Ναυπηγια ιι 04/ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΡΑΚΤΩΝ 05/ ΥΔΑΤΟΣΤΕΓΕΙΣ ΘΥΡΕΣ Σχολή Μηχανικών Ναυπηγια ιι 04/ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΡΑΚΤΩΝ 05/ ΥΔΑΤΟΣΤΕΓΕΙΣ ΘΥΡΕΣ Γ. Γκοτζαμάνης

Στοιχεία Ναυπηγίας, Εμ. Ζωγραφάκη, Ίδρυμα Ευγενίδη, Ship Knowledge, Klaas van Dokkum, Dokmar Maritime Publishers, ISBN 978-90-71500-32-9 Ship Stability, Klaas van Dokkum, Dokmar Maritime Publishers, ISBN 978-90-71500-03-9 Handbuch Korrosionschutz in der Seefahrt, Sebastian Diessner, Seehafen Verlag, ISBN 978-3-87154-555-9 Handbuch Nautik II, Knud Benedict / Christof Wand, Seehafen Verlag, ISBN 978-3-87743-826-8 Handbuch Schiffsbetriebtechnik, Hansheinrich Meier Peter, Seehafen Verlag, ISBN 978-3-87743-816-9 Naval Architecture for non-naval Architects, Harry Benford, SNAME, ISBN 0-939773-56-2 Merchant Ship Naval Architecture, Taylor/Tang, IMAREST, ISBN 1-902536-56-8 Merchant Ship Construction, Taylor, IMAREST, ISBN 1-902536-00-2 Controllable Pitch Propellers, Brownlie, Institute of Marine Engineers, ISBN 0-902536-01-X Μελέτη Πλοίου, Παπανικολάου, Εκδόσεις Συμεών, ISBN 960-7346-Χ Η μεταλλική κατασκευή του πλοίου, Καρύδης, ISBN 960-91390-0-0 Β ι β λ ι ο γ ρ α φ ι α

ΦΡΑΚΤΕΣ Οι φρακτές, διαμήκεις ή εγκάρσιες είναι τμήματα της μεταλλικής κατασκευής του πλοίου που παρουσιάζουν ποικίλη λειτουργικότητα. Προφυλάσσουν το πλοίο από πιθανή βύθιση εξ αιτίας ρήξης του εξωτερικού περιβλήματος, συμβάλλουν στην διαμήκη ή και εγκάρσια αντοχή, αυξάνουν την ακαμψία της μεταλλικής κατασκευής διαχωρίζουν τα διάφορα τμήματα του πλοίου.

Οι φρακτές μπορεί να είναι υδατoστεγείς ελαιοστεγείς αεριοστεγείς μη στεγανές Ο ουσιαστικός διαχωρισμός τους είναι σε στεγανές μη-στεγανές που δεν ακολουθούν αυστηρές κατασκευαστικές αρχές εκτός αν αυτές παραλαμβάνουν έντονες τοπικές φορτίσεις, όπως αυτές που προκύπτουν κατά τη διάρκεια του δεξαμενισμού κλπ., οπότε και απαιτείται ειδική μελέτη σχεδιασμού τους που ακολουθούν αυστηρές κατασκευαστικές αρχές

Οι στεγανές φρακτές μπορούν να υποδιαιρεθούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες α) Στεγανής υποδιαίρεσης, που υπόκεινται σε πλήρη φόρτιση στήλης νερού μόνο στην περίπτωση κατάκλυσης του σκάφους, με αποτέλεσμα να μην υφίσταται ενδιαφέρον για την παραμόρφωση της φρακτής πέραν του ορίου ελαστικής συμπεριφοράς, αλλά μόνο για την ικανότητα της φρακτής να παραμείνει ακέραια και στεγανή μετά την κατάκλυση, ώστε να διατηρηθεί η πλευστότητα του σκάφους β) Φρακτές που αποτελούν τοιχώματα δεξαμενών μεταφοράς υγρών που υπόκεινται διαρκώς σε φόρτιση και πρέπει να είναι σε θέση να αντέχουν τις πιέσεις των υγρών χωρίς σοβαρές παραμορφώσεις του ελάσματος και των ενισχύσεων υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας.

Θα πρέπει να δίνεται προσοχή στο σωστό σχεδιασμό των φρακτών διότι αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό ποσοστό του βάρους της κατασκευής, με αποτέλεσμα να είναι δυνατό να επιτευχθεί σοβαρή οικονομία βάρους. Οι φρακτές αvτοχής (strength bulkhead) εκτείνονται από τον εσωτερικό πυθμένα μέχρι το κατάστρωμα αντοχής. Στα επιβατηγά πλοία αποτελούν συνέχιση των στεγανών φρακτών από το κατάστρωμα υποδιαίρεσης μέχρι και το κατάστρωμα αντοχής, επεκτείνονται δηλαδή στο χώρο των ενδιάμεσων καταστρωμάτων. Οι φρακτές υποδιαίρεσης σε εμπορικά πλοία δρουν επίσης και ως φρακτές αντοχής. Εκτός των παραπάνω χρησιμοποιούνται και οι διάτρητες φρακτές σε χώρους αποθήκευσης υγρών, ιδίως σε δεξαμενόπλοια. Οι διάτρητες φρακτές, εγκάρσιες και διαμήκεις, συμβάλλουν στην αντοχή της κατασκευής και περιορίζουν την κίνηση του υγρού στο εσωτερικό της δεξαμενής.

Κανονισμοί για θέση και ιδιότητεs φρακτών Η διάταξη και ο αριθμός των εγκαρσίων και διαμήκων φρακτών στα σύγχρονα πλοία εξαρτάται άμεσα από τον τύπο του πλοίου και το μεταφερόμενο φορτίο. Οι αυστηρότεροι κανονισμοί διέπουν τα επιβατηγά και τα πολεμικά πλοία, που δεν θα πρέπει να βυθίζονται και μετά την κατάκλυση ενός ή περισσοτέρων διαμερισμάτων Όσον αφορά τα εμπορικά πλοία, ο απαιτούμενος αριθμός εγκαρσίων φρακτών εξαρτάται από το μήκος του πλοίου. Διαμήκεις φρακτές τοποθετούνται σε δεξαμενόπλοια, όπου περιορίζουν την επίδραση του φαινομένου της ελεύθερης επιφάνειας και την κρούση των τοιχωμάτων από το περιεχόμενο υγρό (sloshing). Οι διαμήκεις φρακτές τοποθετούνται σε απόσταση 30% του πλάτους από τις πλευρές του πλοίου. Οι επιπτώσεις από την εισροή νερού σε ένα από τα αμπάρια φορτηγού πλοίου που ταξιδεύει φορτωμένο γενικά δεν είναι πολύ σημαντικές (εκτός από τη ζημία στο φορτίο), γιατί, λόγω της παρουσίας του φορτίου η ποσότητα του νερού που μπορεί να εισέλθει στα αμπάρια είναι περιορισμένη. Όταν το πλοίο ταξιδεύει χωρίς φορτίο, η ποσότητα του νερού είναι βέβαια μεγαλύτερη αλλά το πλοίο διαθέτει τότε και αντίστοιχα μεγαλύτερη εφεδρική πλευστότητα. Σημαντικές επιπτώσεις μπορεί να έχει στην ευστάθεια η κατάκλυση χώρων κάτω από την ίσαλο που παραμένουν κενές φορτίου, όπως για παράδειγμα το μηχανοστάσιο. Για τους παραπάνω λόγους, οι κανονισμοί για την ασφάλεια της ανθρώπινης ζωής στη θάλασσα (σύμβαση SOLAS) δεν έχουν ειδικές απαιτήσεις ως προς τη στεγανή υποδιαίρεση των φορτηγών πλοίων, σε αντίθεση με τα επιβατηγά.

Σε κάθε περίπτωση, κάθε πλοίο υποχρεούται να έχει τις εξής στεγανές φρακτές υποδιαίρεσης: Πρυμναία φρακτή σύγκρουσης, που περικλείει τον στορέα του ελικοφόρου άξονα Δύο φρακτές στο πρωραίο και πρυμναίο άκρο του μηχανοστασίου αντίστοιχα. Πρωραία φρακτή σύγκρουσης

Εκτός από τις παραπάνω τέσσερις απαραίτητες φρακτές απαιτείται και η ύπαρξη επιπλέον φρακτών στις ενδιάμεσες περιοχές, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται από το μήκος του πλοίου, συνιστάται δε η ισαπόστασή τους να διατηρείται σταθερή. Η φρακτή υποδιαίρεσης που έχει εξέχουσα σημασία είναι η πρωραία φρακτή σύγκρουσης Η σύγκρουση δύο πλοίων είναι περιστατικό κατά το οποίο προκαλείται ρήγμα στο πρωραίο τμήμα του ενός από τα δύο πλοία. Η πρωραία φρακτή είναι τότε το στοιχείο της κατασκευής που καλείται να διατηρήσει άθικτο το υπόλοιπο τμήμα του πλοίου

Προκειμένου να αποφευχθούν οι συνέπειες μιας πιθανής σύγκρουσης αλλά και για να ενισχυθεί η κατασκευή δεδομένου ότι υπό κανονικές συνθήκες πλεύσης προκύπτει σφυρόκρουση στην περιοχή της πλώρης, η θέση και οι κατασκευαστικές λεπτομέρειες που απαιτούνται από τους κανονισμούς τόσο για τα ελάσματα όσο και για τα ενισχυτικά των φρακτών σύγκρουσης είναι αυστηρότερα απ' ότι για τις υπόλοιπες στεγανές φρακτές υποδιαίρεσης. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι διατάξεις που αφορούν τη θέση της φρακτής σύγκρουσης και το συνολικό αριθμό των φρακτών είναι οι ίδιες για τους περισσότερους νηογνώμονες, ακολουθούν δε τις απαιτήσεις των διεθνών συμβάσεων.

Μορφολογία φρακτών Οι φρακτές είναι κατασκευές που στηρίζονται στον πυθμένα, στις πλευρές και στα καταστρώματα του πλοίου καθώς επίσης και σε ορισμένες περιπτώσεις σε άλλες φρακτές. Αποτελούν κύρια στοιχεία της μεταλλικής κατασκευής του πλοίου και συμβάλλουν στη διατήρηση της μορφής και της ακαμψίας της. Κατά κανόνα πρέπει να εξασφαλίζεται η στεγανότητα των χώρων των οποίων αποτελούν το σύνορο και για το λόγο αυτό θα πρέπει αφενός μεν η επιφάνειά τους να μη φέρει ανοίγματα ή ελαττώματα ανέγερσης που να προκαλούν την απώλεια στεγανότητας, αφετέρου δε να εξασφαλίζεται η στεγανότητα σε όλα τα σημεία στήριξης

Η επιφάνεια μιας συμβατικής φρακτής αποτελείται από οριζόντιες στρώσεις ελασμάτων το πάχος των οποίων μπορεί να μεταβάλλεται, σύμφωνα με τις απαιτήσεις των νηογνωμόνων. Οι στρώσεις των ελασμάτων επιλέγονται να είναι στην οριζόντια κατεύθυνση διότι έτσι η μείωση του πάχους μπορεί να συμβαδίσει με την αντίστοιχη μείωση της υδροστατικής πίεσης που δρα στη φρακτή, που είναι και η κρίσιμη μορφή φόρτισής της.

Το λεπτό αυτό έλασμα φέρει ένα ορθογώνιο σύστημα ενισχύσεων, η διάταξη του οποίου εξαρτάται από τη γεωμετρία της φρακτής, την παρουσία ή μη Kατασrρωμάτων, το σκοπό για τον οποίο χρησιμοποιούνται οι γειτονικοί χώροι και οι απαιτήσεις αντοχής και περιορισμού του βάρους της κατασκευής. Κατά κανόνα χρησιμοποιούνται ανισοσκελείς γωνίες ή βολβολάμες οι διασrάσεις των οποίων εξαρτώνται από το ανυπoσrήρικτo μήκος, την ισαπόσrασή τους και την ακαμψία των άκρων. Υπάρχει μεγάλη ποικιλία τρόπων στήριξης των άκρων που εξαρτάται από την στήριξη που έχει η φρακτή συνολικά. Γενικά όμως επιδιώκεται να συνδέονται τα ενισχυτικά μέσω αγκώνων με ενισχυτικά στα γειτονικά στoιxεία της κατασκευής, δημιουργώντας έτσι κλειστούς δακτυλίους, η ακαμψία των οποίων είναι τότε μεγαλύτερη.

Εκτός των συμβατικών φρακτών συναντώνται και οι λεγόμενες πτυχωτές φρακτές, οι οποίες έχουν διαφορετική μορφολογία από τις συμβατικές φρακτές. Η επιφάνειά τους αποτελείται από ένα σύστημα παράλληλων πτυχώσεων η καμπτική ακαμψία των οποίων είναι αντίστοιχη αυτής της συμβατικής φρακτής, καθότι έχουν τις ίδιες εφαρμογές. Οι πτυχώσεις αυτές μπορεί να είναι κατακόρυφες ή οριζόντιες, ανάλογα με τη φορά της κύριας φόρτισης. Σε εγκάρσιες φρακτές που φέρουν μόνο υδροστατική φόρτιση, οι πτυχώσεις τοποθετούνται στην κατακόρυφη κατεύθυνση ενώ στις διαμήκεις φρακτές που φέρουν κυρίως πρωτεύουσες τάσεις λόγω διαμήκους κάμψης του πλοίου οι πτυχώσεις είναι οριζόντιες. Τέτοιες διατάξεις συναντώνται σε μεγάλα δεξαμενόπλοια.

Η πρωραία φρακτή σύγκρουσης, καθώς και οι φρακτές της πρωραίας και της πρυμναίας δεξαμενής ζυγοστάθμισης πρέπει να ελέγχονται ως προς τη στεγανότητα τους. Ο έλεγχος γίνεται με πλήρωση των αντίστοιχων δεξαμενών με θαλάσσιο έρμα μέχρι την γραμμή φόρτωσης Οι υπόλοιπες δεξαμενές υποδιαίρεσης, εκτός αυτών που αποτελούν σύνορο δεξαμενής, ελέγχονται με πρόσκρουση νερού υπό πίεση. Επειδή δεν κρίνεται σκόπιμο να ελέγχονται οι στεγανές φρακτές αμπαριών με πλήρωση των χώρων φορτίου, ο έλεγχος γίνεται και σε αυτή την περίπτωση με νερό υπό πίεση.

ΣΤΕΓΑΝΕΣ ΘΥΡΕΣ Η ανάγκη πρόσβασης σε στεγανούς Χώρους επιβάλλει τη χρήση ανοιγμάτων που θα πρέπει όμως να διασφαλίζoυν την ακεραιότητα του συγκεκριμένου χώρου. Όταν λοιπόν απαιτείται άνοιγμα σε στεγανή φρακτή (σε επιβατηγά πλοία) θα πρέπει κατ' αρχή να διασφαλίζεται η αντοχή της φρακτής στην περιοχή του ανοίγματος. Το άνοιγμα θα πρέπει να ενισχύεται κατάλληλα εφόσον έχει αφαιρεθεί τμήμα των ενισχύσεων της φρακτής. Εάν αυξηθεί η ισαπόσταση των ενισχύσεων εκατέρωθεν του ανοίγματος, αυξάνονται τα πάχη των ενισχύσεων αυτών έτσι ώστε η αντοχή της κατασκευής να είναι ισοδύναμη αυτής χωρίς το άνοιγμα. Οι θύρες που τοποθετούνται κάτω από την ίσαλο γραμμή είναι κυλιόμενες στην οριζόντια ή την κατακόρυφη κατεύθυνση. Η θύρα θα πρέπει να μπορεί να λειτουργεί όταν το πλοίο έχει εγκάρσια κλίση15°, και να ελέγχεται από κοντά αλλά και από σημείο άνωθεν του καταστρώματος υπoδιαίρεσης του πλοίου. Ο μηχανισμός λειτουργίας μπορεί να είναι ηλεκτρομηχανικός η ηλεκτρουδραυλικός. Σε μεγάλα επιβατηγά πλοία οι στεγανές θύρες λειτουργούν με αυτόματο ηλεκτρουδραυλικό σύστημα που ελέγχεται από τη γέφυρα του πλοίου.

ΔΙΑΤΑΞΗ ΣΤΕΓΑΝΗΣ ΘΥΡΑΣ ΣΥΡΟΜΕΝΗΣ ΣΤΗΝ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Κύλινδρος λειτουργίας θύρας Βαλβίδα χειροκίνητου ελέγχου θύρας Μονάδα παροχής ισχύος Χειροκίνητη αντλία (τοπικής χρήσης) Βαλβίδα αναστολής Συναγερμός και φωτεινή ένδειξη Διακόπτης μέγιστου ανοίγματος Διακόπτες Αναστολέας κίνησης θύρας Έλασμα προειδοποίησης Συναγερμός Δείκτης / πλαίσιο γέφυρας Διακόπτης απομόνωσης Ανεπίστροφη βαλβίδα