Основы КСУ (Бормотов А) / Основы конструирования

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»

А. И. Матвеев, Н. В. Калинина

ОС Н О В Ы

КО Н С Т Р У И Р О В А Н И Я

О Б Щ Е С У Д О В Ы Х У С Т Р О Й С Т В

Допущено УМО по образованию в области кораблестроения и океанотехники в качестве учебного пособия для курсантов Военно-морского инженерного института и студентов высших учебных заведений

Нижний Новгород 2011

УДК 629.12.001:2 ББК 39.42

М 333

бие /А.И. Матвеев, Н.В.Калинина; Нижегород. гос. техн. ун-т. Нижний Новгород, 2012. - 337 с.

ISBN 978-5-93272-913-7

Содержит рекомендации по проектированию общесудовых устройств: якорного, швартовного, буксирного, рулевого, спасательного. Изложены методы выбора деталей этих устройств, даны рекомендации по компоновке устройств на судне. Изложены требования Правил классификационных обществ РФ. Приведен справочный материал.

Предназначено для студентов факультета морской и авиационной техники при выполнении курсового проекта по основам конструирования судовых механизмов и устройств. Будет полезно при работе над дипломным и курсовым проектом судна.

Рис. 142. Табл. 39. Библиогр.: 26 назв.

УДК 629.12.001:2 ББК 39.42

2

4.9.Требования Регистра к рулевым приводам ……………………... 101

4.10.Выбор рулевой машины…………………………..………………. 102

4.11.Общая схема рулевого устройства ………………………………. 103

4.12.Расчеты прочности деталей рулевого устройства …………….. 106

4.12.3.Соединения баллера с пером и насадкой…………………. 117

4.12.4.Опоры баллера и пера руля………………………………... 121

4.13.Выбор размеров деталей рулевого устройства по Правилам

3

ВВЕДЕНИЕ

Важную роль в обеспечении надежной и эффективной эксплуатации судна и безопасности находящихся на борту людей играют судовые устройства.

Одной из тенденций судостроения является стабильный рост механизации труда экипажа, увеличение доли механизированного оборудования корпуса судна – его судовых устройств. Это существенно облегчает труд экипажа, позволяет снизить численность экипажа при одновременном повышении эффективности и надежности действия судовых устройств. Все это способствует улучшению коммерческих показателей эксплуатации судов.

Увеличение номенклатуры судовых устройств, их усложнение и рост энерговооруженности предъявляют все более высокие требования к постановке учебной дисциплины «Основы конструирования судовых механизмов и устройств». Грамотное конструирование судовых устройств невозможно без знания как общеинженерных дисциплин (материаловедение, теоретическая механика, сопротивление материалов, детали машин, инженерная графика), так и специальных дисциплин (судостроительное черчение, теория корабля, конструкция и прочность корпуса, проектирование судов).

В рамках учебных планов по подготовке бакалавров по направлению «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» предусмотрена дисциплина «Основы конструирования судовых механизмов и устройств». В нее входят лекционные, практические занятия и курсовой проект. Дисциплина дает общее представление о судовых устройствах и палубных механизмах и развивает навыки конструирования судовых устройств на примере наиболее простых общесудовых устройств. В рамках дисциплины рассматриваются якорное, швартовное, буксирное, рулевое и спасательное устройства. Студентами разрабатываются чертежи:

«Размещение устройств на баке», в который входят якорное, швартовное и буксирное устройства;

«Рулевое устройство», отражающий конструирование сложного и ответственного устройства.

5

По спасательному устройству выполняется подбор судовых спасательных средств и эскизная проработка спускоподъемного устройства для выбранных спасательных средств.

Практические занятия и курсовой проект развивают у студентов умение самостоятельного конструирования судовых устройств, которое базируется на освоении общего метода проектирования судовых устройств – метода главной детали. Эта работа нацелена на развитие навыков выбора типовых изделий судовых устройств с помощью «Правил» Регистра. Работа над чертежом «Размещение устройств на баке» наиболее ярко отражает характер этой работы.

Работа над рулевым или шлюпочным устройством знакомит студентов с методом прямого инженерного расчета при конструировании судовых устройств. Навыки такой работы необходимы при конструировании любого из устройств, не входящих в состав общесудовых устройств.

Предлагаемое пособие содержит сведения об общесудовых устройствах, рассматриваемых в курсовом проекте. Оно включает в себя требования классификационных обществ, по которым выбираются главные детали устройств. Кроме того, в пособии изложены приемы и рекомендации по конструированию или подбору других деталей каждого из устройств и компоновке устройств на судне. В приложении помещены справочные данные и иллюстрации типовых изделий общесудовых устройств и палубных механизмов.

6

1. ЯКОРНОЕ 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.

1.1. Схемы якорных устройств

Якорное устройство необходимо для работы с якорями судна. Оно включает в себя: якоря, якорные канаты, якорные клюзы, стопоры якорного каната, палубные клюзы и цепные трубы, цепные ящики, устройство крепления и отдачи коренного конца цепи, привод якорного устройства (брашпиль, шпиль или якорную лебедку) (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Элементы якорного устройства:

1 - якорь; 2 - якорный клюз; 3 - стопоры; 4 - цепь якорная; 5 - брашпиль; 6 - цепная труба; 7 - цепной ящик; 8 - ниша устройства быстрой отдачи цепи

Якоря, используемые для стоянки судна, называют становыми. Размещают их, как правило, на носу судна. Якоря, необходимые для торможения и остановки судна (например, при ходе по течению реки), называют стопанкерами. Устанавливают их в корме судна. Другие якоря относят к вспомогательным, применяют их в особых условиях эксплуатации (завозные якоря - верпы, ледовые якоря, якоря-кошки и т.д.). Конструктивное разнообразие якорей довольно обширно [22], но применительно к рассматриваемым в курсовом

7

проектировании транспортным судам в прил. А к пособию приведены характеристики наиболее популярных типов.

Рис. 1.2. Типовые схемы якорных устройств:

а – с брашпилем; б – с двумя шпилями; в - с двумя лебедками; г –с одним шпилем

Схемы якорных устройств транспортных судов отличаются количеством якорей и типом якорных механизмов (рис. 1.2). Наиболее широко до недавнего времени применялась схема с двумя носовыми становыми якорями и брашпилем в качестве привода устройства. В последние годы на крупных судах неред-

8

ко используют более удобную в работе схему с двумя якорно-швартовными лебедками или, (как наиболее компактную) схему с двумя шпилями. На судах с одним якорем применяются, как правило, якорные шпили.

Проектирование якорного устройства начинают с выбора главной детали - якоря. Количество якорей, их масса, а также параметры цепных якорных канатов наиболее просто назначаются с помощью Правил Регистра [16, 17]. В зависимости от размеров принятых якорей подбираются стандартные или конструируются индивидуально другие изделия устройства - стопоры, клюзы, механизмы. Подобранные изделия компактно размещают на палубе и в корпусе, стремясь обеспечить наибольшее удобство для экипажа и высокую эффективность работы устройства. Далее пособие подробно знакомит с последовательностью и особенностями конструирования якорного устройства.

1.2. Выбор якорей и якорных канатов

Нормы снабжения судов якорями и якорными канатами указаны в Правилах классификации и постройки морских судов Морского Регистра судоходства [16] и в Правилах классификации и постройки судов внутреннего плавания Российского Речного Регистра [17]. Нормы снабжения заданы в форме таблиц в зависимости от характеристики снабжения судна Nc.

Для морских судов характеристика Nc вычисляется по выражению [16]

Nc V 2 / 3 2Bh 0,1Sпар , м2,

где V - полное водоизмещение судна, м3; В - расчетная ширина корпуса, м; h - высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы самой высокой рубки, м; Sпар - площадь боковой парусящей поверхности в пре-

делах расчетной длины судна, м2.

При определении площади Sпар учитывают площади парусности корпуса,

надстроек и рубок шириной более 0,25В. Палубный груз, мачты, стрелы и фальшборт (высотой менее 1,5 м) могут не учитываться.

Якорное снабжение выбирают для всех судов, кроме рыболовных, по табл. 1.1 в зависимости от характеристики, рассчитанной как указано выше, для судов неограниченного района плавания и ограниченного района плавания R1, а по характеристике, уменьшенной на 15%, - для судов ограниченных районов

9