6.2 Основные типы швартовных канатов

Основные типы швартовных канатов (тросов) и их характеристики.

В зависимости от типа судна и условий его швартовки в практи­ке судостроения применяют следующие типы швартовных канатов (тросов):

- стальные;

- растительные:

а) пеньковые;

б) манильские;

в) сизальские;

- синтетические.

На танкерах, перевозящих грузы 1-го и 2-го разрядов, стальные тросы запрещены для швартовки но противопожарным соображени­ям. На судах, перевозящих легковоспламеняющиеся нефтепродукты, и судах тропического плавания обязательно используют раститель­ные и синтетические канаты.

Стальные канаты (тросы). Конструкцию сталь­ных канатов характеризуют следующие основные элементы:

- число прядей;

- количество проволок в прядях;

- тип и число сердечников;

- направление свивки;

- характер касания проволок в прядях;

- вид и род свивки.

Среди стальных канатов наиболее распространены шестипрядные канаты с органическими сердечниками, которые легко сращиваются благодаря рациональному соотношению диаметров прядей и центрального сердечника. Органические сердечники в каждой пряди и в центре каната, изготавливаемые из пеньки, манилы или хлопка, придают канатам эластичность, и следовательно, и большую стойкость к динамическим нагрузкам. Кроме того, пропитанные смазкой органические сердечники заполняют зазоры между проволоками и защищают их от воздействия влаги.

В зависимости от направления свивки прядей тросы могут быть правыми и левыми. Для швартовных канатов, наматываемых на турачки с любой стороны, целесообразнее использовать тросы правой свивки. Направление свивки подбирают таким образом, чтобы при намотке на барабан канат должен дополнительно подкручиваться, обеспечивая заданную плотность свивки и долговечность.

По характеру касания проволок в прядях различают канаты с линейным касанием (Л К) и точечным касанием (ТК) проволок.

Канаты Л К имеют повышенную стойкость на износ, так как они изготавливаются из проволок разного диаметра, благодаря чему обеспечивается высокая плотность их свивки, поэтому они надежно работают на швартовных лебедках. Однако канаты ТК более стойки в условиях тяжелой работы.

По виду свивки различают канаты:

- односторонней свивки, при которой направления свивки проволок в прядях и прядей в канатах совпадают;

- крестовой свивки, при которой направления свивки прядей и каната противоположны, канаты этой свивки имеют большую структурную прочность и поэтому чаще применяются для швартовов, несмотря на повышенную жесткость.

По роду свивки канаты могут быть:

- обыкновенные;

- нераскручивающиеся.

У обыкновенных канатов проволоки и пряди не освобождены от внутренних напряжений, появляющихся в процессе свивки и стремящихся раскрутить канат.

В нераскручивающихся канатах проволокам и прядям перед свивкой придают пространственную кривизну путем предваритель­ной деформации проволок и прядей и снятия благодаря этому внут­ренних напряжений. Кроме того, эти канаты получили наибольшее распространение благодаря своим преимуществам:

- обладают большей гибкостью;

- не перекручиваются при выбирании каната на барабан;

- отличаются более равномерным распределением растягивающих усилий на каждую прядь, а внутри пряди - на каждую проволоку;

- оказывают большее сопротивление усталостным напряжениям, вызываемым переменным изгибом;

- при обрыве не расплетаются; отдельные оборванные проволоки сохраняют свое положение в канате, что значительно облегчает ручную работу с ним и предохраняет от повреждения поверхность турачек и барабанов.

Независимо от конструкции стальные тросы классифицируют:

- по пределу прочности материала проволоки на растяжение;

- по вязкости проволоки;

- по противокоррозионной защите, что обязательно оговарива­ется при заказе.

Предел прочности канатной проволоки на растяжение колеблет­ся в пределах 70-210 кг/мм². При заказе тросов необходимо учитывать, что стандартные детали швартовных устройств рассчитаны на разрывную нагрузку стального троса с пределом прочности прово­лок 140-150 кг/мм², а швартовные механизмы, согласно действую­щим стандартам, рассчитаны на работу со стальными тросами, имею­щими предел прочности проволок 160 кг/мм² — при диаметре троса до 33,5 мм и 140 кг/мм² — при тросах большего диаметра. Исходя из этого прочность стальных тросов для швартовки судов не должна быть выше той, на которую рассчитаны детали и механизмы швартовных устройств.

Вязкость проволоки является важным показателем качества ка­ната, от которой зависит число переменных изгибов и скручиваний

при испытании каната на выносливость. По этому показателю канаты подразделяются на:

- канаты высшей марки;

- канаты марки I;

- канаты марки II.

Повышенные вязкостные свойства проволоки продлевают срок службы швартовных канатов, поэтому их обычно используют для из­готовления тросов марки I.

По характеру противокоррозионной защиты канаты различают в зависимости от величины цинкового покрытия проволок: ЛС, СС и ЖС. Для швартовов используют канаты с цинковым покрытием ЖС; как исключение допускается покрытие СС.

Для обычных швартовных канатов, не работающих на автоматических швартовных лебедках, целесообразно использовать стальные тросы типа ТК, имеющие 6 х 24 = 144 проволоки с семью органическими сердечниками.

В практике отечественного мореплавания наиболее широко применяются следующие стальные канаты:

- типа ТК, состоящие из 6 х 24 = 144 проволок и 7 органических сердечников;

- типа ТК, состоящие из 6 х 37 = 222 проволок и одного органического сердечника;

- типа ЛК-РО, содержащие 6 х 36 = 216 проволок и один органический сердечник с пределами прочности проволоки 150 и 160 кг/мм² (для уменьшения размеров барабанов лебедок);

- типа I с противокоррозионным покрытием ЖС, правой свивки с прочностью проволок 140 и 150 кг/мм², на которую рассчитаны стандар­тизованные изделия швартовных устройств (барабаны лебедок, кнехты).

В автоматических швартовных лебедках может использоваться стальной шестипрядный трос типа ТК и типа ЛК.

Канаты пеньковые изготавливают двух видов: бельные и смольные, т. е. пропитанные горячей древесной смолой. В каче­стве швартовов наиболее часто применяют смольные пеньковые ка­наты трехпрядные (тросовой работы), правой свивки, повышенные и специальные. Основное преимущество всех растительных канатов — их высокая эластичность.

К недостаткам пеньковых канатов относятся:

- большой вес;

- способность к намоканию и потеря гибкости;

- склонность к быстрому загниванию и потеря прочности;

- поражаемость вредными бактериями;

- загрязнение судна и спецодежды матросов смолой.

Канаты манильские изготавливают из манильской пряжи (каболок), получаемой из волокон листьев многолетнего растения абака, растущего на Филиппинских островах. Отечественная промыш­ленность производит для судостроения манильские канаты обыкно­венные трехпрядные тросовой работы.

Ценным свойством манильских канатов является отсутствие надобности в их смолении, так как они не пропитываются влагой, не загнивают и сохраняют свой вес при действии вла­ги. Для швартовов применяют манильские канаты нормальной прочности.

Канаты сизальские изготавливают из сизальской пряжи (каболок), получаемой из волокон листьев агавы-сталь, растущей в тропических странах. По внешнему виду они напоминают манильские, но уступают им в прочности и во влагостойкости.

Манильские и сизальские канаты прочнее, легче и гибче. Канаты из пряжи искусственных волокон изготавливают из тонких нитей капрона, нейлона или перлона. Отечественная промышленность выпускает трехпрядные, правой свивки капроновые канаты окружностью до 200 мм, механические и весовые качества которых регламентированы ГОСТ 10293-62.

Опыт показывает, что в большинстве случаев применение канатов из искусственных волокон в качестве швартовов не влечет за собой существенных конструктивных изменений в деталях швартовного устройства.

Капроновые канаты обладают следующими эксплуатационными преимуществами:

- они более чем в 5 раз легче пеньковых канатов и примерно в 2 раза легче стальных канатов при одном и том же разрывном усилии;

- они не поглощают воду, не разбухают в воде, не теряют гибкости, как пеньковые канаты;

- их не могут повредить плесень, морские бактерии, их можно убирать на хранение сразу же после пребывания в воде;

- благодаря большой упругости они весьма стойки к динамическим нагрузкам, что позволяет успешно применять их для швартовки при волнении;

- при работе на швартовных барабанах они получают незначи­тельный износ и почти не разлохмачиваются.

Ввиду меньшего веса по сравнению с растительными, капроновые каната предпочтительны для швартовных устройств с обычными механизмами, т. е. в случае применения ручного труда во время швартовных операций.

Недостатки капроновых канатов:

- меньший коэффициент трения при работе на швартовном барабане, что требует повышенного числа шлагов и увеличения числа людей для выбирания сбегающего конца каната;

- повышенное удлинение, сопровождающееся остаточной деформацией, что отрицательно сказывается на использовании капронового каната при применении швартовных лебедок с постоянным закреплением каната на барабане;

- необходимость более тщательной обработки рабочих поверхностей швартовных барабанов (турачек), а также кнехтов, чем это требуется при работе с канатами других типов;

- большая чувствительность к увеличению нагрузки, действующей на канат сверх номинальной; кроме увеличения остаточной деформации здесь наблюдается нарушение плавного скольжения шлагов каната вдоль барабана, выражающееся в появлении рывков;

- более высокий нагрев швартовного барабана, чем при работе с канатами других типов;

- необходимость повышенных мер предосторожности при работе вместе со шпилем, брашпилем и лебедкой, так как при подтягивании судна канат сильно вытягивается и превращается в своего рода пружину;

- при случайном ослаблении конца каната, сбегающего со швартовного барабана, может произойти опасное для работающих, мгновенное отскакивание каната в обратную сторону.

В практике находят применение шестипрядные канаты типа «Геркулес», которые изготавливают из специальных комбинированных прядей, состоящих из растительных каболок и стальных оцинкованных проволок. Так как в прядях каната есть стальные проволоки с пределом прочности на разрыв 140 кг/мм², прочность их в 2 раза больше прочности пеньковых канатов того же диаметра.

Сравнительные характеристики швартовных канатов. С точки зрения статической прочности качество тех или иных видов швартовных канатов определяется соотношением между их разрывной прочностью и погонным весом. Проверка показала, что при одинаковой прочности погонные веса стального, растительного и капронового тросов относятся, примерно, как 1: 2,5 : 0,5, а их диаметры как 1: 3 : 1,5.

Динамическая прочность швартовного каната, т.е. его способ­ность воспринимать кратковременно действующие усилия, определяется количеством энергии, т.е. работой, которую необходимо за­тратить для разрыва троса. Эта работа совершается усилиями, приложенными к швартову, при выбирании его слабины от провисания, а также при упругом и пластическом удлинении материала троса.

Из-за малой длины и веса канатов их провисание и работа, не­обходимая для выпрямления троса, намного меньше работы его деформации. Поэтому повышение погонного веса швартовов на динамической прочности ощутимо не сказывается. Эффект может быть получен, если в качестве швартовов использовать якорные цепи, чем иногда пользуются при длительной стоянке.

Связь между нагрузкой и деформацией троса при достаточно длительной его работе близка к линейной. В таком случае энергия разрыва тросов различного типа определяется их относительным удлинением при одинаковой разрывной прочности. Если учесть, что у стального троса относительное удлинение примерно равно 1,5%, растительного — около 10%, капронового — не менее 20%, то энергии их разрыва будут относиться как 1 : 6,5 : 13.

Таким образом, как при статических, так и при динамических нагруз­ках наиболее целесообразно применять тросы из синтетических волокон. В первую очередь их следует использовать при стоянке в условиях силь­ного ветра и волнения. В обычных же условиях до сих нор применяют, как правило, швартовы из стального троса диаметром 15-30 мм. Сечение и длина швартовных канатов для судна определяются Правилами Регистра в функции от характеристики.

Кроме основных швартовных тросов на судах предусматриваются еще и растительные тросы (перлини) большого сечения. В случае, если нет капроновых, растительный трос, также обладающий хорошими амортизирующими качествами, заводится при стоянке в свежую погоду и волнении.