 |
Судостроительные материалы
|
|
|
|
Сталь (плотность 7,8 г/см3) обладает многими необходимыми для постройки судна свойствами. Она прочна, в то же время хорошо поддается обработке резанием, сварке и главное - обработке давлением как в горячем, так и в холодном состоянии.
Наиболее употребительными являются судостроительные углеродистые и низколегированные стали. Эти стали хорошо свариваются и обладают лучшими, чем у углеродистых сталей, механическими свойствами. Они сравнительно дешевы, так как легированы недифицитными элементами: кремнием, хромом, марганцем и др. Увеличение их прочности позволяет уменьшить вес конструкций и всего судна при тех же размерах.
На судостроительные заводы сталь поступает в виде полуфабрикатов: листового, профильного проката, поковок и отливок. Листовая сталь бывает толщиной 0,5-4 мм (тонколистовая) и 4-140 мм (толстолистовая). В судостроении наиболее распространены листы длиной 6-8 м и шириной 1,5-2 м. Из углеродистых судостроительных сталей выпускают следующие профили: полособульбовый, угловой, зетовый, швеллерный и двутавровый, а из низколегированных сталей те же профили, кроме зетового и двутаврового.
Из листовой стали изготавливают обшивку корпуса, переборки, второе дно, палубы и т. п.; из профильной - набор корпуса: бимсы, шпангоуты, стрингеры и пр. Методом литья изготавливают детали сложной формы: якорные клюзы, якоря, якорные цепи, штевни, дейдвудные трубы, секторы рулей, кронштейны гребных винтов И др.
Недостатком стали является ее высокая коррозионность. Для продления срока службы стальных деталей необходимо применение всех известных способов защиты от коррозии.
Чугун в судостроении применяется для изготовления литых деталей: кнехтов, киповых планок, дейдвудных труб, гребных винтов и других деталей судовых устройств и систем.
|
|
|
Алюминиевые сплавы из всех сплавов цветных металлов, применяемых в судостроении, получают наибольшее распространение.
Алюминиевые сплавы имеют меньшую, чем у стали, плотность (2,7 г/см3) и достаточную прочность. Но у них более высокая стоимость (в 5-8 раз), более сложная сварка и низкая термостойкость. Некоторые сплавы (дюралюмин) сильно корродируют в морской воде, поэтому, несмотря на очень хорошие механические (прочность) и технологические свойства, он применяется для изготовления внутренних деталей, не соприкасающихся с забортной водой: переборок, дверей и пр.
Наибольшее распространение имеют сплавы алюминия с магнием и марганцем (АМг, АМц), которые обрабатывают давлением. Из них изготавливают переборки, вентиляционные трубы, кожухи дымовых труб, трубопроводы, а из сплава АМг5В - надстройки, рубки, шлюпки, мачты, забортные трапы и другие важные детали.
Бронза - сплав меди с оловом или с алюминием, марганцем, железом. Бронза обладает хорошей коррозионной стойкостью и низким коэффициентом трения. Из нее изготовляют подшипники скольжения, облицовку гребных валов, корпусы кингстонов, червячные колеса и другие детали.
Латунь - сплав меди с цинком - самый дешевый медный сплав, обладающий достаточной прочностью, коррозионной стойкостью, пластичностью, электро- и теплопроводностью. Из латуни изготавливают трубы для теплообменных аппаратов, тройники, пробки, детали иллюминаторов, масленок, электродетали, гребные винты и пр.
Железобетон - это материал, состоящий из бетона, армированного стальным каркасом. Он долговечен, огнестоек, технология постройки из него изделий проста, но он имеет большой вес и хрупок, применяется для постройки плавучих доков и кранов, дебаркадеров. При заделке небольших пробоин в корпусе судна в процессе эксплуатации применяют бетон.
|
|
|
Древесина и древесные материалы. До XIX в. древесина была единственным материалом для постройки судов. Она применяется в судостроении и теперь, так как обладает рядом преимуществ: не тонет, легко обрабатывается и дешева. Из древесины изготавливают корпуса небольших промысловых и спортивных судов, катера, шлюпки, настилы палуб, оборудование трюмов, она применяется для отделки кают и других судовых помещений.
Основной недостаток древесины - ее короткомерность, т. е. ограниченность по длине отдельных бревен, досок, что приводило при постройке крупных судов к большому количеству различных соединений брусьев и досок между собой при помощи нагелей и болтов. Это утяжеляло корпус судна, делало его недостаточно прочным и недолговечным. Кроме того, древесина подвержена гниению, возгоранию, разрушению древоточцами, а также гигроскопична. Сейчас некоторые недостатки можно ликвидировать путем применения клея для соединения отдельных деталей, пропитки антисептиками (от гниения) и антипиренами (от огня).
Чаще других пород дерева в судостроении применяется сосна. Она идет на изготовление набора и обшивки. Ель применяется для изготовления обшивки подводной части судна, так как она менее гигроскопична, лиственница и тик-для настила палуб и наружной обшивки, дуб, бук, ясень, орех, береза и другие - для отделки жилых и служебных помещений. Из бука и ясеня, кроме того, делают штевни деревянных судов, шлюпок и катеров.
В судостроении широко применяют брусья, доски, рейки, фанеру и плиты из древесины. Например, бакелизированная фанера идет на изготовление наружной обшивки мелких судов, так как она водостойка; декоративная фанера имеет наружный слой шпона из какой-либо ценной породы дерева-карельской березы, красного дерева и т. п. - и используется для отделки кают и салонов.
Применение древесностружечных и столярных плит позволяет уменьшить коробление древесины при высыхании, а также повысить процент ее использования, уменьшая количество отходов, упрощает изготовление различных деталей из дерева, например дверных полотен.
Пластики. В последние годы в судостроении стали более широко использовать пластики. Из-за малой плотности, хороших диэлектрических и теплоизоляционных свойств, высокой коррозионной стойкости, удобных методов переработки (отливка или прессовка без дополнительной механической обработки), достаточной прочности пластики увеличивают срок службы отдельных деталей судов, экономят дорогостоящие цветные металлы, облегчают вес судовых конструкций, упрощают технологию изготовления деталей.
|
|
|
К недостаткам пластиков следует отнести их невысокую теплостойкость (только фторопласт выдерживает температуру 400°С), низкую теплопроводность, у некоторых - ползучесть при нормальной температуре, порой, высокую стоимость. Но с развитием химической промышленности эти недостатки уменьшаются.
В зависимости от возможности снова приобретать пластическое состояние все пластики делятся на две группы: термопластичные (термопласты), т. е. пластики, способные опять приобретать при нагревании пластичное состояние и затвердевать при охлаждении (к ним, например, относятся оргстекло, капрон, полиэтилен, полиамиды и др.), и термореактивные (реактопласты) - пластики, не приобретающие повторно пластичное состояние; при сильном нагревании они начинают обугливаться, но размягчению не поддаются. Изделия из термопластичных пластмасс получают методом литья под давлением, прессования, сварки и т. п.
Пластики получают из синтетических смол (полимеров) и специальных добавок: наполнителей, красителей, пластификаторов, отвердителей и др.
В судостроении наибольшее применение имеют стеклопластики, которые по прочности незначительно уступают малоуглеродистой стали. Стеклопластики - это различные синтетические смолы (полиэфирные, эпоксидные и др.) для повышения прочности армированные стекловолокном в виде ткани, матов, жгутов. В стеклопластиках используют тонкие стеклянные нити; в таком виде стекло теряет свою хрупкость, приобретает гибкость и его предел прочности увеличивается в 17-25 раз.
Недостатком стеклопластиков является их склонность к пластической деформации под действием постоянной нагрузки при нормальной температуре (ползучесть). Из стеклопластиков изготавливают шлюпки, катера, яхты, трубы и другие судовые конструкции и детали.
|
|
|
Пенопласты применяются в качестве тепло- и звукоизоляционного материала, а также вместо импортной пробки для изготовления спасательных кругов и спасательных жилетов.
Волокниты - пластики на основе термореактивных смол, имеющие в качестве наполнителя волокнистое вещество органического (очесы хлопка) или неорганического происхождения (асбест); из волокнита изготавливают кронштейны, корпуса приборов и многие другие детали.
Msel.ru - изоляционные материалы. Продажа стеклотекстолита ссылка и многое другое.
Древеснослоистые пластики (ДСП) представляют собой пропитанные смолами и спрессованные вместе тонкие листы древесины (шпон), которые идут на изготовление обшивки катеров, шлюпок, шкивов, втулок и вкладышей подшипников, так как имеют хорошие антифрикционные свойства. Например, лигнофоль используется как заменитель бакаута в дейдвудных подшипниках.
Текстолит - ткань, пропитанная фенолформальдегидной смолой и спрессованная при повышенных температурах, выпускается в виде листов, труб, стержней; применяется для изготовления вкладышей подшипников, в том числе дейдвудных, зубчатых колес, работающих в паре с металлическими, уплотнительных колец водяных и топливных насосов, деталей электрооборудования и пр. Разновидностями текстолита являются асботекстолит (асболит) и стеклотекстолит.
Полиэтилен - продукт полимеризации газообразного углеводорода этилена; полупрозрачный материал, цвет толстого слоя - молочно-белый; широко используется для изготовления труб, оболочек подводных кабелей, пленок, мешков, посуды и т. д. Недостатками полиэтилена являются ползучесть при статических нагрузках, старение под воздействием солнечной радиации, приводящее к снижению прочности, диэлектрических свойств и появлению хрупкости. У полиэтилена низкая теплостойкость - до 60° С.
Для изготовления труб и пленки используется новый материал - полипропилен. Он выгодно отличается от полиэтилена более высокой теплостойкостью - до 100-150° С.
К полиамидам относятся капрон, нейлон и некоторые другие вещества. Из них изготавливают синтетические волокна, которые обладают высокой прочностью, упругостью. На судах тросы из искусственного волокна хорошо заменяют растительные манильские и сизальские. Однако тросы из синтетических материалов имеют недостатки: при трении на их поверхности появляется статическое электричество, поэтому их необходимо смачивать водой.
Полиамиды обладают хорошими антифрикционными свойствами; они быстро прирабатываются по месту; износоустойчивы и могут работать без смазки.
|
|
|
Из капрона делают много различных судовых деталей: гребные винты, вкладыши подшипников, шестерни.
Грузовые стрелы.
Легкие стрелы имеют грузоподъемность 3-5 т, реже -до 8- 10 т. Стрела (рис. 98) представляет собой трубчатую стальную балку с увеличенным диаметром в средней части. Нижняя часть называется шпором, а верхняя - ноком. Шпор шарнирно крепится к мачте или к вертикальной стенке надстройки, а нок удерживается топенантом.
Для крепления шпора стрелы (рис. 98, в) на мачте на высоте 2-3 м от палубы приваривается башмак 1 с проушиной и подпятником. В башмак вставляется вертикальный штырь - вертлюг 4, имеющий сквозное отверстие в головке. Шпор стрелы, имеющий на конце вилку 2 с двумя проушинами, надевается на головку вертлюга и крепится болтом 3 с гайкой. Таким образом, за счет вертлюга стрела может поворачиваться влево и вправо, а за счет болта - вверх и вниз. Вертлюг удерживает также серьгу 5, к которой крепится нижний направляющий блок грузового шкентеля, поворачивающийся вместе со стрелой. Для крепления вертлюга на нем имеется кольцо 4, в которое ввертываются два стопорных болта.
На нок стрелы насаживается ноковый бугель - массивное кольцо, имеющее четыре обуха с проушинами. Иногда обухи привариваются непосредственно к ноку. Обухи служат для крепления снастей стрелы и верхнего направляющего блока грузового шкентеля.
Оснастка стрелы. Для установки в нужное положение и выполнения грузовых операций стрелы оснащаются стальными мягкими тросами, называемыми бегучим такелажем. Основные тросы бегучего такелажа: топенант, оттяжки, грузовой шкентель.
Топенант служит для установки нока стрелы на определенной высоте и изменения угла наклона стрелы. Коренным концом топенант крепится за верхний обух нока, проходит через направляющий блок на мачте или салинге и идет вниз к палубе, где надежно закрепляется.
Крепление нижнего ходового конца топенанта может осуществляться по-разному. В простейшем случае топенант имеет на конце треугольное звено, к которому присоединяются кусок цепи и гибкий трос - лопарь. Лопарь заводят на турачку грузовой лебедки и с ее помощью поднимают стрелу в нужное положение, после чего цепь крепят скобой к палубному обуху, а лопарь снимают с турачки и закрепляют на утке.
Иногда вместо цепного стопора применяют металлические зажимы: на лопаре топенанта постоянно закреплено несколько зажимов на равном расстоянии друг от друга, а у нижней части мачты имеется специальное гнездо для закладки троса с зажимом.
Наиболее удобна для этой цели специальная вьюшка, на барабане которой постоянно закреплен ходовой лопарь топенанта (см. рис. 98,6). Вьюшка может приводиться в движение от грузовой лебедки; в этом случае она имеет на валу два барабана: на одном намотан топенант, а на другом - небольшой трос (свистов), свободный конец которого накладывается на турачку лебедки. Для затормаживания вьюшка снабжена храповым устройством. На новых судах топенантные вьюшки часто делаются с самостоятельным электрическим приводом (топенантные лебедки) или же вместо них на грузовых лебедках предусматривается дополнительный топенантный барабан, который может включаться и отключаться через разобщительную муфту. Применение топенантной вьюшки или барабана позволяет быстро и легко устанавливать стрелу без груза в нужном положении и обеспечивает надежное стопорение топенанта.
Оттяжки служат для поворота стрелы в горизонтальном направлении, а также для крепления ее в неподвижном положении. Она крепится к боковым обухам нока стрелы с обеих ее сторон. Каждая оттяжка состоит из стального троса - мантыля и присоединенных к нему талей с основой из растительного троса. Нижний блок талей крепится к палубному обуху или рыму, а ходовой конец проводится через палубный рым и крепится за утку на фальшборте.
Прочитайте отзывы о термобазальте на сайте дилера, один из лучших утеплителей.
Рис. 98. Легкая грузовая стрела:
а - с цепным стопором топенанта;
б - с топенантной вьюшкой;
в - крепление шпора стрелы к мачте;
1 - стрела;
2- мачта;
3-блок топенанта;
4 - топенант;
5 - ноковый бугель с обухами;
6 - оттяжка;
7 - тали оттяжки;
8 - грузовая лебедка;
9 - лопарь топенанта;
10 - цепной стопор;
11 - башмак шпора стрелы;
12 - направляющий блок;
13 - грузовой блок;
14 - грузовой шкентель;
15 - противовес;
16 - грузовой гак;
17 - топенантная вьюшка
Рис. 99. Схема работы спаренными стрелами:
1 - топенант;
2 - контроттяжки;
3- оттяжки;
4 - топрик-тали;
5 - шкентели;
6 - гак;
7 - лебедки
Грузовой шкентель - стальной трос для подъема и опускания груза. Один конец шкентеля закреплен на барабане лебедки, а другой проходит через направляющие блоки стрелы и оканчивается грузовым гаком, к которому подвешивают груз. Чтобы шкентель при работе не перекручивался, гак крепится к нему с помощью вертлюга, а для предупреждения слабины на шкентеле снабжается противовесом.
Работа стрелами. В судовой практике применяется несколько способов работы грузовыми стрелами. Наиболее простые из них - работа одиночной стрелой и спаренными стрелами.
В первом случае стрелу устанавливают наклонно над люком и раскрепляют оттяжками. Затем поднимают шкентелем груз немного выше фальшборта и с помощью оттяжек вываливают стрелу за борт. Вновь закрепляют лопари оттяжек и опускают груз шкентелем на причал. Подобрав шкентель, возвращают стрелу в исходное положение. Этот способ малопроизводителен и применяется в основном для разовых подъемов груза, например при погрузке снабжения и т. п.
При работе спаренными стрелами (способ «на телефон») обе стрелы люка устанавливаются неподвижно (рис. 99): одна - над люком («судовая» стрела), другая - над причалом («береговая»). Стрелы удерживаются топенантами или топенант-талями и раскреплены оттяжками. Внутренние оттяжки заменены одним тросом- топриком или же топрик-талями. Топрик-тали имеют основу из растительного троса, блоки их крепятся за боковые обухи ноков, а ходовой конец проводится вдоль одной из стрел и закрепляется вблизи ее шпора за утку. Для надежности крепления стрел их, кроме оттяжек, подкрепляют со стороны борта контроттяжками из стального троса. Оба шкентеля присоединяют к одному грузовому гаку, и в работе участвуют обе лебедки.
Работа протекает так. Груз поднимают из трюма шкентелем «судовой» стрелы, на втором шкентеле при этом только подбирают слабину. После подъема груза на достаточную высоту над люком выбирают шкентель «береговой» стрелы и потравливают первый шкентель с таким расчетом, чтобы груз перемещался горизонтально, переходя постепенно с одного шкентеля на другой. Когда груз полностью перейдет на шкентель «береговой» стрелы, его плавно опускают этим шкентелем на причал, одновременно потравливая первый шкентель. Подача свободного гака в трюм совершается в обратном порядке.
Способ работы «на телефон» обеспечивает достаточно высокую производительность, не требует ручного труда для поворота стрел и широко применяется при грузовых работах. Недостатком способа является то, что из-за постоянного наклона стрелы в просвете люка имеется так называемая «мертвая зона», откуда трудно брать груз гаком. Этот недостаток устранен в других способах, однако они требуют более сложной оснастки и дополнительного оборудования.
Тяжеловесные стрелы (рис. 100) бывают грузоподъемностью 15, 30, 60 т, в отдельных случаях выше. Конструкция и оснастка стрелы имеют некоторые особенности. Для уменьшения нагрузки на мачту шпор стрелы опирается не на мачту, а на специальный фундамент, расположенный на палубе в диаметральной плоскости. Стрела соединяется с фундаментом шарнирно с помощью вертлюга или шарового шарнира.
Рис. 100. Тяжеловесная грузовая стрела с врезным шкивом:
1 - мачта;
2 - топенант- тали;
3 – стрела;
4 - врезной шкив;
5 - грузовые гини;
6 - лопарь грузовых гиней;
7-оттяжка;
8 - фундамент стрелы
В процессе работы приходится изменять вылет стрелы, поэтому топенант заменен топенант-талями. Вместо обычного шкентеля применяют грузовые гини (шкентель-тали), а вместо гака - более надежные и прочные скобы или двурогий гак. Ходовой лопарь грузовых гиней проводится через врезной шкив у нока стрелы и далее идет не вдоль стрелы, а через блок на мачте, блок на палубе и затем подается на барабан лебедки. Такая проводка несколько снижает нагрузку на стрелу. Мачту, если необходимо, подкрепляют съемными штагами.
Для обслуживания тяжеловесных стрел обычно используют те же лебедки, что и для легких, так как применение талей в шкентеле и топенанте уменьшает натяжение ходового лопаря пропорционально числу лопарей между блоками.
Способ работы тяжеловесной стрелой в принципе сходен с работой одиночной легкой. Основное отличие состоит в том, что наклон стрелы при необходимости изменяют непосредственно при переносе груза, а для обслуживания стрелы используют не одну, а четыре лебедки: две лебедки данного люка - для лопарей грузовых и топенантных талей, две лебедки смежного люка - для лопарей оттяжек.
Уборка стрел по-походному. После окончания грузовых работ перед выходом судна в море все стрелы надежно закрепляют по походному. Легкие стрелы чаще всего опускают до горизонтального положения и их ноки закрепляют на специальных подставках на палубе. Если судно перевозит палубный груз, то стрелы крепят вертикально к мачте, где для этого предусматривается специальный бугель с хомутом.
Тяжеловесные стрелы крепят по-походному всегда вертикально, так как их используют не при всех грузовых операциях. Бегучий такелаж хорошо обтягивают вдоль стрел и найтовят к ним или же убирают совсем. На лебедки надевают чехлы и подвязывают их штертами.
|
|
|
