Справочник по морской практике

Раздел первый. Устройство корабля и оборудование верхней палубы
Глава 1. Устройство надводного корабля и подводной лодки
1.1. Устройство надводного корабля

Военный корабль – сложное самоходное инженерное сооружение, носящее присвоенный ему военно-морской флаг своего государства и укомплектованное военной командой. Оснащен современным оборудованием, механизмами и вооружением и предназначен для выполнения задач, свойственных его классу. Всякий корабль должен обладать определенными мореходными качествами, живучестью и иметь минимальный вес (водоизмещение) при достаточной прочности и требуемом вооружении. Основой всякого корабля является корпус.

Корпус надводного корабля (рис. 1.1) – стальное водонепроницаемое полое внутри тело обтекаемой формы. Обеспечивает создание силы плавучести и является платформой, на которой монтируются различное вооружение и оборудование, обусловленное назначением корабля. Корпус снабжается рулевым, якорным, швартовным, буксирным, грузоподъемным и другими устройствами. Внутри корпуса размещаются: главные и вспомогательные механизмы, жилые и служебные помещения, погреба боеприпасов, хранилища топлива, масел, воды, цепные ящики для уборки якорных цепей и другие внутренние устройства. На верхней палубе корпуса устанавливаются надстройки, выводятся мачты, трубы и другие сооружения и механизмы.

Рис. 1.1. Расположение главных конструкций корпуса, размещение вооружения, постов и помещений на надводном корабле:

А – бак; Б – шкафут; В – ют; 1 – гюйсшток; 2 – верхняя палуба; 3 – носовое якорное устройство; 4 – волнорез; 5 – носовая артиллерийская установка; 6 – противолодочное оружие; 7 – носовой (ходовой) мостик; 5 – пост управления артиллерийским огнем; 9 – мачта; 10 – дымовая труба; 11 – торпедный аппарат; 12 – кормовой мостик; 13 – кормовая артиллерийская установка; 14 – кормовой шпиль; 15 – флагшток; 16 – подзор; 17 – платформа; 18 – кубрики личного состава (кормовые); 19-кормовой погреб боеприпасов; 20-отсек вспомогательных механизмов; 21 – машинное отделение; 22 – водонепроницаемые переборки; 23 – котельное отделение; 24 – второе дно; 25 – жилые помещения офицеров; 26 – кубрики личного состава (носовые); 27 – носовые погреба боеприпасов; 28 – шпилевое отделение; 29 – цепной ящик

Конструктивно корпус надводного корабля состоит из следующих главных частей: набора (остова), бортовой и днищевой обшивки, палуб и платформ, внутреннего дна, продольных и поперечных водонепроницаемых переборок. Набор и обшивка являются обязательными элементами всякого корпуса; наличие палуб и переборок зависит от назначения корабля.

Рис. 1.2. Система набора корпуса корабля:

1 – балки главного направления; 2 – перекрестные балки

Набор корпуса – система жестко связанных между собой продольных и поперечных балок различной конструкции, соединенных сваркой или клепкой с листами наружной обшивки, второго дна и палуб. В большинстве случаев образовавшиеся перекрытия подкрепляются набором из целых (неразрезных) балок, называемых балками главного направления, и перпендикулярных к ним разрезных балок, называемых перекрестными (рис. 1.2).

В зависимости от направления главных балок относительно корабля различают три системы набора: поперечную, продольную и смешанную. В п о п е р е ч н о й системе набора корпуса балки главного направления идут поперек корабля, являются конструктивно непрерывными по его ширине и состоят из шпангоутов по бортам, поперечных бимсов по палубам и флоров по днищу. При поперечной системе набора обязательны также и продольные балки (вертикальный киль, стрингеры), но последние являются перекрестными связями, их число невелико (3-5). Эта система набора широко применяется на речных и небольших морских судах (буксирах, баржах).

В п р о д о л ь н о й системе набора главные (неразрезные) балки проходят вдоль корабля и состоят из значительного числа стрингеров, идущих непрерывно по днищу и бортам, продольных бимсов по палубам и большого числа простых продольных балок, расположенных по днищу, второму дну, бортам и верхней палубе (между стрингерами и продольными бимсами). Шпангоуты делаются в виде мощных рам, расставленных одна от другой на 1,5-2,5 м и разрезанных в местах пересечения с продольными связями. Эта система набора в чистом виде в настоящее время применяется только на нефтеналивных судах, не имеющих второго дна.

Современные военные корабли строятся преимущественно по с м е ш а н н о й системе набора (рис. 1.3): набор днища, второго дна и палуб делается продольным; набор бортов и оконечностей корабля – поперечным.

Рис. 1.3. Корпус корабля смешанной системы набора:

1 – пояс палубы; 2 – продольный бимс; 3 – палубный стрингер; 4 – бимсовая кница; 5- шпангоут; 6 – ширстрек; 7 – бимс; 8 – бортовые пояса; 9 -бортовой стрингер; 10 – скуловая кница; 11- флора; 12- днищевый стрингер; 13 – скуловой пояс; 14 – днищевый пояс; 15 – шпунтовый пояс; 16 – килевой пояс; 17 – вертикальный киль; 18 – настил второго дна; 19 – продольная водонепроницаемая переборка

Независимо от системы набора корпус должен иметь прочные связи во всех трех направлениях (продольном, поперечном и вертикальном), чтобы надежно противостоять усилиям, действующим на корабль. В зависимости от назначения и расположения частей корпуса различают набор днища, набор бортов, набор палуб и т. д.

Набор днища – перекрытие, состоящее из взаимно пересекающихся продольных и поперечных связей, называемых соответственно стрингерами и флорами. По середине набора, совпадающей с диаметральной плоскостью корабля, устанавливается вертикальный киль – основная продольная связь днищевого набора, воспринимающая усилия, которые возникают при продольном изгибе корабля.

Рис. 1.4. Конструкция вертикальных килей:

а, б – эскадренных миноносцев; в – крейсеров; г – килевая балка большого корабля

К и л ь проходит по всей длине корабля. Конструкция килей зависит от класса кораблей. На рис. 1.4 показана конструкция килей для некоторых кораблей. Прежде на больших кораблях вертикальный киль иногда заменялся двумя стрингерами, которые образовывали килевую балку. На кораблях постройки последних лет килевую балку обычно заменяет вертикальный киль с усиленными накладками, обшивкой и внутренним дном (рис. 1.5). В носовой и кормовой оконечностях корабля киль соединяется с форштевнем и ахтерштевнем. Иногда над вертикальным килем устанавливается горизонтальный лист, который называется горизонтальным килем.

Рис. 1.5. Сварная конструкция киля большого корабля

Д н и щ е в ы е с т р и н г е р ы – продольные балки, идущие параллельно килю и вместе с ним обеспечивающие продольную прочность корпуса. По конструкции стрингеры – клепаные или сварные балки различного сечения. Число стрингеров каждого борта зависит от размеров корабля. Ориентировочно на эскадренных миноносцах бывает 3 стрингера, на крейсерах – 4-5. К носу и корме число стрингеров уменьшается, так как уменьшается ширина днищевой части корабля. При переходе днища в борт корабля ставится по одному стрингеру на борт, такие стрингеры называются скуловыми.

Ф л о р ы – вертикальные стальные листы, которые привариваются к вертикальному килю, идут поперек корабля и составляют часть шпангоутной рамы. Они бывают непроницаемые и проницаемые. Первые устанавливаются для разграничения отсеков двойного дна и обеспечивают водонепроницаемость отсеков. Вторые имеют овальные вырезы для облегчения конструкции, обеспечения прохода и прокладки труб в междудонных отсеках.

Б о к о в ы е к и л и (рис. 1.6) делаются для уменьшения размаха корабля при боковой качке и частично выполняют роль продольной связи. Боковые кили по ширине не выходят за габариты корпуса. Конструкция их бывает разнообразной.

Рис. 1.6. Боковые кили:

а – расположение киля; б, в – конструкции килей

Набор борта – продолжение набора днища; состоит из бортовых стрингеров и шпангоутов.

Б о р т о в ы е с т р и н г е р ы прокладываются по всей длине корабля, от носа до кормы, и представляют собой прочные балки с ребрами жесткости. Они соединяют бортовые ветви шпангоутов, воспринимают от них нагрузку и передают ее на поперечные переборки. Иногда между стрингерами ставят дополнительные ребра жесткости.

Ш п а н г о у т ы – поперечные ребра корпуса корабля, соединенные с палубами, скуловыми стрингерами и днищевыми флорами. Они могут разрезаться на каждой палубе или проходить сквозь палубы, не разрезаясь. Соединение шпангоутов с поперечными балками набора палуб осуществляется с помощью книц. Конструктивное выполнение шпангоутов может быть разнообразное: от угольников и полос листа до клепаных и двутавровых балок, и, наконец, ферм (рамные шпангоуты). Промежуток обшивки между смежными шпангоутами называется шпацией. У нас в военном кораблестроении принята система нумерации шпангоутов от носа к корме; за нулевой принимается форштевень. Средний по длине корабля шпангоут условно называется мидель-шпангоутом (миделем).

Набор палубы – система пересекающихся поперечных и продольных бимсов. Балками главного направления являются продольные бимсы. Они сквозные, надрезают поперечные бимсы и крепятся к ним кницами. Поперечные бимсы и полубимсы один от другого располагаются на расстоянии, равном шпации, и крепятся к шпангоутам кницами. Для сообщения с помещениями, расположенными ниже палуб, в последних прорезаются отверстия (люки), которые по периметру над палубой окаймляются вертикальными водонепроницаемыми листами, называемыми комингсами (рис. 1.7). Под палубами ставятся балки продольного направления, поддерживающие поперечные бимсы палуб, которые называются карленгсами.

Рис. 1.7. Схема расположения карленгсов и комингсов:

1 – палубный лист; 2 – комингс; 3 – карленгсы; 4 ~ поперечные бимсы

Л ю к и бывают круглой и прямоугольной формы. Каждая крышка люка имеет задрайки и резиновый ободок для обеспечения водонепроницаемости. По назначению люки подразделяются на входные, грузовые и световые. Движение личного состава через люки осуществляется по т р а п а м (лестницам легкой конструкции). Трапы служат для сообщения между палубами; бывают наклонные и вертикальные. Наклонные трапы, как правило, имеют поручни из металлических труб; вертикальные – устанавливаются в шахтах, экстренных сходах (аварийных, запасных), у выходов из машинно-котельных отделений, погребов боеприпасов и др.

Ш а х т ы (рис. 1.8) – трубы специальной конструкции (обычно четырехугольного сечения), проходящие через междупалубные пространства. На верхней (нижней) палубе шахта имеет горловину с водонепроницаемой крышкой на барашках или задрайках.

Рис. 1.8. Водонепроницаемая шахта

При расположении на палубе тяжелых местных грузов – артустановок, мачт, палубных механизмов и др.- под ними в междупалубных пространствах устанавливаются пиллерсы (рис. 1.9), которые рассчитываются на вес палуб с набором и грузов, расположенных на палубах. Пиллерсы бывают различной конструкции: постоянные и съемные.

Рис. 1.9. Сварной трубчатый пиллерс

Набор в оконечностях корабля. Поперечную жесткость оконечностям корабля придают шпангоуты, флоры и бимсы, работающие совместно с настилом палуб и обшивкой бортов, а также поперечные переборки, которые ставятся (как и шпангоуты) в оконечностях чаще, чем в средней части корабля. Для придания прочности сходящимся кромкам листов бортовой и днищевой обшивки вместе с набором и создания жесткой конструкции оконечностей корабля устанавливаются штевни. В носовой оконечности корабля – ф о р ш т е в е н ь, который выполняется в виде поковки, отливки или сварной конструкции. Он способен противостоять ударам волн, льдов и плавающих предметов. Кормовая оконечность корабля заканчивается литой деталью – а х т е р ш т е в – н е м. Форма и конструкция штевней зависят от назначения и величины корабля, числа гребных винтов, типа руля и т. д.

Оболочку корабля составляют наружная обшивка (днищевая и бортовая) и настил палуб.

Н а р у ж н а я обшивка – водонепроницаемая оболочка, которая отделяет внутренний объем корабля от воды и служит одновременно для обеспечения проольной и поперечной прочности корабля. Она состоит из ряда поясов, составленных из отдельных листов и расположенных вдоль корабля. Соединение двух листов одного пояса образует стык; соединение поясов – паз наружной обшивки. Листы обшивки соединяются различными способами: встык, внакрой, край на край (елочкой), вгладь, на планках и др. В зависимости от расположения пояса наружной обшивки называются: шпунто вый, днищевый, скуло вой, бортовой, ледовый ширстрек (рис. 1.10) Обычно шпунтовый пояс (прилегает к килю) и ширстрек (пояс обшивки у бимсов верхней непрерывной палубы) для увеличения общей продольной прочности корабля делаются толще остальных поясов. На военных кораблях, кроме того, часто удваивают обшивку вдоль килевой дорожки, ватерлинии (ледового пояса), под якорными клюзами, в районе гребных винтов.

Рис. 1.10. Расположение поясов наружной обшивки:

1 – ширстрек; 2 – ледовый; 3 – бортовые; 4 – скуловой; 5 – днищевые; 6 – шпунтовый; 7 – килевой

Н а с т и л п а л у б ограничивает внутренний объем корабля сверху и состоит из листов, опирающихся на палубный набор. Палубный настил изготовляется из листов максимальной длины, которые располагаются длинной стороной вдоль корабля. Крайний лист палубного настила, идущий параллельно обводу борта, называется палубным стрингером и служит для обеспечения продольной прочности корабля. На всем протяжении палубы, за исключением района оконечностей корабля, он имеет толщину, на 20-30% большую, чем смежные пояса настила палубы. Обычная толщина поясов, прилегающих к палубному стрингеру: для малых кораблей – 4; миноносцев – 5; крейсеров – 7-8 мм. Наименьшая толщина палубы определяется условиями долговечности, но должна быть не менее 4 мм. Совокупность листов и набора – собственно палуба.

Корпус корабля для размещения оборудования, вооружения, грузов и личного состава, а также для обеспечения непотопляемости, пожарной безопасности и прочности делится по высоте на ряд палуб и платформ. По расположению на корабле палубы называются верхней, средней и нижней (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Палубы корабля:

1 – наружное днище; 2 – второе, или внутреннее, дно; 3 – третье дно; 4 – вторая платформа; 5 -первая платформа; 5 – нижняя палуба; 7 – средняя палуба; 8 – верхняя палуба; 9 – палуба полубака; 10 – палуба надстроек

Платформы проходят под нижней палубой в оконечностях корабля и не по всей длине корабля, а прерываются и этим отличаются от палуб. Счет платформ идет сверху вниз. Количество палуб и платформ зависит от конструкции, назначения и размеров корабля.

Верхняя палуба (основная) является своеобразной крышей и выдерживает наибольшие напряжения растяжения и сжатия при продольном изгибе корпуса, напряжения от поперечного сжатия корпуса, местного давления грузов, пороховых газов при выстреле и оказавшейся на палубе воды. Для уменьшения заливания водой при волнении и тем самым улучшения мореходных качеств корабля палуба обычно имеет седловатость, т. е. подъем от средней части к носу и корме (рис. 1.12). В поперечном направлении верхняя палуба имеет прогиб, т. е. выпуклость, обеспечивающую сток воды к бортам и увеличивающую продольную жесткость палубы. Непосредственно на верхней палубе, а также на специальных фундаментах и основаниях размещены различного назначения и вида надстройки, рубки, мостики, оружие, палубные устройства, посты для управления кораблем и другое оборудование, выводятся мачты и дымовые трубы.

Рис. 1.12. Схема седловатости и прогиба палубы:

а – седловатость; б, в, г – прогиб на различных сечениях по длине корабля

Верхняя палуба условно делится на участки, которые называются: б а к – участок верхней палубы от форштевня до фок-мачты или боевой рубки; ш к а ф у т – от фок-мачты или боевой рубки до грот-мачты или кормовых надстроек включительно; ют – от грот-мачты или кормовых надстроек до среза кормы. Некоторые боевые корабли, многие вспомогательные суда имеют дополнительные палубы: над баком – полубак; шкафутом – спардек; ютом – полуют.

На верхней палубе по бортам устанавливаются ватервейс (водосток) и шпигатная система для удаления воды с палубы, надстроек и площадок. Чтобы палубу меньше заливало водой, на баке (полубаке) устанавливаются волноотводы (волнорезы) и козырьки.

Палубные надстройки – части корпуса корабля, расположенные на некоторой части верхней палубы по всей ширине корабля и образующие на ней закрытые объемы, предназначенные для использования в качестве жилых и различных служебных помещений. В соответствии с делением верхней палубы на участки надстройки, находящиеся на ней, называются носовой (баковой), средней и кормовой (ютовой). Носовая надстройка (полубак) служит также для увеличения высоты носовой части корпуса корабля.

Обычно помещения, расположенные выше верхней палубы, до борта не доходят. Поэтому надстройками условно называют те из них, которые расположены на сравнительно большой длине корабля, а рубками – короткие надстройки. Р о с т р ы – открытая надстройка; представляют собой решетчатый (иногда сплошной) настил, сооружаемый выше верхней палубы и опирающийся внутренней стороной на среднюю надстройку, а наружной на пиллерсы. Настил укладывается на ростерные бимсы. Ростры предназначаются для размещения на них катеров, шлюпок, спасательных средств и автоматической зенитной артиллерии.

П а л у б ы и п л а т ф о р м ы внутренних помещений опираются на бимсы и рассчитываются на собственный вес и вес грузов, расположенных на них. Лучшее покрытие для внутренних палуб – линолеум, который хорошо моется, придает помещениям опрятный вид, обладает звуко- и теплоизоляционными качествами. Палубы жилых кубриков, расположенных над помещениями с высокой температурой (машинными и котельными отделениями), покрываются теплоизолирующими плитами из различных изоляционных материалов.

Рис. 1.13. Схема конструкции днищевого набора:

1, 2, 16, 17 – секции платформы; 3-15 – секции внутреннего дна

Внутреннее дно – стальной настил, идущий поверх днищевого набора (рис. 1.13). По длине он охватывает район набора продольной или смешанной системы. В носу и корме, где набор чаще всего бывает поперечным, второго дна нет; его заменяют платформы. Толщина листов внутреннего дна во избежание быстрого разрушения коррозией принимается от 4 до 10 мм в зависимости от класса корабля. В машинных и котельных отделениях настил толще. Междудонное пространство разделяется флорами и стрингерами на водонепроницаемые отсеки (клетки) с лазами (горловинами), закрывающимися водонепроницаемыми крышками (рис. 1.14). Пространство между наружной обшивкой днища и вторым дном (междудонное пространство) используется для размещения запасов топлива, масла, пресной воды и водяного балласта.

Рис. 1.14. Водонепроницаемая крышка горловины с барашками

Переборки – плоские вертикальные конструкции (стенки), состоящие из листов и набора; выполняются водонепроницаемыми и проницаемыми. Поперечные водонепроницаемые переборки, разделяя внутренний объем корабля по длине, образуют автономные водонепроницаемые отсеки. Продольные водонепроницаемые переборки образуют водонепроницаемые бортовые отсеки. Водонепроницаемые переборки препятствуют распространению воды, поступающей через пробоины, по кораблю, обеспечивая тем самым его непотопляемость, а также препятствуют распространению пожара и отравляющих веществ.

Поперечные водонепроницаемые переборки, разгораживающие корабль от днища до верхней палубы, называются главными. Полупереборки, подобно главным переборкам, несут вертикальную и горизонтальную нагрузку, но в отличие от них не идут от борта к борту. Между главными переборками устанавливаются второстепенные (проницаемые) переборки, которые разделяют внутренние помещения.

Водонепроницаемые двери (рис. 1.15) ставятся на водонепроницаемых переборках и служат для прохода в водонепроницаемые отсеки. Такая дверь состоит из штампованного металлического листа с приспособлением для крепления уплотнительной резины по ее периметру и шести клиновых задраек с индивидуальным или призодным центральным задраиванием. Легкие двери, которые ведут в помещения надстроек и мостиков, имеют облегченную конструкцию. Они снабжены также резиновыми прокладками, предохраняющими от проникновения воды (брызг) и света (из помещения).