К. Чайников - Общее устройство судов

Отношение расчетной глубины погружения к рабочей в иностранной литературе называется коэффициентом безопасности (аналогично отечественному понятию о запасе прочности).

Рис. 49. Конструкции поперечных сечений подводных лодок: а – однокорпусной; б – полуторакорпусной; в – двухкорпусной; г – многокорпусных. 1 – голландская подводная лодка «Дельфин» 2 – проект подводного танкера (США).

Коэффициент безопасности компенсирует возможные неточности при сложных расчетах и ряд принятых допущений. Зарубежные специалисты считают, что коэффициент безопасности следует выбирать таким, чтобы в случае провала в глубину на полной скорости лодка не могла бы превысить расчетную глубину погружения. При проектировании современных боевых подводных лодок американские специалисты считают возможным принимать коэффициент безопасности в пределах 1,5-2,0.

Американские экспериментальные подводные лодки рассчитаны на рабочую глубину погружения 600-960 м, а в перспективном проектировании подводные лодки рассчитываются на рабочие глубины, превышающие 4500 м.

Основным элементом конструкции подводного корабля является его прочный корпус, представляющий собою соединение круговых цилиндров или конических колец оболочки, называемых обечайками, подкрепленных поперечными ребрами жесткости – шпангоутами. В зарубежном подводном кораблестроении нашли применение также прочные корпуса с поперечными сечениями, имеющими вид овала и вертикальной или горизонтальной «восьмерки» (рис. 49).

Шпангоуты прочного корпуса имеют в сечении вид таврового профиля и поставлены внутри или снаружи корпуса. Наружный набор улучшает условия использования внутренних объемов и выполняет одновременно роль набора легкого корпуса. Для однокорпусных конструкций обычно применяют внутренние, а для двухкорпусных – наружные шпангоуты.

Поперечные водонепроницаемые переборки повышают устойчивость обшивки прочного корпуса и рассчитываются на равные с ним нагрузки. Как правило, применяются плоские поперечные переборки, полотнища которых подкреплены вертикальными стойками, опирающимися на прочный корпус и платформы.

Конструктивное оформление легкого корпуса, оконечностей подводных лодок, надстроек и ограждений выдвижных устройств рассчитывается на волновые нагрузки при плавании на водной поверхности (2,5-5 т/м²) или на взрывную нагрузку, которую принимают исходя из условия обеспечения равнопрочности всех конструкций лодки при подводном взрыве. Надстройки и ограждения выдвижных устройств некоторых атомных лодок ВМС США выполнены усиленными, исходя из возможности всплытия подводной лодки в битом льду или пробивки льда толщиной до 1 м.

В судостроении существуют два основных способа соединения деталей корпусных конструкций: сварной и заклепочный. Первый способ – основной, лишь в отдельных конструкциях корпуса применяются заклепочные соединения. В судостроении главным образом применяется метод электросварки. Соединения, выполненные электросваркой, обладают большими преимуществами, по сравнению с соединениями, выполненными при помощи клепки. Внедрение электросварки позволило:

1) уменьшить вес сварных конструкций корпуса приблизительно на 20%;

2) улучшить непроницаемость корпусных соединений;

3) удешевить на 50% стоимость постройки судна и резко сократить ее сроки благодаря упрощению технологии сборки и сварки корпусных конструкций;

4) сократить операции изготовления деталей корпуса в корпусообрабатывающих цехах и, как следствие, снизить стоимость оборудования на судостроительных заводах;

5) резко уменьшить шум при судокорпусных работах в связи с ограничением применения клепальных работ и резкого сокращения чеканки, а также прирубочных и сверловочных работ, исключительно вредно отражающихся на здоровье рабочих.

Типы сварных соединений, в основном применяемые в судостроении, показаны на рис. 50. Расположение в пространстве сварных швов показано на рис. 51.

Сварные швы, кроме того, классифицируют в зависимости от способа выполнения и калибра шва (рис. 52).

Электросварной шов выполняется ручным, полуавтоматическим или автоматическим способом.

Рис. 50. Типы основных сварных соединений: а – встык; б – тавровые; в – угловые; г – соединение внахлестку.

При соблюдении режима сварочных работ швы получаются качественными, их прочность соответствует расчетной прочности. Основными пороками сварных швов являются: несоответствие размеров шва заданным, пористость шва, трещины, кратеры, непровар основного металла или его пережог и т. п.

Контроль качества сварных швов, в которых могут быть не- провары, шлаковые включения, трещины, раковины и другие дефекты, производится выборочно просвечиванием чаще гамма-лучами и реже рентгеновскими лучами и методом ультразвуковой или магнитной дефектоскопии.

Испытание сварных швов на плотность может производиться водяной струей под давлением или промазкой швов керосином, который легко проникает в микрометрические трещины и оставляет жирные пятна на покрытой меловым раствором обратной стороне шва, наконец, продувкой шва воздухом (на обратную сторону шва наносится мыльный раствор) и т. п.

Заклепочные соединения выполняют в отдельных корпусных соединениях (соединение ширстрека с палубным стрингером или барьерные швы в районе скулы и т. д.).

В судостроении применяют формы закладных головок заклепок, показанные на рис. 53.

Для обеспечения снятия с судна судовых агрегатов или установок при демонтаже, большие размеры которых не позволяют пронести их через отверстия в корпусе, предусматриваются съемные конструкции, крепящиеся к основным конструкциям корпуса сваркой, заклепками, болтами или на шпильках.

Рис. 51. Расположение сварных швов в пространстве: а – нижний; б – вертикальный; в – горизонтальный; г – верхний (потолочный).

Рис. 52. Классификация сварного шва в зависимости от способа выполнения: а – сплошной; б – прерывистый; в – шахматный.

Рис. 53. Формы закладки головок заклепок: а – полукруглая; б – полупотайная; в – коническая; г – потайная.

Судовыми устройствами называется совокупность приспособлений, механизмов, машин и аппаратов, предназначенных для обеспечения нормальной эксплуатации судна.

Судовые устройства могут быть общими, необходимыми для всех судов, и специальными, обусловленными назначением судна. К общим судовым устройствам относятся: рулевое, якорное, швартовное и шлюпочное. К специальным можно отнести грузовые устройства, зависящие от перевозимого груза, промысловые устройства – на промысловых судах, тральные устройства – на тральщиках и т. д.

Механизмы, входящие в состав судовых устройств и расположенные в большинстве случаев на палубах, принято называть палубными вспомогательными механизмами. Они приводятся в действие электрическими или электрогидравлическими машинами.

Рулевое устройство служит для изменения направления движения судна, обеспечивая перекладку пера руля на некоторый угол в заданный промежуток времени.

Основные элементы рулевого устройства показаны на рис. 54.

Руль – основной орган, обеспечивающий работу устройства. Он действует только на ходу судна и в большинстве случаев располагается в кормовой части. Обычно на судне один руль. Но иногда для упрощения конструкции руля (но не рулевого устройства, которое при этом усложняется) ставят несколько рулей, сумма площадей которых должна быть равной расчетной площади пера руля.

Основной элемент руля – перо . По форме поперечного сечения перо руля может быть: а) пластинчатым или плоским, б) обтекаемым или профилированным.

Преимущество профилированного пера руля в том, что сила давления на него превосходит (на 30% и более) давление на пластинчатый руль, что улучшает поворотливость судна. Отстояние центра давления такого руля от входящей (передней) кромки руля меньше, и момент, необходимый для поворота профилированного руля, также меньше, чем у пластинчатого руля. Следовательно, потребуется и менее мощная рулевая машина. Кроме того, профилированный (обтекаемый) руль улучшает работу винта и создает меньшее сопротивление движению судна.

Форма проекции пера руля на ДП зависит от формы кормового образования корпуса, а площадь – от длины и осадки судна (L и Т). У морских судов площадь пера руля выбирается в пределах 1,7-2,5% от погруженной части площади диаметральной плоскости судна. Ось баллера является осью вращения пера руля.