Носовую и кормовую оконечность корпуса судна ограничивают и подкрепляют форштевень и ахтерштевень соответственно. Форштевень и ахтерштевень (рисунок 5.24, 5.25) соединены с помощью сварки с наружной обшивкой, с вертикальным и горизонтальным килем, высокими флорами, бортовыми стрингерами, платформами. Таким образом, образуется мощная конструкция, способная воспринять существенные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации судна (удары о лед, плавающие предметы, касание причала и других судов, нагрузки от работающего винта и т. д.).
Так как носовая и кормовая оконечности судна испытывают значительные дополнительные нагрузки от ударов волн, т.н. «слеминг», эти районы судна подкрепляют за счет уменьшения шпации, дополнительных бортовых и днищевых стрингеров, платформ, высок их флоров, рамных шпангоутов. 
к
| Рисунок 5.24 - Форштевень сварной | Рисунок 5.25 - Ахтерштевень одновинтового судна. |
| 1 – брештук, 2 - продольное ребро жесткости | 1 – старнпост, 2 – яблоко, 3 – подошва, - 4 – пятка, 5 – рудерпост, 6 – петля руля, окно, 7-окно,8 – арка. |
СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА
Якорное устройство
Якорное устройство предназначено для обеспечения надежной стоянки судна на рейде и на глубинах до 80 м. Якорное устройство также используется при швартовке к причалу и отшвартовке, а также для быстрого погашения инерции в целях предотвращения столкновения с другими судами и объектами. Якорное устройство может быть использовано также для снятия судна с мели. В этом случае якорь завозят на шлюпке в нужную сторону и судно при помощи якорных механизмов подтягивается к якорю. В некоторых случаях якорное устройство, а также его элементы, могут быть использованы для буксировки судна.
Морские суда имеют обычно носовое якорное устройство (рисунок 6.1), но на некоторых судах имеется также и кормовое (рисунок 6.2).
| Рисунок 6.1 - Схема размещения носового якорного устройства. 1 – якорь; 2 – якорная цепь; 3 – устройство для быстрой отдачи коренного конца якорной цепи; 4 – брашпиль; 5 – винтовой стопор; 6 – цепной стопор; 7 – бортовой якорный клюз; 8 – клюзовая труба; 9 – цепная труба (палубный клюз); 10 – цепной ящик. |
| Рисунок 6.2 - Кормовое якорно-швартовное устройство. 1 – цепная труба; 2 – шпиль; 3 – стопор с закладным палом; 4 – электродвигатель; 5 – цепной ящик; 6 – якорь; 7 – клюзовая труба. |
Якорное устройство обычно включает следующие элементы:
- якорь, который благодаря своей массе и форме, входит в грунт, создавая тем самым необходимое сопротивление перемещению судна или плавучего объекта;
- якорная цепь, передающая усилие от судна к находящемуся на грунте якорю, используется для отдачи и подъема якоря;
- якорные клюзы, позволяющие якорной цепи проходить сквозь элементы корпусных конструкций, направляющие движение канатов при отдаче или выбирании якоря, в клюзы якоря втягиваются для хранения по-походному;
- якорный механизм, обеспечивающий отдачу и подъем якоря, торможение и стопорение якорной цепи при стоянке на якоре, подтягивание судна к якорю, закрепленному в грунте;
- стопоры, которые служат для крепления якоряпо-походному;
- цепные ящики для размещения якорных цепей на судне;
- механизмы крепления и дистанционной отдачи якорной цепи, обеспечивающие крепление коренного конца якорной цепи и быструю его отдачу в случае необходимости.
Якоря в зависимости от их назначения разделяют на становые, предназначенные для удержания судна в заданном месте, и вспомогательные – для удержания судна в заданном положении во время стоянки на основном якоре. К вспомогательным относится кормовой якорь - стоп-анкер, масса которого составляет 1/3 массы станового и верп, – легкий якорь который можно завозить в сторону от судна на шлюпке. Масса верпа равна половине массы стоп - анкера. Количество и масса становых якорей для каждого судна зависит от размеров судна и выбирается по Правилам Регистра судоходства.
Основными частями любого якоря являются веретено и лапы. Якоря различают по подвижности и количеству лап (до четырех) и наличию штока. К безлапым относят мертвые якоря (грибовидные, винтовые, железобетонные), используемые при установке плавучих маяков, дебаркадеров и других плавучих сооружений.
Существует несколько типов якорей, которые используются на морских судах в качестве становых и вспомогательных. Из них наиболее распространенными являются якоря: адмиралтейский (ранее использовался), Холла (устаревший якорь), Грузона, Данфорта, Матросова (устанавливается в основном на речных судах и небольших морских судах), Болдта, Грузона, Крусон, Юнион, Тейлор, Спек и др.
Адмиралтейский якорь (рисунок 6.3а) широко применялся во времена парусного флота, благодаря простоте своей конструкции и большой держащей силе - до 12 весов якоря. При протяжке якоря из-за перемещении судна шток ложится плашмя на грунт, при этом одна из лап начинает входить в грунт. Так как в грунте находится только одна лапа, то при изменении направления натяжения цепи (рыскании судна) лапа практически не разрыхляет грунт и этим объясняется высокая держащая сила этого якоря. Но его сложно убирать по походному(из-за штока он не входит в клюз и его приходится убирать на палубу либо подвешивать вдоль борта), кроме того, на мелководье представляет большую опасность для других судов торчащая из грунта лапа. За нее может запутаться якорная цепь. Поэтому на современных судах адмиралтейские якоря используются только в качестве стопанкеров и верпов, при эпизодическом применении которых недостатки его не столь существенны, а высокая держащая сила необходима.
Якорь Холла (рисунок 6.3 б) имеет две поворотные лапы, расположенные близко к штоку. При рыскании судна лапы практически не разрыхляют грунт, и поэтому увеличивается держащая сила якоря до 4 – 6 - кратной силы тяжести якоря.
Якорь Холла отвечает определенным требованиям:
1) быстро отдается и удобно крепиться по-походному;
2) обладает достаточной держащей силой при меньшей массе;
3) быстро забирает грунт и легко от него отделяется.
Рисунок 6.3 - Типы якорей: а – адмиралтейский; б – Холла; в – Матросова сварной конструкции. 1 – веретено; 2 – рог; 3 – лапа; 4 – скоба; 5 – шток; 6 – тренд; 7 – валик; 8 – болт; 9 – головная часть.
Якорь состоит из двух больших стальных деталей: веретена и лап с головной частью, соединенных при помощи штыря и стопорных болтов.
Этот якорь не имеет штока, и при уборке веретено втягивается в клюз, а лапы прижимаются к корпусу. Среди большого числа якорей без штока якорь Холла выгодно отличается малым количеством деталей. Большие зазоры в местах соединения деталей исключают возможность заклинивания лап. При падении на грунт, благодаря широко расставленным лапам, якорь ложится плашмя и при протяжке выступающие детали головной части заставляют лапы поворачиваться в сторону грунта и входить в него. Зарываясь в грунт обеими лапами, этот якорь не представляет опасности для других судов на мелководье и исключается возможность запутывания за него якорной цепи. Но из-за того, что две широко расставленные лапы находятся в грунте, при рыскании судна грунт разрыхляется и держащая сила этого якоря намного меньше чем адмиралтейского при одной лапе в грунте.
Якорь Данфорта (рисунок 6.4) подобен якорю Холла, имеет две широкие, ножеобразные поворотные лапы, расположенные близко к штоку. Благодаря этому при рыскании судна лапы практически не разрыхляют грунт, увеличивая держащую силу до 10 - кратнойсилы тяжести якоря и устойчивость его на грунте. Якорь Данфорта благодаря этим качествам получил на современных морских судах самое широкое распространение.
Рисунок 6.4 - Якорь Дамфорта
Якорь Матросова имеет две поворотные лапы. Для того, чтобы якорь во всех случаях ложился плашмя на грунт, в головной части якоря имеются штоки с фланцами и после протяжки судном якорь ложится плашмя и, благодаря выступающим частям головной части, лапы поворачиваются и входят в грунт. Якорь Матросова эффективен на мягких грунтах, поэтому он получил распространение на речных и небольших морских судах, а его большая держащая сила позволяет уменьшить массу и изготавливать якорь не только литым, но и сварным.
На малых судах и баржах используют многолапные бесштоковые якоря, называемые кошками. Суда ледового плавания снабжают специальными однолапными бесштоковыми ледовыми якорями, предназначенными для удержания судна у ледового поля.
Якорная цепь служит для крепления якоря к корпусу судна. Она состоит из звеньев (рисунок 6.5), образующих смычки, соединенные одна с другой при помощи специальных разъемных звеньев. Смычки образуют якорную цепь длиной от 50 до 300 м. В зависимости от расположения смычек в якорной цепи различают якорную (крепящуюся к якорю), промежуточные и коренную смычки (крепящуюся к корпусу судна). Длины якорной и коренной смычек не регламентируются, а длина промежуточной смычки, имеющей нечетное число звеньев, составляет 25 – 27,5 м. Крепят якорь к якорной цепи при помощи якорной скобы. Чтобы предупредить скручивание цепи, в якорную и коренную смычки включают поворотные звенья – вертлюги.
Рисунок 6.5 - Элементы якорной цепи.
1 – концевое звено; 2 – вертлюг; 3 – звено обыкновенное; 4 – звено соединительное; 5
– глаголь-гак;6 – соединительная скоба Кентора; 7 – якорная скоба.
Якорные цепи различают по их калибру – диаметру поперечного сечения прутка звена. Звенья цепей калибром более 15 мм должны иметь распорки – контрфорсы. У крупнейших судов калибр якорных цепей достигает 100 - 130 мм. Для контроля за длиной вытравленной цепи каждая смычка в начале и конце имеет маркировку, указывающую на порядковый номер смычки. Маркировку делают путем наматывания отожженной проволоки на контрфорсы соответствующих звеньев, которые окрашивают в белый цвет.
Якорные клюзы выполняют на судах две важные функции — обеспечивают беспрепятственный проход якорной цепи через корпусные конструкции при отдаче и выбирании якоря и обеспечивают удобное и безопасное размещение бесштокового якоря в походном положении и его быструю отдачу. Якорные клюзы состоят из клюзовой трубы, палубного клюза и бортового клюза.
Рисунок 6.6 - Якорный клюз: а – конструкция; б – положение якоря при втягивании в клюз.
| 1 – палубный клюз; 2 – клюзовая труба; 3 – бортовой клюз. |
Клюзовую трубу обычно выполняют стальной сварной из двух половин (по диаметру), причем нижняя половина трубы толще верхней, так как она подвергается большему износу движущей цепью. Внутренний диаметр трубы принимают равным 8 – 10 калибрам цепи, а толщина стенки нижней половины трубы находится в пределах 0,4 – 0,9 калибра цепи.
Бортовые и палубные клюзы — стальные литые и имеют утолщения в местах прохода цепи. Их сваривают с клюзовой трубой и приваривают к палубе и борту. Веретено якоря по-походному входит в трубу; снаружи остаются только лапы якоря.
Чтобы предотвратить попадание через клюзы воды на палубу, палубный клюз закрывают специальной откидной крышкой с выемкой для прохода якорной цепи.
Для очистки водой от грязи и донного грунта якоря и цепи при выбирании, в трубе клюза предусмотрен ряд штуцеров, подсоединенных к пожарной магистрали.
На пассажирских и портовых судах якорные клюзы часто делают с нишами — стальными сварными конструкциями, представляющими собой углубления в бортах судна, в которые входят лапы якоря. Якорь, втянутый в такой клюз, не выступает за плоскость бортовой наружной обшивки. Эти клюзы имеют ряд преимуществ, основные из которых следующие: снижение возможности повреждений судов при швартовных операциях, буксировке и движении во льдах, а также улучшение прилегания лап к наружной обшивке за счет изменения наклона внутренней поверхности клюза.
Рисунок 6.7 - Якорные клюзы: а – с нишей; б - выступающий
Выступающий клюз показан на рисуноке 6.6 б, где ясно видно его отличие от обычного клюза. Выступающие клюзы применяют на судах с бульбообразной формой носа, что
позволяет исключить удары якоря о бульб при его отдаче.
Открытые клюзы, представляющие собой массивную отливку с желобом для прохода якорной цепи и веретена якоря, устанавливают в месте соединения палубы с бортом. Их применяют на низкобортных судах, на которых обычные клюзы нежелательны, так как через них на волнении на палубу попадает вода.
Якорные механизмы служат для отдачи якоря и якорной цепи при постановке судна на якорь;
- стопорения якорной цепи при стоянке судна на якоре;
- снятия с якоря — подтягивания судна к якорю, выбирания цепи и якоря и втягивания якоря в клюз;
- выполнения швартовных операций, если нет специально предусмотренных для этих целей механизмов.
На морских судах используют следующие якорные механизмы: брашпили, полубрашпили, якорные или якорно-швартовные шпили и якорно-швартовные лебедки. Основным элементом любого якорного механизма, работающего с цепью, является цепной кулачковый барабан-звездочка. Горизонтальное положение оси звездочки свойственно брашпилям, вертикальное – шпилям. У некоторых современных судов (по ряду причин) обычные брашпили или шпили применять нецелесообразно. Поэтому на таких судах устанавливают якорношвартовные лебедки.
Брашпиль предназначен для обслуживания одновременно цепей левого и правого бортов.
| Рисунок 6.8 - Брашпиль паровой 1 – цилиндрические шестерни; 2 – цепная звездочка; 3– ленточный тормоз; 4 – турачка |
.
Рисунок 6.9 - Брашпиль электрический (схема)
1 – двигатель; 2 – червячный редуктор; 3 – цилиндрические шестерни; 4 – цепная звездочка; 5 –ленточный тормоз; 6 – турачка; 7 – грузовой вал
На крупнотоннажных судах применяются полубрашпили, смещенные к бортам. Брашпиль состоит из двигателя, редуктора и размещенных на грузовом валу цепных звездочек и турачек (швартовных барабанов для работы со швартовами). Звездочки сидят на валу свободно и при работе двигателя могут вращаться только тогда, когда они соединены с грузовым валом специальными кулачковыми муфтами. Каждая звездочка снабжена шкивом с ленточным тормозом. Брашпили обеспечивают совместную или раздельную работу звездочек левого и правого бортов. Использование фрикционных муфт позволяет смягчить ударные нагрузки и обеспечить плавное включение звездочек. Отдача якоря на малых глубинах производится за счет его собственной массы и массы цепи. Скорость при этом регулируют при помощи ленточного тормоза брашпиля. На больших глубинах цепь вытравливается с помощью механизма брашпиля. Турачки сидят на грузовом или промежуточном валу жестко и всегда вращаются при включенном двигателе. В носовом якорном устройстве обе звездочки и швартовные барабаны имеют один привод.
Механизм шпиля обычно разделен на две части, одна из которых, состоящая из звездочки и швартовного барабана, располагается на палубе, а другая, включающая редуктор и двигатель, – в помещении под палубой. Вертикальная ось звездочки позволяет неограниченно варьировать в горизонтальной плоскости направление движения цепи; наряду с хорошим внешним видом и незначительным загромождением верхней палубы - это является существенным преимуществом шпиля. Часто якорный и швартовный механизмы объединяют в одном якорно-швартовном шпиле.
Якорно-швартовные лебедки. В настоящее время в якорном устройстве крупнотоннажных судов стали применять якорно-швартовные лебедки с гидравлическим приводом и дистанционным управлением. Эти лебедки компонуются из полубрашпилей и автоматических швартовных лебедок, которые имеют один привод. Якорно-швартовные лебедки могут обслуживать якорное устройство с калибром цепи до 120 мм. Они отличаются высоким КПД, меньшей массой и безопасностью в работе.
Якорные механизмы могут быть с паровым, электрическим или гидравлическим приводом.
| Рисунок 6.10 - Якорный шпиль | Рисунок 6.11 - Якорно-швартовная лебедка (полубрашпиль с швартовным барабаном). Схема. | |||
| 1- электродвигатель; 2 - редуктор (червячный); 3 - вертикальный вал; 4 - грузовой вал; 5 – цепная звездочка; 6 - турачка; 7 - ленточный тормоз. | ||||
Стопоры предназначены для крепления якорных цепей и удержания якоря в клюзе в походном положении. Для этого используют винтовые кулачковые стопоры, стопоры с закладным звеном (закладные стопоры) и для более плотного прижатия якоря к клюзам – цепные стопоры.
Закладной стопор (рисунок 6.12) состоит из двух неподвижных щек, позволяющих цепи свободно проходить между ними по выемке, соответствующей форме нижней части вертикально ориентированного звена. На одной из щек в прорези укреплен закладной пал, свободно входящий в вырез противоположной щеки. Наклон выреза таков, что усилие, создаваемое застопоренной цепью, полностью воспринимает пал. Этот стопор рекомендуется для цепей калибром более 72 мм.
В винтовом стопоре основанием служит плита, в средней части которой сделан желоб для прохода звеньев цепи. На малых судах горизонтально ориентированное звено прижимается двумя нащечинами к плите основания. Нащечины закреплены шарнирно и приводятся в движение винтом с противоположными трапецеидальными резьбами. В открытом положении нащечины дают возможность цепи свободно скользить по желобу снования. Чтобы цепь при движении не могла повредить винт, стопор имеет ограничивающую дугу. Стопорение цепи происходит в результате действия сил трения при прижиме нащечинами звена цепи к плите стопора. На крупных судах (с большим калибром цепи) этим способом не удается обеспечить необходимое усилие для стопорения цепи. Поэтому между двумя вертикально. расположенными звеньями вводятся кулачки расположенные на нащечинах при аналогичной схеме стопора.
Рисунок 6.12 - Конструкция стопоров якорной цепи: а–закладной, б–винтовой, в - цепной.
1 – плита - основание; 2- закладной пал; 3 – щека; 4 – желоб; 5 – штырь; 6 – дуга; 7 – винт; 8 – нащечина; 9 - рукоятка; 10 - цепочка; 11 - талреп; 12 - обух; 13 - глаголь-гак.
Цепной стопор представляет собой короткую цепную смычку (меньшего калибра), пропускаемую через якорную скобу и которая закрепляется своими двумя концами к обухам на палубе. С помощью талрепа, включенного в один конец. цепи, подтягивают якорь в клюз до плотного прилегания лап к наружной обшивке. Глаголь-гак, включенный в другой конец цепи, служит для быстрой отдачи стопора Ленточный тормоз брашпиля (шпиля) используют в качестве основного стопора при стоянке судна на якоре. Такое стопорение имеет ряд преимуществ, среди которых важнейшим является возможность потравливания цепи за счет проскальзывания тормозного шкива относительно тормозной ленты при рывках.
Цепная труба (палубный клюз) служит для направления якорной цепи от палубы до цепного ящика. В верхней и нижней частях цепная труба имеет раструбы. Цепные трубы располагают вертикально или слегка наклонно, так чтобы нижний конец находился над центром цепного ящика. При установке брашпиля верхний раструб цепной трубы крепят на его фундаментной раме. При установке шпиля применяют угловой поворотный раструб, который состоит из литого корпуса и крышки, шарнирно-закрепленной в его верхней части. Крышка закрывает раструб, предохраняя цепной ящик от попадания в него воды, и позволяет при необходимости удержать на палубе участок якорной цепи для осмотра, для чего в ней имеется отверстие, соответствующее звену цепи.
Длина цепной трубы зависит от расположения цепного ящика по высоте судна. Внутренний диаметр трубы принимают равным 7 – 8калибрам цепи.
Цепные ящики предназначены для размещения и хранения якорных цепей. При выборке якорей цепь каждого станового якоря укладывают в отведенное для нее отделение цепного ящика.
Размеры цепного ящика должны обеспечить самоукладку якорной цепи при выборке якоря без ее растаскивания вручную. Этому требованию отвечают цилиндрические отделения цепного ящика диаметром, равным 30 – 35 калибрам цепи (во всяком случае ящик должен быть сравнительно узким). Высота цепного ящика должна быть такой, чтобы полностью уложенная цепь не доходила до верха ящика на1–1,5 м. На дне цепного ящика под центром
цепной трубы установлен мощный полуовальный рым, через который якорная цепь, меняя направление, подводится к креплению коренного конца. Цепной ящик имеет самостоятельное осушение.
Рисунок 6.13 - Устройство для крепления и отдачи коренного конца якорной цепи:
а – на крышке цепного ящика; б – на переборке.
1 – тяга привода; 2 – рычаг; 3 – фигурный гак; 4 – концевое звено.
Крепление и отдача якорной цепи. В верхней части цепного ящика расположено специальное устройство для крепления и экстренной отдачи коренного конца якорной цепи. Необходимость быстрой отдачи может возникнуть при пожаре на соседнем судне, внезапном изменении погодных условий и в других случаях, когда судно должно быстро покинуть якорную стоянку.
До недавнего времени крепление коренной смычки к корпусу осуществлялось жвако-галсом – содержащим глаголь-гак. Отдача цепи производилась только из цепного ящика.
В настоящее время для отдачи якорной цепи вместо глаголь - гака, который небезопасен при отдаче цепи, стали применять откидные гаки с дистанционным приводом. Принцип действия откидного якорного гака такой же, как и глаголь гака, с той лишь разницей, что стопор откидного гака отдается при помощи дистанционного валикового или иного привода. Управление этим приводом расположено на палубе непосредственно у якорного механизма.
Швартовное устройство
Швартовное устройство предназначено для закрепления судна у причала или других сооружений. Элементы швартовного устройства:
- швартовы - канаты, которые закрепляются одним концом на берегу или другом сооружении;
- кнехты – служат для закрепления судового конца швартовов;
- киповые планки, клюзы – предназначены для предотвращения излома и
уменьшения трения швартовов;
- швартовные механизмы – служат для подбирания (подтягивания) и стопорения швартовов;
- вьюшки, банкетки – предназначены для хранения швартовов;
- кранцы – служат для смягчения ударов при швартовке судна. (рисунок 6.16). Общая схема швартовного устройства показана на рисуноке 6.14.
Рисунок 6.14 - Общая схема швартовного устройства
1- лебедка швартовная автоматическая; 2 - роульс направляющий; 3 - клюз швартовный шестироульсный; 4 - стопор швартовного каната; 5 - киповая планка с тремя роульсами;
6 - клюз буксирный; 7- кнехт буксирный; 8 – кнехт швартовный; 9 - канат швартовный; 10 - лебедка швартовная автоматическая с турачкой; 11- швартов; 12 - стопор буксирного каната; 13 - киповая планка с двумя роульсами и наметкой; 14 - вьюшка бесприводная с тормозом; 15 - клюз швартовный; 16 - шпиль якорношвартовный; 17 - волноотбойник.
Швартовы – стальные, растительные или синтетические канаты (тросы). В настоящее время в основном применяются синтетические швартовы. Эти швартовы имеют ряд преимуществ: они легкие, гибкие, прочные, упругие (гасятся рывки), но есть и недостатки: оплавляются при трении, разрушаются на солнце, при разрыве выделяют колоссальную кинетическую энергию (что опасно для швартовщиков). Для предотвращения искрообразования эти швартовы должны быть пропитаны морской водой. Растительные швартовы (пеньковые, сизальские, манильские) – гибкие, но менее прочные, подвержены гниению и в настоящее время на судах практически не применяются. Стальные швартовы прочные, но более тяжелые и жесткие. Для возможности работы со стальными швартовами они должны состоять не менее чем из 144 проволочек и 7 мягких сердечников. Эти швартовы представляют опасность для швартовщиков и применяются достаточно редко.
Швартовы на забортном конце имеют петлю - огон, который накидывают на береговой пал. Для подачи швартовов на берег или другое сооружение обычно используется бросательный конец – легкий пеньковый трос с песком в тросовой оплетке на конце (рисунок 6.16.и). С помощью этого легкого троса на берег вытягиваются сравнительно тяжелые швартовы.
В зависимости от положения относительно судна швартовы называются: продольные, прижимные, шпринги (носовые и кормовые соответственно) (рисунок 6.15).
Рисунок 6.15 - Схема швартовки судна лагом
1- брашпиль, 2 - кнехт, 3 - швартовная лебедка, 4 - клюз, 5 – киповая планка, 6-швартовный шпиль,7 – кормовые продольные, 8 – кормовой прижимной. 9 – кормовой шпринг, 10 -носовой шпринг, 11- носовой прижимной, 12 - носовые продольные.
Для закрепления швартовов на судне служат кнехты (рисунок 6.16.а). Если судно швартуется к высокобортным судам и высоким причалам, то устанавливают крестовые кнехты чтобы швартов не соскальзывал (рисунок 6.16.б). Для предотвращения изломов швартова и уменьшения трения у борта судна устанавливают клюзы, киповые планки (рисунок 6.16.в,г,д). Если на судне используются швартовы из синтетических материалов, то для предотвращения быстрого износа швартовов устанавливают клюзы с поворотной обоймой (рисунок 6.16.е). Благодаря тому, что обойма поворачивается при натяжении швартова, роульсы оказываются в плоскости судовой и береговой ветви швартова, что исключает трение скольжения. В ряде случаев с этой же целью используются многороульсные клюзы, которые образованы несколькими горизонтально и вертикально расположенными роульсами. Но при некоторых углах наклона швартова происходит его защемление и деформация, что приводит к быстрому износу швартова.
По-походному швартовы хранятся на вьюшках (рисунок 6.16.ж), барабанах автоматических швартовых лебедок и на банкетах. На ряде современных судов вьюшки имеют электрический привод, что позволяет облегчить работы по швартовке судна. Банкетки – решетчатые деревянные площадки, которые служат для хранения швартовов, свернутых в бухты.
Для подтягивания швартовов служат турачки брашпиля, швартовные шпили, швартовные лебедки, автоматические швартовные лебедки, многобарабанные швартовные лебедки.
Рисунок 6.16 - Элементы швартовного устройства:
а – кнехт прямой двух тумбовый; б – кнехт двух тумбовый крестовый; в – клюз швартовный; г – киповая планка с двумя роульсами; д – киповая планка с тремя роульсами; е - клюзс поворотной обоймой (самоориентрующийся); ж - вьюшка для швартовов; з - стопор стационарный для швартова; и - бросательный конец; к - кранец мягкий; л - автоматическая швартовная лебедка.
При отсутствии швартовных лебедок, после подтягивания швартова с помощью механизмов, швартов необходимо застопорить, а затем перенести на кнехт и закрепить восьмерками. Для стопорения швартова на него накладываются тросовые стопоры обычно из того же материала, что и швартов, а иногда используются стационарные стопоры (рисунок 6.16з).
Автоматические швартовные лебедки (рисунок 6.16л)поддерживают усилие в швартове в заданных пределах за счет потравливания или подбирания швартова. Если длина швартова превысит заданную величину, то для исключения аварии лебедка стопорится и подает звуковой сигнал. На автоматических швартовных лебедках весь швартов находится на барабанах, что значительно упрощает работы по швартовке и при изменении осадки судна. Но так как автоматические лебедки громоздкие, то не удается установить количество лебедок, соответствующее числу швартовов, которые обычно подает судно. Кроме того, автоматика часто выходит из строя.
| Рисунок 6.17 - Швартовные барабаны на одном валу со звездочками брашпиля и турачками. |
Рисунок 6.18 - Двух барабанная швартовная лебедка с гидроприводом
На многих современных судах появились многобарабанные швартовные лебедки. Эти лебедки не имеют автоматики, но значительно облегчают работы по швартовке за счет того, что на барабанах находится минимально необходимое число швартовов (так на балкере дедвейтом 75000 тонн имеется по 8 швартовных барабанов на носу и корме). От механизма этой лебедки отходит вал, на котором расположены барабаны со швартовами (от двух до 4). Каждый барабан может соединяться с валом или отсоединяться от него с помощью кулачковой муфты (аналогично якорному барабану) и каждый барабан имеет свой стопор. Это позволяет оператору работать с любым барабаном (рисунок 6.17 и рисунок 6.18).
Рулевое устройство
Рулевое устройство предназначено для обеспечения управляемости судном (устойчивости на курсе и поворотливости).
Общий вид рулевого устройства показан на рисунок 6.20. В состав рулевого устройства входят руль, привод руля, привод управления.
В руль входит перо руля и баллер. Основой пера руля является мощная вертикальная балка – рудерпис. С рудерписом соединены горизонтальные ребра жесткости и петли. По сечению рули делятся на пластинчатые и обтекаемые. Обтекаемый руль - пустотелый в сечении имеет каплевидную форму, улучшает управляемость, увеличивает КПД винта, обладая собственной
Рисунок 6.19 - Основные типы рулей: а – обыкновенный небалансирный; б – балансирный; в – балансирный подвесной; г – полубалансирный полуподвесной.
плавучестью, уменьшает нагрузку на подшипники. Из-за этих преимуществ практически все морские суда имеют обтекаемые рули. По положению оси вращения рули делятся на: небалансирные, полубалансирные и балансирные, По методу крепления к корпусу судна - обыкновенные, подвесные и полуподвесные (рисунок 6.19). У балансирных и полубалансирных рулей часть площади руля (до 20%) расположена в нос от оси вращения руля, что уменьшает момент и мощность, необходимую для поворота руля и нагрузку на подшипники.
Баллер служит для передачи вращающего момента на перо руля и его поворота. Баллер – прямой или изогнутый стержень, который крепится одним концом к перу руля с помощью фланца или конуса, а другой конец входит через гельмпортовую трубу и сальник в корпус судна. Баллер поддерживается подшипниками, на его верхний конец насажен румпель – одноплечий или двуплечий рычаг.
Рулевой привод связывает баллер руля с рулевой машиной и состоит из румпеля и соответствующей передачи к нему от рулевой машины. Наибольшее применение имеет гидравлический плунжерный привод рисунок 6.21 и рулевая машина с качающимися цилиндрами рисунок 6.23. Находят применение зубчатосекторный привод (устаревший тип), румпельный и винтовой (рисунок 6.22).
Рисунок 6.20 - Рулевое устройство.
1 – перо руля; 2 – рудерпис; 3 – баллер; 4 – нижний подшипник; 5 – рулевая машина; 6 – гельпортовая труба.
От рулевого устройства зависит безопасность судна, поэтому требуется, чтобы кроме основного привода был и запасной. Основной привод должен обеспечивать поворот руля на полном ходу судна с 35° одного борта до 30° другого борта за 28 сек (механический ограничитель поворота руля на 35о, а конечный выключатель на 30о). Запасной привод должен обеспечивать перекладку руля при половинной скорости (но не менее 7 узлов) с 20° на 20° другого борта за 60 сек. Аварийный привод должен быть предусмотрен, есликакая-либоватерлиния проходит выше палубы румпельной (помещения, где размещена рулевая машина).
Учитывая особую важность рулевого устройства для безопасности судна, на современных судах обычно устанавливают два одинаковых привода, которые соответствуют требованиям к основному приводу (рисунок 6.21). Это значительно повышает надежность рулевого устройства, так как в этом случае возможна взаимная замена узлов.
При гидроприводе поворот руля осуществляется за счет подачи масла высокого давления в один из гидроцилиндров и под действием плунжера поворачивается румпель и руль (из противоположного гидроцилиндра масло свободно сливается).
Рисунок 6.21 - Общий вид (а) и схема действия электрогидравлической рулевой машины (б): 1-баллер, 2 – румпель, 3 – цилиндр, 4 – плунжер, 5 – электродвигатель, 6 – масляный насос, 7 – пост управления.
Рисунок 6.22 - Рулевые приводы: а – румпельный; б – винтовой;в – секторный.
1- перо руля; 2- баллер; 3- румпель; 4- штуртрос; 5- зубчатый сектор; 6- пружинный амортизатор; 7-винтовойшпиндель; 8- ползун.
Ручной румпельный привод (рисунок 6.22.а) применяется на катерах. Так как тросы намотаны на барабан в противоположных направлениях, то при вращении штурвала с барабаном один трос удлиняется, а второй укорачивается, что заставляет поворачиваться румпель и руль.
Винтовой привод (рисунок 6.22.б) применяется на небольших судах. Так как резьба на шпинделе в районе ползунов противоположного направления, то при вращении шпинделя в одну сторону ползуны сближаются, а при вращении в другую - удаляются друг от друга. Это заставляет поворачиваться румпель и руль.
Зубчато-секторный привод раннее достаточно широко применялся (рисунок 6.22.в). Приводится в движение электромотором через редуктор. В этом приводе румпель как всегда жестко посажен на баллер, а зубчатый сектор свободно вращается на баллере. Румпель связан с сектором пружинным амортизатором, что смягчает удары волн передаваемые от пера руля на редуктор
Привод управления рулевой машины связывает штурвал, расположенный в рулевой рубке и рулевую машину. Наиболее распространены электрический и гидравлический приводы.
Рисунок 6.23 - Рулевой привод с качающимися цилиндрами
В узкостях на малом ходу судно плохо слушается руля, так как малая скорость набегающего на руль потока резко уменьшает поперечную гидродинамическую силу на руле. Поэтому в этих случаях обычно прибегают к помощи буксиров или на судне устанавливают средства активного управления (САУ): подруливающие устройства, выдвижные поворотные винтовые колонки, активные рули, поворотные насадки.
Подруливающие устройства (рисунок 6.24а) обычно устанавливают в носовой части судна, а иногда и в кормовой. Для того, чтобы ниша в корпусе не создавала дополнительного сопротивления на ходу судна, она закрывается жалюзями.
Выдвижная рулевая колонка обеспечивает упор в любом направлении, поэтому она часто используется на малых судах и плавсредствах для удержания на одном месте на больших глубинах. На малых глубинах возможно повреждение колонки.
Рисунок 6.24 - Подруливающее устройство (а) и выдвижная поворотная движительнорулевая колонка (б).
Активный руль (рисунок 6.25) – это установленный в пере руля небольшой винт с приводом от