы», каркасные элементы с меньшей несущей способностью «делят» эти «параллельные полосы» на «клетки большого размерам, каркасные элементы с еще меньшей несущей способностью «делят» эти «клетки большого размерам на «клетки малого размерам, при этом каркасные элементы каждой из систем скреплены с обшивкой корпуса.The example shows an option that includes only two systems of frame elements, however, design options are possible in which there are three or more such systems. At the same time, one rule is observed - wireframe elements of a system with a lower bearing capacity are used as reinforcement for orthogonal wireframe elements of systems with a higher bearing capacity. Those. wireframe elements with the highest load-bearing capacity form “parallel strips”, wireframe elements with a lower load-bearing capacity “divide” these “parallel strips” into “large cells”, wireframe elements with an even lower load-bearing capacity “divide” these “large cells into" cells small in size, while the frame elements of each of the systems are fastened to the casing.

Бракеты всех каркасных систем, их полки и ребра жесткости выполнены из листового проката или металлических полос, соответствующего типоразмера. Толщина стенок бракет может быть выполнена переменной по ее площади (например составлена из листовых деталей разной толщины, скрепленных сваркой). Жесткое соединение деталей набора и их элементов обеспечивается сваркой.The brackets of all frame systems, their shelves and stiffeners are made of sheet metal or metal strips of the corresponding standard size. The wall thickness of the brackets can be made variable in its area (for example, composed of sheet parts of different thicknesses bonded by welding). A rigid connection of the kit parts and their elements is provided by welding.

Каждый из каркасных элементов 1 и 2 в пределах своей системы каркасных элементов ориентирован согласно с ними, при этом система каркасных элементов с меньшей несущей способностью использована как подкрепление ортогональных этой системе каркасных элементов с большей несущей способностью, для чего кромки 6 крайних бракет 4, обращенные к стенкам 9 подкрепляемых каркасных элементов 2, жестко скреплены с ними и соответствуют по длине высоте стенки 9 подкрепляемого каркасного элемента 2 на участке примыкания подкрепляющих каркасных элементов 1, за вычетом монтажного зазора 10, вторые кромки 7 крайних бракет 4 жестко скреплены с наружной обшивкой 3, а третьи кромки 8 снабжены полками 11, причем торцовые кромки 12 полок 11 крайних бракет 4 жестко скреплены с обращенными к ним кромками 13 полок 14 подкрепляемых каркасных элементов 2. Кроме того, кромка 15 центральной бракеты 5 жестко скреплена с наружной обшивкой 3, ее боковые кромки 16 жестко скреплены с обращенными к ним поверхностями полок крайних бракет, а ее свободная кромка, снабжена полкой, торцовые кромки которой жестко скреплены с обращенными к ним поверхностями полок 11 крайних бракет 4. При этом, кромки 8 крайних бракет 4 и кромка 17 центральной бракеты 5, выполнены в виде непрямолинейной, предпочтительно ломаной линии. Кроме того, угловые участки 20 бракет 4 и 5 срезаны на «ус». При большой высоте, стенок бракет 4 и 5 они могут быть снабжены ребрами жесткости 21.Each of the frame elements 1 and 2 within its system of frame elements is oriented according to them, while the system of frame elements with a lower bearing capacity is used as reinforcement of the frame elements orthogonal to this system of frame elements with a higher bearing capacity, for which the edges 6 of the outermost brackets 4 facing the walls 9 of the reinforced frame elements 2, are rigidly fastened with them and correspond along the length of the height of the wall 9 of the reinforced frame element 2 at the abutment section of the reinforcing frame elements 1, minus the mounting gap 10, the second edges 7 of the outer brackets 4 are rigidly fastened to the outer casing 3, and the third edges 8 are provided with shelves 11, the end edges 12 of the shelves 11 of the extreme braces 4 are rigidly fastened with the edges 13 of the shelves 14 of the supported frame elements 2 facing them In addition, the edge 15 of the central brackets 5 is rigidly bonded to the outer skin 3, its side edges 16 are rigidly bonded to the surfaces of the shelves of the extreme brackets facing them, and its free edge is provided with a shelf whose end edges are rigidly bonded to the surfaces of the shelves 11 of the extreme braces 4 connected to them. Moreover, the edges 8 of the extreme braces 4 and the edge 17 of the central brackets 5 are made in the form of an indirect, preferably broken line. In addition, the corner sections 20 of the brackets 4 and 5 are cut to a "mustache". At high heights, the walls of brackets 4 and 5 can be equipped with stiffeners 21.

Заявленное решение реализуется следующим образом.The claimed solution is implemented as follows.

Листы (полосы) металлопроката соответствующей толщины и типоразмеров «распускают» на заготовки требуемых размеров, производят известным образом их обработку до получения деталей требуемых размеров. Далее заготовки передают на сборочное место и известным образом, посредством сварки осуществляют монтаж с формированием подкрепляющих и/или подкрепляемых каркасов непосредственно на объекте. При необходимости формирования нескольких систем каркасных элементов, в первую очередь рекомендуется формировать систему с каркасными элементами наибольшей несущей способности.Sheets (strips) of rolled metal products of appropriate thickness and sizes are “dissolved” into workpieces of the required sizes, they are processed in a known manner to obtain parts of the required sizes. Next, the workpieces are transferred to the assembly site and in a known manner, by welding, installation is carried out with the formation of reinforcing and / or reinforced frames directly at the facility. If it is necessary to form several systems of wireframe elements, it is first of all recommended to form a system with wireframe elements of the greatest bearing capacity.

При строительстве новых судов (морских инженерных сооружений) - на стадии формирования набора корпуса выполнение работ по монтажу систем каркасных элементов не представляет технологических трудностей и выполняется с соблюдением известных требований, известными средствами, при опережающем формировании каркасных элементов наибольшей несущей способности. При этом, при формировании каждого каркасного элемента вначале «подгоняют», устанавливают и жестко закрепляют крайние бракеты, на которых описанным образом фиксируют середины полок (с образованием Т-образного профиля), после чего между смонтированными крайними бракетами, «подгоняют», размещают и закрепляют центральную бракету.During the construction of new ships (marine engineering structures) - at the stage of forming a hull set, installation of frame systems does not present technological difficulties and is carried out in compliance with well-known requirements, using known means, with the advanced formation of frame elements of the greatest bearing capacity. At the same time, during the formation of each frame element, first “fit”, install and tightly fix the extreme braces, on which the mid-shelves are fixed in the manner described (with the formation of a T-shaped profile), after which “fit”, mounted and fixed between the mounted extreme braces central brace.

При модернизации объектов работы по монтажу систем каркасных элементов выполняются после предварительных обмеров мест, где необходимо выполнить подкрепления, с соблюдением известных требований известными средствами, в описанном выше порядке. Эти работы могут выполняться на плаву, т.е. без докования или слипования объекта.When upgrading objects, installation works of frame element systems are performed after preliminary measurements of places where it is necessary to carry out reinforcements, in compliance with known requirements by known means, in the manner described above. These works can be carried out afloat, i.e. without docking or sticking the object.

Прочность корпуса за счет увеличения жесткости и прочности набора повышается до уровня соответствующего ледовому классу, что приводит к возможности эксплуатации объектов в сложных условиях замерзающих акваторий.The strength of the hull by increasing the rigidity and strength of the set increases to the level corresponding to the ice class, which leads to the possibility of operating objects in difficult conditions of freezing waters.

Конструкция технологична, позволяет использовать прогрессивные методы строительства и обладает хорошей ремонтопригодностью. Кроме того, она обладает повышенной устойчивостью при боковом изгибе.The design is technological, allows the use of progressive methods of construction and has good maintainability. In addition, it has increased lateral bending stability.

Claims

1. The frame element of the set of the metal body of the displacement object, made in the form of a beam with a height profile of variable length, oriented according to other beams of equal size and fastened with a casing, while the named beam is made with the possibility of reinforcing orthogonally oriented frame elements made in the form of beams, of a larger size, for which the ends of the reinforcing frame elements are abutted against the walls of the reinforced frame elements and rigidly bonded to them, in addition, their free to the omks are equipped with shelves, characterized in that the frame element is formed as a combination of two extreme braces and one central bracket located between them, installed so that the edges of the extreme braces facing the walls of the supported frame elements are equal in length to the height of the wall of the supported frame element in the area adjacency of the reinforcing frame elements, minus the mounting gap, the second edges of the outermost brackets are rigidly fastened to the outer skin, and the shelves are fixed to the third edges, and the torus The edges of the flanges of the outermost brackets are rigidly bonded to the edges of the shelves of the reinforced frame elements facing them, in addition, one edge of the central brackets is rigidly bonded to the outer casing, its lateral edges are rigidly bonded to the surfaces of the flanges of the extreme braces facing them, and its free edge is provided with a shelf , the end edges of which are rigidly bonded with the surfaces of the shelves of the extreme brackets facing them.

2. The frame element according to claim 1, characterized in that the brace edges provided with shelves are made in the form of a non-linear, preferably broken line.