Классификация судов

Все суда подразделяются на транспортные, промысловые, служебно-вспомогательные и суда технического флота. Грузовые суда разделяются на два класса - сухогрузные и наливные.

Универсальные сухогрузные суда предназначены для перевозки генеральных грузов.

Генеральный груз - это груз в упаковке (в ящиках, бочках, мешках и т.п.) или в отдельных местах (машины, металлические отливки и прокат, промышлен­ное оборудование и т.п.)

Рис. Универсальное судно

Универсальные суда не приспособлены для перевозки какого-либо опреде­ленного типа груза, что не позволяет в максимальной степени использовать воз­можности судна. По этой причине строятся и широко применяются в мировом су­доходстве грузовые специализированные суда, на которых лучше используется грузоподъемность и значительно сокращается время стоянки в портах под грузо­выми операциями. Подразделяются они на следующие основные типы: балкеры, контейнеровозы, ролкеры, лихтеровозы, рефрижераторные, пассажирские суда и танкеры и др. Все специализированные суда имеют свои индивидуальные эксплуа­тационные особенности, что требует от экипажа специальной дополнительной под­готовки по приобретению определенных навыков для сохранной перевозки груза, а также обеспечения безопасности экипажа и судна в течение рейса.

Рефрижераторные суда (Reefers) - это суда с повышенной скоро­стью хода, предназначенные для перевозки скоропортящихся грузов, в основном продовольственных, требующих поддержания определенного температурного ре­жима в грузовых помещениях - трюмах. Грузовые трюмы имеют теплоизоляцию, специальное оборудование и люки небольшого размера, а для обеспечения темпе­ратурного режима служит холодильная установка рефрижераторного машинного отделения судна.

Рис. Рефрижераторное судно (Reefer)

Балкеры (Bulkers) - это суда, которые приспособлены в опреде­ленной степени к перевозке насыпью любого массового сухого груза. Балкеры обычно не имеют грузового устройства, и все грузовые операции производятся портовыми средствами, а люки грузовых трюмов делают больших размеров для полной механизации.

Рис. Балкер (Bulker)

Контейнеровозы (Container Ships) - это скоростные суда, предна­значенные для перевозки различных грузов, предварительно уложенных в специ­альные крупнотоннажные контейнеры стандартных типов. Грузовые трюмы разде­лены специальными направляющими на ячейки, в которые загружают контейнеры, а часть контейнеров размещают на верхней палубе. Грузового устройства контей­неровозы обычно не имеют, и грузовые операции производятся у специально обо­рудованных причалов - контейнерных терминалов. Некоторые типы судов обору­дуются специальным саморазгружающим устройством.

Рис. Контейнеровоз

Ролкеры «Ро-Ро» (Rolker «Ro-Ro» ships) - это суда с го­ризонтальным способом погрузки, служат для перевозки груженых трейлеров (ав­топрицепов), колесной техники, контейнеров и пакетов. Суда имеют один большой трюм и несколько палуб. Грузовые операции производятся у причала с помощью автопогрузчиков и платформ с тягачами через кормовые или носовые лацпорты (ворота) судна по специальным мосткам - рампам, а перемещают груз с палубы на палубу по внутренним аппарелям (устройство для въезда/съезда техники) или при помощи специальных лифтовых подъемников.

Рис. Ролкер «Ро-Ро»

Лихтеровозы (Lighter Ships) - это суда, где в качестве грузовых единиц используются несамоходные баржи - лихтеры, погрузка которых на судно в порту производится с воды, а выгрузка соответственно на воду.

Рис. Лихтеровоз (Lighter ship)

Пассажирские суда (Passenger Ships) - это суда (рис., предназначенные для перевозки пассажиров, в специально предназначенных помещениях - пасса­жирских каютах, а также багаж, почту, и какие-то незначительные сопутствующие грузы в специальных грузовых отсеках. Они подразделяются на рейсовые, круиз-ные и суда местного сообщения. Отличительной особенностью является их высо­кая комфортабельность и скорость хода, а также повышенные по всем показателям нормы обеспечения безопасности пассажиров и всего судна в целом.

Рис. Пассажирское судно

Рыболовное судно (Fishing vessel) - добывающее судно, исполь­зуемое для лова и первичной обработки рыбы и других живых объектов водного промысла. К рыболовным судам относятся сейнеры, траулеры, ярусники и другие, различающиеся назначением, размерениями, типом промыслового устройства и рыбообрабатывающего оборудования, способом хранения улова.

Рис. Рыболовное судно (Fishing vessel)

Лесовоз (Timber carrying vessel) ‑ судно для перевозки лесных грузов, в том числе круглого леса и пиломатериалов россыпью, в пакетах и блок-пакетах. При перевозке леса для полной загрузки судна значительную часть груза принимают на верхнюю палубу (караван). Палубу на лесовозах ограждают фаль­шбортом повышенной прочности и оснащают специальными устройствами для крепления каравана: деревянными или металлическими стензелями, установлен­ными вдоль судна по бортам, и поперечными найтовыми.

Рис. Лесовоз

Парусное судно (Sailing vessel) - судно, для движения которого используется энергия ветра, преобразуемая с помощью парусов. Парусные суда различаются по числу мачт и типу парусного вооружения.

Рис. Парусные суда

Служебно-вспомогательные суда - суда для материально-технического обеспечения флота и служб, организующих их эксплуатацию. К ним относятся ледоколы, буксирные, спасательные, водолазные, патрульные, лоцман­ские суда, бункеровщики и т.п.

Рис. Служебно-вспомогательное судно

Танкеры (Tankers) - это наливные суда, предназначенные для перевозки наливом в специальных грузовых помещениях - танках (емкостях) жидких грузов. Все грузовые операции на танкерах производятся специальной грузовой системой, которая состоит из насосов и трубопроводов, проложенных по верхней палубе и в грузовых танках. В зависимости от рода перевозимого груза танкеры делятся на:

танкеры (Tankers) - это наливные суда, предназначенные для перевозки наливом в специальных грузовых помещениях - танках (емкостях) жидких грузов, в основном нефтепродуктов;

газовозы (Liquefied Gas Tankers) - это танкеры, предназначенные для перевозки природных и нефтяных газов в жидком состоянии под давлением и (или) при пониженной температуре, в специально предназначенных грузо­вых емкостях различных типов. Некоторые типы судов имеют рефрижера­торное отделение;

химовозы (Chemical Tankers) - это танкеры, предназначенные для перевозки жидких химических грузов, грузовая система и танки изготавлива­ются из специальной нержавеющей стали, либо покрываются специальными кислотостойкими материалами.

Конструкция корпуса определяется назначением судна и характе­ризуется размерами, формой и материалом частей и деталей корпуса, их взаимным расположением, способами соединения.

Рис. Внутреннее устройство судна а) сухогрузное судно; б) танкер
1-форпик; 2-грузовые трюмы (танки); 3-твиндек; 4-двойное дно; 5-диптанк;
6-машинное отделение; 7-туннель гребного вала; 8-ахтерпик; 9-ют;
10-средняя надстройка; 11-рубки; 12-бак; 13-сухогрузный трюм; 14-насосное отделение;
15-коффердам

Рассмотрим главные элементы маломерного судна.

Корпус — основная часть любого судна, состоящая из набора (каркаса) и обшивки. Набор представляет собой совокупность продольных и поперечных связей, обеспечивающих корпус жесткостью и придающих ему соответствующую форму.

Нос судна — передняя по ходу часть судна.

Корма — задняя часть судна.

Борт — боковая сторона корпуса. Каждое судно имеет два борта — правый и левый. Для определения бортов нужно стать лицом К носу судна, при этом справа будет правый борт, слева — левый.

Ватерлиния — теоретическая или условная линия, получающаяся от пересечения поверхности корпуса судна с горизонтальной плоскостью или уровнем воды. Грузовая ватерлиния — ватерлиния при наличии на судне установленного для него количества грузов и пассажиров. Грузовую ватерлинию рекомендуется провести контрастной краской вокруг всего корпуса. Грузить судно на осадку выше грузовой ватерлинии нельзя.

Осадка — размер погружения в воду корпуса судна. Различают осадку груженого судна и порожнего. Измеряется осадка от нижней кромки днища судна или от кромки лопасти гребного винта до действующей ватерлинии. Каждому водителю необходимо точно знать осадку своего судна в зависимости от загрузки, чтобы при плавании на мелководных участках не допускать посадки судна на мель или повреждения гребного винта.

Надводный борт — часть борта, находящаяся выше грузовой ватерлинии. В связи с тем что при правильной загрузке судна надводный борт в обычных условиях не погружается в воду, его иногда называют «сухим бортом».

Минимальная высота надводного борта — наименьшее расстояние от действующей ватерлинии до линии палубы или выреза в транце при полном водоизмещении судна.

Главные размерения судна и его элементы

Рис. 2. Главные размерения судна:

а) без постоянно выступающих частей;

б) с постоянно выступающими частями;

в) в поперечных сечениях корпуса.

К главным размерениям судна относятся длина, ширина, высота борта и осадка (рис. 2).

• Длина наибольшая (Lнб)- расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носа и кормы судна без учета выступающих частей.

• Длина габаритная (Lгб) - максимальная длина судна с учетом выступающих частей.

• Длина конструктивная (Lквл) - 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 (Внб) - расстояние по КВЛ, измеренное в самой широкой части судна без учета выступающий частей.

• Ширина габаритная (Вгб) - 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 (Тн) и кормой (Тк;). Разность между ними называется дифферентом D: Различают осадку груженого судна и порожнего. Измеряется осадка от нижней кромки днища судна или от кромки лопасти гребного винта до действующей ватерлинии. Каждому водителю необходимо точно знать осадку своего судна в зависимости от загрузки, чтобы при плавании на мелководных участках не допускать посадки судна на мель или повреждения гребного винта.

Набор корпуса, системы набора. Основные понятия и термины.

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 прочностью.

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

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

Набор корпуса судна являясь каркасом, делается из наиболее прочных материалов. Состоит он из продольных и поперечных связей. Основной продольной связью является киль, установлен ный в диаметральной плоскости судна. У деревянных судов он представляет собой прочный брус из крепких пород дерева (дуб, ясень и т. п.), а у металлических — утолщенную полосу металла. В носовой части судна непосредственно к килю присоединяется форштевень. Это загнутый кверху брус или металлический угольник, являющийся продолжением киля. Подобный брус или угольник, но установленный в кормовой части, называется ахтерштевнем. У деревянных судов форштевень и ахтерштевень, как и киль, изготовляют из прочных пород дерева. Кормовая часть моторных судов обычно заканчивается транцем. Он представляет собой раму из брусков дерева твердых пород, обшитую снаружи досками или фанерой. Транец надежно крепится к килю. Для судов с подвесными моторами транцы должны быть повышенной прочности, так как они воспринимают упор гребного винта и вибрацию работающего двигателя.

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)

.

Элементы набора

Продольными элементами (балками) судна являются:

Киль - продольная балка днищевого набора, проходящая посередине 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. 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.

На малых моторных судах (в отличие от крупных судов) внутри корпуса устанавливают привальные брусья. Верхняя грань бруса должна быть на одном уровне с верхней гранью самого верхнего пояса обшивки. Оба привальных бруса (правого и левого бортов) выгибают по обводам корпуса судна и крепят к каждому шпангоуту и бимсу шурупами диаметром 4—8 мм или болтами. В носу привальные брусья соединяют между собой и с форштевнем угольником, называемым брештуком. Кормовые ветви привальных брусьев крепят к транцевому шпангоуту и обшивке транца металлическими или дубовыми кницами.

Корпус моторного судна обычно разделяют специальными водонепроницаемыми переборками на три отсека. Носовой отсек называется форпиком, средний — рабочим отсеком и кормовой — ахтерпиком.

На рис. 8 показан разрез катера для пояснения основных наименований его корпуса и надстроек.

Рис 8 Разрез катера- 1 — перо руля, 2 — гельмпорт, 3 — румпель секторного типа, 4 — транец, 5 — отверстие газовыхлопа, 6 — настил палубы, 7 — привальный брус, 8- решетка воздухозаборника 9 степс, 10 —кормовой флагшток, // — клотик флагштока, 12—кормовой сигнальный огонь, 13— шахта воздухозаборника, 14— фальшборт, 15 — платформа кокпита 16—задрайка, 17 — леер (релинг), 18 — дверь фальшборта, 19—крышка люка, 20—поручень, 21 — комингс люка моторного отсека, 22 — крыша ходовой рубки, 23 — сиденье рулевого, 24 — штурвал, 25 — карлингс 26—бортовой сигнальный (отличительный) огонь, 27 — топовый сигнальный огонь, 28 — клютик мачты, 29 — пульт управления судном, 30— бимс, 31 мачта, 32 — подушка крепления мачты, 33 — крыша кубрика (каюты), 34— водонепроницаемая переборка, 35— швартовная утка, 36—киповая планка, 37 — комингс люка 38—горловина (лаз в переборке), 39 бимс, 40 — таранная переборка, 41—лобовая стойка кубрика, 42—карлингс кубрика, 43 — комингс кубрика, 44 — боковая стоика кубрика, 45 переборка, 46- стенка кубрика, 47—скуловой угольник, 48—водонепроницаемая переборка, 49 — бортовой стрингер 50 — фундамент двигателя, 51 -полубимс, 52—комингс кокпита, 53 — ахтерпиковая переборка 54 —дейдвудная труба, 55— кронштейн гребного вала 56 - гребной винт

Наружная обшивка. Наружная обшивка судна обеспечивает водонепроницаемость корпуса и одновременно участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна.

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

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.

Надстройки и рубки. Надстройками называются все закрытые помещения, расположенные выше верх ней палубы от борта до борта. Носовая надстройка называется баком, кормовая - ютом. Средняя надстройка специального название не имеет.

Суда на подводных крыльях

Суда на подводных крыльях еще можно встретить почти на каждой реке, водохранилище и на море. Это — пассажирские теплоходы, служебно-разъездные катера, моторные лодки, конструкции которых разрабатывают сами судоводители.

Быстроходность судов на подводных крыльях достигается главным образом благодаря уменьшению сопротивления воды движению корпуса судна. У таких судов корпус при движении не касается водной поверхности. Происходит это в результате действия подъемной силы крыльев, укрепленных под корпусом, которая во время хода поднимает судно над водой и удерживает его в таком состоянии до тех пор, пока судно движется с достаточной скоростью. Поскольку при этом в воде находятся лишь крылья, стойки, гребной вал и винт, а их суммарная площадь значительно меньше площади корпуса, то и сопротивление воды движению судна будет значительно меньшем.

Принцип действия подводного крыла можно рассмотреть на схеме (рис. 9). При движении в воде любого тела на него действует сила сопротивления воды R, направленная в сторону, противоположную движению.

Поскольку профиль крыла имеет несимметричную форму и к тому же при движении судна крыло расположено по отношению к потоку под некоторым углом а, называемым углом атаки, то полная сила R, действующая на крыло, отклонится от направления движения и будет направлена по отношению к нему под углом. Эту силу можно разложить на две составляющие: перпендикулярную направлению движения Y и параллельную направлению движения X. Составляющая Y называется подъемной силой, так как она стремится поднять крыло. Составляющая X называется лобовым сопротивлением, ибо она противодействует поступательному движению крыла. Возникновение подъемной силы связано с образованием около крыла циркуляционного потока, который, накладываясь на основной поток, ускоряет движение воды над крылом и замедляет под крылом. В связи с этим, согласно закону Бернулли, над крылом, где скорость потока увеличена, давление понижается, а под крылом, где скорость потока уменьшена, возрастает.

Чем больше скорость набегающего потока, тем больше будут подъемная сила и лобовое сопротивление. Эти силы зависят также от формы профиля крыла и от угла атаки. С увеличением угла атаки а подъемная сила сначала возрастает и при некотором значении, называемом критическим углом атаки акр, достигает максимального значения. При дальнейшем увеличении а подъемная сила уменьшается, что связано с отрывом потока от верхней поверхности крыла. Сила лобового сопротивления с увеличением угла атаки непрерывно растет.

Рис 9 Силы, действующие на профиль крыла

При малом угле атаки подводного крыла судно не сможет выйти на крылья из-за недостаточного значения подъемной силы, а при завышенном угле атаки — из-за большого лобового сопротивления.

Совершенство крыла принято оценивать величиной, называемой качеством крыла и представляющей отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению.

Обычно целесообразные скорости судов водоизмещением 0,5— 2 т, оборудованных подводными крыльями, находятся в пределах 40—70 км/ч. При скорости судна ниже 40 км/ч крыльевое устройство получается очень громоздким и тяжелым; при скоростях свыше 70 км/ч на крыльях возникает явление кавитации, движение становится неустойчивым.

В крыльевом режиме масса судна воспринимается подъемной силой носового и кормового крыльев, причем нагрузка чаще всего распределяется между ними поровну. Для исключения отрицательного влияния носового крыла на кормовое расстояние между ними должно быть не менее 12—15 хорд крыла.

На малых судах применяют различные системы подводных крыльев, наиболее распространенные из которых показаны на рис. 10. Преимущественное распространение из них для речных судов получили малопогруженные подводные крылья. Глубина погружения носового крыла такой конструкции составляет 15—20% его хорды, кормового — 20—25%, высота подъема корпуса небольших катеров над водой — 0,1 —0,5 м при ходовом дифференте на корму в 1,5—2,5°.

Малопогруженное крыло (рис. 10, а) имеет высокое гидродинамическое качество, поэтому необходимая подъемная сила обеспечивается при сравнительно малых его площадях. Существенным недостатком такого крыла, однако, является низкая мореходность: на волнении крылья могут оголяться, отчего происходят жесткие удары, так как в контакт с водой вступает сразу вся площадь крыла. На волнении судно с малопогруженными крыльями испытывает сильные колебания и часто срывается с крыльевого режима.

Мореходность судов на малопогруженных крыльях частично может быть повышена путем установки дополнительных несущих элементов, закрепленных под основным носовым крылом (рис. 10, б), расположения килевого участка —«чайки» в средней части крыла (рис.-10, в), дополнительных плоскостей на стойках крыла.

Рис 10 Схемы подводных крыльев, применяемых на маломерных моторных судах: а — малопогруженное крыло, б — крыло с дополнительным элементом, в — «чайка», г -крыло, пересекающее поверхность воды, д — трапециевидное крыло со стабилизаторами, е разрезное крыло

Недостатком в первых двух случаях является увеличение габаритной осадки судна в режиме плавания; в третьем — возрастание сопротивления из-за «замыкания» дополнительных плоскостей на ходу, к тому же эта схема не устраняет «проваливания» крыла при сходе с волны.

Пересекающие поверхность воды крылья (рис. 10, г, д) обеспечивают более высокие мореходные качества и, кроме того, обладают свойством саморегулирования при изменении нагрузки в широком диапазоне. Стабилизация движения осуществляется в результате изменения погруженной площади крыла. Вследствие большого погружения эти крылья меньше подвержены волновым возмущениям, затухающим с увеличением глубины. Подъемная сила на пересекающих поверхность воды крыльях в условиях волнения изменяется плавно, без потери устойчивости. Благодаря наклонным частям крыла судно обладает повышенной остойчивостью — при крене этот участок входит в воду и создаваемая на нем подъемная сила восстанавливает судно в прямое положение.для улучшения мореходных качеств судно может быть оборудовано разными типами подводных крыльев. Например, носовое крыло делают пересекающим поверхность воды, а кормовое — в виде плоского малопогруженного крыла.

В практике мелкого судостроения имеют распространение также разрезные носовые крылья (рис. 10, е), которые легко сделать складывающимися. Следует отметить, что гидродинамическое качество такого крыла несколько ниже, чем сплошного, поэтому для получения той же скорости требуется несколько большая мощность двигателя.

Классификация судовых помещений

Судовые помещения могут располагаться внутри основного корпуса, в надстройках и рубках. Основной корпус, как уже говорилось, подразделяется на отсеки водонепроницаемыми поперечными переборками, а сверху ограничивается палубой переборок, которая на многопалубных судах может не совпадать с верхней палубой. Крайнее носовое помещение называется форпиком и отделяется от трюма форпиковой (таранной) переборкой. При столкновениях форпик повреждается чаще всего, и в нем, как правило, находится водяной балласт. В носу также имеется цепной (канатный) ящик, в который укладывается якорная цепь. Длина форпика регламентируется Правилами Регистра. Крайний кормовой отсек - ахтерпик, в котором, в частности, размещается рулевая машина. Один (или несколько - на быстроходных судах) отсек занимает машинное отделение. Большинство помещений на грузовом судне - грузовые трюмы. Если судно имеет больше одной палубы, грузовые помещения выше нижней палубы называются твиндеками. Почти на всех судах устраивают двойное дно, предохраняющее грузовые и иные помещения от затопления при получении пробоин в днище. Отсеки двойного дна используют для хранения запасов топлива, а также для водяного балласта и т.п. На некоторых судах, кроме двойного дна, делают также двойные борта.

Из других помещений в основном корпусе назовем диптанки - глубокие отсеки для жидких грузов над двойным дном; вертикальные и горизонтальные коффердамы - узкие помещения, ограниченные двумя непроницаемыми переборками (палубами, платформами) и изолирующие цистерны для нефтепродуктов от других помещений.

Надстройки в оконечностях (бак и ют) не только уменьшают заливание палубы на волнении, но и создают запас плавучести, повышающий непотопляемость. В надстройках могут располагаться помещения разного назначения: жилые, служебные (отделения главных и вспомогательных механизмов, различного оборудования, мастерские, административные и др.), общественные (кают-компания, столовые, рестораны, спортзал, плавательный бассейн, библиотека и т.п.), специальные (рыбозавод, лаборатории, ангар для вертолета и т.п.) и множество других - помещения бытового обслуживания, пищеблока, медицинского назначения, запасов и снабжения и др. Палубы в надстройке называются палубой надстройки первого яруса, второго и т.д., считая снизу (в основном корпусе счет идет, наоборот, сверху вниз).

Расположение помещений изображается на чертежах общего расположения. Разработка таких чертежей при проектировании судна - довольно трудоемкая и ответственная работа. В последнее время, благодаря компьютерной технике и соответствующему программному обеспечению, ее удается упростить. При этом необходимо обеспечить не только требуемые объемы и площади каждого помещения, но и их взаимное расположение. Например, помещения экипажа и пассажиров должны быть изолированы друг от друга. Машинная команда должна располагаться вблизи машинного отделения, капитан и его помощники - в районе ходовой рубки. Имеются санитарные нормы, которые регламентируют размеры жилых и иных помещений (а также, например, уровни шума и вибрации в них).

Судовые помещения отделяются друг от друга переборками (непроницаемыми и проницаемыми) и выгородками - легкими конструкциями, металлическими, в том числе из легких сплавов, деревянными и др. Внутри многие помещения покрываются изоляцией, зашивкой; они могут иметь отделку. Изоляция очень важна для рефрижераторных (охлаждаемых) трюмов. Жилые и общественные помещения отделываются декоративными материалами. Изолирующие и отделочные материалы должны быть по возможности огнестойкими и не выделяющими при горении ядовитых веществ, поскольку на судах возможны пожары, представляющие серьезную опасность. Не следует думать, что пожар на судне, окруженном водой, легко ликвидировать. Огонь по судну может распространяться очень быстро, часто с выделением ядовитых газов, а при его тушении бывали случаи опрокидывания судов из-за попадания большого количества воды на высоко расположенные палубы. Для обнаружения возгорания, тушения огня, предотвращения его распространения по судну принимается комплекс специальных мер.

Почему стальное судно не тонет, а еще способно нести на себе значительные грузы и выдерживать затопление одного, а иногда и двух - трех отсеков, хотя плотность стали, из которой сделан корпус, почти в 8 раз больше, чем воды? Причина проста - корпус представляет собой сравнительно тонкую оболочку, подкрепленную набором - балками разных направлений и пустую внутри. В результате получается довольно легкая, но прочная конструкция, способная выдерживать нагрузки, действующие на судно в различных условиях эксплуатации: при постройке, погрузке или разгрузке, при плавании на волнении, во льдах, при ремонте, в частности, при постановке в док, при авариях. Вопросы прочности, в том числе нагрузки, действующие на судно, будут рассмотрены в следующем разделе. Здесь же мы поговорим о конструкции судов.

Основными элементами корпуса судна можно считать пластины различной ориентации - горизонтальные (днище, палубы), вертикальные продольные (борта) и поперечные (переборки), образующие обводы судна и обеспечивающие его непроницаемость. Листы вытянуты вдоль судна и образуют поясья. Но неподкрепленные пластины неизбежно будут смяты давлением воды, поэтому их подкрепляют балками в обоих (вдоль и поперек) или, реже, в одном направлении. Совокупность пластин и подкрепляющих их балок называется перекрытием (днищевым, бортовым, палубным).

Как правило, одна из сторон перекрытия заметно короче другой, и большинство подкрепляющих балок ориентировано вдоль короткой стороны, что обеспечивает меньшую массу при равной прочности. Эти балки называют балками главного направления (БГН). Расстояние между БГН обычно принимается одинаковым на значительном протяжении и называется шпацией (практической); в оконечностях размер шпации нередко уменьшается. Вдоль длинной стороны проходят более мощные балки, которые поддерживают БГН и называются перекрёстными связями (ПС).

В зависимости от ориентации БГН различают поперечную и продольную системы набора перекрытия. При поперечной системе БГН расположены в плоскости шпангоута, при продольной они направлены вдоль судна. Встречается клетчатая система набора, когда он разбивает перекрытие на приблизительно квадратные пластины.

Система набора судна в целом определяется системой набора его перекрытий. На небольших судах все перекрытия, как правило, набираются по поперечной системе. Она удобнее в постройке и обеспечивает более высокую местную прочность. На крупных судах, особенно на танкерах, предпочтительнее продольная система набора, которая позволяет повысить общую продольную прочность судна и, что очень важно, устойчивость пластин (потерей устойчивости пластин называется их выпучивание при сжатии, сопровождающееся потерей несущей способности). У крупнотоннажного танкера продольный размер перекрытия (расстояние между поперечными переборками) почти всегда меньше поперечного, что делает выгодной именно продольную систему. Система набора перекрытий может быть неодинаковой у разных перекрытий. Например, палуба и днище (двойное дно) могут быть набраны по продольной, а борта - по поперечной системе. Или в средней части применяется продольная, а в оконечностях - поперечная система. В таких случаях говорят о смешанной системе набора корпуса.

При поперечной системе набора судна его корпус, вытянутый в продольном направлении, похож на совокупность колец приблизительно прямоугольной формы. Каждое такое кольцо называется шпангоутной рамкой. Балки, проходящие под палубой, называются бимсами, по борту - шпангоутами (или бортовыми ветвями шпангоутов), в двойном дне - флорами. Флоры бывают водонепроницаемые (на продолжении поперечных переборок), сплошные (с вырезами для облегчения конструкции и для прохода), бракетные (из прямоугольных пластинок и ребер жесткости). Продольные балки (ПС) палубы называют карлингсами, борта и днища - соответственно бортовыми и днищевыми стрингерами. На судах, не имеющих двойного дна, днищевые стрингеры называют кильсонами. Заметим, что термин “палубный стрингер” относится к поясу палубы, непосредственно примыкающему к борту. Ширстрек - верхний пояс борта. В ДП по днищу проходит вертикальный киль, а примыкающий к нему лист днища называется горизонтальным килем. Палубный стрингер, ширстрек, горизонтальный киль делаются толще, чем примыкающие к ним поясья. На судах ледового плавания делается, кроме того, утолщенный ледовый пояс. На некоторых судах имеется туннельный киль, образованный двумя вертикальными непроницаемыми листами, расположенными вблизи ДП; внутри него проходят различные трубопроводы. На малых судах может применяться брусковый киль, выступающий вниз. В средней части по длине судна очень часто устанавливают бортовые (скуловые) кили, которые служат простейшими успокоителями бортовой качки. Балки разных направлений в составе шпангоутной рамки соединяются небольшими пластинками, форма которых приближается к треугольной - кницами. Кроме обычных, часто на судах делаются рамные шпангоуты, профиль которых приблизительно такой же, как и у ПС; рамные шпангоуты могут устанавливаться через 3 - 4 шпации. Люковые и иные вырезы в палубах подкрепляются комингсами. По борту выше верхней палубы располагается фальшборт. Переборки подкрепляются вертикальными стойками и горизонтальными шельфами.

На танкерах, в зависимости от их размеров, делаются одна, две или три продольные переборки, чтобы уменьшить удары жидких грузов при бортовой качке. Продольные и поперечные переборки могут быть гофрированными, причем гофры играют роль балок соответствующего направления.

При продольной системе основной набор называют продольными ребрами жесткости (палубы, борта, днища); перекрестными связями служат рамные шпангоуты (и бимсы, входящие в состав шпангоутной рамки). Могут применяться и усиленные продольные связи - карлингсы и стрингеры.

Конструкция корпуса судна изображается на нескольких чертежах. Конструктивный мидель-шпангоут показывает расположение и размеры поперечных связей (в том числе толщины наружной обшивки и настилов палуб) в нескольких характерных сечениях по длине судна. Строй корпуса изображает схему набора корпуса по всей его длине. Растяжка наружной обшивки представляет собой условную развертку наружной обшивки одного борта (иногда и двух бортов; в этом случае на растяжку нередко наносят и фактически измеренные при дефектации толщины листов на каждом борту) с указанием поясьев, поперечного и продольного набора.

Конструкция корпуса может включать много других элементов. Мы не останавливаемся на особенностях конструкции оконечностей, в том числе штевней, надстроек и рубок. Отметим, что палубы и платформы нередко опираются на вертикальные стержни трубчатого или коробчатого сечения - пиллерсы. Механизмы устанавливаются на фундаменты, которые обеспечивают безопасную передачу нагрузок на корпус. В корме судна часто имеется дейдвуд - узкое, вытянутое в вертикальном направлении пространство, не занятое полезным грузом. Внутри дейдвуда проходит линия вала одновинтового судна; на выходе из корпуса делается дейдвудный подшипник значительной длины. У многовинтовых судов валы выходят из корпуса через мортиры и поддерживаются кронштейнами или выкружками. Для предотвращения попадания воды внутрь корпуса через выходы валов применяются специальные уплотнения.

Примерно до середины ХХ в. металлические суда делались клепаными. В годы второй мировой войны начался массовый переход к сварному судостроению. В настоящее время остались лишь единичные клепаные суда. Сварка позволила заметно уменьшить массу корпуса, упростить технологию постройки, но потребовала радикальной переработки конструкций различных узлов корпуса и ужесточила требования к судостроительным материалам.

Конструкция судна в целом и отдельных его узлов оказывает большое влияние на прочность и, следовательно, безопасность плавания судна. Поэтому выбору толщин обшивки, настилов палуб и двойного дна, размеров подкрепляющих связей и т.п. уделяется серьезное внимание. Все эти характеристики, а также правила конструктивного оформления различных узлов корпуса регламентируются Правилами Регистра и другими отраслевыми нормативными документами, в которых обобщены многолетний опыт эксплуатации судов, анализ аварий, результаты научных исследований. При проектировании судна учитываются эти правила и нормы. Внедрение новых конструкций сопровождается тщательной проверкой их работоспособности в реальных условиях эксплуатации.

Корпуса морских гражданских судов делаются из сравнительно дешевой малоуглеродистой или низколегированной судостроительной стали. Малоуглеродистая сталь с пределом текучести (основной характеристикой прочности материала) 235 МПа (1 МПа - мегапаскаль = 1 МН/м 2) чаще применяется для небольших и средних судов; основные конструкции крупнотоннажных судов выполняются из более прочных (с пределом текучести 300 - 400 МПа) низколегированных сталей, с небольшими добавками марганца, хрома, никеля и т.п. Для отдельных конструкций используют нержавеющие стали. В корпусах крупных надводных кораблей и особенно подводных лодок широко применяются легированные стали с пределом текучести примерно до 1000 МПа. Для судовых надстроек, корпусов небольших судов используют легкие (плотность примерно 2,7 т/м 3) алюминиево-магниевые сплавы. Некоторые мелкие суда делают из дерева, стеклопластика и т.п. В отечественном судостроении, в том числе для корпусов атомных подводных лодок, используют дорогие, но очень прочные (на уровне лучших судостроительных сталей) и сравнительно легкие (плотность около 4,5 т/м 3) титановые сплавы. Для корпусов многих плавучих доков и отдельных судов, преимущественно несамоходных (например, дебаркадеров) используют железобетон. Находят применение и другие материалы - резина, пластмассы, медные сплавы, лакокрасочные, теплоизоляционные материалы и т.д.

Материалы для корпусов судов применяются в виде листов и профилей (полособульбов, уголков, швеллеров, двутавров и др.), получаемых путем прокатки; широко применяются также сварные профили (тавры). Детали сложной формы получают литьем или ковкой, профили из легких сплавов - прессованием (выдавливанием через профилированные отверстия).

Конструкция корпуса (рис. 1.15) определяется назначением судна и характеризуется размерами, формой и материалом частей и деталей корпуса, их взаимным расположением, способами соединения.

Корпус судна представляет собой сложное инженерное сооружение, которое в процессе эксплуатации постоянно подвергается деформации, особенно при плавании на волнении.

Рис. 1.15. Внутреннее устройство судна:
а) сухогрузное судно; б) танкер:
1 - форпик; 2 - грузовые трюмы (танки); 3 - твиндек; 4 - двойное дно; 5 - диптанк; 6 - машинное отделение; 7 - туннель гребного вала; 8 - ахтерпик; 9 - ют; 10 - средняя надстройка; 11 - рубки; 12 - бак; 13 - сухогрузный трюм; 14 - насосное отделение; 15 - коффердам При прохождении вершины волны через середину судна корпус испытывает растяжение, при одновременном попадании носовой и кормовой оконечностей на гребни волн корпус испытывает сжатие. Возникает деформация общего изгиба, в результате чего судно может переломиться (рис. 1.16). Способность судна сопротивляться общему изгибу называется общей продольной прочностью.

Рис. 1.16. Распределение нагрузок на корпусе судна на волне

Внешние силы, действуя непосредственно на отдельные элементы судового корпуса, вызывают их местную деформацию. Поэтому корпус судна должен также обладать местной прочностью.

Кроме этого, корпус судна должен обладать водонепроницаемостью, которая обеспечивается наружной обшивкой и настилом верхней палубы, которые крепятся к балкам, образующим набор корпуса судна («скелет» судна).

Система набора определяется направлением большинства балок и бывает поперечная, продольная и комбинированная.

При поперечной системе набора балками главного направления будут: в палубных перекрытиях – бимсы, в бортовых – шпангоуты, в днищевых – флоры. Такая система набора применяется на сравнительно коротких судах (до 120 метров длины) и наиболее выгодна на ледоколах и судах ледового плавания, так как обеспечивает высокую сопротивляемость корпуса при поперечном сжатии корпуса льдом. Мидель-шпангоут - шпангоут, находящийся на середине расчетной длины судна.

При продольной системе набора во всех перекрытиях в средней части длины корпуса балки главного направления расположены вдоль судна. Оконечности же судна при этом набираются по поперечной системе набора, т.к. в оконечностях продольная система не эффективна. Балками главного направления в средних днищевых, бортовых и палубных перекрытиях являются соответственно днищевые, бортовые и подпалубные продольные рёбра жёсткости: стрингеры, карлингсы, киль. Перекрёстными связями служат флоры, шпангоуты и бимсы.

Применение продольной системы в средней части длины судна позволяет обеспечить высокую продольную прочность. Поэтому данная система применяется на длинных судах, испытывающих действие большого изгибающего момента.

Рис. 1.17. Смешанный набор судна:
1 - киль; 2 - настила второго дна; 3 - бортовые стрингеры; 4 - бимс; 5 - палубный стрингер; 6 - кница; 7 - ширстрек; 8 - шпангоут; 9 - бортовой пояс; 10 - скуловой пояс; 11 - флор; 12 - днищевой стрингер; 13 - килевой пояс

Рис. 1.18. Подпалубный набор:
1 - палубный настил; 2 - бимсы; 3 - карлингс; 4 - пиллерс; 5 - бимсовые кницы; 6 - шпангоуты; 7 - бортовая обшивка

При комбинированной системе набора палубные и днищевые перекрытия средней части длины корпуса набираются по продольной системе набора, а бортовые перекрытия в средней части и все перекрытия в оконечностях - по поперечной системе набора. Такое комбинирование систем набора перекрытий позволяет более рационально решить вопросы общей продольной и местной прочности корпуса, а также обеспечить хорошую устойчивость листов палубы и днища при их сжатии.

Комбинированная система набора применяется на крупнотоннажных сухогрузных судах и танкерах. Смешанная система набора судна характеризуется примерно одинаковыми расстояниями между продольными и поперечными балками (рис. 1.17). В носовой и кормовой частях набор закрепляется на замыкающих корпус форштевне и ахтерштевне.

Рис. 1.19. Трюм балкера

Рис. 1.20. Сечение корпуса танкера с продольной системой набора:
1, 2, 3 – подпалубные, бортовые и днищевые ребра жесткости; 4 – днищевые кницы; 5 – вертикальный киль; 6 – флор; 7 – продольные переборки; 8 – шпангоут; 9 – рамный бимс; 11 – карлингсы; 12 – подпалубные кницы

Конструкция корпуса (рис. 1.15) определяется назначением судна и характеризуется размерами, формой и материалом частей и деталей корпуса, их взаимным расположением, способами соединения.

Корпус судна представляет собой сложное инженерное сооружение, которое в процессе эксплуатации постоянно подвергается деформации, особенно при плавании на волнении. При прохождении вершины волны через середину судна корпус испытывает растяжение, при одновременном попадании носовой и кормовой оконечностей на гребни волн корпус испытывает сжатие. Возникает деформация общего изгиба, в результате чего судно может переломиться (рис. 1.16). Способность судна сопротивляться общему изгибу называется общей продольной прочностью.

Внешние силы, действуя непосредственно на отдельные элементы судового корпуса, вызывают их местную деформацию. Поэтому корпус судна должен также обладать местной прочностью.
Кроме этого, корпус судна должен обладать водонепроницаемостью, которая обеспечивается наружной обшивкой и настилом верхней палубы, которые крепятся к балкам, образующим набор корпуса судна («скелет» судна).
Система набора определяется направлением большинства балок и бывает поперечная, продольная и комбинированная.
При поперечной системе набора балками главного направления будут: в палубных перекрытиях – бимсы, в бортовых – шпангоуты, в днищевых – флоры. Такая система набора применяется на сравнительно коротких судах (до 120 метров длины) и наиболее выгодна на ледоколах и судах ледового плавания, так как обеспечивает высокую сопротивляемость корпуса при поперечном сжатии корпуса льдом. Мидель-шпангоут – шпангоут, находящийся на середине расчетной длины судна.
При продольной системе набора во всех перекрытиях в средней части длины корпуса балки главного направления расположены вдоль судна. Оконечности же судна при этом набираются по поперечной системе набора, т.к. в оконечностях продольная система не эффективна. Балками главного направления в средних днищевых, бортовых и палубных перекрытиях являются соответственно днищевые,
бортовые и подпалубные продольные рёбра жёсткости: стрингеры, карлингсы, киль. Перекрёстными связями служат флоры, шпангоуты и бимсы. Применение продольной системы в средней части длины судна позволяет обеспечить высокую продольную прочность. Поэтому данная система применяется на длинных судах, испытывающих действие большого изгибающего момента.

При комбинированной системе набора палубные и днищевые перекрытия в средней части длины корпуса набираются по продольной системе набора, а бортовые перекрытия в средней части и все перекрытия в оконечностях – по поперечной системе набора. Такое комбинирование систем набора перекрытий позволяет более рационально решить вопросы общей продольной и местной прочности корпуса, а также обеспечить хорошую устойчивость листов палубы и днища при их сжатии. Комбинированная система набора применяется на крупнотоннажных сухогрузных судах и танкерах. Смешанная система набора судна характеризуется примерно одинаковыми расстояниями между продольными и поперечными балками (рис. 1.17). В носовой и кормовой частях набор закрепляется на замыкающих корпус форштевне и ахтерштевне.