Тус Рябченко. Учебное пособие под редакцией В. Ф. Сиряченко Издание четвертое, переработанное и дополненное Одесса Фенікс 2012
 Скачать 3.89 Mb.
|
|
6.3. Рулевое устройство Рулевое устройство предназначено для обеспечения управляемости судном (устойчивости на курсе и поворотливости). Общий вид рулевого устройства показан на рис.6.20. В состав рулевого устройства входят руль, привод руля, привод управления. В руль входит перо руля и баллер. Основой пера руля является мощная вертикальная балка – рудерпис. С рудерписом соединены горизонтальные рѐбра жесткости и петли. По сечению рули делятся на пластинчатые и обтекаемые. Обтекаемый руль - пустотелый в сечении имеет каплевидную форму, улучшает управляемость, увеличивает КПД винта, обладая собственной плавучестью, уменьшает нагрузку на подшипники. Из-за этих преимуществ практически все морские суда имеют обтекаемые рули. По положению оси вращения рули делятся на: небалансирные, полубалансирные и балансирные, По методу крепления к корпусу судна - обыкновенные, подвесные и полуподвесные (рис.6.19). У балансирных и полубалансирных рулей часть площади руля (до 20%) расположена в нос от оси вращения руля, что уменьшает момент и мощность, необходимую для поворота руля и нагрузку на подшипники. Баллер служит для передачи вращающего момента на перо руля и его поворота. Баллер – прямой или изогнутый стержень, который крепится одним концом к перу руля с помощью фланца или конуса, а другой конец входит через гельмпортовую трубу и сальник в корпус судна. Баллер поддерживается подшипниками, на его верхний конец насажен румпель – одноплечий или двуплечий рычаг. Рулевой привод связывает баллер руля с рулевой машиной и состоит из румпеля и соответствующей передачи к нему от рулевой машины. Наибольшее Рис. 6.19.Основные типы рулей: а – обыкновенный небалансирный; б – балансирный; в – балансирный подвесной; г – полубалансирный полуподвесной. 87 применение имеет гидравлический плунжерный привод рис. 6.21 и рулевая машина с качающимися цилиндрами рис. 6.23. Находят применение зубчатосекторный привод(устаревший тип), румпельный и винтовой (рис.6.22). От рулевого устройства зависит безопасность судна, поэтому требуется, чтобы кроме основного привода был и запасной. Основной привод должен обеспечивать поворот руля на полном ходу судна с 35° одного борта до 30° другого борта за 28 сек (механический ограничитель поворота руля на 35 о , а конечный выключатель на 30 о ). Запасной привод должен обеспечивать перекладку руля при половинной скорости (но не менее 7 узлов) с 20° на 20° другого борта за 60 сек. Аварийный привод должен быть предусмотрен, если какая-либо ватерлиния проходит выше палубы румпельной (помещения, где размещена рулевая машина). Учитывая особую важность рулевого устройства для безопасности судна, на современных судах обычно устанавливают два одинаковых привода, которые соответствуют требованиям к основному приводу (рис. 6.21). Это значительно повышает надѐжность рулевого устройства, так как в этом случае возможна взаимная замена узлов. При гидроприводе поворот руля осуществляется за счѐт подачи масла высокого давления в один из гидроцилиндров и под действием плунжера Рис. 6.20. Рулевое устройство 1 – перо руля; 2 – рудерпис; 3 – баллер; 4 – нижний подшипник; 5 – рулевая машина; 6 – гельпортовая труба. 88 поворачивается румпель и руль (из противоположного гидроцилиндра масло свободно сливается). Ручной румпельный привод (рис.6.22.а) применяется на катерах. Так как тросы намотаны на барабан в противоположных направлениях, то при вращении штурвала с барабаном один трос удлиняется, а второй укорачивается, что заставляет поворачиваться румпель и руль. Рис. 6.21. Общий вид (а) и схема действия электрогидравлической рулевой машины (б ): 1-баллер, 2 – румпель, 3 – цилиндр, 4 – плунжер, 5 – электродвигатель, 6 – масляный насос, 7 – пост управления. Рис. 6.22. Рулевые приводы: а – румпельный; б – винтовой; в – секторный 1- перо руля; 2- баллер; 3- румпель; 4- штуртрос; 5- зубчатый сектор; 6- пружинный амортизатор; 7-винтовой шпиндель; 8- ползун. 89 Винтовой привод (рис.6.22.б) применяется на небольших судах. Так как резьба на шпинделе в районе ползунов противоположного направления, то при вращении шпинделя в одну сторону ползуны сближаются, а при вращении в другую - удаляются друг от друга. Это заставляет поворачиваться румпель и руль. Зубчато-секторный привод раннее достаточно широко применялся (рис.6.22.в). Приводится в движение электромотором через редуктор. В этом приводе румпель как всегда жѐстко посажен на баллер, а зубчатый сектор свободно вращается на баллере. Румпель связан с сектором пружинным аммортизатором, что смягчает удары волн передаваемые от пера руля на редуктор Привод управления рулевой машины связывает штурвал, расположенный в рулевой рубке и рулевую машину. Наиболее распространены электрический и гидравлический приводы. Рис. 6.23. Рулевой привод с качающимися цилиндрами В узкостях на малом ходу судно плохо слушается руля, так как малая скорость набегающего на руль потока резко уменьшает поперечную гидродинамическую силу на руле. Поэтому в этих случаях обычно прибегают к помощи буксиров или на судне устанавливают средства активного управления (САУ): подруливающие устройства, выдвижные поворотные винтовые колонки, активные рули, поворотные насадки. Подруливающие устройства (рис. 6.24.а) обычно устанавливают в носовой части судна, а иногда и в кормовой. Для того, чтобы ниша в корпусе не создавала дополнительного сопротивления на ходу судна, она закрывается жалюзями. Выдвижная рулевая колонка обеспечивает упор в любом направлении, поэтому она часто используется на малых судах и плавсредствах для удержания на одном месте на больших глубинах. На малых глубинах возможно повреждение колонки. Активный руль (рис.6.25) – это установленный в пере руля небольшой винт с приводом от электродвигателя или гидродвигателя, расположенного в 90 капсуле, встроенной в руль. В некоторых случаях привод винта осуществляется от электродвигателя, расположенного в румпельной через вал, который проходит через полый баллер. При неработающем главном двигателе руль может поворачиваться до 90 о и создавать упор в нужном направлении при работе вспомогательного винта. Иногда этот вариант САУ используется, когда необходимо обеспечить малую скорость судна порядка 2 – 4 узлов Поворотная насадка (рис. 6.25.б) представляет собой обтекаемое кольцеобразное тело, внутри которого вращается винт. При повороте насадки отклоняется отбрасываемая винтом струя воды, что вызывает поворот судна. Поворотная насадка значительно улучшает поворотливость на малых ходах и особенно на заднем ходу. Это объясняется тем, что вся струя воды отклоняется насадкой как на переднем, так и на заднем ходу, в отличие от руля. Кроме того, в ряде случаев насадка позволяет увеличить КПД винта. Крыльчатый движитель, как было показано в первой части, позволяет перемещаться судну в любом направлении. Рис. 6.24. Подруливающее устройство (а) и выдвижная поворотная движительно- рулевая колонка (б). Рис.6.25 Активный руль (а) и поворотная насадка (б ): 1- перо руля; 2- вспомогательный винт; 3- электродвигатель;4- баллер; 5- электрокабель; 6- гребной винт; 7-насадка поворотная. 91 Все большую популярность приобретают азимутальные комплексы ―AZIPOD‖, которые устанавливаю на пассажирских судах и даже на суда арктического плавания. Типичная компоновка предусматривает: две кормового расположения поворотные винторулевые колонки, удерживающие гондолы, вмещающие в себя электродвигатели, приспособленные для вращения ―тянущих‖ гребных винтов (ВФШ) (рис.6.26). Мощность каждой из колонок до 24000 квт. Специальный гидравлический привод обеспечивает поворот каждой из гондол на 360° с угловой скоростью до 8° за секунду. Управление вращением винтов дает возможность выбрать любой режим работы в диапазоне от ―полного вперед‖ до ―полного назад‖. Существенно, что режим ―полный назад‖ может быть обеспечен судну без разворота колонок-гондол на 180°. ―Ходовой режим‖—используется при движении судна с относительно большой скоростью; гондолы при этом поворачиваются синхронно (углы совместной перекладки в пределах ±35°). Отмечается высокая гидродинамическая эффективность такого рулевого комплекса: управляемость судна остается приемлемой даже при остановке вращения винтов. Ходовой режим допускает экстренное торможение (за счет реверса – без поворота колонок); ―Режим маневрирования‖ (мягкая форма) – используется при движении судна с относительно малой скоростью. В этом режиме одна из гондол сохраняют функцию ―маршевого‖ устройства, вторую разворачивают на 90°, заставляя работать в качестве мощного кормового подруливающего устройства; ―Режим маневрирования‖ (жесткая форма) – винты, переложенные на правый и левый борт (+45° и –45°), заставляют вращаться ―вперед‖ или ―назад‖. Если винт правой гондолы работает ―вперед‖, левой – ―назад‖, возникает Рис.6.26. Винторулевые колонки типа ―AZIPOD‖ 92 поперечная управляющая сила в направлении правого борта; в симметричной ситуации – в направлении левого борта. 6.4. Спасательные средства Спасательные средства предназначены для спасения экипажей и пассажиров в случае аварии судна. К спасательным средствам коллективного пользования относятся спасательные шлюпки и плоты, к индивидуальным - нагрудники, жилеты, спасательные круги и гидрокостюмы. Число мест в спасательных шлюпках находящихся на пассажирском судне должно быть не менее числа пассажиров и экипажа, на грузовом – с каждого борта не менее 100% экипажа (на пассажирском судне безопасность в значительной мере обеспечивается непотопляемостью судна). ж) Рис.6.27. Рабочая шлюпка - а – открытая гребная, деревянная, металлическая или пластмассовая. Спасательные шлюпки: б – закрытая моторная; в – закрытая пластмассовая; г – танкерная; д – закрытая, танкерная, моторная; е – разрез закрытой моторной шлюпки, ж – сбрасываемая шлюпка : 1 – крышки; 2 – люк сходный; 3 – люк световой; 4 – леер спасательный; 5 – рубка рулевая; 6 – вентиляционная головка; 7 – бросательный конец; 8 – подъемное устройство; 9 – рундук; 10 – двигатель. 93 Спасательные шлюпки имеют внутренний запас плавучести за счет воздушных непроницаемых ящиков или пеноматериала. Внутренний запас плавучести обеспечивает непотопляемость шлюпки с людьми и снабжением при заливании водой. Спасательные шлюпки имеют запас воды, провизии и необходимого снабжения. Спасательные шлюпки для движения должны иметь двигатель, ручной рычажный привод на винт вышел из употребления. Скорость шлюпки должна быть не менее 4-5 узлов, вес не более 20,3т, длина не менее 7,3м и вмещать не более 150 человек. Спасательная шлюпка должна быть закрытого типа и самовосстанавливаться после переворачивания. На пассажирских судах — полузакрытого типа и иметь укрытие от непогоды. На современных грузовых судах устанавливаются сбрасываемые герметичные отсеки для всего экипажа, которые располагаются в кормовой части судна или сбрасываемые шлюпки (шлюпки свободного падения, рис.6.29). Переход к сбрасываемым отсекам обусловлен опасностью удара о судно при спуске шлюпки в условиях волнения и качки; отсутствие хода компенсируется широкой сетью спасательных служб и средств оповещения. При значительном крене судна невозможно спустить шлюпку с одного из бортов. Поэтому при комплектации судна шлюпками тросового спуска необходимо иметь их две. А вот шлюпок сбрасываемых достаточно одной, она крепится с кормы, откуда и сбрасывается с уже работающим двигателем, отвозя команду от воронки. На сегодняшний день сбрасываемые спасательная шлюпка считаются самым надежными средствами спасения экипажей морских судов. Существует и экономическая целесообраз- ность их применения: один комплект оборудования на базе такой шлюпки дешевле двух комплектов оборудования на базе бортовых шлюпок тросового спуска. Поэтому строящиеся и модернизи- руемые в последнее время суда оснащаются, как правило, сбрасываемыми спасательными шлюпками. Шлюпбалки. Для спуска шлюпок используются только гравитационные шлюпбалки: Рис. 6.28. Типы гравитационных шлюпбалок: а – скатывающаяся; б – одношарнирная; в – двух шарнирная. 94 скатывающиеся, одношарнирные, двух шарнирные (рис.6.28). Спуск должен обеспечиваться со стороны поднятого борта при крене 25° и дифференте 10°. Скорость спуска должна регулироваться тормозом лебедки, а подъем шлюпки обычно осуществляется с помощью электропривода. Рис.6.29. Шлюпка сбрасываемая Танкерные спасательные шлюпки должны обеспечить эвакуацию экипажа танкера через разлитые и загоревшиеся нефтепродукты. Для этого спасательная шлюпка должна выдерживать не менее 10 минут температуру 1200°С. Поэтому эти шлюпки моторные закрытого типа, стальные с хорошей изоляцией, а также предусматривается орошение шлюпки забортной водой. Скорость шлюпки должна быть не менее 6 узлов. Для дыхания людей, работы двигателя, создания подпора воздуха (для исключения попадания дыма) предусмотрен запас сжатого воздуха в баллонах. Для того, чтобы член экипажа не оставался на судне во время спуска шлюпки, предусмотрено управление спуском из самой шлюпки. Для исключения перегрева шлюпки во время спуска должно быть предусмотрено орошение судном зоны спуска. Дежурные шлюпки Особый класс шлюпок составляют моторные полужесткие надувные шлюпки вместимостью на 5-6 человек спускаемые с помощью особой шлюпбалки для спасения человека за бортом. 95 Спасательные плоты Спасательные плоты относятся к спасательным средствам коллективного пользования и вмещают 6-20 человек. Количество мест в спасательных плотах на судне должно быть не менее 50% от количества экипажа грузовых судов и 25% людей на борту пассажирского судна. Наиболее широкое распространение получили сбрасываемые надувные спасательные плоты, в то же время имеются жесткие и полужесткие плоты. Надувной спасательный плот хранится на судне в контейнере и при сбрасывании за борт контейнер раскрывается, и плот надувается. Если судно тонет, то благодаря гидростату плот освобождается и всплывает. Плоты имеют необходимое снабжение. Если надувные плоты надуваются у борта судна и спускаются с людьми, то такие плоты могут заменить шлюпки в южных районах плавания. Спасательные нагрудники, гидрокомбинезоны и спасательные круги относятся к индивидуальным спасательным средствам. Рис.6.27. Жесткие спасательные плоты: а – металлический; б – пластмассовый. Рис.6.28. а – плот спасательный надувной общий вид; б – каркас плота 1 – входной трап; 2 – плавучий якорь; 3 – надувное днище; 4 – шторка входа; 5 – сигнальный огонь; 6 – двойной тент; 7 – водосборник; 8 – газовый баллон в чехле; 9 – пусковой линь; 10 – водобалластный карман; 11 – леер; 12 – надувное сиденье; 13 – надувная дуга; 14 – камера плавучести; 15 – буксирное приспособление; 16 – банка. 96 Р На судне в каютах должны быть нагрудники по количеству людей на борту плюс на местах несения вахты – по числу вахтенных. 6.5. Грузовое устройство Грузовая стрела является одним из самых древних грузовых устройств. В настоящее время грузовые стрелы усовершенствованы и успешно конкурируют с другими видами грузовых устройств. К легким грузовым стрелам относятся стрелы грузоподъемностью не более 10т. Наиболее простая конструкция одиночной легкой грузовой стрелы показано на рис. 6.30. Стрелы имеют ряд преимуществ: просты и дѐшевы, допускают работу малоквалифицированным персоналом, возможна работа на рейде при небольшой качке. Однако у такой стрелы есть недостатки: стрелу с грузом можно поворачивать оттяжками, но часто нельзя изменить вылет стрелы с грузом, так как на топенанте (с помощью которого изменяется вылет) нет соответствующей лебедки. Вылет стрелы можно изменять без груза с помощью турачки лебедки через канифас-блоки, поворот вручную с помощью оттяжек, подъем – лебедкой. Это приводит к тяжелой и малопроизводительной работе с грузами (цикл 4-5 мин). Поэтому такая система в настоящее время используется только для погрузки снабжения, запчастей, провизии и т.д. Рис.6.5. Индивидуальные спа- сательные средства: а – спа- сательный круг со светящим-ся буйком; б – спасательный жилет; в – спасательныйкос-тюм- комбинезон; г – спаса-тельный нагрудник. Рис.6.29. Индивидуальные спасательные средства: а - спасательный круг со светящимсябуйком, б - спасательный жилет, в - спасательный костюм-гидрокомбинезон, г - спасательный нагрудник. 97 Спаренная работа стрел. При спаренной работе легких стрел ―на телефон‖ полностью механизирован процесс погрузки и выгрузки, что уменьшает цикл до 35-40с., уменьшает раскачивание груза. При работе на телефон одна стрела устанавливается над причалом (―береговая‖), а вторая – над трюмом (―трюмная‖). Положение стрел закрепляется оттяжками и топрик-талями (соединяющими ноки двух стрел). При спаренной работе в оттяжках возникают значительно большие усилия, чем при одиночной работе. Поэтому, обязательно заводятся контр-оттяжки, которые имеют значительно большую прочность. Также и в шкентелях могут возникнуть значительно большие усилия, чем при одиночной работе. Рис.6.31. Схема спаренной работы легких стрел. 1 – топенант; 2 – контроттяжки; 3 – оттяжки; 4 – топрик-тали; 5 – шкентели; 6 – гак; 7 – лебедки Рис.6.30. Грузовая стрела 1 – стрела; 2 – мачта; 3 – башмак шпора; 4 – вертлюг шпора; 5 – обух топенанта; 6 – блок топенанта; 7 – топенант; 8 – обух нока; 9 – грузовой блок; 10 – противовес; 11 – вертлюг; 12 – гак; 13 – оттяжка; 14 – тали оттяжки; 15 – грузовой шкентель; 16 – направляющий блок; 17 – конец к лебедке; 18 – грузовая лебедка; 19 – палубный обух топенанта; 20 – конец к канифас-блоку; 21 – треугольное звено 98 Поэтому грузоподъемность при спаренной работе стрел уменьшается примерно на 30%. При погрузке груза шкентелем береговой стрелы груз поднимается выше фальшборта, затем подтягивается шкентель трюмной стрелы и послабляется шкентель береговой так, чтобы груз перемещался горизонтально до люка судна. Затем на шкентеле трюмной стрелы груз спускается в трюм (при послабленном шкентеле береговой стрелы). При выгрузке операции проводятся в обратном порядке. В случае спаренной работы стрел груз в трюме приходится растаскивать вручную или с помощью трюмной механизации. Такая система работы устраивала всех, пока раскрытие судов было малым (малая площадь люка по отношению к площади трюма). С увеличением раскрытия судов для повышения производительности и механизации грузовых работ потребовались грузовые устройства, способные укладывать груз в любую точку трюма. Одним из таких устройств являются краны. |