2. Судовождение 1 страница

ОСНОВЫ ТЕОРИИ И УСТРОЙСТВО МАЛОМЕРНЫХ СУДОВ

1. 1- Общая классификация маломерных судов

В настоящем пособии под термином " маломерное судно" понимаются суда, государственный и технический надзор за которыми осуществляет Государственная инспекция по маломерным судам (ГИМС) МЧС России.

Маломерные суда - принадлежащие физическим и юридическим лицам:

> самоходные суда внутреннего плавания и иные плавучие объекты вместимостью менее 80 тонн с главными двигателями мощностью менее 55 киловатт или с подвесными моторами независимо от мощности, водные мотоциклы (гидроциклы) и несамоходные суда вместимостью менее 80 тонн (кроме пассажирских, наливных, военных, прогулочных парусных и спортивных судов, судов смешанного (река-море) плавания, а также принадлежащих физическим лицам гребных лодок грузоподъемностью менее 100 килограммов, байдарок - менее 150 килограммов и надувных безмоторных судов - менее 225 килограммов), используемых во внутренних водах;

> прогулочные суда пассажировместимостью не более 12 человек независимо от мощности главных двигателей и вместимости, иные суда и плавучие средства пассажировместимостью не более 12 человек с главными двигателями мощностью менее 55 киловатт или подвесными моторами независимо от мощности, водные мотоциклы (гидроциклы) и несамоходные суда вместимостью менее 80 тонн (кроме пассажирских, грузопассажирских, нефтеналивных, буксирных, военных и спортивных судов), используемые в целях мореплавания.

По общепринятым для морских и речных судов признакам маломерные суда в основном классифицируются:

По назначению:

прогулочные - суда, предназначенные для прогулок, отдыха, занятий любительским спортом, туризмом, иных оздоровительных и культурных целей (любительская рыбалка, охота, экскурсии, водные путешествия и т. д. );

производственные (коммерческие) - суда, предназначенные для выполнения хозяйственных задач и функций (перевозка грузов и людей, промысел биоресурсов, водолазные работы и т. д. );

специальные (служебные) - суда, предназначенные для осуществления и выполнения специфических задач и функций в области надзора, охраны жизни людей на воде и окружающей среды, гидрографических и исследовательских работ (патрульные, спасательные, природоохранные, гидрографические, исследовательские катера и лодки и т. д. ).

По характеру движения:

водоизмещающие - суда, вытесняющие корпусом определенный объем воды, не зависящий от скорости;

глиссирующие - быстроходные суда, при движении которых на днище действует гидродинамическая подъемная сила, уменьшающая сопротивление воды и обеспечивающая скольжение (глиссирование) корпуса по водной поверхности;

на подводных крыльях - суда, имеющие под корпусом особые крылья, на которых при движении возникает гидродинамическая подъемная сила, полностью приподнимающая корпус над водой;

на воздушной подушке - суда, оборудованные мощными вентиляторами, которые нагнетают воздух под днище и создают там повышенное давление, приподнимающее судно над водой. Для поступательного движения судна служат воздушные винты, обеспечивающие высокую скорость.

По типу движителя моторные суда подразделяются на суда с гребным винтом, воздушным винтом, водометным движителем.

По материалу корпуса суда бывают деревянные, из алюминиевых сплавов, пластмассовые, композитные и т. д.

Органами ГИМС МЧС России при постановке поднадзорных судов на учет и по их техническому состоянию классификация осуществляется по двум признакам: по типу (в зависимости от двигательной установки) и по району плавания (бассейну), в котором разрешена эксплуатация данного судна.

Типы маломерных судов:

катер - моторное судно, движение которого осуществляется при помощи установленного на нем стационарного двигателя;

моторная лодка - судно, движение которого осуществляется при помощи подвесного лодочного мотора;

парусное - судно, имеющее парусное вооружение, и движение которого осуществляется при помощи парусов;

парусно-моторное - парусное судно, оборудованное дополнительно механической установкой (стационарным двигателем или подвесным мотором);

несамоходное - судно или иное водное средство, движение которого возможно только при помощи его буксировки;

гидроцикл - бескорпусное водное транспортное средство с механической установкой;

гребное - судно (лодка) приводимое в движение гребными веслами, как правило, при помощи мускульной силы.

Районы плавания:

морской - бассейны, в которых установлен морской режим плавания (судоходства);

внутренние - бассейны, включенные в перечень внутренних водных путей;

несудоходные - внутренние водоемы, не включенные в перечень внутренних водных путей.

В главе III настоящего пособия подробно изложена классификация водных бассейнов для плавания маломерных судов, а в главе IV - порядок присвоения формулы класса поднадзорным ГИМС МЧС России судам в зависимости от соответствия их мореходных и других качеств предъявляемым техническим требованиям.

1, 2. Устройство маломерного судна

Главные размещения судна.

Судном называется инженерное сооружение, способное перемещаться по воде и нести на себе грузы и людей. Это определение относится как к большим морским и речным судам, так и к малым: катерам, моторным лодкам, яхтам, байдаркам и т. д..

Понятие о теоретическом чертеже

Теоретический чертеж судна - это совокупность кривых, изображающих поверхность корпуса судна. На основании теоретического чертежа производятся расчеты и постройка судна. Для наглядного представления о наружных очертаниях (обводах) корпуса принято условно изображать его в трех взаимно перпендикулярных плоскостях {рис. 1).

ДП - диаметральная плоскость; ОП - основная плоскость;

- плоскость мидель-шпангоута

ОЛ - основная линия.

Диаметральная плоскость (ДП) - продольно-вертикальная плоскость, делящая судно на две симметричные части: левую и правую. Изображение судна в этой плоскости называется боком.

Плоскость мидель-шпангоута (миделя) - поперечно-вертикальная плоскость, проходящая через середину судна. Обозначается значком? Ц Изображение судна в этой плоскости называется корпусом.

Основная плоскость (ОП) - горизонтальная плоскость, проходящая через нижнюю точку теоретической поверхности корпуса судна в плоскости мидель-шпангоута. Изображение судна в этой плоскости называется полуширотой.

Основная линия (ОЛ) - линия пересечения основной и диаметральной плоскостей судна.

Каждая из секущих плоскостей, пересекаясь с корпусом, образует некоторую линию. В результате пересечения корпуса судна плоскостями, параллельными ДП, образуется боковая проекция (бок). Линии сечения на боке называются батоксами.

Аналогично получаются и две другие проекции: корпус и полуширота. На первой линии сечения называются ватерлиниями, на второй -шпангоутами.

Теоретический чертеж дополняется табли-
цами плазовых ординат, зная которые, всегда
можно вычертить его, а также детали набора
Рис. 1. корпуса в натуральную величину для их

изготовления.

Основные плоскости корпуса судна

К главным размерениям судна относятся длина, ширина, высота борта и осадка (рис. 2). Длина наибольшая (1__нб) - расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носа и кормы судна без учета выступающих частей.

Длина габаритная (L^) - максимальная длина судна с учетом выступающих частей.

Длина конструктивная (1-_квл) - длина, измеренная между носовым и кормовым перпендикулярами конструктивной ватерлинии. При этом конструктивная ватерлиния (КВЛ) - ватерлиния, принятая за основу построения теоретического чертежа и соответствующая полученному предварительным расчетом полному водоизмещению судна.

Ширина наибольшая (В_н6) - расстояние по КВЛ, измеренное в самой широкой части судна без учета выступающий частей.

Ширина габаритная (В^) - максимальная ширина судна с учетом выступающих частей, например привальных брусьев.

Ширина на мидель-шпангоуте (В) - расстояние по КВЛ в самой широкой части судна.

Высота борта (Н) - вертикальное расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте между внутренними поверхностями верхней палубы (у борта) и горизонтального киля.

Осадка (Т) - вертикальное расстояние, измеренное от КВЛ до нижней кромки киля в месте наибольшего углубления судна. Различают также осадку носом (TJ и кормой (Т_к). Разность между ними называется дифферентом Д:

А = Т_к - Т_н (дифферент на корму), А = Т_н - Т_к (дифферент на нос).

Средняя осадка судна равна полусумме осадок носом и кормой:

Тср = Тн + Тк

Форму корпуса характеризуют также соотношения главных размерений. Например, отношением L/B определяется ходкость судна. Чем больше эта величина у водоизмещающего судна, тем оно быстроходнее. Для быстроходных катеров отношение длины к ширине находится в пределах 2, 3 - 3, 2, для катеров с умеренными скоростями 3, 6 - 5, 0, а для тихоходных 3, 3 - 4, 2. Отношение L/T характеризует управляемость судна, отношение В/Н - остойчивость судна.

Системы набора корпусов

Конструкция корпуса должна обеспечивать водонепроницаемость и достаточную прочность судна. Корпус, испытывая действие сил собственного веса судна и сил давления воды, которые распределяются по длине неравномерно, может получить изгиб.

Способность судна сопротивляться изгибающим нагрузкам называется продольной прочностью.

Кроме продольного изгиба судна, под действием давления воды, груза, механизмов и другого судового оборудования возникает местная деформация днища, бортов и настила в поперечном направлении.

Способность судна противостоять усилиям, вызывающим деформацию корпуса в поперечном направлении, называется поперечной (местной) прочностью.

При чрезмерных нагрузках может произойти разрушение корпуса. Чтобы этого не случилось, листы обшивки подкрепляют набором - продольными и поперечными балками.

Расчеты прочности корпуса судна в целом и отдельных его частей производятся по специальным законам судостроения. При этом максимальные напряжения (нагрузки), возникающие в судовых конструкциях, не должны превышать допустимую величину, обеспечивающую необходимый запас прочности.

Совокупность продольных и поперечных балок, образующих каркас судна, называется судовым набором корпуса.

Продольные и поперечные балки судового набора располагаются в определенной последовательности, называемой системой набора. В зависимости от соотношения продольных и поперечных балок системы набора подразделяются на: продольную, поперечную и комбинированную (рис. 3).

а) б) в)

Рис. 3. Схемы систем судового набора: а) - продольная; б) - поперечная; в) - комбинированная.

Элементы набора

Продольными элементами (балками) судна являются:

Киль - продольная балка днищевого набора, проходящая по средине ширины судна;

Стрингеры - продольные балки днищевого и бортового набора. В зависимости от места расположения они бывают: бортовые, днищевые и скуловые;

Карлингсы - продольные подпалубные балки;

Продольные ребра жесткости - продольные балки меньшего профиля, чем у стрингеров и карлингсов. По месту расположения они называются подпалубными, бортовыми или днищевыми и обеспечивают жесткость наружной обшивки и настила палубы при продольном изгибе.

Поперечные элементы (балки) судна:

Флоры - поперечные балки днищевого набора, протянувшиеся от борта до борта. Они бывают водонепроницаемые, сплошные и бракетные;

Шпангоуты - вертикальные балки бортового набора, которые соединяются внизу с флорами при помощи книц.

Кница - это деталь из листовой стали треугольной формы, используемая для соединения различных деталей корпуса. На малых судах (лодках) флоры могут отсутствовать и шпангоуты являются цельными балками бортового и днищевого набора.

Бимсы - поперечные балки подпалубного набора, проходящие от борта до борта. При наличии вырезов в палубе бимсы разрезаются и называются полубимсами. Они одним концом соединяются со шпангоутом, а другим крепятся к массивному комингсу, который окаймляет вырез в палубе, с целью компенсации ослабления палубного перекрытия вырезами.

На рис. 4 изображено простейшее устройство корпуса маломерного судна с указанием основных элементов набора, а на рис. 5 представлен более полный набор корпуса деревянной моторной лодки.

Шпангоуты судна нумеруются от носа к корме. Расстояние между шпангоутами называется шпацией.

Вертикальные, отдельно стоящие стойки круглого или иного сечения, называются пиллерсами.

- форштевень;

2 - киль;

3 - стрингер;

4 - бортовая обшивка;

5 - транец;

6 - шпангоут;

7 - бимс;

- палуба.

1- обшивка;

2- палуба;

3 - бимс;

4- шпангоут;

5- сидения;

6- транец;

7- место крепления мотора;

8- бортовой стрингер;

9 - привальный брус;

10- скуловой стрингер;

11- киль;

12 - днищевые стрингеры.

Пиллерс служит для подкрепления палубы и в своей нижней части упирается в места пересечения флор (шпангоутов - на малых судах) с днищевыми продольными балками (киль, стрингер, кильсон), а в верхней части - бимсов с карлингсами. Установка пиллерса показана на рис. 6.

1 - настил палубы;

2 - карлингс;

3 - бимс;

4 - поперечный комингс;

5 - пиллерс;

6 - настил второго дна;

7 - флор;

8 - киль;

9 - обшивка днища.

Вертикальные или наклонные балки, являющиеся продолжением киля называются штевнями (в носовой части - форштевень, в кормовой - ахтерштевень).

1
- планширь;

2 - стойка фальшборта;

3 - фальшборт; 4, 10 - бимс;

5 - настил палубы;

6 - карлингс;

7 - ребро жесткости;

8 - комингс люка;

9 - пиллерс;

11 - стойка переборки;

12 - переборка поперечная;

13 - настил второго дна;

14 - киль;

15 - киль горизонтальный;

16 -стрингер днищевой;

17 - обшивка днища;

18 - флор;

19 -лист крайний междудонный;

20 - киль скуловой;

21 - пояс скуловой; 22, 25 - шпангоут;

23 - полубимс;

24 - обшивка бортовая;

26 - кница;

27 - ширстрек.

Корпус судна может быть разделен на отдельные отсеки при помощи поперечных и продольных водонепроницаемых переборок.

Носовая часть судна между форштевнем и первой переборкой называется форпик, а кормовой отсек - ахтерпик.

У моторных лодок водонепроницаемая конструкция у транца, образующая нишу и предназначенная для размещения лодочного мотора, называется моторной нишей. Моторную нишу, расположенную выше уровня воды и снабженную шпигатами - отверстиями для слива воды, называют нишей-рецессом.

Для более полного представления об элементах набора корпуса на рис. 7 изображен поперечный разрез сухогрузного судна с комбинированной системой набора, а на рис. 8 набор корпуса металлического катера " Чибис".

1 - рамный шпангоут;

2 - карлингс;

3 - комингс;

4 - настил палубы;

5 - привальный брус;

6 - шпангоут;

7 - бортовая обшивка;

8 - скуловой угольник;

9 - флор;

10 - стрингер;

11 - киль;

12 - бракета;

13 - днищевая обшивка;

14 - кница.

Наружная обшивка. Наружная обшивка судна обеспечивает водонепроницаемость корпуса и одновременно участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна. На металлических судах обшивка состоит из стальных листов, располагаемых длинной стороной вдоль судна. Кроме стальных листов, особенно на металлических моторных катерах и лодках используются листы из алюминиевых сплавов. Соединение листов обшивки производится при помощи заклепок и сварки встык.

Ряд листов обшивки, идущий вдоль судна, называется поясом. Верхний пояс бортовой обшивки называется ширстреком, а ниже идут бортовые поясья и на скуле - скуловой пояс. Средний днищевой пояс называется горизонтальным килем. Линия соединения одного пояса с другим называется пазом, а место соединения листов друг с другом в одном поясе - стыком.

Размеры листов и их толщина различные и зависят от конструкции судна, его размеров и назначения.

Для обшивки катеров, моторных, парусных и гребных лодок очень часто используются древесные материалы, древеснослоистые пластики, стеклопластики, текстолиты и другие материалы, отвечающие по своим свойствам и прочности требованиям судостроения.

Палубный настил. Палубный настил обеспечивает водонепроницаемость корпуса сверху и участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна.

Наибольшая нагрузка при продольном изгибе приходится на настил в средней части судна, поэтому листы палубы в оконечности несколько тоньше, чем в районе мидельшпангоута. Листы настила располагаются длинной стороной вдоль судна, параллельно диаметральной плоскости, а крайние поясья левого и правого бортов - вдоль бортов, они называются палубными стрингерами и имеют большую толщину. Палубный стрингер соединяется с ширстреком при помощи клепки, сварки или склеивания в зависимости от материала листов настила.

Люки, горловины. Люки и горловины ослабляют прочность палубы, в их углах возникает концентрация напряжений, способствующая появлению трещин. В связи с этим углы всех вырезов в обшивке корпуса закругляют, а листы палубного настила по углам вырезов делают более прочными.

Для подкрепления палубы, ослабленной вырезами, и предотвращения попадания воды в люк по краям выреза делают комингс, имеющий устройство для закрытия люка (горловины).

Комингс окаймляет и вырезы в переборках, комингсом также называют часть переборки под дверной проем.

Фальшборт и леерное ограждение. На морских, речных и современных прогулочных судах для предохранения людей от падения за борт открытые палубы имеют фальшборт или леерное ограждение.

Фальшборт (рис. 9) представляет собой, как правило, металлический пояс бортовой обшивки. Он устанавливается на низко расположенных палубах, подверженных заливанию водой в штормовую погоду.

1 - контрфорс;

2 - фальшборт;

3 - планширь;

4 - стойка жесткости.

С внутренней стороны фальшборт подкрепляется стойками, которые называются контрфорсами и устанавливаются через две - три шпации. Для увеличения прочности фальшборта между его стойками иногда привариваются ребра.

По верхней кромке фальшборта укрепляется полоса, которая называется планширем.

Для стока за борт воды, попадающей на палубу, в фальшборте делаются вырезы - штормовые портики.

Учитывая, что полному удалению воды через штормовые портики препятствует угольник палубного стрингера, то для полного стока воды с палубы за борт делаются шпигаты - вырезы в выступающей над палубой кромке ширстрека и в угольнике палубного стрингера.

Леерное ограждение (рис. 10) состоит из вертикальных стоек, соединенных между собой туго натянутыми тросами (леерами) или цепями. Стойки могут соединяться между собой двумя, тремя или четырьмя рядами горизонтальных круглых прутьев, чаще всего стальных. Эти горизонтальные прутья называются релингами.

Надстройки и рубки. Надстройками называются все закрытые помещения, расположенные выше верхней палубы от борта до борта.

Носовая надстройка называется баком, кормовая - ютом. Средняя надстройка специального названия не имеет.

Надстройка, имеющая ширину меньше ширины судна, называется рубкой. Например, штурманская рубка.

Конструкция палуб и бортов надстроек и рубок подобна конструкции остальных палуб и бортов на судах. Бортовая обшивка и переборки надстроек, как правило, имеют меньшую толщину и могут отличаться материалом от корпуса.

Судостроительные материалы. Основными материалами, используемыми для изготовления корпусов, элементов набора, судовых устройств и деталей, являются:

Сталь - обладает многими свойствами, необходимыми для постройки судна (плотность 7, 8 г/см³). Она прочна, хорошо поддается обработке. Наиболее часто используются судостроительные углеродистые и низколегированные стали. Листовая сталь имеет толщину от 0, 5 до 4 мм (тонколистовая) и 4 - 1400 мм. В судостроении наиболее распространены листы длиной 6-8 м и шириной 1, 5-2 м. Из углеродистых сталей выпускают профили: угловой, швеллерный, двутавровый, полособульбовый и зетовый, а из низколегированных сталей те же профили, кроме зетового и двутаврового.

Из листовой стали изготавливают обшивку корпуса, переборки, второе дно, палубы и т. п.; из профильной: бимсы, шпангоуты, стрингеры и др. элементы набора корпуса. Методом литья изготавливаются детали сложной формы: якорные клюзы, якоря, цепи, штевни, кронштейны гребных винтов и др..

Алюминиевые сплавы имеют меньшую, чем у стали, плотность (2, 7 г/см³) и достаточную прочность. Наибольшее распространение имеют сплавы алюминия с магнием и марганцем.

Из этих сплавов изготавливают маломерные суда, надстройки, перегородки, трубопроводы, вентиляционные трубы, мачты, трапы и другие важные судовые детали.

Древесина и древесные материалы многие годы (до XIX в) были единственным материалом для постройки судов. Обладая многими преимуществами, древесина продолжает использоваться в судостроении и в настоящее время.

Из древесины изготавливаются корпуса небольших морских и речных судов, катера, шлюпки, гребные лодки, спортивные и парусные суда, настилы палуб, отделка для судовых помещений и т. д..

Чаще в судостроении применяется сосна. Она используется на изготовление набора и обшивки. Ель применяется для обшивки подводной части судна, т. к. она менее гигроскопична. Лиственница и тик используются для настила палуб и наружной обшивки, для отделки жилых и служебных помещений - дуб, бук, ясень, орех, береза и другие. Из бука и ясеня, кроме того, делают штевни деревянных судов, в т. ч. маломерных.

Широко применяются в судостроении брусья, доски, рейки, фанера и плиты из древесины, используемые для изготовления наружной обшивки судов, отделки кают, салонов и т. д.

Пластики из-за малой плотности, хороших диэлектрических и теплоизоляционных свойств, высокой коррозийной стойкости, удобных методов переработки и достаточной прочности увеличивают срок службы отдельных деталей судов.

Пластики делятся на две основных группы: термопласты (оргстекло, капрон, полиэтилен и др. пластики, способные опять приобретать при нагревании пластичное состояние и затвердевать при охлаждении) и реактопласты - пластики, не поддающиеся при нагревании повторному размягчению, т. е. пластичности.

Наибольшее применение в судостроении имеют стеклопластики -различные синтетические смолы (эпоксидные, полиэфирные и др. ) армированные стекловолокном в виде ткани, матов, ний, формы обводов корпуса, параметров руля и винта. Управляемость зависит и от условий плавания: характера загрузки судна, гидрометеорологических факторов.

1, 4- Судовые устройства, системы и снабжение. Противопожарные, спасательные и сигнальные средства.

Судовые устройства. Совокупность приспособлений, палубных машин и

механизмов, обеспечивающих различные потребности судна носят название судовых устройств. Различаются общесудовые и специальные устройства. К общесудовым относятся: рулевое устройство, якорное устройство, швартовное устройство, буксирное устройство, леерное и др.

Рулевое устройство (рис. 32) служит для управления судном на ходу, обеспечивает поворотливость судна и его устойчивость на курсе. Включает в состав руль, румпель, штуртросовую передачу, рулевую машину (на больших судах) и пост управления. Для управления судном (в зависимости от его назначения и проекта), кроме того, применяют поворотную насадку, поворотную колонку, крыльчатый движитель, рулевое весло. Руль- состоит из пера руля и баллера (рис. 31). Рули по способу соединения с корпусом и количеству опор пера делят на простые (многоопорные), полуподвесные (подвешены на баллере и опираются на корпус в одной точке) и подвесные (подвешены на баллере). По взаимоположению оси баллера и пера различают руль обыкновенный (ось баллера на передней кромке пера ), балансирный (ось баллера расположена на некотором расстоянии от передней кромки руля, что снижает усилие при перекладке) и полубалансирный (полуподвесной балансирный). На большинстве маломерных судов для управления рулем применяется т. н. штуртросо-вая передача при управлении рулем (рис. 32). К румпелю (одно, двуплечему рычагу или сектору, жестко закрепленному в головной части баллера перпендикулярно к его оси) крепятся окончания тросов, протянутых по бортам через систему роликов от барабана штурвала, расположенного на посту управления судном. При повороте штурвала в ту или иную сторону один конец троса будет наматываться на барабан, второй, соответственно, разматываться, разворачивая румпель и через баллер - руль на тот или другой борт. Угол перекладки руля должен составлять не менее 35° на борт. Расположение поста управления судном должно обеспечивать хороший обзор, а рулевое устройство - уверенное маневрирование на всех режимах движения судна в любых условиях обстановки.