Основы КСУ (Бормотов А) / Основы конструирования
.pdf
связаны с тем, что опора шлюпбалки отстоит далеко от борта (amax), поскольку ее приходится размещать под шлюпкой.
Рис. 5.11. Криволинейные склоняющиеся шлюпбалки:
а – Г-образные; б – Л-образные
Это заставляет увеличивать длину шлюпбалки для обеспечения необходимого вылета шлюпки за борт судна, что ведет к росту массы шлюпбалок. Кроме того, конфигурация шлюпбалки получается достаточно сложная – криволинейная.
Рис. 5.12. Прямолинейные склоняющиеся шлюпбалки
На судах, у которых ограничена площадь палубы по ширине, применяют прямолинейные шлюпбалки (рис. 5.12), размещая их опору предельно близко к кромке борта (amin). Это позволяет сократить длину шлюпбалки, хотя и увеличивает габарит шлюпочного устройства по длине (A > L). Кроме того, нагрузка на шлюпбалку оказывается эксцентричной, что заметно усложняет конструкцию опоры и самой стрелы шлюпбалки.
160
Механизмы склонения шлюпбалок, как правило, винтовые. Они наиболее простые, компактные, надежные, дают большой выигрыш в силе. Винт помещают в трубе, где закреплена гайка. Один конец трубы крепят к стреле шлюпбалки (рис. 5.13), а другой, где установлена гайка винта, – к станине на палубе судна. Вращение осуществляется рукояткой.
Рис. 5.13. Механизм склонения шлюпбалок:
а – «Колумбус»; б – «Иолко»; в - секторный
Как уже отмечалось, нагрузка на рукоятке |
должна быть не |
более |
180 (130) H, что и ограничивает грузоподъемность |
шлюпбалок – не |
более |
2500 кг. Оригинальная отечественная конструкция механизма склонения, предложенная инженером Иолко, содержит два винта (рис. 5.14). Нижний винт сделан однозаходным, с мелким шагом, рассчитанный на работу при максимальных нагрузках, а верхний – многозаходным, с большим шагом, при котором достигается самовывинчивание.
При больших нагрузках (начало вываливания или заваливания) с помощью рукоятки вращается нижний винт, дающий большой выигрыш в силе. Скорость склонения шлюпбалки при этом невысока. При изменении знака осевого усилия (сжатие – растяжение), когда центр тяжести шлюпки переходит через опору шлюпбалки, работает верхний винт на самовывинчивание или самозавинчивание. Рукоятку в это время необходимо отпустить. Вращение верхнего винта происходит очень быстро, что существенно снижает время склонения шлюпбалки. Предложенная схема широко применялась на различных судах, поскольку усилие на рукоятках получалось не более допускаемых, а время склонения шлюпбалки существенно сокращалось.
161
Рис. 5.14. Двухвинтовой механизм склонения:
1 – вилка крепления к шлюпбалке; 2 – верхняя гайка; 3 – многозаходный винт; 4 – труба; 5 – стопорные гайки; 6 – однозаходный винт; 7 – нижняя гайка; 8 – муфта;
9 – упорные подшипники; 10 – коническая передача; 11 – рукоятка; 12 – проушина крепления к станине
На ряде современных судов установлены шлюпбалки с механизмом склонения, использующим «накопленную энергию». На рис. 5.15 показана схема шлюпбалки фирмы Davit International (Германия). В этих устройствах заваливание шлюпбалки осуществляется шлюпочной лебедкой 1, как в устройствах с гравитационными шлюпбалками. Механизм склонения снабжается пружинами (один из вариантов), помещенными в трубе 2 вместо винтового механизма. При заваливании стрела шлюпбалки 3 сжимает пружину внутри трубы, запасая силу сжатия для очередного вываливания шлюпбалки для спуска шлюпки. Параметры пружины подбирают по величине силы сжатия, достаточной для склонения шлюпбалки со шлюпкой. Деформация пружины определяется по величине хода механизма, когда центр тяжести шлюпки проходит опору шлюпбалки. Такая схема позволяет использовать склоняющиеся шлюпбалки для более тяжелых шлюпок, а кроме того, она обеспечивает надежное вываливание шлюпки при отключении питания шлюпочной лебедки.
Разнообразие применяемых склоняющихся шлюпбалок довольно велико. Предлагая новый вариант конструкции, автор стремится создать более компактное устройство с наибольшим вылетом стрелы и требующее небольших затрат труда экипажа. Для примера на рис. 5.16 показана хоботковая шлюпбалка, применяющаяся на отечественных судах. Как и в других схемах, эта шлюпбалка склоняется винтовым механизмом склонения с ручным приводом и оборудуется ручной лебедкой для спуска и подъема шлюпки. Глав-
162
ное отличие от других шлюпбалок заключается в наличии поворотной части стрелы – хобота, шарнирно прикрепленного к ноку стрелы.
Рис. 5.15. Схема шлюпбалки с пружинным механизмом склонения:
1 – лебедка; 2 – механизм склонения; 3 – стрела шлюпбалки
Голова хобота охватывается тросом-оттяжкой, концы которого прикреплены по бокам станины. Один из концов оттяжки оборудован талрепом для регулировки угла поворота хобота.
При вращении винта механизма склонения стрела наклоняется к борту вместе с хоботом, но, поскольку длина оттяжки при работе неизменна, то хобот дополнительно отклоняется своим дальним концом вверх, увеличивая вылет шлюпки за борт. Величина вылета существенно больше, чем у простых склоняющихся шлюпбалок одинаковой габаритной высоты. Другая положительная особенность этой шлюпбалки заключается в том, что концевой блок лопаря при разных углах склонения шлюпбалки перемещается практически горизонтально, что недостижимо для других шлюпбалок. Следует заметить, что аналогичные схемы часто применяются в механизмах изменения вылета стрелы грузовых кранов.
163
Рис. 5.16. Схема хоботовой склоняющейся шлюпбалки:
1 – станина; 2 – стрела шлюпбалки; 3 – хобот; 4 – механизм склонения; 5 – трос-оттяжка поворота хобота; 6 – талреп оттяжки; 7 – лопарь; 8 – ручная лебедка; 9 – кольцо подвески шлюпки
5.2.3. Устройства с гравитационными шлюпбалками
Отличие гравитационных шлюпбалок от рассмотренных выше заключается в том, что вываливание шлюпки за борт происходит без участия дополнительных механизмов и приспособлений, – под действием собственного веса спускаемой шлюпки и самой шлюпбалки. Это наиболее быстродействующие шлюпбалки, время вываливания и спуска шлюпки составляет не более 2 мин. Надежная работа таких шлюпбалок сопутствует сравнительно тяжелым шлюпкам, имеющим полную массу не менее 1500 кг.
Общая схема шлюпочного устройства с гравитационными шлюпбалками показана на рис. 5.17.
164
Рис. 5.17. Шлюпочное устройство с гравитационными шлюпбалками:
1 – шлюпка, 2 – шлюпбалка, 3 – станина, 4 – найтов, 5 – блоки направляющие, 6 – лопарь,
7 – ноковая подвеска, 8 – лебедка шлюпочная
Разнообразных типов гравитационных шлюпбалок довольно много. Стремление уменьшить габариты шлюпбалок, необходимость обеспечить их работу при больших углах крена привело к активным разработкам новых конструкций шлюпбалок. Рассмотрим наиболее широко применяемые типы гравитационных шлюпбалок.
1. Склоняющиеся шлюпбал-
ки (рис. 5.18). Это наиболее простые из гравитационных шлюпбалок. Принцип их действия хорошо виден на примере стандартной шлюпбалки (рис. 5.18, а). Она очень похожа на рассмотренную склоняющуюся шлюпбалку с винтовым механизмом склонения. Отличие состоит в том, что палубная опора (точка О) резко сдвинута от борта судна, что дает возможность получить необходимый для склонения шлюпбалки момент M Qa (Q –сила веса спуска-
емой шлюпки).
Недостаток такой шлюпбалки очевиден – большие габаритные размеры шлюпбалки по высоте, что обусловливает и большую массу шлюпочного устройства.
165
Рис. 5.18. Склоняющиеся (шарнирные) гравитационные шлюпбалки:
а – одношарнирная; б – двухшарнирная, в – четырехшарнирная, г – секторная
Заметно компактнее двухшарнирная шлюпбалка (рис. 5.18, б), у которой стрела 1 шарнирно связана с рычагом 2, а рычаг вторым шарниром крепится к палубе. Для фиксации шлюпбалки в верхнем или нижнем положении предусмотрена телескопическая тяга 3. Для установки отводных роликов лопаря и крепления шлюпбалки по-походному имеется станина 4. Общий вид таких шлюпбалок показан на рис. 5.19.
Рассмотренные модели шлюпбалок надежно работают при углах крена судна до 150 . Нередко аварийный крен судна больше 150 и работоспособность шлюпбалок становится сомнительной. Для смягчения этого недостатка были разработаны четырехшарнирные шлюпбалки (рис. 5.18, в), работающие при крене судна до 200 . В этой конструкции стрела 1 крепится к станине 4 четырьмя шарнирами с помощью двух рычагов 2. Конструкция получается
166
несколько сложнее, но при малых габаритах шлюпбалки достигается ее работоспособность при крене судна до 200. В этой схеме применено еще одно удачное решение – лебедка, так называемая «верхняя» 5, крепится не на палубе, а прямо на станине одной из шлюпбалок и имеет длинный вал, связанный с барабаном второй шлюпбалки. При этом упрощается схема проводки лопарей, уменьшается число направляющих роликов, что обусловливает снижение потерь на трение лопаря на роликах.
Рис. 5.19. Спуск шлюпки на двухшарнирных шлюпбалках
Довольно близка по схеме работы перекатывающаяся секторная шлюпбалка (рис. 5.18, г). Нижняя часть шлюпбалки имеет гладкий сектор 6, перекатывающийся по наклонному основанию 7. Для исключения проскальзывания между основанием и сектором закреплена гибкая пластина 8. Предельный угол склонения шлюпбалки ограничивается двумя шарнирными тягами 9. Дополнительный наклон шлюпбалки достигается поворотом переднего угла сектора вокруг пальца 10, западающего в углубление на основании. Предложенная схема имеет очень небольшой габарит по высоте (рис. 5.20).
167
2. Скатывающиеся гравитационные шлюпбалки (рис. 5.21). Общим признаком таких шлюпбалок является способ их перемещения при вываливании шлюпки: шлюпбалки скатываются на катках по наклонным рельсам. Одна из широко применяемых конструкций показана на рис. 5.21, а. Стрела шлюпбалки 1 наиболее компактных размеров имеет две опоры – сдвоенные катки 2, установленные внутри наклонных коробчатых рельсов 3. Рельсы простираются от уровня шлюпочной палубы 4 до борта
Рис. 5.20. Секторная шлюпбалка
ниже расположенной палубы и опускаются существенно вниз.
Такое решение позволяет обеспечить спуск шлюпки при крене и дифференте судна, а сама шлюпбалка имеет небольшие габариты. На ряде судов, где шлюпбалка опускается ниже палубы, установлены дополнительные отводные ролики для надежной проводки лопаря. Необходимо заметить, что нагрузка от веса шлюпки Q передается на рельсы, изготовленные из двух швеллеров, вызывая их изгиб и кручение. Для исключения скручивания швеллеров, чтобы не выпала при этом шлюпбалка, необходимо связать снизу оба швеллера приварными ребрами (рис. 5.66).
Схема, показанная на рис. 5.21, б, имеет рельсы заметно меньших по длине размеров. Для увеличения вылета шлюпбалки 1 за борт рельсы сделаны раздельными для переднего 2 и заднего 3 катка шлюпбалки. Как видно, это заставляет шлюпбалку дополнительно склониться за счет подъема заднего катка вверх в конце склонения.
5.2.4. Спуско-подъемные устройства шлюпок свободного падения
Большим недостатком рассмотренных выше шлюпочных устройств бортового спуска явилась невысокая их надежность на судах, имеющих большие углы крена и дифферента. Расчетная вероятность спасения с такими
168
устройствами не превосходит 64%. Революционным скачком в развитии конструкции шлюпочных устройств можно считать появление закрытых спасательных шлюпок, спускаемых с кормы судна способом свободного падения по направлению вдоль судна. Для этого на палубе и кормовой надстройке устанавливают раму под углом 300 к горизонту, на которой размещают спасательную шлюпку особой конструкции. В шлюпке предусмотрены индивидуальные сидячие места, напоминающие авиационные кресла, причем ориентированы они спиной к носу шлюпки, что делает безопасном для людей удар шлюпки о воду при ее падении. Посадка людей происходит через кормовую дверь шлюпочной надстройки в положении шлюпки по-походному. Операция занимает мало времени. Дверь закрывается изнутри шлюпки, отдается стопор, удерживающий шлюпку и она соскальзывает по наклонным рельсам рамы в воду. Для снижения потерь на трение бортовых буртов шлюпки на стенках рамы закреплены катки, по которым скользит бурт шлюпки. Полное время спуска шлюпки заметно меньше, чем на бортовых шлюпбалках, рабочие углы крена судна могут достигать 600 , угол дифферента до =100 не нарушает работоспособность устройства. Расчетная вероятность спасения людей на шлюпках свободного падения достигает 85%, что подтверждено практикой эксплуатации морских судов.
Рис. 5.21. Скатывающиеся гравитационные шлюпбалки:
а – ростровые шлюпбалки; б – перекатывающиеся шлюпбалки
169