Файл: Теория и устройство судна.pdf

75
Рис. 49
Конструктивный мидель-шпангоут

76
Конструктивный мидель-шпангоутсостоит из трёх перекры- тий: днищевого, бортового, палубного и фальшборта (Рис. 49).
Днищевое перекрытие:
1. Вертикальный киль – это мощная продольная днищевая балка, проходящая в диаметральной плоскости судна.
2. Горизонтальный киль – центральный утолщённый пояс днищевой обшивки, расположенной под вертикальным килем.
3. Продольные днищевые рёбра жёсткости – это дополни- тельные балки, не имеющие названия, меньше основных балок.
Устанавливаются между днищевыми стрингерами, вертикальным килем и бортами.
4. Днищевый стрингер – это мощная продольная днищевая балка. Устанавливаются вдоль судна между вертикальным килем и бортом.
5. Флор – это мощная поперечная днищевая балка.
6. Скула – участок перехода подводной части судна от бортов к днищу.
Скуловой пояс – пояс наружной обшивки в район скулы судна.
7. Скуловой киль – успокоитель качки. Выполнен из листового ребра, установленного в средней части судна вдоль скулы перпен- дикулярно обшивке. Служат для уменьшения размахов бортовой качки.
8. Крайний междудонный лист – крайние листы настила вто- рого дна, расположенные вдоль скулы по каждому борту и замы- кающие по бортам отсеки второго дна. Эти листы делают наклон- ными или горизонтальными.
Между скуловой частью наружной обшивки и междудонным листом образуется углубление для сбора воды, называемое льяла-
ми.
9. Настил второго дна является основной продольной связью корпуса, ограничивающей двойное дно сверху. Настил выполняет- ся из стальных листов, уложенных на днищевой набор и приварен- ных к нему.
Двойное дно обеспечивает непотопляемость судна при повре- ждении днища и увеличивает продольную прочность судна.

77
Бортовое перекрытие:
10. Шпангоут – мощная поперечная балка бортового перекры- тия.
Шпация – расстояние между смежными или соседними шпангоутами.
Шпангоут рамный – усиленный (мощный) шпангоут.
Шпангоут трюмный – шпангоут в трюме.
Шпангоут твиндечный – шпангоут в междупалубном про- странстве (твиндеке).
11. Бортовые стрингеры – мощная продольная балка, под- крепляющая борт судна.
12. Кница – треугольная (или близкая к ней формы) пластина, соединяющая балки набора.
Скуловая кница (в районе скулы) – соединяет шпангоут и крайний междудонный лист.
13. Бимсовая кница – кницы, расположенные под бимсами.
14. Бортовые продольные рёбра жёсткости – дополнитель- ные балки, не имеющие названия, меньше основных балок. Уста- навливаются вдоль борта при продольной системе набора.
15. Ширстрек – верхний пояс бортовой обшивки.
Палубное перекрытие:
16. Палубные стрингер – крайний пояс палубного настила.
17. Продольные подпалубные рёбра жесткости – профильный элемент на листе обшивки палубы. Обеспечивает местную проч- ность. При продольной системе набора ребра жёсткости опирается нижним концом на рамные бимсы (полубимсы) и поперечные пе- реборки.
18. Карлингс – продольная усиленная подпалубная балка.
19. Пиллерс – вертикальная стойка круглого сечения, подпира- ющая палубу или платформу.
20. Бимс – это поперечная подпалубная балка, идущая от борта до борта.
Полубимс – поперечная подпалубная балка, идущая от бор- та до комингса люка.

78
Фальшборт:
Фальшборт – это ограждение верхней палубы, являющееся продолжением бортов от действия ветра и волн.
21. Контрфорс – стойка, подкрепляющая фальшборт. Устанав- ливают через 2-3 шпации.
22. Планширь – это планка из профильной стали, приваренная к верхней кромке фальшборта для его упрочнения.
23. Обшивка фальшборта состоит из листов толщиной 3–8,5 мм (в зависимости от длины судна), устанавливаемых длинной кромкой вдоль палубы.

79
Рис. 50 Конструктивный мидель-шпангоут среднего рыболовного траулера: 1
– вертикальный киль, 2 – флор, 3 – днищевой стрингер, 4 – ребро жёсткости, 5 – между- донный лист, 6 – скуловая кница, 7 – трюмный шпангоут, 8 – бортовой стрингер, 9 – бимсовая кница, 10 – нижняя палуба, 11 – междупалубный шпангоут, 12 – верхняя палу- ба, 13 – палуба бака, 14 – бимс, 15 – карлингс, 16 – стойка переборки, 17 – пиллерс, 18 – настил второго дна

80
IV СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА
4.1 Рулевое устройство
4.1.1 Общие сведения
Рулевое устройство обеспечивает управляемость судна, т.е. позволяет удерживать судно на заданном курсе и изменять направ- ление его движения.
Развитие техники в последние десятилетия отразилось и на средствах, обеспечивающих управляемость морских судов. Совер- шенствование рулевого устройства осуществляется за счет различ- ных конструктивных новшеств, вызванных увеличением размеров и скорости судов.
Классификация средств управления судами приведена на рис.
50
Пассивные средства могут обеспечивать управление судном только при его движении, так как необходимое для этого усилие возникает за счет взаимодействия воды с перемещающимися эле- ментами устройства. Судовой руль, являющийся наиболее распро- страненным средством управления, относится к пассивным сред- ствам.
Активные средства обеспечивают необходимое управляющее воздействие независимо от того, движется судно или нет. К этой группе относятся движительно-рулевые устройства, поворотные насадки, активные рули и многочисленные подруливающие устройства.
Рис. 51

81
Рулевое устройство морского судна состоит из пера руля, бал- лера, румпеля, рулевого привода, рулевой машины, рулевой пере- дачи и поста управления (Рис. 51)
Рис. 52 Схема рулевого устройства морского судна: 1 – перо руля, 2 – фланце- вое соединение пера руля с баллером, 3 – баллер; 4 – опоры баллера, 5 – голова баллера,
6 – румпель, 7 - рулевой привод, 8 – рулевая машина, 9 – рулевая передача, 10 – пост управления, 11 – гельмпортовая труба
Перо руля закрепляется на элементах конструкции кормовой оконечности судна и соединяется с баллером, который вводится в корпус судна через гельмпортовую трубу. В местах прохода балле- ра через палубы и платформы устанавливаются опоры, восприни- мающие вес баллера и пера руля и горизонтальные гидродинамиче- ские силы. К голове баллера руля крепится румпель, соединяемый с рулевым приводом, который в свою очередь соединен с рулевой машиной. После подачи команды с поста управления через руле- вую передачу включается пусковое устройство рулевой машины, которая приводит в действие рулевой привод, передающий усилия

82 на румпель. Последний поворачивает баллер и перо руля относи- тельно их оси вращения. Угол, образованный плоскостью симмет- рии пера руля до поворота и после него, называют углом переклад- ки руля.
Рис. 53 Небалансирные рули: а – плоский, б – обтекаемый; 1 – перо руля, 2 – рудерпис, 3 – ребро, 4 – фланцевое соединение, 5 – баллер, 6 – гельмпортовая труба, 7 – штыри, 8 – петли, 9 – рудерпост, 10 – пятка ахтерштевня, 11 – защитные кожухи штырей

83
4.1.2 Конструкция рулей и их типы
Перо руля – это плоский или, чаще, двухслойный обтекаемый щит с внутренними подкрепляющими ребрами, площадь которого у морских судов составляет 1/40 – 18/60 площади погруженной ча- сти диаметральной плоскости. Внутреннюю полость пера заполня- ют пористым материалом, предотвращающим попадание воды внутрь. Основу пера руля составляет рудерпис – массивный верти- кальный стержень, проходящий по передней кромке пера руля, к которому крепят горизонтальные ребра руля. Вместе с рудерписом отливают (или отковывают) петли для навешивания руля на рудер- пост (его иногда заменяют жесткой сварной конструкцией), кото- рый является частью ахтерштевня.
Баллер – это вал, при помощи которого поворачивают перо ру- ля. Нижний конец баллера имеет обычно криволинейную форму и заканчивается лапой – фланцем, служащим для соединения баллера с пером руля при помощи болтов. Это разъемное соединения бал- лера с пером руля необходимо для съема руля при ремонте.
Баллер руля входит в кормовой подзор корпуса через гельм- портовую трубу, служащую для обеспечения водонепроницаемости корпуса. Поддерживается баллер специальным упорным подшип- ником, расположенным на одной из платформ или палуб. Верхняя часть баллера проходит через второй подшипник и соединяется с румпелем.
Рули принято классифицировать по трем признакам: положе- нию оси баллера относительно передней кромки пера руля, способу крепления пера руля к корпусу судна и форме профиля сечения пера руля горизонтальной плоскостью.
По первому признаку рули делятся на небалансирные, балан- сирные и полубалансирные. Это зависит от того, каким образом площадь руля расположена относительно оси вращения (оси балле- ра). У небалансирных рулей ось баллера расположена вблизи пе- редней кромки пера руля (Рис. 54, а). У балансирных рулей ось вращения смещена на некоторое расстояние от передней кромки к середине руля. У полубалансирный рулей (Рис. 54, в) балансирная часть имеется не по всей высоте руля. Такой руль условно может быть разделен на две части: балансирную (нижнюю) и небалансир- ную (верхнюю).

84
Рис. 54 Рули морских судов: а – простой небалансирный, б - простой балансир- ный, в – балансирный полуподвесной, г – балансирный подвесной
По способу крепления к корпусу судна различают простые
(Рис. 54 а и б), полуподвесные (Рис. 54, в) и подвесные рули (Рис.
54, г). Простые рули соединяются с корпусом судна с помощью опор, расположенных на ахтерштевне или корпусе. Число таких опор регистром регламентируется только для судов с категориями ледовых усилений, рули которых должны иметь соответственно не менее трех, двух и одной опоры. Полуподвесные рули имеют одну опору в средней части, подвесные – полностью висят на баллере.
По форме профиля рули бывают плоскими и обтекаемыми.
Обтекаемые нашли наибольшее признание, так как при достаточно высокой прочности имеют по сравнению с плоскими рулями более

85 высокие гидродинамические качества и лучше взаимодействуют с гребными винтами.
4.1.3 Рулевые приводы
Рулевой привод предназначен для передачи на баллер момента, необходимого для поворота руля и удержания его в нужном поло- жении. Классификация рулевых приводов приведена на Рис. 55.
Рис. 55 Классификация рулевых приводов
Для обеспечения безопасности плавания судов рулевое устройство любого судна должно быть снабжено двумя независи- мыми приводами – главным и вспомогательным. Главный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или насадки с 35° одного борта на 35° другого борта при дви- жении судна передним ходом с максимальной скоростью. Время перекладки руля не должно превышать 28 с. Вспомогательный ру- левой привод должен обеспечивать перекладку полностью погру- женного руля (поворотной насадки) с 15° одного борта на 15° дру- гого борта не более чем за 60 с. при движении судна передним хо- дом со скоростью, равной половине максимальной, но не менее 7 уз.
Рулевые приводы
Механические
Электромехани- ческие
Электрогидравли- ческие
Ру м
пе ль ные
В
ал ик ов ые
В
ин то вы е
С
ек то рн о- зу бча ты е
С
к ач аю щ
им и- ся цил ин др ам и
П
лу нже рны е
Л
опа ст ные
П
лу нже рн о- ре еч ны е
С
ек то рн о- зу бча ты е

86
Главный и вспомогательный рулевые приводы или, по крайней мере, один из них рекомендуется располагать над самой высокой грузовой ватерлинией.
Если это невозможно, то на судне предусматривается аварий- ный рулевой привод, располагаемый выше палубы переборок. ава- рийный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полно- стью погруженного руля (поворотной насадки) с борта на борт при скорости переднего хода судна не менее 4 уз.
Главный и вспомогательный рулевые приводы должны дей- ствовать на баллер руля или поворотной насадки независимо один от другого, в противном случае допускается, чтобы главный и вспомогательный рулевые приводы имели некоторые общие части
(румпель, сектор, редуктор или цилиндрический блок), при этом конструктивные размеры общих частей должны быть увеличены.
Румпельный привод представляет собой одноплечий рычаг - румпель, один конец которого соединен с верхним концом баллера, а другой – с тросом, цепью или гидросистемой, предназначенными для связи с рулевой машиной или постом управления. Этот привод применяют на небольших судах.
Винтовой привод обычно бывает запасным, его ставят непо- средственно у руля в румпельном отделении. Вращение от штурва- ла передается винтовому шпинделю, имеющему по концам резьбу противоположных направлений. Перемещающиеся при вращении шпинделя ползуны с правой и левой резьбой через систему тяг воз- действуют на плечи поперечного румпеля, насаженного на баллер руля. Винтовой привод компактен и позволяет снизить до необхо- димого предела усилия на штурвал благодаря возможному боль- шому числу. Недостатком его является более низкий КПД из-за потерь при трении винтовой пары.
На крупных добывающих, обрабатывающих и приемно- транспортных судах применяют плунжерные и лопастные гидрав- лические приводы, которые позволяют развивать большие усилия и моменты, имеют небольшую массу и габариты, компактны, надеж- ны и эффективны в эксплуатации. Плунжерные приводы применя- ют также на мало- и среднетоннажных промысловых судах.
Наибольшее распространение на промысловых судах получили двух и четырехплунжерные приводы. Двухплунжерный привод
(Рис. 56) состоит из закрепленного на баллере румпеля, плунжера, пралец которого входит в вилку румпеля, и двух цилиндров. Рабо-

87 чая жидкость подается в один из цилиндров и отсасывается из дру- гого с помощью насосов, приводимых в действие электродвигате- лями. При соответствующем изменении разности давлений в ци- линдрах плунжер перемещается в ту или иную сторону, поворачи- вая своим пальцем румпель, который в свою очередь поворачивает баллер и перо руля.
Рис. 56 Схема работы плунжерной электрогидравлической рулевой машины:
1 – румпель, 2 – плунжер, 3 – насос, 4 – цилиндр, 5 – электродвигатель, 6 – баллер, 7 – палец
Четырехплунжерный привод отличается от двухплунжерного удвоенным числом плунжеров и цилиндров, которые размещаются по обе стороны баллера, а также тем, что румпель имеет вид дву- плечего рычага.
Двухплунжерные приводы используются обычно при момен- тах на баллере до 250-630 кН·м, а четырехплунжерные – от 250 кН·м до 12 м·Нм.
В настоящее время двухплунжерными приводами обрудуются промысловые суда водоизмещением до 4000 т. Более крупные про- мысловые суда имеют, как правило, четырехплунжерные приводы.
Лопастной гидравлический привод состоит из ротора с не- сколькими лопастями, который жестко закреплен на баллере руля.
Ротор размещается в цилиндрическом корпусе привода, имеющем перегородки по числу лопастей ротора. Поворот баллера руля осу- ществляется подачей рабочей жидкости в одинаково ориентиро- ванные полости между лопастями и перегородками. По сравнению

88 с плунжерными, лопастные гидравлические приводы более ком- пактны и имеют более высокий КПД, но их распространение сдер- живается трудностями уплотнения зазоров между лопастями и корпусом, перегородками и баллером руля.
Рис. 57 Схема работы лопастной электрогидравлической рулевой машины:
1 – электродвигатель, 2 – насос, 3 – корпус привода, 4 – перегородки, 5 – ротор привода,
6 – лопасти, 7 – баллер руля
4.1.4 Рулевые машины и рулевые передачи
На современный промысловых судах в основном устанавлива- ют гидравлические и электрогидравлические рулевые машины, ис- полнительным органом которых являются плунжерные или ло- пастные рулевые приводы. Эти рулевые машины имеют насосы, гидравлические коммуникации, емкости рабочей жидкости и си- стемы управления.
В электрогидравлических рулевых машинах для привода насо- сов используются электродвигатели. На небольших промысловых судах устанавливают также ручные и электрические рулевые ма- шины.
Ручные рулевые машины различают по их мощности, которая характеризуется тягой на рабочем барабане.