книги из ГПНТБ / Гаращенко, Г. М. Безопасность судовождения учебное пособие

Швартовые тросы и канаты должны находиться всег­ да в исправном состоянии. Согласно Правилам техни­ ческой эксплуатации износ швартовых тросов должен быть не более 30% по длине и 8% по диаметру. '

Кнехты представляют собой пустотелые тумбы, от­ литые из чугуна вместе с основанием, а иногда с пере­ кладиной. Для того чтобы швартовый трос не соскаль­ зывал, в верхней части тумбы предусмотрено утол­ щение. Устанавливаются кнехты на борту в носовой, кормовой и средней частях судна.

Для изменения направления швартовых служат киповые планки и скобы. Киповые планки бывают прос­ тые и с роульсами. Для крепления тонких тросов слу­ жат утки и мушки.

Все указанные приспособления должны быть пра­ вильно расположены на судне и прочно закреплены.

Для несения сигнальных фонарей и такелажа слу­ жат мачты. Металлические или деревянные, они уста­ навливаются либо вертикально, либо — по эстетическим соображениям — с некоторым наклоном к корме.

Обычно на судах по две мачты: одна — в носовой части (фок-мачта), другая — в кормовой (грот-мачта). Для любительских лодок можно рекомендовать одну не­ большую мачту.

Силовая установка лодки

Для того чтобы лодка могла передвигаться, ее обо­ рудуют силовой (энергетической) установкой, состоя­ щей из двигателя внутреннего сгорания, реверсивно-ра­ зобщительной муфты, валопровода и гребного винта.

Двигатель должен быть прочно установлен в корпусе на специальном фундаменте, который можно сделать из двух изогнутых стальных угольников и дере­ вянных подушек, прикрепленных к шпангоутам и дни­ щу болтами.

Мощность от двигателя передается к винту через промежуточный и гребной валы, а на небольших лод­ ках — через один гребной вал (рис. 66).

Валопровод

Судовой валопровод предназначен для передачи гребному винту мощности, развиваемой двигателем. На лопастях гребного винта усилие направлено вдоль оси

116

валопровода. Это усилие называется упорным давле­ нием и определяется по формуле:

И— шаг гребного винта, м;

п— число оборотов в минуту.

Рис. 66. Линия валов:

/ — гребной винт; 2 — гребной вал; 3 — дейдвудная труба; 4 — соединительная муфта; 5 — упорный подшипник; 6 — со­ единение двигателя с валовой линией; 7 — маховик; 8 — двигатель.

Передатчиком упорного давления винта на корпус для движения судна в заданном направлении является упорный подшипник, устанавливаемый на валопроводе, в месте, наиболее удобном по конструктивным и экс­ плуатационным соображениям.

На переднем ходу валопровод от гребного винта до упорного подшипника испытывает продольное сжатие. Крутящие моменты и продольные усилия, приложенные к валопроводу, даже на маломерных судах весьма ве­ лики. При том важном значении, которое имеет на суд­ не валопровод, его конструктивные формы и размеры заслуживают серьезного внимания. Несмотря на жела­ ние поместить двигатель возможно ближе к гребному винту и тем укоротить валопровод, в большинстве слу­ чаев из-за обводов корпуса или по другим причинам этого не удается сделать.

Валопровод приходится составлять из отдельных ва­ лов (гребного, промежуточного и упорного), соединен­ ных между собой фланцами или муфтами. Вал, при­ мыкающий непосредственно к валу двигателя, обычно несет на себе гребень упорного подшипника и поэтому называется упорным, а тот, на который насаживается гребной винт,— гребным.

117

Так как часть валопровода находится внутри кор­ пуса судна, а часть снаружи, то он должен быть про­ пущен через специальное устройство в корпусе — дейд­ вуд. Такой вал носит название дейдвудного; на мало­ мерных судах он же является гребным. Валы, соединяю­ щие гребной вал с упорным, именуются промежуточ­ ными.

На линии последних внутри корпуса размещаются опорные подшипники, необходимые для крепления ва­ ла в определенном положении и принятия его веса. Рас­ пределение опорных подшипников по длине валопро­ вода производится с учетом его веса и скорости враще­ ния. При этом необходимо исключить возможность бие­ ния вала при вращении.

Для правильной работы валопровода необходимо, чтобы составляющие его валы были соосными: смеще­ ние и непараллельность приводят к преждевременному износу подшипников и сальников.

В настоящее время в качестве опорных подшипни­ ков судовых валопроводов применяются подшипники скользящего трения и радиальные однорядные, радиаль­ но-опорные и опорные шариковые легких серий.

Валы (гребной и промежуточный) изготавливаются из стали марок Ст5, 40Х, нержавеющей 2X13 и других, причем тщательно обрабатываются только шейки под подшипники, конус для посадки гребного винта и хво­ стовики, к которым крепятся соединительные муфты.

Диаметр гребного вала можно определить по фор­

Максимально допустимое расстояние между опора­ ми гребного и промежуточного валов можно опреде­ лить по формуле:

L = 9 1 \fd? см,

где d — диаметр вала, см.

Валы соединяются между собой фланцевыми или резьбовыми соединительными, а с двигателем или ре­ верс-муфтой — эластичными муфтами.

118

Место установки двигателя и ВВюванное этим раз­ мещение механизмов и оборудования во многом обус­ лавливают конструкцию и компоновку прогулочного судна. Наиболее подходящим размещением двигателя в носу, в средней и кормовой части определяется необхо­ димый тип валопровода. На рис. 67 приведены вариан-

Рис. 67. Варианты размещения двигателя и валопровода.

ты размещения двигателя и валопровода. В зависи­ мости от места двигателя в корпусе лодки применяют­ ся наклонный (двигатель — в носу или миделе судна) и угловой (двигатель — на корме) валопроводы. Выби­ рая место для силовой установки необходимо учиты­ вать, что на судне с нормальными обводами корпуса для получения удовлетворительного наклона валопро­ вода двигатель должен быть отодвинут к носу на зна­ чительное расстояние.

Гребной винт лучше всего работает, когда ось рас­ положена горизонтально. У винта, установленного с на­ клоном, в связи с обтекаемым косым потоком воды к. п. д. ниже; это заметно сказывается при угле накло­ на гребного вала к горизонту больше 10°.

119

Наклон гребного вала (в пределах 12—15°) может оказаться и полезным, например, для уменьшения ходо­ вого дифферента катера на корму. При соединении греб­ ного вала с двигателем напрямую надо учитывать так­ же, что система смазки большинства двигателей рассчи­ тана иа нормальную работу лишь при угле наклона к го­ ризонту до 10°.

По этой причине, а также для лучшей обтекаемости судна, двигатели часто устанавливают в кормовой око­ нечности корпуса, передача вращения от двигателя к винту осуществляется через угловую передачу — ре­ дуктор.

Рис. 68. Простейшая схема валопровода:

и гребным валом зависит от общей компоновки силовой установки и может быть выбран с учетом возможности приобретения тех или иных редукторов. Расположение двигателя с использованием угловой передачи позво­ ляет локализовать шум от работы двигателя, применять короткие и облегченные выхлопные трубопроводы, по­ давать выхлопные газы в глушитель или водосмеситель­ ное устройство, закрепленное непосредственно иа тран­ це, снижать число оборотов гребного винта без допол­ нительной редукторной передачи.

На рис. 68 представлена простейшая схема валопро­ вода. При умеренной длине вала один опорный под­ шипник размещается в кормовой части за реверсивно­ разобщительной муфтой, другой — в месте прохода ва­

120

ла через обшивку корпуса, т. е. монтируется в дейдвуднон трубе. Если длина выступающей части гребного ва­ ла велика, то необходима установка кронштейна с под­ шипником, расположенным у гребного впита.

Реверсивно-разобщительное устройство служит для

ше. лошадиных сил наличие реверсивно-разобщительно­ го устройства обязательно. При установке неконвертпрованных автомобильных двигателей для реверсирова­ ния н отключения гребного вала от вала двигателя ис­

шестерен заднего хода в 2,5—4 раза выше, чем у ше­ стерен переднего хода. Следовательно, скорость враще­ ния винта, а значит, развиваемое нм усилие практичес­ ки не сдвинет лодку с места.

Здесь целесообразно в качестве реверсивно-разобщи­ тельного устройства использовать коробку передач бо­ лее мощного автомобильного двигателя с таким расче­ том, чтобы задний ход моторного судна составлял не менее 1/3 переднего. Например, при установке двигате­ ля «Москвич» целесообразно соединить с ним коробку передач двигателя Г'АЗ-51, а для переднего хода ис­ пользовать вторую и понижающую передачу (II ступень скорости). Тогда частота оборотов заднего хода будет

в качестве разобщающей муфты при условии, что бу­ дет находиться в выключенном состоянии продолжи­ тельное время (при запуске двигателя, перед подходом к причалу и т. д.). О том, как изготовить реверсредук-

ла должна обеспечить плотность этого узла, исключить проникновение забортной воды внутрь корпуса. Кроме

121

того, дейдвуд используется для размещения подшип­ ников, поддерживающих гребной вал.

в специальное гнездо, расточенное в ахтерштевне. На концах трубы растачивают гнезда для запрессовки вту­ лок опорных подшипников, поддерживающих гребной вал. В эту трубу проникает забортная вода. Поэтому наиболее целесообразно устанавливать специальные

Рис. 69. Схема дейдвуда:

лок) таких подшипников для маломерных судов изго­ тавливается из вулканизированной резины. Подшипник имеет продольные канавки, облегчающие циркуляцию воды между валом и втулкой для смазки и вымывания ила и песка.

Вместо специальных подшипников могут быть ис-. пользованы бронзовые втулки. На переднем конце дейдвудной трубы устанавливается дейдвудный сальник, где размещены пеньковая просаленная набивка и грандбук­ са, предотвращающие доступ воды в корпус.

Кронштейн

Кронштейн предназначен для поддержания консоль­ ной части гребного вала и закрепленного на его конце гребного винта. Он делается сварным или литым, кре­ пится к днищу корпуса болтами и состоит из стоек с фланцами и ступицами, куда запрессованы втулки, из­ готовленные из бронзы или резины, вулканизированной в специальной тонкостенной металлической оболочке.

122

Кронштейн с двумя стойками обладает большей жесткостью и прочностью по сравнению с одностоеч­ ным. Это имеет особое значение для катеров, эксплуа­ тируемых На мелководье, где всегда есть опасность за­ цепиться за дно реки. Гребной вал и винт на таких су­ дах нуждаются в надежной защите. Однако двустоеч­ ный кронштейн оказывает большее сопротивление воде, чем одностоечный, и, кроме того, дважды искажает по­

с высокооборотными винтами небольшого диаметра при­ меняют одностоечные кронштейны.

Стойки кронштейна должны быть обтекаемой фор­ мы с соотношением длины и толщины 10: 1, а втулка одинакового со ступицей винта диаметра.

Форма кронштейна и его расположение под днищем не должны увеличивать сопротивление судна и препят­ ствовать хорошему подтеканию воды к гребному винту.

Гребной винт

Устройство, преобразующее работу двигателя в ра­ боту по преодолению сопротивления воды, называется движителем. Наиболее распространенным движителем моторных лодок является гребной винт, имеющий высо­ кий к. п. д., относительно простой в изготовлении, обес­ печивающий передачу широкого диапазона мощностей, небольшой по весу и надежный в эксплуатации. Состо­ ит из ступицы и расположенных равномерно по окруж­ ности лопастей. Ступица насаживается на вал, вращае­ мый двигателем, и закрепляется шпонкой и гайкой-обте­ кателем. При вращении гребного винта лопасти, захва­ тывая воду и отбрасывая ее назад, развивают силу, не­ обходимую для продвижения судна. Эта сила называет­ ся упором гребного винта.

Размеры гребного винта для моторной лодки, в зна­ чительной степени сказывающиеся на к. п. д. винтомо­ торной установки и развиваемой судном скорости, должны быть хорошо согласованы с сопротивлением движению судна и мощностью установленного двигателя.

Гребные винты изготовляются из чугуна, бронзы, ла­ туни, стали и алюминия, бывают с двумя, тремя и че­ тырьмя лопастями. Опыт показывает, что наибольший к. п. д. достигается при двухлопастных винтах. Лопасти делают цельнолитые или сменные.

123

Чугунные винты несложны в изготовлении, но малопрочны, так как чугун хрупок, и лопасть может быть легко отбита даже при несильном ударе. Бронзовые, ла­ тунные и алюминиевые винты, более стойкие в работе, нашли широкое применение на моторных лодках и ка­ терах.

Рис. 70. Сечения и проекции лопастей винта:

а — сечение лопасти, образующейся при пересечении ее с цилиндром, соосным с винтом; б — сечение сегментной формы; в — сечение аэродинамической формы; г — про­ екции лопастей.

Для отливки гребных винтов применяются специаль­ ные сорта бронзы, например марганцовистая, которая при небольшой хрупкости обладает достаточной проч­ ностью и вязкостью.

На моторных лодках и катерах чаще всего применя­ ют двух- и трехлопастные гребные винты. Лопасть вы­ бирают обычно такую, чтобы при развертывании она имела приблизительно эллиптическую форму.

Сторона лопасти, обращенная к лодке, называется засасывающей, или спинкой лопасти. Кривизна поверх­ ности ее зависит от формы сечения лопасти на различ­ ных радиусах.

Сторона лопасти винта, обратная засасывающей, на­ зывается нагнетающей. Фигура, образующаяся при пе­ ресечении лопасти с цилиндром, соосным с винтом, — сечение лопасти (рис. 70). Свободный конец последней называется краем, а примыкающий к ступице — кор­ нем лопасти. Кромка лопасти, обращенная в сторону вра­

124

щения винта при переднем ходе судна, называется вхо­ дящей, а противоположная — выходящей.

Винт подвергается действию весьма значительных сил, поэтому его лопасти должны быть достаточно тол­ стыми. Для этого, а также для упрощения изготовле­ ния винта большее количество материала располагают па спинке лопасти, т. е. стороне поверхности, поверну­ той к судну, и получается выпуклая поверхность задней стенки. Лопасти сверху закругляют, чтобы достичь мень­ шего сопротивления при вращении винта в воде.

Гребные винты бывают правого и левого вращения. У одновинтовых судов они всегда правого вращения. При определении направления вращения винта, необхо­ димо смотреть на него со стороны кормы.

Основными характеристиками гребного винта явля­ ются диаметр D и шаг Н. За диаметр винта принима­ ют диаметр круга, описываемого краем лопасти. Шагом винта называется расстояние, которое винт прошел бы при вращении за один оборот в неподвижной среде. Фактически при вращении гребной винт за один оборот проходит расстояние меньше шага. Разность между ша­ гом и пройденным расстоянием называется скольже­ нием.

При работе движительного механизма могут быть два нежелательных случая:

а) двигатель развивает число оборотов меньше нор­ мального («не добирает» мощность);

б) двигатель развивает число оборотов больше нор­ мального; при этом не полностью используется мощ­ ность. .

В первом случае говорят, что винт по отношению к двигателю тяжелый, во втором — легкий.

Если легкий, необходимо увеличить шаговое отноше­ ние HjD, когда тяжелый — уменьшить. При этом луч­ ше варьировать величиной Н.

Шаг и диаметр винта рассчитывают с учетом сопро­ тивления воды движению корпуса, заданной скорости хода судна, частоты вращения и мощности устанавли­ ваемого двигателя.

Для легких быстроходных лодок требуются винты с большим шагом или шаговым отношением Н/Д, для тя­ желых и тихоходных — с меньшим.

При обычно применяемых двигателях с частотой вра­ щения 1500—5000 об/мин оптимальное шаговое отноше­ ние HjD составляет: для гоночных мотолодок и глис-

125