Справочник по морской практике

Раздел второй. Тросы, такелажное оборудование и парусина
Глава 4. Тросы
4.1. Стальные тросы

Тросами называются изделия, свитые из стальных проволок или скрученные из растительных и синтетических волокон*. На кораблях и вспомогательных судах Военно-Морского Флота тросы применяются в качестве стоячего и бегучего такелажа, швартовов и буксиров, в грузоподъемных устройствах, для крепления предметов на корабле, для водолазных работ, в минно-тральном деле, в приборах и механизмах, при такелажных и других работах.

Материал, конструкция и классификация стальных тросов. Стальные тросы, используемые на кораблях ВМФ, изготовляются из высокоуглеродистой оцинкованной стальной проволоки диаметром от 0,4 до 3,0 мм с пределом прочности при растяжении от 130 до 200 кгс/мм2. Цинковое покрытие проволоки, предохраняющее трос от ржавления, бывает трех групп: для легких условий работы – ЛС; для средних условий работы – СС; для жестких условий работы и в морской воде – ЖС. Проволока вырабатывается трех марок: В, I и II. Наиболее качественной, обладающей большой вязкостью и механической прочностью является проволока марки В (высшей), затем идет проволока марок I и II. По конструкции стальные тросы делятся на три типа: одинарной, двойной и тройной свивки.

Т р о с ы о д и н а р н о й с в и в к и состоят из одной пряди, у которой проволоки одинакового диаметра свиты по спирали в один или несколько (до четырех) слоев вокруг одной из проволок (рис. 4.1). Количество проволок и слоев в пряди указывается в характеристике троса суммой цифр, в которой первая цифра показывает наличие центральной проволоки, вторая – количество проволок в первом от центра пряди слое, третья – во втором слое и т. д. Сумма всех цифр указывает общее количество проволок в пряди. Например, запись 1 + 6 + 12 означает, что в пряди девятнадцать проволок, из которых шесть свито в первом слое и двенадцать – во втором, одна проволока центральная.

Рис. 4.1. Спиральный однопрядный трос одинарной свивки

Если проволоки одного слоя свиваются в ту же сторону, что и проволоки смежных слоев, то все слои будут соприкасаться по всей длине проволок (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Линейное касание проволок в пряди

Трос, свитый из таких прядей, называется тросом с линейным касанием проволок и обозначается буквами ЛК. При навивке каждого последующего слоя проволок в сторону, противоположную предыдущему (проволоки отдельных слоев пряди ложатся под углом к проволокам смежных слоев и касаются их в точках пересечения), получается трос с точечным касанием – ТК (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Точечное касание проволок в пряди

Тросы одинарной свивки иначе называются спиральными или однопрядными. Они применяются в различных приборах и механизмах. Тросы, изготовленные из мягкой оцинкованной проволоки с пределом прочности 50-90 кгс/мм2, называются бен- зельными. Эти тросы обладают большой гибкостью и применяются для накладывания бензелей, изготовления кольчужных пластырей и в различных такелажных работах.

Т р о с ы д в о й н о й с в и в к и называются тросами тросовой работы. Они изготовляются свиванием нескольких прядей в один или два слоя вокруг одного металлического, органического или минерального сердечника (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Трос тросовой работы двойной свивки: а – с металлическим сердечником; б – с органическим или минеральным сердечником

Трехпрядные тросы свиваются без сердечников. (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Трехпрядный трос

Центральный сердечник заполняет пустоту в центре троса и предохраняет пряди от проваливания к центру. Металлическим сердечником является обычная проволочная прядь или стальной трос, свитый из нескольких прядей; в первом случае трос называется цельнометаллическим, во втором – тросом со специальным проволочным сердечником. Органические сердечники, изготовляемые из пеньки, манилы, сизаля или хлопчатобумажной ткани, способствуют образованию круглой формы троса и, будучи пропитаны антикоррозионной, противогнилостной смазкой (вазелином, пушечной смазкой, канатной мазью и др.), предохраняют внутренние слои проволок троса от коррозии, уменьшают трение между ними и таким образом удлиняют срок службы троса. Минеральные сердечники изготовляются из асбеста и применяются в тросах, предназначенных для работ в условиях высоких температур. Тросы тросовой работы используются для стоячего такелажа, изготовления швартовов, буксиров, тралов, различных стропов, найтовов, шкентелей; они применяются для гиней и бегучего такелажа.

Т р о с а м и т р о й н о й с в и в к и называются тросы кабельной работы (отворотные). Их свивают из нескольких тросов тросовой работы, которые в этом случае называются стрендями (рис. 4.6). Тросы кабельной работы изготовляются из более тонкой проволоки, чем тросы тросовой работы. Они значительно гибче последних, но в то же время слабее примерно на 25и/о- Тросы кабельной работы употребляются главным образом там, где требуется особая гибкость, например на легких подъемных механизмах с навивкой троса на барабаны, для лопарей шлюпочных талей и т. п. Толстые тросы диаметром 40-65 мм идут на швартовы и буксиры.

Рис. 4.6. Трос кабельной работы тройной свивки

Наибольшее распространение имеют тросы тросовой работы и особенно шестипрядные, свитые вокруг пенькового сердечника.

Пряди тросов двойной и тройной свивки состоят из проволок одинаковых или разных диаметров, свитых вокруг центральной проволоки или органического (минерального) сердечника в один или несколько слоев. В характеристике троса при наличии прядей с органическим сердечником вместо единицы ставится нуль. Запись 0 + 9 + 1 5 означает, что прядь имеет 24 проволоки, свитые в два слоя по 9 и 15 проволок вокруг органического сердечника. Проволоки в отдельных слоях пряди могут иметь линейное, точечное и точечно-линейное касание – Т Л К (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Точечное и линейное касание проволок в пряди

Тросы типа ЛК могут иметь проволоки одинакового диаметра во всех слоях пряди – Л К – О , двух разных диаметров в верхнем слое пряди – Л К – Р , разного и одинакового диаметра по отдельным слоям пряди – ЛК-РО и меньшего диаметра, заполняющего пространство между двумя слоями,- Л К – 3.

Тросы типа ТК имеют проволоки или одинакового диаметра, или двух разных диаметров по отдельным слоям пряди.

Тросы типа ТЛК могут иметь проволоки одного диаметра, двух диаметров и разного и одинакового диаметра.

Площадь заполнения сечения троса типа ЛК металлом на 13% выше, чем троса типа ТК, на эту же величину выше суммарная разрывная крепость троса. Работоспособность троса типа ЛК выше в 1,5-2 раза.

Стальные тросы имеют правое и левое направление свивки прядей. В первом случае пряди в тросе свиваются по часовой стрелке и образуют трос прямого спуска (рис. 4.8,6, в); во втором – против часовой стрелки, образуя трос обратного спуска (рис. 4.8, а).

По виду свивки тросы бывают односторонней, крестовой и комбинированной свивки. Трос, у которого направление свивки наружного слоя проволок в прядях и прядей в трос одинаковое, называется тросом односторонней свивки (рис. 4.8,6). Трос, у которого направление свивки наружного слоя проволок в прядях и прядей в трос различно, называется тросом крестовой свивки (рис. 4.8, а ). Трос, свитый из прядей, половина которых имеет правую свивку проволок, а вторая половина – левую, называется тросом комбинированной свивки (рис. 4.8, в).

У тросов односторонней свивки проволоки расположены под углом к оси троса, у тросов крестовой свивки – параллельно оси троса, у тросов комбинированной свивки – елочно.

Рис. 4.8. Трос стальной: а – левой крестовой свивки; б – правой односторонней свивки; в – правой комбинированной свивки

Заводы-изготовители выпускают тросы крестовой (правой) свивки. Они в наименьшей степени подвержены раскручиванию, не требуют особого обращения и находят наибольшее применение на кораблях. Тросы остальных видов свивки изготовляются только по требованию заказчика.

Конструкцию стального троса принято характеризовать формулой

где n – число прядей в тросе;

m – число проволок в пряди;

l – число органических сердечников в тросе.

Например, запись 6 x 30 + 7 означает, что трос свит из 6 прядей, каждая прядь свита из 30 проволок, трос имеет 7 органических сердечников, из которых один общий, и по одному в каждой пряди. Для более подробного обозначения конструкции троса впереди формулы ставят буквы, характеризующие свивку проволок в пряди и соотношение проволок по диаметру. ТК 1X19 означает однопрядный трос с 19 проволоками в тросе при точечном их касании. Л К – 0 7 X 7 означает семипрядный цельнометаллический трос, по 7 проволок одинакового диаметра в пряди, с линейным касанием в каждой из них.

Полная характеристика троса обозначается записанными в определенном порядке цифрами и буквами. Например, запись ЛК-РО 6 x 3 6 + 1 – 1 8 – Н – 1 7 0 – В – Ж С – Л – О , ГОСТ 7668-55, означает трос с линейным касанием разного и одинакового диаметра проволок по отдельным слоям пряди, шестипрядный, по 36 проволок в пряди, с одним центральным органическим сердечником, диаметром 18 лш, нераскручивающийся (трос, проволокам которого придают спиральную форму на специальных станках), из проволоки с пределом прочности 170 кгс/мм2, марки В, для жестких условий работы, левой односторонней свивки, ГОСТ 7668-55.

В характеристике конкретного троса применяются и другие обозначения: НК – некрутящийся трос, который при работе не вращается вокруг своей оси (используется для аварийно-спасательных, гидрологических и других работ); К – трос комбинированной свивки.

Трос крестовой правой свивки (обыкновенный, раскручивающийся) специального буквенного обозначения не имеет.

Стальные тросы бывают жесткие и гибкие. Жесткие тросы изготовляются из малого количества проволок большого диаметра, с одним органическим сердечником или без него. Они обладают большой прочностью. Гибкие тросы изготовляются из большого числа тонких проволок и имеют один или несколько органических сердечников. По гибкости отдельные стальные тросы не уступают растительным тросам. Тросы по гибкости можно сравнивать с помощью коэффициента гибкости тросов (табл. 4.1).

Т а б л и ц а 4.1

Т а б л и ц а 4.2

Измерение стальных тросов, разрывная и рабочая крепость, расчет тросов. Т о л щ и н а стального троса измеряется по диаметру в миллиметрах (мм). При четном числе прядей толщина троса замеряется штангенциркулем (рис. 4.9), при нечетном – лентой. В последнем случае результат измерения нужно разделить на 3,14.

Рис. 4.9. Измерение диаметра троса штангенциркулем:

а – правильно; б – неправильно

Стальные тросы по требованию заказчика могут изготовляться л ю б о й д л и н ы, но не менее 200 м. Наиболее распространены тросы длиной 250, 500, 750 м.

О т н о с и т е л ь н о е у д л и н е н и е стальных тросов (отношение абсолютного приращения длины троса при растяжении к первоначальной его длине) составляет не более 3%. Это их недостаток, так как при резких рывках тросы рвутся.

Вес стального троса W в кг выбирается из ГОСТ или рассчитывается:

где К – коэффициент;

l – длина троса, м;

d – диаметр троса, см.

Для однопрядных спиральных тросов K = 0,52, для трехпрядных без органического сердечника K=0,40, для тросов с одним органическим сердечником K = 0,37, для тросов с несколькими органическими сердечниками.

Р а з р ы в н а я к р е п о с т ь (прочность, разрывное усилие) – минимальная нагрузка, при которой трос разрывается. Величина разрывной крепости R в кгс конкретного троса выбирается из ГОСТ или рассчитывается:

где К – коэффициент;

d – диаметр троса, мм.

Для однопрядных спиральных тросов K=70, для тросов с одним органическим сердечником K=40, для тросов с несколькими органическими сердечниками K=34.

П р и м е ч а н и е . При измерении троса по окружности коэффициент К соответственно принимается равным 7,0; 4,0; 3,4.

П о д б о р т р о с а для определенных условий работы производится по р а б о ч е й к р е п о с т и (допустимому натяжению, которое выдерживает трос в процессе работы в течение продолжительного времени без нарушения целости отдельных проволок или всего троса).

Величина рабочей крепости троса Р в кгс:

где R – разрывная крепость троса, кгс;

п – коэффициент запаса прочности (безопасности).

Для тросов, используемых в стоячем такелаже, n=4, для бегучего такелажа и подъема грузов п = 6, для подъема грузов при больших скоростях подъема n = 6 / 1 0, для подъема людей n=14.

Пример. Подобрать стальной гибкий трос для подъема груза 2000 кг. Трос основан в одношкивном подвижном блоке (груз W удерживается на двух тросах).

Р е ш е н и е . По формулам (4.3) и (4.4) натяжение (рабочая крепость троса):

При 8-кратном запасе прочности разрывная крепость троса

а диаметр троса с 7 органическими сердечниками

Диаметр троса можно определить также по ГОСТ. Для этого в таблице Г О С Т 3084-55 (табл. 4.7) подбираем разрывную крепость троса, подыскивая в графе «Разрывное усилие троса в целом» число, ближайшее большее к 8000 кгс. Для троса с пределом прочности проволоки при растяжении 140 кгс/мм2 такая разрывная крепость равна 8240 кгс и соответствует тросу диаметром d =15,5 мм.

В табл. 4.3-4.9 помещены данные, установленные государственными общесоюзными стандартами для стальных тросов, наиболее широко применяемых на кораблях и вспомогательных судах ВМФ.

Правила приемки стальных тросов. Тросы поставляются на деревянных или металлических барабанах или в бухтах, перевязанных в 4-6 местах (для тросов диаметром до 30 мм при максимальном весе 700 кг). Тросы, служащие для подъема и спуска людей, поставляются только на барабанах.

Каждый трос снабжен биркой, прикрепленной к барабану или бухте, и актом-сертификатом. На бирке указывается: завод, заводской номер троса, условное обозначение, длина, вес, дата изготовления и ГОСТ троса. В сертификате, кроме того, указывается: тип троса и его условное обозначение, направление и вид свивки, группа оцинковки, расчетный предел прочности проволоки и суммарное разрывное сопротивление всех проволок в тросе, разрывная крепость троса в целом.

Т а б л и ц а 4.3. П р и м е ч а н и я: 1. Тросы, разрывная крепость которых указана справа от жирной линии (табл. 4.3-4.9), изготовляются из светлой проволоки.

2. Г О С Т 2688-55 предусматривает изготовление тросов с расчетным пределом прочности тросов отдельных диаметров и выше 180 кгс/мм², а именно: 190, 200, 210, 220, 230, 240 кгс/мм².

Т а б л и ц а 4.4. П р и м е ч а н и е. ГОСТ 3062-55 предусматривает изготовление тросов с расчетным пределом прочности тросов отдельных диаметров 120 кгс/мм² и выше 180 кгс/мм², а именно: 190, 200, 210, 220. 230. 240. 250. 260 кгс/мм².

Т а б л и ц а 4.5. П р и м е ч а н и е. ГОСТ 3066-66 предусматривает изготовление тросов с расчетным пределом прочности тросов отдельных диаметров 120 кгс/мм² и выше 180 кгс/мм², а именно; 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260 кгс/мм².

Т а б л и ц а 4.6. П р и м е ч а н и е. ГОСТ 3083-66 предусматривает изготовление тросов с расчетным пределом прочности отдельных диаметров 120 кгс/мм² и выше 180 кгс/мм², а именно: 190, 200, 210, 220 кгс/мм².

Т а б л и ц а 4.7. П р и м е ч а н и е. ГОСТ 3084-55 предусматривает изготовление тросов с расчетным пределом прочности тросов отдельных диаметров 120 кгс/мм² и выше 180 кгс/мм2, а именно: 190, 200, 210, 220 кгс/мм2.

Т а б л и ц а 4.8. П р и м е ч а н и е. ГОСТ 7668-55 предусматривает изготовление тросов с расчетным пределом прочности тросов отдельных диаметров 120 кгс/мм² и выше 180 кгс/мм², а именно 190 кгс/мм².

Т а б л и ц а 4.9. П р и м е ч а н и е. ГОСТ 7673-66 предусматривает изготовление тросов с прочностью тросов отдельных диаметров 120 кгс/мм² и выше 180 кгс/мм², а именно: 190, 200, 210, 220 230 240, 250, 260 кгс/мм².

При приемке троса на корабль следует произвести тщательный наружный осмотр и обмер его, а также проверить конструкцию. Осмотр троса заключается в проверке его свивки, которая должна быть равномерной по всей длине. Трос не должен иметь оборванных, перекрещивающихся, заломанных и натянутых слабее других проволок. На поверхности проволок троса не должно быть вмятин, срезов и ржавчины; трос должен быть круглым по всей длине. Оцинковка проволок должна быть прочной, без трещин. Пряди троса не должны иметь ослаблений, заломов, выпячиваний и запада- ния. Органические сердечники не должны выделять смазывающее вещество и выпячиваться изнутри троса.

После внешнего осмотра производят обмер троса и сверяют его фактическую конструкцию с данными, указанными на бирке и в сертификате, для чего слегка расплетают конец троса и пересчитывают количество прядей, проволок в прядях и количество органических сердечников; проверяют расположение прядей в тросе и проволок в прядях. Конструкция троса должна соответствовать данным, указанным в требовании корабля.

Все данные и результаты осмотра записываются в книгу учета тросов.

Работа со стальными тросами и уход за ними. Тросы должны соответствовать условиям работы. Жесткий трос, например, нельзя применять в качестве швартовов, пропускать через блоки, так как он будет быстро изнашиваться. Для швартовов, буксиров и оснастки подъемных устройств употребляется гибкий трос.

Направление свивки и порядок навивки троса на вьюшки, барабаны шпилей и лебедок подбирают такими, чтобы в процессе работы трос дополнительно подкручивался. Это увеличивает его плотность, а следовательно, срок службы.

Трос, намотанный на барабан, при погрузке и выгрузке нельзя бросать и подвергать сильным ударам, так как при поломке барабана он может спутаться, а распутать его трудно.

Недопустимо образование петель, так как при натяжении троса они образуют залом – калышку, резко понижающую прочность троса и делающую его непригодным. Петлю следует осторожно и правильно развернуть, не допуская вытягивания полузавернутой петли. При распускании бухты трос сматывают за наружный конец, одновременно вращая бухту или барабан (рис. 4.10), и сразу наматывают на вьюшку или укладывают на палубе в бухту.

Рис. 4.10. Распускание бухт и барабанов стального троса:

а – правильно; б – неправильно

Прежде чем отрубить от бухты отрезок стального троса какой-либо длины, во избежание раскручивания на трос накладывают две марки мягкой проволоки или бензель. Расстояние между марками должно быть от одного до четырех диаметров троса; длина каждой марки – не менее 5-кратного диаметра троса. Стальной трос нужно крепить восьмерками и только на двойные кнехты, закаболивая два верхних шланга.

При стоянках на швартовах и при самой швартовке нельзя допускать, чтобы один трос зажимал другой или шел по другому. Перед подачей на другой корабль (берег) трос растягивают на палубе и расправляют петли. При необходимости укладки на палубе трос кружат в бухту большого диаметра и укладываемые шлаги через один подворачивают.

При наматывании на барабан трос следует околачивать деревянным мушкелем; применять металлическую кувалду во избежание повреждения оцинковки и последующего ржавления троса нельзя.

Вязать узлы из стального, даже гибкого троса не следует. Два стальных троса соединяют с помощью скобы, заведенной в коуши на концах троса. При высококачественном выполнении сплесня потеря прочности троса составляет около 15% – для тросов с разрывной крепостью проволоки 120-130 кгс/мм², около 20% – при разрывной крепости 140-150 кгс/мм² и до 30% – при разрывной крепости проволоки 160-170 кгс/мм². Сплеснивать тросы, предназначенные для подъема и спуска людей, не разрешается.

В местах соприкосновения с острыми выступающими частями под трос ставят деревянные прокладки или подкладывают маты.

Во время эксплуатации тросы необходимо регулярно смазывать. Смазка, обладающая антикоррозионными и противогнилостными свойствами, значительно увеличивает срок службы тросов. Хорошей смазкой является канатная мазь (индустриальная канатная ИК). Применяются также технический вазелин (универсальная низкоплавкая УН), пушечная смазка (УНЗ), солидол синтетический (универсальная среднеплавкая синтетическая УС) и солидол жировой (универсальная среднеплавкая УС). Технический вазелин и пушечную смазку перед употреблением разогревают до 60-80°.

Нельзя употреблять для смазки тросов мазут, соляр, отработанное машинное масло и другие вещества, содержащие кислоты и щелочи.

Тросы смазывают не реже одного раза в три месяца и каждый раз после пребывания троса в воде. Тросы, находящиеся на хранении на корабле, смазывают не реже одного раза в год. Перед смазкой с тросов металлическими щетками удаляют старую засохшую мазь и грязь. Смазка наносится нежирным слоем жвачкой или ветошью. При обнаружении ржавчины трос нужно смотать с вьюшки, очистить от ржавчины, протереть ветошью, смоченной в уайт-спирите, протереть досуха, смазать и намотать на вьюшку. Консервированная смазка удаляется ветошью.

Если трос по условиям работы должен находиться в морской воде, его полезно смазать прокипяченной горячей смесью, состоящей из равных частей древесной смолы и извести. После работы трос промывают пресной водой, высушивают, смазывают и наматывают на вьюшку.

Тросы с органическими сердечниками нельзя держать в местах с высокой температурой, так как сердечники могут перегореть.

Лопнувшие проволоки коротко обрезают, а трос в этих местах оклетневывают мягкой проволокой. На концы троса во избежание раскручивания накладываются прочные проволочные марки.

В соответствии с требованиями Корабельного устава ВМФ и Правил эксплуатации корпусов, устройств и систем кораблей и вспомогательных судов ВМФ должны проводиться ежедневные и периодические (не реже одного раза в месяц) осмотры и проверки всех тросов. Недостатки устраняются немедленно, а пришедшие в негодность тросы заменяются новыми.

Хранение и срок службы стальных тросов. Стальные тросы, находящиеся в употреблении, хранят намотанными плотными рядами на вьюшки, закрытые парусиновыми чехлами, или свернутыми в бухты, уложенные на деревянные банкеты. В солнечную погоду чехлы снимают. Тросы, хранящиеся в корабельных кладовых, не реже одного раза в год поднимают на верхнюю палубу, проверяют их состояние и меняют смазку. Кладовые должны быть сухими и систематически вентилироваться.

При правильном уходе срок службы тросов стоячего такелажа практически не ограничен. Для тросов бегучего такелажа, швартовов, подъемных тросов он равен 2-4 годам. Тросы для подъема грузов и людей считаются непригодными к эксплуатации, если число лопнувших проволок по длине, равной восьми диаметрам троса, составляет больше 10% их общего числа или лопнула целая прядь.

Чрезмерные изгибы троса также вредны, поэтому шкивы, ролики, барабаны, которые в работе огибает трос, должны быть тщательно подобраны. Диаметр барабанов и шкивов должен быть для троса кабельной работы не меньше 4 диаметров, для троса тросовой работы не меньше 18 диаметров. При использовании троса в стрелах и талях диаметр шкива должен быть не менее 300 диаметров проволоки троса.

На срок службы тросов оказывают значительное влияние диаметр кипов шкивов, роликов или барабанов и состояние их поверхностей. Морская практика рекомендует следующие диаметры кипов в зависимости от диаметров тросов (табл. 4.10).

Т а б л и ц а 4.10

Потертости и другие механические повреждения поверхности кипов шкивов следует обязательно зачищать или протачивать, не допуская при этом овального сечения кипов. Если невозможно устранить повреждение поверхности кипа шкива, следует заменить шкив.

* В технической литературе и по принятой в ГОСТ терминологии все тросы называются канатами.