1. Судовые устройства

1.1. Рулевое устройство

Рулевое устройство служит для изменения направления движения судна, обеспечивая перекладку пера руля на некоторый угол в заданный промежуток времени.  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.Баллер руляв кормовой подзор корпуса входит через гельм- портовую трубу. На верхней части баллера (голове) крепится на шпонке рычаг, называемыйрумпелем, служащий для передачи вращательного момента от привода через баллер на перо руля.

Судовые рули принято классифицировать по следующим признакам (рис. 55).  По способу крепления пера руля с корпусом судна различают рули:  а) простые — с опорой на нижнем торце руля или со многими опорами на рудерпосте;  б) полуподвесные — с опорой на специальном кронштейне в одной промежуточной точке по высоте пера руля;  в) подвесные — висящие на баллере.  По положению оси вращения относительно пера руля различают рули: 

а) пебалапсириые — с осью, размещенной у передней (входящей) кромки пера;  б) полубалансирные — с осью, расположенной на некотором расстоянии от передней кромки руля, и отсутствием площади в верхней части пера руля, в нос от оси вращения;  в) балансирные — с осью, расположенной так же, как у полу- балансирного руля, но с площадью балансирной части пера на всю высоту руля. 

Рис. 55. Классификация судовых рулей в зависимости от способа крепления их с корпусом и расположения оси поворота: а — небалансирные; б— балансирные. 1 — простой; 2 — полуподвесной; 3 — подвесной.

Отношение площади балансирной (носовой) части ко всей площади руля называется коэффициентом компенсации, который у морских судов лежит в пределах 0,20—0,35, а у речных 0,10—0,25.  Рулевой приводпредставляет собой механизм, передающий на руль усилия, развиваемые в рулевых двигателях и машинах.Рулевая машинана судах приводится в действие электрическими или электрогидравлическими двигателями. На судах длиною менее 60 м разрешается вместо машины установка ручных приводов. Мощность рулевой машины выбирается исходя из расчета перекладки руля на предельный угол до 35° с борта на борт за 30 сек.  Рулевой привод предназначается для передачи команд от штурмана из рулевой рубки к рулевой машине в румпельное отделение. Наибольшее применение находят электрическая или гидравлическая передачи. На малых судах применяются валиковые или тросовые приводы, в последнем случае этот привод называют — штуртросовым.

Контрольные приборы следят за положением рулей и исправным действием всего устройства.

Приборы управления передают приказания рулевому при управлении рулем вручную. Рулевое устройство — одно из самых важных устройств, обеспечивающих живучесть судна.

На случай аварии рулевое устройство имеет дублирующий пост управления рулем, состоящий из штурвала и ручного привода, расположенных в румпель ном отделении или вблизи от него.

На малых ходах судна рулевые устройства становятся недостаточно эффективными и порой делают судно совершенно неуправляемым.

Для повышения маневренности на современных судах некоторых типов (промысловых, буксирах, пассажирских и специальных судах и кораблях) устанавливают активные рули, поворотные насадки, подруливающие устройства или крыльчатые движители. Эти устройства позволяют судам самостоятельно выполнять сложные маневры в открытом море, а также проходить без вспомогательных буксиров узкости, входить на акваторию рейда и гавани и подходить к причалам, разворачиваться и отходить от них, экономя на этом время и средства.

1.2. Подруливающее устройство

Для улучшения маневренности судна на малых ходах, когда обычное рулевое устройство недостаточно эффективно, особенно при швартовке судна у пирса и движении в узких местах (каналы, шхеры, ограниченный фарватер), устанавливают дополнительные средства управления: носовые рули, а также средства активного управления (САУ) — направляющие насадки, активные рули, подруливающие устройства и вспомогательные движительно- рулевые колонки (ВДРК).

Носовой рульразмещают в нижней части носовой оконечности. Его применяют на паромах так называемого челночного типа, т. е. плавающих попеременно носом и кормой. Широкого распространения не получил.

Рис. 65. Активный руль (а) и поворотная насадка (в).

1 - перо руля; 2- винт подруливающего устройства; 3- гидравлический двигатель; 4- баллер; 5 – трубопровод; 6- гребной винт; 7- поворотная насадка

Активный руль(рис. 65) — это небольшой гребной винт, установленный в пере обычного руля и приводимый в действие от электродвигателя, расположенного либо непосредственно вместе с ним в пере руля, либо в баллере. При перекладке руля с работающим в нем гребным винтом последний создает упор, поворачивающий кормовую оконечность судна, даже если оно не имеет хода.

Работающий гребной винт активного руля может также сообщать судну малый ход вперед. Активные рули применяют на траулерах, паромах, исследовательских и других судах. Недостатком их является вызываемое дополнительное сопротивление движению судна на полном ходу и в связи с этим некоторое снижение скорости.

Поворотная насадка(рис. 65, б) представляет собой кольцеобразное тело, укрепляемое на баллере, ось которого расположена в плоскости диска гребного винта. При повороте насадки (устанавливаемой вместо руля) отбрасываемая гребным винтом струя воды отклоняется, что и вызывает поворот судна.

Поворотная насадка не только значительно улучшает поворотливость судна на малых ходах (особенно на заднем), но и позволяет при постоянной мощности увеличить скорость на 4—5 %. Поворотные насадки широко применяют на речных судах, толкачах-буксирах и некоторых рыбопромысловых судах.

Подруливающее устройство(рис. 66, а) — это расположенная в носовой

(реже, в кормовой) оконечности труба, перпендикулярная к ДП, со сквозными выходами на оба борта, закрываемыми обычно жалюзи. В этой трубе размещают гребной винт или крыльчатый движитель, образующий направленную перпендикулярно к ДП судна струю воды, создающую упор, под действием которого и поворачивается нос (или корма) судна. При установке двух подруливающих устройств (в носу и корме) эффективность их действия возрастает благодаря возможности одновременной работы в разные стороны. При работе обоих устройств в одном направлении судно может перемещаться лагом, что очень удобно при швартовке у пирса. Подруливающие устройства обеспечивают высокую маневренность в дрейфе и на малых ходах (при скорости не более 2—6 уз), поэтому их обычно ставят на судах, имеющих частые швартовки (например, на пассажирских судах, паромах, спасателях и др.). Подруливающее устройство на океанских пассажирских лайнерах и крупнотоннажных судах позволяет им входить в порты, подходить к причалу и отходить от него без помощи буксиров.

Рис. 66. Подруливающее устройство и вспомогательная движительно-рулевая колонка

В последнее время на некоторых танкерах встречается подруливающее устройство в виде водометного движителя, использующего энергию балластного, или грузового насоса. Интересны также применяемые на некоторых паромах, промысловых и исследовательских судах и на судах технического флота ВДРК — выдвигаемые под днищем поворотные колонки с гребным винтом, создающим упор в нужном направлении (рис. 66, б).

Как показывают расчеты, для удовлетворительной управляемости на малых ходах подруливающее устройство должно создавать упор, равный 40—60 кН (4—6 кгс) на каждый квадратный метр площади подводной части ДП судна.

1.3. Якорно-швартовное устройство

Якорное устройство служит для обеспечения надежной стоянки в море, на рейде и в других местах, удаленных, от берега, путем крепления за грунт с помощью якоря и якорной цепи. В его состав входят: якоря, якорные цепи (канаты), якорные машины, якорные клюзы и стопоры.

На морских судах в качестве становых и стоп-анкеров применяют двулапые якоря: бесштоковые, с поворотными лапами (якоря Холла, Грузона и штоковые, с неподвижными лапами - адмиралтейские. Поэтому на крупных судах, как правило, применяют тяжелые бесштоковые якоря Холла, легко убираемые в клюзы.

Якорная цепь служит для крепления якоря к корпусу судна. Она состоит из звеньев, образующих смычки длиной 25 - 27 м, соединенные одна с другой при помощи специальных разъемных звеньев. Смычки образуют якорную цепь длиной от 50 до 300 м. В зависимости от расположения в якорной цепи различают якорную (крепящуюся к якорю), промежуточные и коренную смычки. Крепят якоря к якорной цепи при помощи якорных скоб. Чтобы предупредить скручивание цепи, в нее включают поворотные звенья - вертлюги. Для крепления экстренной отдачи коренного конца якорной цепи применяют специальные устройства с откидным гаком. По Правилам Регистра устройство для быстрой от дачи якорной цепи, устанавливаемое в цепном ящике, должно иметь дистанционный привод управления, выведенный на открытую или другую палубу в доступном месте.

Швартовные устройства

Швартовное устройство предназначено для обеспечения подтягивания судна к береговым и плавучим сооружениям и надежного крепления судна к ним. Операцию подтягивания и крепления судна называют швартовкой, а судно, закрепленное на швартовах, - ошвартованным.

Возможны следующие виды швартовки судна: лагом (бортом) к причалу (пирсу, дебаркадеру); кормой к причалу; к специальному причалу железнодорожных и автомобильных паромов; постановка на бочку.

Для обеспечения выполнения швартовных операций на судах всех назначений предусматривают швартовное устройство, состоящее из следующих деталей, механизмов и снабжения:

– швартовов - гибких связей в виде стальных проволочных, растительных канатов или канатов из искусственных волокон, с помощью которых судно подтягивают и закрепляют у причала;

– кнехтов - стальных или чугунных тумб, надежно закрепленных на палубе, и служащих для крепления швартовов на судне;

– киповых планок, роульсов и клюзов, которые обеспечивают определенное направление движения швартовных канатов и предохраняют их от перегибов на острых кромках фальшборта или борта судна;

– вьюшек, уток для хранения швартовных канатов;

– легости (бросательный конец), служащей для подачи швартовов с судна на берег, причальную стенку и т.д.;

– привальных брусьев на всей длине корпуса судна, входящих в состав кранцевого (отбойного) устройства, служащего для восприятия нагрузок при швартовке и предохранения обшивки от смятия;

– кранцев всевозможных типов для предохранения корпуса и надстроек от повреждения при швартовке;

– швартовных механизмов, с помощью которых выбирают швартовные канаты и подтягивают судно к причалу.

Основными типами якорно-швартовных механизмов являются якорно-швартовный брашпиль или якорно-швартовные шпили.

1.4. Грузовые устройства

Грузовые устройства предназначены для выполнения погрузочно-разгрузочных работ судовыми средствами.

В состав грузовых устройств на сухогрузных судах входят грузовые стрелы или краны, закрытия грузовых люков и средства внутритрюмной механизации. На суднах типа «ро-ро» к грузовым устройствам относят погрузочные лифты, аппарели (внутренние и забортные – рампы); на лихтеровозах типа «ЛЭШ» - катучие козловые краны. НА наливных судах роль грузовых устройств выполняют насосы и трубопроводы, с помощью которых погружают и выгружают жидкий груз. На судах, перевозящих сыпучие грузы, древесную щепу и т.п. в состав грузовых устройств входят ленточные транспортеры, пневмопогрузчики и другие специальные устройства.

На пассажирских судах к числу грузовых устройств могут быть отнесены всевозможные лифты (для пассажиров, команды и багажа), а также устройства для погрузки на судно автомашин, багажа и провизии.

Грузовая стрела бывают легкие, грузоподъемностью до 10 тонн и тяжеловесные – грузоподъёмностью от 10 до 200-300 т. Грузовые стрелы устанавливают на мачтах или грузовых колоннах.

Легкая грузовая стрела состоит из длинного металлического (реже, деревянного) стержня трубчатой или ажурной конструкции, один конец которого – шпор – шарнирно связан с мачтой, грузовой колонной или самостоятельным фундаментом вблизи мачты, а второй конец – нок – поддерживает снастью, называемой топенантом. Благодаря шарниру стрела может поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Последнее достигается изменением длины топенанта, который выбирают или стравливают либо с помощью турачки грузовой лебедки, либо специальной топенантной лебедки. Перемещение груза осуществляют с помощью стального троса шкентеля, который наматывают на барабан грузовой лебедки. Легкие грузовые стрелы могут работать поодиночке и спарено. При спаренной работе сохраняется присущий одиночным стрелам недостаток – ограниченная возможность распределения груза. Этого недостатка лишенные патентованные грузовые стрелы системы Халлена, Велле, Фарелла и др. с двумя топенантами, идущими от нока стрелы к двум разнесенным в обе стороны о ДП на широком салннге блокам и далее к топенантным лебедкам.

В отличие от легких тяжеловесные стрелы опираются своим шпором не на мачту, а на специальный фундамент, установленный около нее. Тяжеловесная грузовая стрела обычно работает на оба борта, обслуживая при этом только один грузовой трюм, над которым она установлена. Если нужно обслуживать соседний трюм, то стрелу переставляют.

Грузовые краны являются более сложным и дорогостоящим грузоподъёмным средством, чем стрелы; к тому же они менее надежны при работе в условиях волнения и крена, но зато позволяет быстрее проводить погрузочно-разгрузочные работы, так как могут поднимать укладывать груз в любое место в просветах люка без дополнительного горизонтального перемещения. Судовой грузовой кран состоит из колонны со стрелой, обычно ажурной конструкции, поворотной площадки с подъемно-поворотным механизмом и постом управления баллера, являющегося основой крана для закрепления его на корпусе судна. В зависимости от типа приводных механизмов различают электрические, гидравлические и электрогидравлические краны. К недостаткам судовых грузовых кранов следует отнести большую массу, высокую стоимость, невозможность производить работы при углах крена свыше 5-8°, ограниченную грузоподъемность.

На судах, предназначенных для перевозки сыпучих грузов, иногда имеются разгрузочные ленточные транспортеры.

Существенно сокращает время погрузочно-разгрузочных работ механизированное устройство для закрытия грузовых люков, представляющее собой металлические щиты, которые открываются механизированным способом: или открываются с помощью грузовых стрел, кранов, или раскрываются с помощью гидравлического привода.

Широкое распространение получили механизированные створчатые люковые закрытия. Они состоят из двух створок, открываемых в нос и корму, иногда в бортам с помощью гидравлических приводов.

На контейнеровозах, имеющих большое раскрытие трюмов и, соответственно, люки больших размеров, применяют люковые закрытия понтонного типа. Эти люковые крышки выполнены в виде одной секции с размерами грузового люка. Понтонную крышку люка поднимают грузовым краном и укладывают на свободное место на палубе или пирсе.