Общие сведения о материалах

В судостроении находит применение большое количество материалов, основными из которых следует считать металлы, дерево и пластмассы. Каждый из применяемых материалов обладает определенными химическими, физико-механическими и технологическими свойствами, которые имеют решающее значение при определении их использования в судостроении.Эти свойства, в соответствии с техническими условиями, должны быть достигнуты при изготовлении материалов и учтены при создании судовых конструкций. Каждая поставляемая на судостроительный завод партия материала, несмотря на сопровождающие его документы — сертификаты, удостоверяющие его качество, на заводе вновь проходит химические, механические и технологические испытания. В металлическом судостроении основным материалом для постройки корпусных конструкций служит сталь. В морском судостроении в основном применяют низколегированные стали, обладающие значительно повышенными прочностными характеристиками по сравнению с углеродистой сталью. Внедрение легированных сталей при равнопрочных конструкциях позволяет уменьшить собственный вес корпуса судна. Переход от клепаных конструкций к сварным, замена трудоемких и сложных крупногабаритных литых деталей (форштевней, ахтерштевней, кронштейнов, рулевых рам и пр.) сварными (из листового и профильного проката) и листосварными оказались возможными благодаря созданию новых марок сталей, которые хорошо свариваются и имеют повышенную прочность, а некоторые из них, кроме того, обладают высокими литейными качествами. Одним из основных показателей механических качеств материала является предел текучести б^T, который входит в расчетные формулы прочности судовых конструкций (и, следовательно, предопределяет их вес) Для изготовления прочих, менее ответственных корпусных конструкций, применяют углеродистые судостроительные стали, чугун, легкие сплавы, цветные металлы, пластмассы и т.п.

Вопросы и задания для самопроверки:

Что называется баком?

Что называется ютом?

Что называется выгородками?

Что называется трюмами?

Что называется машинными или котельными отделениями?

Что называется надстройкой?

Что называется шахтами?

Что называется палубой?

Что называется платформой?

Что называется поперечными переборками?

Что называется отсеками?

Что называется цистерной?

Что называется диптанком?

Что называется форпиком?

Что называется ахтерпиком?

Что называется коффердамами?

Что называется рубкой?

Что называется мостиком?

Что называется фальшбортом?

Что называется планширем?

Что называется рангоутом?

Что называется фок-мачтой?

Что называется гротмачтой?

Что называется бизаньмачтой?

Что означает такелаж судна?

Что называется дельными вещами?

Что означает шельтердечное судно?

Что означает катамаран?

ТЕМА 1.5. СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА.

Судовые устройства– это совокупность приспособлений, механизмов, машин и аппаратов для обеспечения нормальной эксплуатации судна. Судовые устройства могут общими, необходимыми для всех судов, и специальными, обусловленные назначением судна. К общим относятся: рулевое, швартовное, якорное, спасательные. К специальным можно отнести грузовые устройства, зависящие от типа перевозимого груза.

Судовые устройства включают:

Рулевое устройство;

Якорное устройство;

Швартовное устройство;

Буксирное устройство;

Грузовое устройство;

Судовые системы.

РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО.

Рулевое устройство служит для изменения направления движения судна или удерживать его на заданном курсе. В последнем случае задачей рулевого устройства является противодействие внешним силам, таким как ветер или течение, которые могут привести к отклонению судна от заданного курса.

Рулевое устройство состоит из руля, баллера, рулевого привода, рулевой передачи, рулевой машины и поста управления (рис.26).

Рис. 26. Рулевое устройство.

1 – перо руля; 2 – фланцевое соединение; 3 – баллер; 4 – рулевой привод; 5 – рулевая машина; 6 – рулевая передача; 7 – штурвал ручного управления; 8 – рудерпост; 9 - гельмпортовая труба; 10 – пятка ахтерштевня.

Рулевое устройство должно иметь два привода: главный и вспомогательный.

Главный рулевой привод— это механизмы, исполнительные приводы перекладки руля, силовые агрегаты рулевого привода, а также вспомогательное оборудование и средства приложения крутящего момента к баллеру (например, румпель или сектор), необходимые для перекладки руля с целью управления судном в нормальных условиях эксплуатации.

Вспомогательный рулевой привод– это оборудование необходимое для управления судном в случае выхода из строя главного рулевого привода, за исключением румпеля, сектора или других элементов, предназначенных для той же цели. Главный рулевой привод должен обеспечивать перекладку руля с 35º одного борта на 35º другого борта при максимальной эксплуатационной осадке и скорости переднего хода судна не более чем за 28 секунд.
Вспомогательный рулевой привод должен обеспечивать перекладку руля с 15º одного борта на 15º другого борта не более чем за 60 секунд при максимальной эксплуатационной осадке судна и скорости, равной половине его максимальной эксплуатационной скорости переднего хода. Управление вспомогательным рулевым приводом должно быть предусмотрено из румпельного отделения. Переход с главного на вспомогательный привод должен выполняться за время, не превышающее 2 минуты.

Руль– основная часть рулевого устройства. Он располагается в кормовой части и действует только на ходу судна. Основной элемент руля – перо, которое по форме может быть плоским (пластинчатым) или обтекаемым (профилированным).По положению пера руля относительно оси вращения баллера различают: — обыкновенный руль – плоскость пера руля расположена за осью вращения;— полубалансирный руль – только большая часть пера руля находится позади оси вращения, за счет чего возникает уменьшенный момент вращения при перекладке руля; — балансирный руль – перо руля так расположено по обеим сторонам оси вращения, что при перекладке руля не возникают какие-либо значительные моменты.

Рис.27. Руль.

- обыкновенный руль - плоскость пера руля расположена за осью вращения; - полубалансирный руль - только большая часть пера руля находится позади оси вращения, за счет чего возникает уменьшенный момент вращения при перекладке руля; - балансирный руль - перо руля так расположено по обеим сторонам оси вращения, что при перекладке руля не возникают какие-либо значительные моменты.

В зависимости от принципа действия различают пассивные и активные рули. Пассивными называются рулевые устройства, позволяющие производить поворот судна только во время хода, точнее сказать, во время движения воды относительно корпуса судна. Винторулевой комплекс судов не обеспечивает их необходимую маневренность при движении на малых скоростях. Поэтому на многих судах для улучшения маневренных характеристик используются средства активного управления, которые позволяют создавать силу тяги в направлениях, отличных от направления диаметральной плоскости судна. К ним относятся: активные рули, подруливающие устройства, поворотные винтовые колонки и раздельные поворотные насадки.

Активный руль– это руль с установленным на нем вспомогательным винтом, расположенным на задней кромке пера руля. В перо руля встроен электродвигатель, приводящий во вращение гребной винт, который для защиты от повреждений помещен в насадку. За счет поворота пера руля вместе с гребным винтом на определенный угол возникает поперечный упор, обусловливающий поворот судна. Активный руль используется на малых скоростях до 5 узлов. При маневрировании на стесненных акваториях активный руль может использоваться в качестве основного движителя, что обеспечивает высокие маневренные качества судна. При больших скоростях винт активного руля отключается, и перекладка руля осуществляется в обычном режиме.

Рис.28. Активный руль.

Раздельные поворотные насадки(рис.29). Поворотная насадка – это стальное кольцо, профиль которого представляет элемент крыла. Площадь входного отверстия насадки больше площади выходного. Гребной винт располагается в наиболее узком ее сечении. Поворотная насадка устанавливается на баллере и поворачивается до 40° на каждый борт, заменяя руль. Раздельные поворотные насадки установлены на многих транспортных судах, главным образом речных и смешанного плавания, и обеспечивают их высокие маневренные характеристики.

Рис. 29. Раздельные поворотные насадки.

Подруливающие устройства(рис.30). Необходимость создания эффективных средств управления носовой оконечностью судна привела к оборудованию судов подруливающими устройствами. ПУ создают силу тяги в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости судна независимо от работы главных движителей и рулевого устройства. Подруливающими устройствами оборудовано большое количество судов самого разного назначения. В сочетании с винтом и рулем ПУ обеспечивает высокую маневренность судна, возможность разворота на месте при отсутствии хода, отход или подход к причалу практически лагом.

Рис. 30. Подруливающие устройства.

В последнее время получила распространение электродвижущаяся система AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), которая включает в себя дизельгенератор, электромотор и винт (рис. 31).

Рис.31. AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive).

Дизель-генератор, расположенный в машинном отделении судна, вырабатывает электроэнергию, которая по кабельным соединениям передается на электромотор. Элетромотор, обеспечивающий вращение винта, расположен в специальной гондоле. Винт находится на горизонтальной оси, уменьшается количество механических передач. Винторулевая колонка имеет угол разворота до 360º, что значительно повышает управляемость судна.

Достоинства AZIPOD:– экономия времени и средств при постройке;– великолепная маневренность;– уменьшается расход топлива на 10 – 20 %;– уменьшается вибрация корпуса судна;– из-за того, что диаметр гребного винта меньше – эффект кавитации снижен;– отсутствует эффект резонанса гребного винта.

Один из примеров использования AZIPOD – танкер двойного действия (рис.31), который на открытой воде двигается как обычное судно, а во льдах двигается кормой вперёд как ледокол. Для ледового плавания кормовая часть DAT оснащена ледовым подкреплением для ломки льда и AZIPOD.