Штевни и кронштейны гребных валов. Штевни и выход гребных валов Литература и источники информации
Рис. 56. Форштевень.
Выше грузовой ватерлинии площадь этого сечения может постепенно уменьшаться, доходя у верхнего конца до величины в 70% от нормальной. Если форштевень, благодаря его большой длине, нельзя сделать заодно, то он делается составным из отдельных частей, соединенных на таком же замке, который был показан для брускового киля. Такой же замок соединяет форштевень с брусковым килем, если последний имеется у судна. Если же судно имеет горизонтальный киль, то соединение получается обычно несколько сложнее. В этом случае, как это видно на том же рис. 56, у форштевня нижняя часть (подошва) делается фасонной, в виде специальной стальной отливки, присоединяемой на замке к остальной части форштевня. Форма подошвы форштевня, как это видно на рисунке, такова, что постепенно превращаясь по направлению к днищу в корытообразное сечение, она позволяет осуществить постепенный переход к плоскому, горизонтальному килю. Первый, носовой лист горизонтального киля, получая соответствующую корытообразную форму, охватывает снизу конец форштевня и, склепываясь с ним, дает таким образом требуемое соединение штевня с килем. Подошва форштевня -протягивается обычно до таранной переборки ив форпике соединяется еще с упоминавшимися ранее бракетами вертикального киля. Для этой цели в отливке подошвы форштевня делается вертикальное продольное ребро. У современных очень больших судов форштевень получает иногда гораздо более сложную форму. Во-первых, его, в виду больших размеров, приходится уже изготовлять стальным литым, как это видно на рис. 57;
Рис. 57. Литой форштевень.
при этом он, как отливка, получает уже по всей своей длине корытообразную форму. На замках штевня ставятся для прикрытия их такие же корытообразные, кованые короткие наделки (рис. 58). Корытообразная отливка для большей крепости делается с рядом горизонтальных ребер внутри. Замковое соединение отдельных литых частей, из которых составляется форштевень, делается болтовое, фланцевого типа (см. рис. 58).
Рис. 58. Замок литого форштевня.
В своей нижней части, как это видно и на рис. 59, современным форштевням начинают придавать грушевидную, вернее „бульбовую" форму, в целях достижения лучшей обтекаемости носовой оконечности судна водою, рассекаемою нижней частью форштевня при ходе. Более сложную форму, чем форштевень,имеет ахтерштевень судна. Это обусловливается тем, что здесь имеется выход гребных валов судна с находящимися на концах последних гребными винтами, а также здесь же навешен и руль судна. Конструкция ахтерштевня поэтому получает тесную связь с этими устройствами и, в зависимости от характера, получает различный вид. Поэтому прежде рассмотрим расположение в корме судна указанных устройств. Что касается выхода гребных валов и расположения гребных винтов, то здесь нужно различать два основных случая: судно с четным количеством гребных валов (и вместе с ним и винтов) и с нечетным. В простейшем виде для нашего рассмотрения это сводится к случаям одновинтового и двухвинтового судка. У одновинтового судна гребной вал располагается в диаметральной плоскости судна и следовательно его ось лежит в плоскости ахтерштевня; ахтерштевень должен иметь такую конструкцию, чтобы дать место для выхода из корпуса судна конца гребного вала и для расположения на этом конце гребного винта.
У двухвинтового же судна гребные валы проходят с обеих сторон на некотором расстоянии от диаметральной плоскости судна, достаточном для того, чтобы по выходе гребного вала из корпуса судна насаженный на конце этого вала гребной винт мог свободно вращаться, не задевая за корпус судна. Для последней цели, кроме достаточного отстояния оси вала от диаметральной плоскости, нужен также достаточный вынос конца вала назад в корму от места выхода его из корпуса судна. В случае двухвинтового судна, как легко себе представить, может иметь место полная независимость между ахтерштевнем (находящимся в диаметральной плоскости) и устройством выхода гребного вала и расположением винта (находящихся в стороне от диаметральной плоскости). Однако, как мы увидим, это бывает не всегда и часто все-таки связь между, ними устанавливается.
Рис. 59. Нос судна с литым форштевнем.
Рис. 60. Обыкновенный ахтерштевень и руль.
На конструкции места самого выхода гребного вала из корпуса судна далее мы остановимся особо.
Что же касается устройства руля, то последний у морского судна находится всегда в диаметральной плоскости и подвешен непосредственно на ахтерштевне. Он влияет на форму ахтерштевня в зависимости от своей конструкции, а именно, смотря по тому, имеем ли мы дело с рулем обычной конструкции, плоскость которого находится по одну сторону от оси его вращения, или с рулем балансирного типа , у которого известная часть плоскости находится также и впереди оси его вращения (преимуществом руля такого типа является то, что у него облегчено поворачивание его вокруг оси). Руль балансирного типа по своей конструкции может быть двух типов, влияющих на форму ахтерштевня, а именно: он может иметь выступающей вперед от оси вращения лишь нижнюю часть своей плоскости, или же может иметь по всей своей высоте выступающую вперед часть своей плоскости. Руль последнего типа конечно не может быть подвешен к ахтерштевню на петлях, что наоборот имеет главным образом место у всех других типов рулей.
Рис. 61. Руль балансирного типа.
Все указанные комбинации устройств рулей и расположения винтов и выходов гребных валов более ясно можно видеть на рис. 60-66. Всякие возможные другие комбинации этих устройств можно себе представить легко на основании этих же рисунков.
1) На рис. 60 показана кормовая часть одновинтового судна с простым рулем, подвешенным к ахтерштевню на петлях; в ахтерштевне устроен просвет для расположения в нем конца гребного вала с винтом.
2) На рис. 61 видна нижняя часть кормы такого же одновинтового судна, руль которого однако вращается вокруг оси (показано пунктиром), так что часть руля во всю его высоту находится впереди оси вращения (руль балансирного типа).
3) На рис. 62 изображена нижняя часть кормы трехвинтового судна, у которого один винт находится в диаметральной плоскости, два других же (на рисунке виден один левый винт) расположены по бокам; руль этого судна, типа балапсирных рулей, подвешен на петлях, имея выступающею вперед лишь часть нижней своей площади; ахтерштевень должен иметь сложную фигурную форму.
4) На рис. 62 заснято находящееся на -стапеле двухвинтовое судно с таким же рулем; конструкция выхода левого гребного вала из корпуса судна хорошо видна на переднем плане снимка.
Рис 62 Корма трехбайтового судна с полубалансирным рулем.
5) На рис. 64 изображен руль простого типа двухвинтового судна, подвешенный на петлях. Для поддержки гребных валов, выходящих из корпуса судна с большим выносом у гребного винта, имеется специальный наружный кронштейн.
Рис. 63. Корма двухвинтового судна с полубалаисирным рулем.
6) На рис 65 видны выходы гребных валов с гребными винтами у большого четырехвинтового судна (на рисунке видны два правых ванта; два таких же винта расположены с другого борта судна).
Рис. 64. Корма двухвинтового судна с наружным кронштейном.
7) Наконец, на рис. 66 изображена рулевая рама (не обшитая еще листами) руля балаисирного типа без петель. Руль этого типа применяется часто у двухвинтового или же изображенного на предыдущем рисунке-четырехвинтового судна; ахтерштевень в этом случае получает вполне своеобразную форму.
Рис. 65. Выход гребных винтов четырехвинтового судна.
Рис. 66. Ахтерштевень с балансирным рулем.
Переходя к рассмотрению конструкции самих ахтерштевней, мы должны прежде всего отметить, что только у очень небольших морских судов ахтерштевни делаются коваными, обычно же, благодаря сложной форме, их приходится делать стальными литыми, составляемыми из отдельных частей. Эти части соединяются на замках того же типа, какие были рассмотрены у форштевней. Однако в связи с тем, что ахтерштевню приходится воспринимать работу гребного вала, эти замки делаются несколько более солидными.
Рис. 67. Ахтерштевень одновинтового судна.
Простейшую форму имеет ахтерштевень небольшого двухвинтового судна. Эта форма отличается от форштевня лишь тем, что горизонтальная и вертикальная ветви его сходятся под прямым углом и вертикальная ветвь снабжается по своей высоте, от низу и до кормового подзора, петлями для навешивания на ахтерштевень руля, а внизу - пяткою для опоры последнего. Пятку руля, во избежание повреждения руля при соприкосновении днища судна с грунтом, рекомендуется всегда делать слегка приподнятою против линии киля. Петли и пятка должны быть изготовлены заодно со штевнем. С килем ахтерштевни соединяются так же, как это было указано в отношении форштевней, причем для лучшей связи с корпусом судна подошва ахтерштевня должна иметь длину не менее 8-кратной ширины его тела (обычно 4-5 шпаций). Верхняя ветвь ахтерштевня, поднимаясь кверху, входит внутрь кормового подзора и здесь, внутри судна, прочно склепывается с транцевой переборкою.
У двухвинтовых судов больших размеров и особенно при полубаланеирных рулях ахтерштевень, если он независим от выхода гребных валов, получает несколько более сложную форму стальной отливки, подобной отливке, показанной на рис. 66. Конструкции этих ахтерштевней независимы от выхода гребных валов из судна. Если же ахтерштевень двухвинтового судна связан с выходом гребных валов, то форма его получается чрезвычайно сложною. Поэтому сначала мы рассмотрим ахтерштевень одновинтового судна, Этот ахтерштевень неизбежно связан с выходом гребного вала. Поэтому форма его получает вид, показанный на рис. 67, а в лежащем виде (изготовленный)-на рис. 68. Здесь ахтерштевень уже образует как бы раму, внутри которой располагается гребной винт.
Рис. 68. Фотография ахтерштевня одновинтового судна.
Рис. 69. Дейдвудная труба с мортирой, (двухвинтовое судно).
Через переднюю часть этой рамы, называемую старнпостом , входит в эту раму конец гребного вала, для чего в старнпосте устроена соответствующая ступица видна на переднем плане у лежащего ахтерштевня). В эту ступицу (называемую часто яблоком) изнутри судна входит конец дейдвудной трубы через которую из корпуса судна выводится гребной вал. Эта труба проходит сквозь ахтерпик, закрепляясь своим противоположным концом на ахтерпиковой переборке. Таким образом, гребной вал от двигателя идет по туннелю гребного Бала, затем по дейдвудной трубе и наконец выходит наружу (см. рис. 69). Вторая часть рамы ахтерштевня (рис. 67), на которую навешивается руль, называется рудерпостом и она подобна такой же части ахтерштевня двухвинтового судна. Для большей связи ахтерштевня с корпусом судна, кроме указанной ранее связи верхней части рудерпоста с транцевой переборкою, и старнпост имеет в своей верхней части обычно также входящую внутрь судна ветвь, которая внутри судна связывается со специально усиленным флором, расположенным в ахтерпике-над рамою ахтерштевня (см. рис. 67, 70, 71).
Рис. 70. Ахтерштевень со старнпостом трехгранного сечения.
Сечения частей рамы ахтерштевня обычно делаются прямоугольными; пятка между старнпостом и рудерпостом делается более плоскою и широкою. Верхние части ветвей ахтерштевня имеют обычно фланцы для лучшего присоединения внутри судна к транцевой переборке и флору.
Последнее время стали изготовлять ахтерштевни одновинтовых судов, как показано на рис. 70, с трехгранным сечением старнпоста, преследуя цель лучшей обтекаемости его струями воды при работе винта.
Несколько особую форму, показанную на рис. 71, имеет ахтерштевень одновинтового судна, снабженного упоминавшимся ранее балансирным рулем, вращающимся вокруг оси. Эта ось в данном случае, как видно на рис. 71, заменяет собою обычно имеющийся рудерпост. Подшипники руля охватывают эту ось, и руль может тем самым вращаться вокруг нее. На специальной конструкции самого руля, имеющего при этом в сечении рыбовидную форму (в целях также лучшей его обтекаемости) мы не останавливаемся, поскольку рассмотрение рулей, относящихся уже к оборудованию судна (к судовым устройствам), не входит в нашу задачу.
Сечение ветвей ахтерштевня выше кормового подзора может постепенно уменьшаться, доходя в верхнем конце до 50% от нормального их сечения внизу, у подзора.
Рис. 71. Ахтерштевень без рудерпоста.
Теперь вернемся к рассмотрению ахгерштевней двухвинтовых судов. Как мы отметили выше, у этих судов ахтерштевень имеет более или менее простую форму лишь в том случае, если выход гребного вала совершенно не связан с ахтерштевнем.
Рассмотрим конструкцию выхода гребного вала. Гребной вал и в этом случае проходит в дейдвудной трубе через ахтерпик. У небольших судов выходящий из корпуса конец дейдвудной трубы закрепляется на наружной обшивке судна в специальной обойме (стальной-литой и кованой), называемой мортирой гребного вала. Она показана на рис.72. Мортира гребного Бала, будучи хорошо связана с соответствующим поперечным набором судна, является солидною опорою для конца дейдвудной трубы. Лист обшивки судна охватывает мортиру и скрепляется с нею водонепроницаемо посредством заклепок и гужонов. Вышедший из мортиры гребной вал у места постановки на нем гребного винта на конце, как об этом говорилось ранее (см. рис. 64), поддерживается особым кронштейном гребного вала. Этот кронштейн, стоящий снаружи судна, состоит из ступицы, охватывающей конец вала, и двух стоек, идущих от ступицы.
Рис. 72. Мортира гребного вала.
Эти стойки по возможности идут под углом близким 90° друг к другу и имеющимися на концах их лапами приклепываются к корпусу судна (обычно поверх наружной обшивки).
Рис. 73. Литой кронштейн гребных валов.
Корпус судна в этом месте надлежаще подкрепляется изнутри. Нижняя лапа упирается преимущественно в подошву ахтерштевня. Для того, чтобы выступающий наружу судна кронштейн вызывал по возможности меньшее сопротивление при движении судна, стойкам его дается обтекаемое сечение (такое сечение дается встречавшемуся нам ранее рулю, а также в авиастроении - крыльям самолетов).
Рис. 74. Набор кормовой части судна.
Однако, эта же конструкция выступающего наружу кронштейна как с этой точки зрения, так и со стороны крепости является неприемлемою для крупных морских двух- и четырехвинтовых судов. Поэтому у таких судов кронштейн гребного вала, более солидной конструкции (в виде специальных отливок), помещается внутри корпуса судна. Для этой цели кронштейн изготовляется типа, показанного на рис. 73, отлитый сразу в виде двух ветвей для правого и левого валов, с достаточно большим вылетом, так что гребные винты могут поместиться снаружи судна в непосредственной близости от кронштейна. Все шпангоуты судна, идущие в нос от этого кронштейна, делаются специальной формы (см. рис. 74), благодаря чему представляется возможным вести наружную обшивку судна вплоть до кронштейна. Корпус судна тогда получает плавный уступ, видный на рис. 63 и рис. 65, внутри которого проходит дейдвудная труба и у конца которого, непосредственно снаружи, помещается гребной винт.
Рис. 75. Вид ахтерштевня большого двухвинтового судна.
Этим всегда будет достигнута значительно лучшая обтекаемость корпуса судна в районе выхода гребного вала при весьма большой крепости опоры для конца гребного вала. Современные большие морские суда двух- и четырехвинтовке все имеют такой выход гребных валов. При этом внутри корпуса судна кронштейны могут еще получить прямую связь с ахгерштевнем, как это видно на рис. 75, где изображен в совокупности с кронштейнами ахтерштевень судна того типа, который был ранее показан на рис. 63.
Еще более солидная связь получается у конструкции ахтерштевня, изображенного на рис. 76; конструкция подобного ахтерштевня г изготовленном виде ясна по рис. 77.
Над ахтерштевнем и рулем выступает выше грузовой ватерлинии кормовой подзор судна, причем при крейсерской корме этот подзор погружен в воду несколько ниже грузовой ватерлинии (рис. 2).
Рис. 76. Конструкция ахтерштевня большого двухвинтового судна.
Конструкция кормового подзора составляется также из шпангоутов и из бимсов и при крейсерской корме они обычно подобны шпангоутам и бимсам в других частях судна.
Рис. 77. Фотография ахтерштевня большого двухвинтового судна.
Рис. 78. Набор кормовой части судна.
При обыкновенной же форме кормового подзора шпангоуты и бимсы располагаются всегда веерообразно (радиальные или поворотные ), исходя от транцевой переборки, как это видно по рис. 78. К транцевой переборке они крепятся на кницах. Сквозь кормовой подзор вдоль транцевой переборки в диаметральной плоскости проходит полукруглого или квадратного сечения вертикальная гельмпортная труба , идущая снизу и доходящая, до одной из палуб судна (нижней или верхней) в кормовом подзоре. По этой трубе проводится внутрь судна до этой палубы баллер руля , т. е. та верхняя, круглого сечения, часть руля, которой производится поворачивание руля (помощью специального механизма, установленного поблизости на данной палубе).
4. Наружная обшивка судна и настил второго дна.
Наружная обшивка судна создает последнему его водонепроницаемую оболочку и в то же время придает необходимую крепость судну. Наружная обшивка состоит из остальных листов, приклепываемых к шпангоутам и стрингерам, причем эти листы располагаются своими пазами вдоль судна; соединяемые же стыками один с другим листы образуют идущие по длине судна поясья наружной обшивки. Отдельные поясья наружной обшивки имеют различные наименования. Пояс днища, пересекаемый диаметральной плоскостью, носит, как мы знаем, название горизонтального киля. При наличии брускового или слойчатого киля к нему с одной и другой стороны примыкает пояс днища, называемый шпунтовым. Остальные поясья днища называются днищевыми поясьями наружной обшивки. По скуле идет скуловой пояс и выше него - ряд бортовых поясьев . Верхний бортовой пояс обшивки, прилегающий к верхней непрерывной палубе, называется ширстреком, причем пояс ниже него часто называется поясом ниже ширстрека . Поясья бортовой обшивки переходят далее на надстройки, причем верхний пояс будет являться ширстреком надстройки. Пояс между надстройками по борту, над верхней палубой, носит название фальшборта .Толщина листов отдельных поясьев берется различною: во-первых, мы уже видели, наиболее толстым делается пояс горизонтального киля, а равно и пояс ширстрека; поясья днища, включая скуловой пояс, имеют одинаковую толщину; поясья борта также имеют одинаковую толщину, несколько меньшую обычно, чем поясья днища, за исключением пояса ниже ширстрека, толщина которого является промежуточной между толщиною ширстрека и толщиною поясьев бортовой обшивки. По мере приближения от середины судна к оконечностям толщина листов каждого пояса (за пределами средней половины судна) постепенно уменьшается до определенной величины. При этом однако три пояса днищевой обшивки, прилегающие с обеих сторон к горизонтальному килю, должны сохранять вплоть до таранной переборки ту толщину, которую они имеют в средней части судна. Точно так же должны сохранять толщину, соответствующую толщине в средней части, листы обшивки, прилегающие к ахтерштевню и к местам выхода гребных валов. Если в бортовой обшивке судна делаются значительных размеров вырезы, то эти вырезы должны быть компенсированы путем утолщения, обшивки, введения накладных листов и т. п. способами.
Толщина всех поясьев наружной обшивки должна быть увеличена, если шпангоутные расстояния судна увеличены против нормальных. Для судов, предназначенных к плаванию во льдах, требуются особые утолщения листов носовой оконечности в районе грузовой ватерлинии.
Особое значение в отношении продольной крепости судна имеет пояс ширстрека как наиболее удаленный из всех поясьев борта от нейтральной плоскости судна. В связи с этим предусматривается следующая особенность в конструкции этого пояса. Как мы знаем, длинная средняя надстройка судна может участвовать в продольной крепости судна. В случае длинной средней надстройки ее ширстрек, будучи еще более удален от нейтральной плоскости, чем ширстрек верхней палубы, примет еще большее участие, чем последний, в продольной крепости судна. Из этих соображений предусматривается следующее: при длинных средних надстройках пояс у верхней палубы в районе надстройки кроме ее концов не утолщается, а имеет ту же толщину, что и остальные бортовые поясья; ширстрек же ставится у палубы надстройки. При этом ширстрек надстройки имеет толщину меньшую чем требовалось бы для ширстрека верхней палубы. Для компенсации резкого изменения сечения продольных связей корпуса у концов средней надстройки здесь предусматриваются нижеследующие укрепления: ширстрек верхней палубы не обрывается сразу у надстройки, а заходит за нее на протяжение равное трети ширины судна. При этом толщина листа ширстрека верхней палубы у концов надстройки делается на 50% толще, чем соседние листы ширстрека; этот утолщенный лист ширстрека должен заходить не менее 3 шпаций внутрь и 3 шпаций наружу за конец надстройки.
Также нижний пояс обшивки всякой надстройки выпускается за концы надстройки не менее чем на 3 шпации, плавно переходя уже затем в пояс фальшборта (более тонкий, чем листы обшивки надстройки). Усиления, подобные указанным, делаются и по концам длинных бака и юта (длина которых превышает четверть длины судна). Толщины листов наружной обшивки судна (и надстроек) берутся в зависимости от длины судна, его осадки и высоты борта до верхней палубы (и до палубы надстройки).
Стыки близлежащих поясьев наружной обшивки судна, во избежание ослабления продольной крепости судна, не должны при-сходиться близко друг от друга. Для разноса стыков поясьев в наружной обшивке существует следующее правило: стыки листов двух рядом лежащих поясьев должны быть удалены друг от друга не менее, чем на расстояние двух шпаций. Стыки листов поясьев, расположенных через один пояс, не должны находиться в одной шпации. При этом однако последний пункт не распространяется, ради возможности сохранения симметричного расположения стыков для правой и левой половин судна, на шпунтовые поясья и поясья, прилегающие к горизонтальному килю. Клепка пазов и стыков наружной обшивки, как говорилось ранее (гл. Ill), производится цепным швом, причем число рядов заклепок в стыках превышает число рядов заклепок в пазах, особенно у днища, ширстрека и пояса под ним. К штевням, однако (и к наружному килю), листы обшивки крепятся шахматным швом.
Ширина поясьев обшивки: горизонтального киля, ширстрека, пояса под ним и скулового пояса выдерживается постоянною по всей длине судна. Ширины остальных поясьев стараются выдерживать также без больших уменьшений их, однако, как увидим ниже, соблюсти это условие для всех поясьев по длине судна не представляется возможным.
Предварительно рассмотрим весьма важный вопрос о способе присоединения поясьев наружной обшивки к поперечному набору судна (шпангоутам и флорам). Пазы поясьев наружной обшивки в настоящее время лишь в исключительных случаях соединяются на стыковых планках. Применяемые сейчас соединения пазов - это внакрой с фланжировкою или без нее, причем у нас встречается молько первый из этих способов. При этом способе фланжировке тожет подвергаться или одна кромка каждого пояса (односторонняя фланжировка), или же фланжироваться могут не все поясья, а через один, но в этом случае фланжируемый пояс должен получать фланжировку по обеим кромкам (двухсторонняя) (см. рис. 79). Двухсторонняя фланжировка имеет производственные преимущества, так как требует подачи под станок лишь половины всех листов обшивки, но с эксплоатационной стороны имеет преимущества односторонняя фланжировка поясьев, так как в этом случае, при ремонте и смене листов обшивки, каждый лист легко может быть снят с места. При двухсторонней же фланжировке листы нефланжированного пояса могут быть сняты лишь после отклепывания листов одного из соседних поясьев. При применении клепки пазов внахлестку без фланжировки для того, чтобы приклепывать листы обшивки к шпангоутам или флорам, необходимо по полке профиля, между листом и полкою, ставить клиновую прокладку, как это видно на рис. 79. В настоящее время заграницей применяется подобный же способ соединения пазов, но без прокладки, что достигается соответствующей высадкою профиля, к которому приклепывается лист (этот способ соединения показан на рис. 80 в приклепывании к флорам листов настила второго дна); высадка профиля удобна при небольших размерах этого профиля. Заслуживает внимания способ приклепывания наружной обшивки к флорам, показанный на том же рисунке, где избегнута и высадка профиля и применение прокладок. Правда, этот способ не получил признания со стороны классификационных учреждений.
Рис. 79. Пазы бортовой обшивки.
Соединение пазов на внутренних стыковых планках производится лишь в исключительных случаях, когда требуется получить совершенно гладкую поверхность у наружной обшивки судна. Это имеет место, например, у ледоколов. В этом случае по шпангоуту или флору также ставятся прокладки или же профиль подвергается высадке, как указывалось выше.
Что касается стыков у листов поясьев наружной обшивки, то эти стыки приходятся между шпангоутами или флорами. Поэтому не представляет никаких затруднений делать их как на внутренних стыковых планках, так и внахлестку. В последнем случае следует нахлестку делать так, чтобы у наружного накрывающего листа не получалось кромки, направленной к носу, т. е. против движения судна.
В настоящее время чаще применяется соединение стыков наружной обшивки внахлестку; имеются указания, что такой стыковый шов при его растяжении лучше сохраняет непроницаемость, чем стыковый шов с ординарною внутренней планкой, давая при этом экономию в материале.
Весьма важным в конструкции наружной обшивки является осуществление сопряжения паза со стыком. Простейшим способом является применение в этом месте клиновидной прокладки по пазу, показанной на рас. 81.
Рис. 80. Набор флора с высаженным обратным угольником.
Однако, такая конструкция чаще заменяется в настоящее время прострожкою соответствующей ласки у угла листа, что видно по рис. 82. Прострожка кромки листа находит себе сейчас применение при проходе профиля поперек паза (или стыка) листа. Такая прострожка показана на рис. 83. По ней профиль плавно переходит через паз, не требуя ни высадки, ни применения клиновидной прокладки.
Рис. 81. Установка клиновидной прокладки.
Конструкция наружной обшивки судна представляется особым чертежом, на котором обшивка изображается в виде так называемой ее растяжки (см. прилож. 2). Этот чертеж растяжки получается путем разворачивания в прямую линию каждого шпангоута (и флора) судна. Так как длина каждой из этих линий зависит от обводов корпуса и получается (благодаря заостряющейся к оконечностям форме судна) различною по длине судна, то обшивка при такой ее растяжке получает фигурный вид, как это видно из указанного выше рисунка. Следует иметь в виду, что растяжка обшивки производится обычно, как это сделано и на настоящем рисунке, лишь в одном направлении, а именно в поперечном (по шпангоутам и флорам), но не по длине (не по ватерлиниям). Таким образом на чертеже наружной обшивки без искажения в действительном виде дается ширина листов, но не их длина, которая в действительности будет несколько большею, чем она показывается на чертеже.
Рис. 82. "Ласка".
Рис. 83. Прострожка листа.
Рассматривая ширину листов отдельных поясьев наружной обшивки, мы видим, что благодаря уменьшению обводов судна к оконечностям не представляется возможным в носу и в корме иметь все поясья обшивки той же ширины, какую они имеют в средней части.
Рис. 84.
Рис. 85.
Оставляя неизменною ширину поясьев горизонтального киля, ширстрека и пояса под ним, а также скулового пояса, мы для получения требуемого вида растяжки должны были бы все остальные поясья наружной обшивки вести к оконечностям постепенно и равномерно сужающимися вплоть до штевня. Подобная конструкция, однако, в производственном отношении получалась бы довольно сложною, Поэтому поясья листов наружной обшивки конструируют несколько иначе, как то и видно на этом же рисунке. А именно, ширину листов у большинства поясьев наружной обшивки ведут неизменною. Некоторые же поясья (обычно для этого достаточно небольшого их числа) делают резко суживающимися к оконечностям судна, вплоть до того, что эти поясья наконец обрывают между соседними, прилегающими к ним поясьями, не доводя таких суживающихся поясьев до штевней. Следовательно в некоторых местах обшивки исчезают некоторые поясья; такие места называются потеряями данных поясьев.
Конструкция потеряев бывает различная и некоторые варианты этих конструкций, наиболее часто встречающиеся, даны на рис. 84-86.
Рис. 86.
Представляет некоторый интерес еще одна особенность в конструкции наружной обшивки судна. Она заключается в следующем: кроме поперечных связей судна, крепление к которым наружной обшивки нами только что рассмотрено, внутри судна имеется ряд продольных связей, которые в ряде случаев также склепываются с наружной обшивкою. Эти связи обычно располагаются таким образом, что связь идет по соответствующему ей поясу наружной обшивки, не сходя с него и на своем пути пересекая лишь отдельные стыки листов данного пояса. Такое расположение удается выдержать обычно по отношению ко всем продольным связям, за исключением одной - скулового стрингера (крайнего междудонного листа). Скуловой стрингер, в связи с тем его положением на скуле судна, на котором мы ранее подробно останавливались, не может итти по всей своей длине по одному лишь скуловому поясу наружной обшивки судна. Приближаясь к оконечностям судна, он начинает сходить со скулового пояса на соседний пояс, пересекая таким образом соответствующий паз этих поясьев и притом - под довольно острым углом. Прохождение нижнего угольника крайнего междудонного листа по пазу наружной обшивки является само по себе довольно неудобным, в данном же случае оно осложняется еще тем обстоятельством, что и клепка паза и клепка угольника междудонного листа являются особо ответственными в смысле их водонепроницаемости.
Для получения водонепроницаемости как по пазу, так и по угольнику применяется конструкция, показанная на рис. 87, где расположение заклепок по пазу и расположение заклепок по угольнику можно выполнить с требуемой для того и другого частотою, обеспечивающей их водонепроницаемость.
Рис. 87. Пересечение угольника с непроницаемым пазом.
Кроме того и самый переход угольника через выступающую кромку паза можно получить удобно осуществимым. При этой конструкции наружная обшивка, как это легко видеть на рис. 87, получает в рассматриваемом месте характерную особенность в виде короткого зуба у паза скулового пояса и у прилегающего к последнему днищевого пояса.
Рис. 88. Пересечение угольника с непроницаемым пазом путем приварки полоски.
Однако, так как устройство подобного зуба требует значительной обрезки листа, то в последнее время, в связи с применением электросварки, весьма часто прибегают к упрощенной конструкции, ограничивающейся, как показано на рис. 88, местным уширением горизонтальной полки угольника крайнего междудонного листа в районе прохода этого угольника по пазу. Достигается это уширение путем приварки к полке угольника небольших кусков листа, что позволяет разместить в этом месте достаточное количество заклепок, которое обеспечивает в достаточной мере как плотность клепки паза, так и плотность клепки угольника по наружной обшивке.
Сказанным мы закончим рассмотрение наружной обшивки судна.
Устройство настила второго дна облегчается тем обстоятельством, что, как мам известно, поверхность второго дна является обычно горизонтальною. Мы уже останавливались ранее на устройстве крайнего междудонного листа и его особенностях. Остальные листы настила кладутся, как правило, вдоль судна, образуя ряд поясьев. В оконечностях, где ширина второго дна уменьшается, поясья, примыкающие к крайнему междудонному листу, обрезаются под углом, по линии направления межлудонного листа, - для образования шва с этим листом.
В диаметральной плоскости судна вдоль всего настила идет средний пояс, толщина которого берется большею, чем толщина остальных поясьев. Вообще же толщина листов как тех, так и других поясьев назначается в зависимости от длины судна и расстояния между шпангоутами.
В районе машинного отделения все листы настила должны иметь толщину равную толщине среднего пояса; в районе котельного отделения все листы получают еще большее увеличение толщины их. Точно также утолщаются те листы стального настила второго дна в грузовых трюмах, которые приходятся под просветом грузовых люков, если эти листы не защищены дополнительным деревянным настилом, поставленным в трюме поверх стального. Особое утолщение листов настила делается в машинном отделении в тех случаях, когда рама двигателя судна устанавливается непосредственно на настил второго дна без устройства на настиле специального фундамента под двигатель.
В местах прохождения по настилу второго дна поперечных переборок судна допускается, как исключение, ставить листы настила под переборкою - поперек судна, причем, однако, средний пояс и крайний междудонный лист должны и в этом месте сохра-нять свое продольное положение. Поперечное расположение листов настила под переборкою дает производственные преимущества при постановке нижнего обделочного угольника переборки.
Листы настила второго дна почти всегда соединяют внакрой, причем обычно с фланжировкою их; наряду с этим не исключается возможность применения и других способов соединения, в том числе и показанного ранее на рис. 80.
Стыки листов настила делаются сильнее, чем пазы. Сказанное относится в особенности к стыкам среднего пояса и крайнего междудонного листа. Сопряжения пазов и стыков имеют конструкцию, упоминавшуюся ранее при рассмотрении наружной обшивки судна.
Рис. 89. Схема расположения стального палубного настила.
Для доступа в междудонное пространство в настиле второго дна устраиваются горловины - лазы, числом не менее 2 на каждый отдельный отсек двойного дна, причем они по возможности должны располагаться в противоположных концах отсека. Размеры горловин должны быть достаточными для удобства пролезания в них. Горловины закрываются специальными водонепроницаемыми крышками. Размеры горловин (так же как и конструкция их крышек) стандартизованы. Крышки должны иметь защиту от возможности повреждения их при погрузке в трюм тяжелых грузов.
(3) Устройство дейдвудной трубы таково, что не позволяет забортной воде проникнуть через нее внутрь судна в то время, как гребной вал свободно выходит через нее наружу (благодаря системе сальниковой набивки) и свободно вращается в ней.
Корпуса всех тяжелых крейсеров типа «Адмирал Хиппер» имели в носовой подводной части бульбообразные образования. Снимок крейсера «Принц Евгений» сделан 22 августа 1938 г. в день спуска корабля на воду. Хорошо видна бульба в носовой части корпуса. Она снижала волнообразование, уменьшала сопротивления корпуса при движении корабля и увеличивала устойчивость корабля на курсе. Несмотря на наличие бульбы и «атлантический» форштевень, палуба в носовой части крейсера сильно заливалась водой при движении даже в относительно спокойную погоду.
ADMIRAL HIPPER, 1939
PRINZ EUGEN, 1942
Тяжелый крейсер «Блюхер» на испытаниях в Балтийском море после ремонта, снимок предположительно сделан в марте 1940 г. Форштевень - «атлантического» типа, дымовая труба снабжена козырьком, как на трубе крейсера «Адмирал Хиппер». «Блюхер» оснащен РЛС FuMO-22, антенна которой установлена на передней башнеподобной мачте выше оптического дальномера.
Крейсера типа «Адмирал Хиппер»
Тяжелые крейсера стали новым типом кораблей, появившимся вследствие заключения Вашингтонского 1922 г. и Лондонского 1930 г. военно-морских соглашений. Это были корабли водоизмещением 10 000 «длинных» тонн (10 161 метрическая тонна) и вооруженные 203-мм артиллерией главного калибра. Все ведущие морские державы мира - Великобритания, США, Япония, Франция и Италия - приступили к постройке тяжелых крейсеров. Германия же оставалась стесненной в своих желаниях ограничениями Версальского договора. Англо-германское военно-морское соглашение 1935 г. позволяло Германии иметь военный флот, суммарный тоннаж которого составлял бы 35 % от тоннажа британского военного флота. Соглашение оговаривало тоннаж, но не класс кораблей, в результате чего Германия получила легитимную возможность строить корабли любого класса, включая линкоры и тяжелые крейсера. По соглашению немцы могли построить пять «вашингтонских» крейсеров общим водоизмещением 51 000 «длинных» т. Представители Германии проинформировали Лондон о начале постройки двух таких крейсеров немедленно вслед за заключением соглашения. Первый корабль, крейсер «Н» ("ERSATZ HAMBURG") был заложен на верфи Блом унд Фосс в Гамбурге за 11 дней до формального подписания англо-германского военноморского соглашения.
Спецификацией предусматривалась постройка крейсера водоизмещением 10 000 «длинных» тонн с максимальной скоростью в 33 узла, вооруженного восьмью - девятью 152-мм орудиями, с адекватным бронированием, дальность плавания по расчетам составляла 12 000 морских миль (22 238 км). По своим характеристикам германский корабль очень близко стоял к французским крейсерам типа «Алжир» и итальянским типа «Зара», новейшим на тот период и самым удачным в мире кораблям данного класса. Построить полные аналоги французских и итальянских тяжелых крейсеров у немцев не получилось в силу ограничений, наложенных на водоизмещение корабля. Конструкторам опять пришлось пойти путем компромиссов. Крейсер «Н» (при спуске получил наименование «Адмирал Хиппер») и крейсер «G» ("ERSATZ BERLIN" - «Блюхер») получились против технического задания менее скоростными, не так хорошо защищенными броней, дальность плавания оказалась значительно меньше запланированной. Все недостатки стали следствием необходимости вписаться в заранее установленный верхний предел водоизмещения. «Адмирал Хиппер» вошел в боевой состав кригсмарине 29 апреля 1939 г., «Блюхер» - 20 сентября 1939 г.
Торжественный спуск на воду в Бремене 19 января 1939 г. тяжелого крейсера «Зейдлиц», второго корабля второй группы тяжелых крейсеров типа «Адмирал Хиппер». «Зейдлиц» спустили на воду вслед за «Принцем Евгением» и перед «Лютцовом». Эти три корабля изначально получили удлиненные «атлантические» носовые оконечности. Якорь будет отдан как только корабль сойдет на воду для замедления обратного после спуска движения корпуса. При спуске использовались якоря более крупные по сравнению со штатными. Перед якорным клюзом укреплен герб рода Зейдлицев, однако до «крещения» корабля герб драпирован тканью. Выше ватерлинии корпус крейсера окрашен в цвет Schiffbodenfarbe 312 Dunkelgrau, ниже ватерлинии - в цвет Schiffbodenfarbe 122а Rot. Полоса, обозначающая ватерлинию - Wasserlinienfarbe 123а Grau.
Недостроенный тяжелый крейсер «Лютцов» буксиры ведут в советский порт, 15 апреля 1940 г. Полностью снаряжена и смонтирована только башня «А» главного калибра, 203-мм орудия этой башни вели огонь по немецко-фашистским захватчикам в ходе обороны Ленинграда.
«Адмирал Хиппер», только что вышедший из ремонта, во льдах Кильской бухты. Форштевень на корабле заменен, он стал наклоненным, но всеравно прямым, а не закругленным. На дымовой трубе смонтирован козырек. Над оптическим дальномером на носовой башнеподобной мачте установлена антенна РЛС FuMO-22. В начале февраля 1940 г., когда лед ослаб, крейсер перешел в Вильгельмсхафен.
Командование кригсмарине заказало еще три разрешенных по англо-германскому договору корабля: крейсера «J», «К» и «L» («Принц Евгений», «Зейдлиц» и «Лютцов» соответственно) в 1935 и в 1936 г.г. К этому времени конструкторы кораблей уже могли не обращать внимания на всякие договорные ограничения, поэтому корабли получились побольше в размерах, а водоизмещение было увеличено на 1000 т. Бронирование, вооружение и скорость крейсеров остались на прежнем уровне, но дальность плавания возросла на 14 %.
«Адмирал Хиппер» принимает на борт десант, Куксхафен, Германия. Десант должен быть доставлен в Тронхейм в рамках операции «Везерюбунг». Снимок сделан 6 апреля 1940 г. Горные егеря своим необычным внешним видом вызывают неподдельный интерес у моряков из команды крейсера, столпившихся у леерного ограждения палубы корабля. Верхние части башен главного калибра покрашены в желтый цвет. На крыше башни «В» главного калибра установлен 20-мм зенитный автомат.
Кораблестроение является одной из сложных сфер деятельности человека. В этой области много различных понятий, значение которых известно только профессионалам. Одним из таких терминов является "форштевень". Это слово можно также встретить в научной и художественной литературе при описании кораблей.
Значение термина
Форштевень - это передняя, самая прочная конструкция в носовой части корабля. Она представлена стальной балкой, а также кованой или литой полосой, изогнутой по форме носа судна.
В зависимости от того, в каких условиях эксплуатируется судно, какими оно обладает скоростью и качеством, корпусу придается соответствующая форма. Форштевень - это своеобразное продолжение киля судна. Переход в килевую линию может быть округлым, плавным или с изломом. По форме форштевня создается общее впечатление о самом корабле. Даже визуально судно можно считать быстроходным, если оно имеет выступающий вперед форштевень. Фото данной части корабля представлено в статье.
Функции
Форштевень - это часть, которая в военных кораблях старых типов использовалась как таран против судов поменьше. Подобную задачу могли выполнять также и подводные лодки или миноносцы. Оснащенный тяжелым форштевнем корабль способен пробить наружную обшивку без серьезных для себя повреждений: пробоина образуется над ватерлинией.
Современные судна оснащены форштевнями, способными таранить даже подводные лодки, в изготовлении которых используются очень толстые стальные листы. Поскольку на носовую часть корпуса корабля оказывается сильное воздействие от ударов волн, форштевни небоевых кораблей также должны иметь очень прочную конструкцию.
Какими бывают форштевни?
При выборе того или иного форштевня учитывается назначение корабля и его форма. В кораблестроении используются следующие типы:
- Наклоненный вперед. В подводной части форштевень под углом переходит в киль корабля, чем создается впечатление устремленности вперед. За счет такого форштевня улучшается подъемность судна на волну.
- Клиперский. По своей форме похож на наклоненный форштевень. Применяется в
- Бульбоподобный форштевень лодки в надводной части представлен наклоненной или вогнутой линией. Линия, находящаяся под водой, имеет каплевидную форму. Им оснащаются корабли, имеющие большую ширину корпуса. За счет использования такого форштевня удается достичь уменьшения сопротивления волн и увеличения скорости хода. Поскольку во время килевых качек такой форштевень сильно подвержен гидродинамическому воздействию, его укрепляют при помощи продольных и поперечных ребер жесткости.
- Ледокольный. Имеют такой форштевень судна ледового класса. Линия данного форштевня в надводной части немного наклонена вперед. Ближе к поверхности воды наклон составляет 30 градусов. Такой же угол сохраняется и в подводной части до самого перехода в килевую линию. Корабли, оснащенные такими форштевнями, могут без труда плавать по льду, продавливая его своим весом.
- Прямой. Под водой имеет прямую линию, которая плавно переходит в килевую. Данный форштевень имеют речные судна со свободным местом на палубе, которые плавают по спокойной водной поверхности. Прямой форштевень удобен для осмотра простора перед носовой частью корабля в местах с сужениями и при подходах к причалам.
Варианты исполнения
Данные части кораблей отличаются друг от друга также и по конструкции. В кораблестроении применяются следующие их виды:
- Брусковые. Данная конструкция считается самой старейшей. Сегодня такими форштевнями оснащаются буксиры и малые с брусковым килем. Штевни в кораблях ледового класса оборудованы специальными выемками (шпунтами), в которые вставляются листы наружной обшивки. Подобная конструкция позволяет судну сохранить герметичность при повреждении.
- Литые. В отличие от брускового форштевня, литой своей формой в поперечном сечении легко подгоняется с ватерлинией. За счет гладкого соединения листов перед форштевнем снижено образование водных выхрей. С целью повысить прочность литых штевней в кораблестроении используются продольные и поперечные ребра жесткости.
- Листовой, или сварной. Данные форштевни предназначаются для крупных, полностью сварных кораблей с носовой частью бульбовой формы. С целью предотвратить деформации в листовых форштевнях используются горизонтальные распорные листы, которые в кораблестроении известны как носовые брештуки. С их помощью перекрываются соединительные стыки между форштевнями и листами наружной обшивки судна. У корабля, оснащенного ледовым подкреплением, для листового штевня предусмотрено продольное
Заключение
Сегодня в области кораблестроения чаще используется бульбоподобный тип форштевня. Технология изготовления таких судов более трудоемка, что влечет за собой большие финансовые траты. Но имеющийся опыт и результаты проведенных буксировочных испытаний показали, что данные корабли обладают высокой скоростью и более безопасны.
К оконечностям относят крайние части корпуса, расположенные на расстоянии 10‒25 % длины судна от штевней, с резким изменением размеров и формы поперечных сечений. Они заканчиваются мощными балками - форштевнем в носу и ахтерштевнем в корме. Границами оконечностей являются форпиковая и ахтерпиковая переборки.
Характерным для оконечностей является незначительное участие в общем изгибе корпуса и восприятие больших местных нагрузок. При плавании в штормовых и ледовых условиях на оконечности, особенно на носовую, действуют большие гидродинамические и ударные нагрузки от волн и льда, не поддающиеся точному учёту. Кроме того, носовая оконечность испытывает случайные нагрузки от фунта при посадке на мель, от причальных стенок при швартовках и навалах на пирсы и т. п.
Сложная геометрическая форма оконечностей диктуется условиями ходкости, мореходности и особенностями конструктивного устройства и размещения в них ГВ, рулевого и якорного устройств. Геометрическая форма оконечностей судна конструктивно должна обеспечивать плавное сопряжение с цилиндрической частью судна и прочное крепление продольных балок судового набора к штевням.
Формирование и конструктивное исполнение оконечностей морских транспортных судов производится по Правилам классификации и постройки морских стальных судов Российского регистра. Это вызвано тем, что оконечности судна представляют собой сложные конструктивные образования. В них размещают различные цистерны и помещения, устанавливают оборудование и судовые устройства.
Конструкция носовой оконечности судна (рис. 138) ограничивается форштевнем и поперечной форпиковой (таранной) переборкой. Внутри этого объёма размещается цепной ящик, выполняющий роль опоры для якорных механизмов (брашпиля или шпиля).
Рис. 138. Конструкция в носовой оконечности судна с ледовыми подкреплениями
на класс «Л»:
1 - бортовой стрингер; 2 - форпиковая переборка; 3 - настил диптанка; 4 - вертикальный киль; 5 - платформа; 6 - форштевень; 7 - верхняя палуба; 8 - палуба бака; 9 - стенка цепного ящика; 10 - отбойная переборка в ДП; 11 - основной шпангоут; 12 - промежуточный шпангоут;
13 - бимсы; 14 - промежуточный ряд бимсов между бортовыми стрингерами (холостые бимсы); 15 ~ кница
В форпике на расстоянии 0,25 L от форштевня делают усиленный днищевой и бортовой наборы за счёт постановки более толстых флор на каждом шпангоуте, уменьшения расстояния между флорами до 0,6 м на морских судах и 0,5 м на судах внутреннего плавания и установки дополнительных рядов холостых бимсов (без настила) на расстоянии не более 2 м друг от друга через шпангоут. По каждому ряду бимсов устанавливают бортовые стрингеры, которые с помощью книц скрепляют со шпангоутами. Иногда на бимсы укладывают стальной настил и верхнюю часть форпика используют для хозяйственных нужд (провизионные камеры, баталёрки, малярные кладовки).
Вертикальный киль разрезают и вваривают между листами флоров в виде бракет.
В трюме и нижнем твиндеке в корму от форииковой переборки на расстоянии 0,15 L от форштевня шпангоуты устанавливаются реже (как и в средней части судна), но усиление бортового набора производится за счёт постановки более толстых рамных шпангоутов вместо обычных. Бортовые стрингеры при этом не меняются и остаются такими же, как и в форпике, т. е. с высотой стенки, равной высоте шпангоутов.
Форштевень (гол. voorsteven : от voor - передний, Steven - штевень, стояк) - это брусковая балка полуовальной формы (рис. 139), установленная по контуру носового заострения судна, соединяющая обшивку и набор правого и левого бортов. Благодаря своему центральному положению в ДП форштевень как бы стягивает конструкцию носовой части корпуса воедино, придавая дополнительную жёсткость приварным листам наружной обшивки. В нижней части форштевень соединяется с килем. По форме поперечных сечений форштевни могут быть обтекаемые и необтекаемые.
Рис. 139. Конструкция форштевня: брускового кованого:
1 - брештук; 2 - отверстия для стока воды из брештука; 3 - паз для соединения форштевня
с наружной обшивкой
Технология изготовления форштевней претерпела значительные изменения: сначала, на заре развития судостроения, брус был деревянный, затем кованый железный, а потом литой. Это были трудоёмкие процессы, требовавшие организации специфического производства, несвойственного судостроению. С заменой клёпаного судостроения на сварное форштевень стали изготавливать из листового металла методом сварки (рис. 140, 141, а-в ).
Этот метод изготовления форштевней и был рекомендован Правилами Российского регистра как основной для транспортных судов. В целях повышения жёсткости и устойчивости сварной форштевень подкрепляется горизонтальными бракетами - брештуками (англ. breasthook : от breast - грудь, hook - крюк, скоба, гак) - фигурными пластинами, расположенными между отогнутыми сторонами форштевня, к которым уже крепятся бортовые стрингеры и листы бортовых и палубных настилов и платформ.
Рис. 140. Конструкция форштевня:
1 - обшивка днища; 2 - вертикальный киль; 3 - брештук; 4 - нижняя палуба; 5 - кованый брус; 6 - бортовое продольное ребро жёсткости; 7 - верхняя палуба; 8 - палуба полубака
Рис. 141. Разновидности конструкции форштевня:
а - лито-сварной; б,в - сварной:
1 - литой (стальной) брус; 2 - КС; 3 - бракета; 4 - брештук
Форштевни, изготовленные из листовой стали, лучше амортизируют ударную нагрузку, благодаря чему носовая часть судна в момент удара сминается без больших повреждений. При этом толщину гнутых листов, расположенных ниже грузовой ватерлинии, берут на 20 % больше, чем у листов бортовой обшивки в средней части судна.
В целях повышения мореходности и предохранения подводной части КС от повреждения при ударе форштевням придаётся определённый наклон к вертикали. Кроме этого, у ледоколов и судов ледового плавания форштевень имеет прямоугольный выступ для резки льда толщиной до 0,5 м. Но часто этот конструктивный приём не срабатывает, особенно в тех случаях, когда толщина льда превышает расчётную. В этом случае для преодоления недопустимой преграды используется яйцевидная форма корпуса ледокола, благодаря которой ледокол наползает на лёд и продавливает его всей массой корпуса.
Рис. 142. Самостоятельная конструкция бульба,
присоединяемая к носовой оконечности судна:
1 - форштевень; 2 - продольная переборка бульба; 3 - обшивка бульба; 4 - стрингер бульба;
5 - вертикальная диафрагма; 6 - распорка; 7 - шпангоут бульба; 8 - разделительная переборка цепного ящика; 9 - переборка форпика; 10 - главная палуба; 11 - бимс
Листовые сварные форштевни применяются также и в конструкции с бульбом (англ. bulb, лат. bulbus - луковица, выпуклость) (рис. 142), представляющим собой каплевидное или полусферическое утолщение форштевня в его нижней части, выступающее впереди как продолжение киля. Бульб обшивается листами, подкреплёнными изнутри шпангоутами, вертикальными и горизонтальными диафрагмами, может выполняться в виде самостоятельной конструкции, привариваемой к носовой оконечности.
Целесообразность применения бульба (изобретённого русским инженером) объясняется снижением сопротивления движению судна, в основном за счёт уменьшения волнообразования при среднем и полном ходах. С точки зрения гидродинамики бульб принимает на себя основной напор набегающего потока в подводной части корпуса, который, увеличивая толщину пограничного слоя этого потока по всей подводной площади судна, тем самым также снижает общее сопротивление воды.
Для усиления прочности форштевня прилегающие к нему листы наружной обшивки берут большей толщины. Вварные поперечные рёбра, подкрепляющие листы форштевня, ставят через каждый метр ниже грузовой ватерлинии и через 1,5 м выше её.
Для ледоколов форштевни изготавливают из особо прочных сталей, подкрепляя их специальными шпунтами, предохраняющими сварку и кромки листа обшивки от усиленного истирания льдами.
Конструкция кормовой оконечности (рис. 143) характеризуется тем, что на ней заканчивается вертикальный киль, бортовая и частично днищевая обшивка и набор корпуса.
Рис. 143. Кормовая оконечность с дейдвудом, старнпостом и опорами для пера руля
и ледовым зубом:
1 - ахтерштевень; 2 - яблоко ахтерштевня; 3 - старнпост; 4 - гельмпортовая труба; 5 - ледовый зуб; 6 - транец; 7 - бимс; 8 - ахтерпиковая переборка; 9 - дейдвудная труба; 10 - киль;
11 - башмак; 12 - пятка
Форма кормовой оконечности определяется обводами корпуса в корме и сильно изменяется в зависимости от типа, назначения судна и числа винтов. В любом случае кормовая оконечность - это сложное в техническом и технологическом отношении конструктивное образование, которое играет важнейшую роль в обеспечении безопасности судна и мореплавания. В ней размещаются такие важнейшие элементы судна, как ВРК и дейдвудное устройство.
Считается, что кормовая оконечность начинается от ахтерпиковой переборки и заканчивается ахтерштевнем и кормовым подзором, который сильно развит у яхтенной и крейсерской кормы и менее - у транцевой.
Корма судна испытывает значительные динамические и вибрационные нагрузки со стороны рулевого устройства и гребных винтов. Её конструкция во многом зависит от количества гребных валов и рулей, а также от архитектурного облика кормы. Типичная конструкция кормы состоит из утолщённых листов обшивки, высоких сплошных флоров, доходящих до платформы или нижней палубы, а также развитых продольных связей.
Усиление кормовой оконечности производится за счёт подкрепления набора в ахтерпике и кормовом подзоре. IIo конструкции набор в ахтерпике мало чем отличается от описанной выше конструкции для форпика. Флоры в ахтерпике на одновинтовых судах обычно поднимаются выше дейдвудной трубы, над которой ставятся поперечные связные балки.
Кормовой подзор обычно имеет поперечную систему набора с флором и стрингером на каждом шпангоуте. Размеры шпангоутов в нём такие же, как и в ахтерпике. Для усиления набора иногда устанавливают рамные шпангоуты.
Ахтерштевень (голл. Achtersteven : achter - задний, Steven - штевень, стояк) - основной элемент кормовой конструкции судна, его нижняя часть, выполненная в виде массивной фигурной отливки сложной формы, которая соединяется с килевой частью корпуса, бортовой и днищевой обшивкой в единую конструкцию. Ахтерштевень служит опорой гребного вала и руля и вместе с кормовым подзором защищает их от ударов и поломок. Ахтерштевень судов ледового плавания, имеющих крейсерскую корму с острыми образованиями, имеет льдоотвод (см. рис. 143), расположенный в корму от руля, для защиты руля и винта от поломки.
Конфигурация ахтерштевня зависит от типа руля, количества гребных валов и габаритов винта. На рис. 144 показаны две принципиально разные конструкции ахтерштевня, которые используются для различных типов рулей: для балансирного руля (рис. 144, а ) и полубалансирного (рис. 144, б ). Масса литых ахтерштевней крупных судов достигает 60‒180 т, поэтому их изготавливают, сваривая несколько частей в единую конструкцию. На судах с полубалансирным рулём рудерпост представляет собой кронштейн, не связанный внизу со старнпостом. Такая конструкция образует корму открытого типа , в ней нет окна ахтерштевня и ГВ работает в незамкнутом пространстве.
На судах с балансирным рулём ахтерштевень вообще не имеет рудерпоста. Ужесточение конструкции ахтерштевня в этом случае идёт за счёт утолщения его нижней части - подошвы, работающей как консоль, и установки съёмного рудерпоста для навешивания руля, который крепится на нём на двух опорах - в пятке и в нижнем подшипнике баллера, установленном внутри КС.
Рис. 144. Типы ахтерштевней:
а - V -образный, руль балансирный; б - бульбовый, руль полубалансирный - открытый
На одновинтовых судах с обыкновенный рулём ахтерштевень выполняется в виде кованой или отлитой балки из двух вертикальных ветвей: передней - старнпоста и задней - рудерпоста. В верхней части они соединяются аркой, а в нижней - подошвой, образуя, таким образом, окно ахтерштевня (рис. 145). Размер окна зависит от диаметра винта. По ширине оно несколько больше диаметра (на 0,5 D ) по соображениям технологической необходимости снятия винта и выемки вала для ремонта.
Рис. 145. Литой сборный ахтерштевень Рис. 146. Ахтерштевень одновинтового судна
одновинтового судна с вставным рудер с балансирным рулём:
постом: 1 - старнпост; 2 - яблоко; 3 - баллер руля;
1 - старнпост; 2 - яблоко; 3 - подошва; 4 - фланцевое соединение пера руля с баллером;
4 - пятка; 5 - рудерпост; 6 - петли руля; 5 - рудерпост; 6- протекторы; 7- перо руля;
7 - окно; 8 – арка 8 - пятка; 9 – башмак
Подошва ахтерштевня скрепляет старнпост и рудерпост в единую монолитную конструкцию, что особенно хорошо видно на рис. 146. Длина подошвы несколько превышает ширину окна и простирается в направлении вертикального киля для образования с ним прочного сварного соединения.
Рис. 147. Литой ахтерштевень без рудерпоста:
1 - старнпост; 2 - яблоко ахтерштевня; 3 - подошва; 4 - пятка
В средней части старнпоста располо-жено яблоко ахтерштевня - отверстие, через которое проходит гребной вал. В верхней части ахтерштевня расположена гелъмпортовая труба - для прохода баллера руля.
Конструкция литого ахтерштевня (рис. 147) используется на судах с полубалан-сирным рулём, при котором рудерпост не используется. Такая конструкция обычно усиливается поперечными рёбрами жёсткости, которые соединяются с элементами поперечного набора кормы судна, не нарушая при этом установленных расстояний между ними (не более 0,75 м).
Однако вследствие большой стоимости и сложности отливки ахтерштевни чаще всего изготавливают из стальных гнутых листов методом сварки в цехах корпусостроительного производства (а не в литейных цехах). При этом толщина листов берётся в два раза больше, чем толщина днищевой наружной обшивки в средней части судна, а поперечные рёбра жёсткости принимаются такими же, как и у литых штевней.
Рудерпост вместе с навешенным на него пером руля испытывает ударно-колебательную нагрузку от динамического потока, отбрасываемого винтом, и статическую нагрузку - от веса пера руля, которое крепится к рудерпосту на петлях. Пятка ахтерштевня, расположенная в нижней части окна (см. рис. 145), представляет собой шарнирную опору для поддержки руля.
Старнпост несёт на себе статическую нагрузку от веса гребного вала и насаженного на него винта, а также динамическую нагрузку от упора и крутящего момента ГВ. В нём смонтирован кормовой подшипник дейдвудной трубы, образующей специальное дейдвудное устройство , которое обеспечивает водонепроницаемость корпуса в местах выхода гребного вала в МО (рис. 148).
Это устройство состоит из стальной дейдвудной трубы, которая крепится гайкой (или сваркой) к яблоку ахтерштевня и болтами - к ахтерпиковой переборке. В запрессованных в трубу с носа и кормы бронзовых втулках набраны сегментные пластины дейдвудных подшипников, изготовленные из стойкой резины, капролона или бакаута. Смазка и охлаждение вала осуществляются забортной или пресной водой под давлением. Прокачка охлаждающей воды через трубу производится через водораспределительное кольцо, установленное впереди носовой втулки. Уплотнение носового конца гребного вала производится сальниковым устройством, смонтированным на переборке ахтерпика. Система охлаждения снабжена паровым подогревом для зимних условий эксплуатации судна.
Рис. 148. Конструкция дейдвудной трубы:
1 - дейдвудная труба; 2 - дейдвудная втулка; 3 - подшипник дейдвудного вала; 4 - стопорное кольцо; 5 - гайка; 6 - фланец; 7 - сальниковая втулка; 8 - вкладыш; 9 -сальниковая набивка;
10 - водораспределительное кольцо; 11 - трубки водяного охлаждения; 12 - дейдвудный вал; 13 - облицовка дейдвудного вала; 14 - яблоко старнпоста; 15 - ахтерпиковая переборка
Рис. 149. Устройство мортир двухвальной установки:
1 - мортира; 2 - кронштейн
Наряду с подшипниками, работающими на водяной смазке, значительное распространение получают конструкции баббитовых дейдвудных подшипников, работающих на масляной смазке, удовлетворяющие требованиям Международной конвенции от загрязнения моря с судов.
Рис. 150. Боковой вид мортиры двухвального судна:
1 - мортира; 2 - диафрагма для крепления мортиры
Рис. 151. Узел выхода гребного вала из корпуса:
1 - дейдвудная труба; 2, 5 - бакаутовый вкладыш; 3 - гребной вал; 4 - бронзовая втулка;
6 - гайка крепления ГВ; 7 - обтекатель; 8 - кронштейн; 9 - мортира; 10 - сальник;
11 - приварыш; 12 - ахтерпиковая переборка; 13 - нажимная втулка; 14 - флор
Кормовой конец бортового гребного вала на судах с двумя и более ГВ (рис. 149‒151) опирается на специальные опоры - кронштейны, состоящие из втулки с подшипником и двух лап обтекаемой формы, установленных наклонно к КС под углом 70‒100° (рис. 152). При этом осевые линии лап пересекаются на оси ГВ, чтобы уменьшить пульсации давления потока воды, отбрасываемой винтом.
Лапы крепятся к внутреннему набору корпуса (переборкам, флорам) и наружной обшивке с утолщённым листом сваркой или клейкой, при этом площадь сварного шва или диаметр заклёпки должны составлять не.менее 25 % площади поперечного сечения гребного вала.
Рис. 152. Различные формы мортир двухвинтового судна:
1 - кронштейн; 2 - подшипник вала; 3 – выкружки
Гребные валы на двухвинтовых судах выходят из КС через специальные подкрепления - мортиры (см. рис. 149-151), служащие опорой для крепления дейдвудной трубы и обеспечивающие непроницаемость в месте выхода гребного вала из корпуса. Мортира представляет собой литую или сварную трубу с фланцами, с помощью которых она крепится к наружной обшивке. Внутри корпуса судна мортира крепится к ахтерпиковой переборке или другим прочным связям (флорам, стрингерам), что позволяет распределить нагрузку от упора винта и давления на дейдвудные подшипники на большее число шпангоутов.
В месте выхода валов из КС кормовым обводам обычно придают форму выкружек (плавных кривых) с целью уменьшить влияние корпуса судна на работу винта и снизить сопротивление движению судна. Различные формы мортир показаны на рис. 152.
Таким образом, ахтерштевень обычного типа на двухвинтовых судах заменяют эквивалентной корпусной конструкцией усиленного продольного и поперечного набора, которая фактически является кормовой частью днища и опорой для кронштейнов ГВ и рулей. Ввиду больших статических и динамических нагрузок, действующих на такой ахтерштевень и кормовую часть, в районе кронштейнов корпусный набор дополнительно подкрепляется рёбрами (диафрагмами) жёсткости.
Носовую и кормовую оконечности корпуса судна ограничивают соответственно форштевнем и ахтерштевнем, которые надежно соединены с обшивкой правого и левого бортов, вертикальным килем, бортовыми стрингерами и палубами.
Рис. 45. Форштевень сварной сварной.
1 - брештуки; 2 - продольное ребро жесткости
Форштевень (рис. 45) принимает на себя удары при столкновениях с другими судами, о грунт, причал, лед. Форштевни бывают литыми, коваными, сварными из литых и кованых частей и, чаще всего, сваренными из гнутых стальных листов. Форштевень большого судна делится по высоте на несколько частей, которые соединены между собой «в замок» с помощью дуговой или ванно-шлаковой сварки. Примыкающие к форштевню листы обшивки приваривают угловым швом.
Палубы и доходящие до форштевня бортовые стрингеры приваривают к горизонтальным ребрам форштевня - брештуком - треугольным или трапециевидным листам, подкрепляющим гнутые листы форштевня. В подводной части брештуки устанавливают не реже чем через 1 м, выше ватерлинии - не реже чем через 1,5 м. Вертикальный киль приваривают к продольному ребру жесткости форштевня. Размеры сечения литого форштевня или толщину сваренного из листов определяют по Правилам Регистра.
Ахтерштевень (рис. 46) - мощная литая или сварная конструкция, которая завершает кормовую оконечность корпуса. На одновинтовых судах ахтерштевень служит одной из опор для дейдвудной трубы, которая проходит через отверстие в яблоке ахтерштевня, расположенном в передней его стойке, именуемой старнпостом . Ахтерштевень служит также опорой для руля, который вращается на штырях, соединенных с его вертикальной стойкой - рудерпостом . Старнпост и рудерпост соединяют в верхней части аркой, а в нижней - подошвой , замыкая таким образом окно ахтерштевня .
Рис. 46. Ахтерштевень одновинтового судна.
1 - старнпост; 2 - яблоко; 3 - подошва; 4 - пятка; 5 - рудерпост; 6 - петля руля;
7 - окно; 8 - арка
Рис. 47. Ахтерштевень судна с кормой «открытого» типа
На некоторых судах, имеющих полубалансирный руль, рудерпост представляет собой кронштейн, не связанный внизу со старнпостом (рис. 47). Подобный ахтерштевень образует корму «открытого» типа, названную так из-за отсутствия окна ахтерштевня (гребной винт работает в незамкнутом пространстве).
Ахтерштевни бывают литыми, сварными из литых и кованых частей и сварными из листов. Масса литых ахтерштевней крупных судов достигает 60-180 т, поэтому их изготовляют из нескольких свариваемых частей. Прочное соединение ахтерштевня с основными корпусными конструкциями достигается при помощи сварки их с ребрами жесткости ахтерштевня. Ахтерштевни судов ледового плавания, которые для защиты руля и винта имеют, как правило, крейсерскую корму с острыми образованиями, должны иметь расположенный в корму от руля льдоотвод, т. е. конструкцию из стальных листов с подкрепляющими ребрами, защищающую руль от повреждений.
Рис. 48. Двулапый кронштейн гребного вала.
Кронштейны гребных валов (рис. 48) - это опорные конструкции для бортовых гребных валов двух-, трех- и четырехвинтовых судов. Кронштейны в основном бывают литыми и, реже, сварными, однолапыми и двулапыми. Площадь сечения каждой лапы двулапого кронштейна принимают равной не менее чем 60 % площади поперечного сечения гребного вала. Лапы двулапых кронштейнов располагают по отношению друг к другу под углом, близким к 90°. Осевые линии лап должны пересекаться на оси гребного винта. Лапы крепят к набору корпуса и наружной обшивке с помощью сварки или клепки. При этом площадь сечения сварного шва или площадь сечения заклепок, крепящих каждую лапу, должна составлять не менее 25 % площади поперечного сечения вала.