Теория и устройство судна

3
Введение
Современное морское судно является сложнейшим техниче- ским сооружением, для создания которого используется накоплен- ный веками опыт, а также новейшие достижения науки.
Предмет «Теория и устройства судна» входит в комплекс дис- циплин, составляющих основу профессиональной подготовки спе- циалистов морских профессий. В нём изучается методы практиче- ского проектирования судовых конструкций на основе знания условий и понимания характера их работы.
Знание сил, действующих на корпус судна в различных усло- виях плавания, и их учёт позволяют обеспечить судну выполнение своих функций с достаточной степенью надёжности и безопасно- сти.
Это учебное пособие написано в соответствии с программой курса «Теория и устройство судна» и предназначен для студентов и курсантов высших учебных заведений, обучающихся по направле- нию подготовки дипломированных специалистов по специально- стям 180402, 180403.
Данное пособие ознакомит с основными знаниями о мореход- ных качествах судна, конструкции и прочности его корпуса, со- держит краткие сведения о судовых устройствах и системах.
В процессе изучения рассматриваемой дисциплины и в после- дующей практической деятельности специалистам придется решать задачи в судовождении, технологии судоремонта, промышленного рыболовства и судовой энергетики. Основное внимание при реше- нии задач и удовлетворении различных, порой противоречивых, требований должно быть направлено на достижение единой цели – обеспечение безаварийной эффективной работы промысловых су- дов по снабжению населения продуктами промысла. В этом и за- ключается диалектика изучения настоящего курса.

4
I 10 ПРИЗНАКОВ
КЛАССИФИКАЦИИ ГРАЖДАНСКИХ СУДОВ
1.1 Признаки классификации судов
Все гражданские суда классифицируют по ряду основных при- знаков, отличающих суда друг от друга (Рис. 1).
Главным признаком классификации является назначение су- дов. К другим признакам, по которым суда разделяют уже незави- симо от их назначения, относятся: район плавания, средства дви- жения, тип главного двигателя, характер движения по воде, вид движителя, материал корпуса, архитектурно-конструктивный тип, количество гребных валов (на винтовых судах) и т.п.
По району плавания суда подразделяют на морские (дальнего неограниченного и прибрежного плавания), рейдовые (для плава- ния в акватории портов и в устьях больших рек с выходом на мор- ские рейды), внутреннего плавания (речные и озёрные) и смешен- ного плавания («река–море» и «море–река»). К судам неограничен- ного района плавания по Правилам Регистра России относятся морские суда гражданского флота, плавающие в морях и океанах на удалении моле 200 миль от порта-убежища. Суда, предназначенные для плавания в открытом море на удалении не более 200 миль от порта-убежища или в закрытых морях, составляют категорию су- дов R1 ограниченного района плавания. К категории судов R2 ограниченного района плавания относятся суда, плавающие на удалении от убежища не более чем на 50 миль, а суда, плавающие в прибрежных водах и на рейда, – к судам R3 ограниченного района плавания.
По средствам движения суда подразделяют на самоходные – с механическим двигателем, являющимся источником энергии и композитные (т.е. такие, корпус который изготовлен частично из металла и дерева или другого материала).
По архитектурно-конструктивному типу суда разделяют в зависимости от числа корпусов (различают двухкорпусные, трех- корпусные – соответственно катамараны, тримараны и т.п.), от ко- личества и расположения настроек, от числа палуб, от положения палубы надводного борта, от расположения машинного отделения и др.

6
По количеству гребных валов винтовые суда подразделяют на од- новальные (большинство грузовых и промысловых судов), двух- вальные (пассажирские и специальные суда), трёхвальные (боль- шие контейнеровозы, ледоколы), четырёхвальные (океанские пас- сажирские лайнеры-гиганты).
В необходимых случаях Правила Регистра России разделяют суда и по другим признакам: по ледовым классам, т.е. приспособ- ленности судна плавать в различной лёдовой обстановке, в том числе в арктических и антарктических морях, по различным кате- гориям требований к безопасности плавания, степени автоматиза- ции, снабжению и т.д.
1.2 Типы судов в зависимости от их назначения
Все гражданские суда в зависимости от их типа и назначения подразделяют на транспортные, промысловые, служебно- вспомогательные и суда технического флота.
1.2.1 Транспортные суда
Транспортные суда составляют основу морского и речного флота – около 90% общего тоннажа. Они предназначаются для пе- ревозки различных грузов и пассажиров и подразделяются на гру- зовые, пассажирские, грузопассажирские и специальные.
Грузовые суда разделяют на два основных класса: сухогруз- ные и наливные, к которым, в свою очередь, относятся суда раз- личных типов и назначений.
Класс сухогрузных судов включают суда общего назначения и специализированные – для перевозки определенных судов.
Сухогрузные суда общего назначения (Рис. 2) предназначены для перевозки генеральных грузов и являются наиболее распро- страненным типом транспортных судов – около 60% (по количе- ству) всех грузовых транспортных судов относится к этому типу.
Генеральный (штучный) груз в упаковке (ящиках, бочках, мешках, тюках, кипах и т.п.) или в отдельных местах (автомашины, металлоконструкции, стальные отливки и прокат, промышленное оборудование и т.п.).

7
Рис. 2 Сухогрузное судно общего назначения для перевозки генеральных гру-
зов: 1 – грузовые трюмы; 2 – топливный бункер; 3 – машинное отделение; 4 – рулевая рубка; 5 – грузовой люк
Грузоподъёмность морских судов для генеральных грузов со- ставляет в среднем 4000–6000 т и достигает 16000–20000 т, ско- рость – соответственно 14–16 и 20–22 уз. Крупнейшие речные са- моходные грузовые суда имеют грузоподъёмность до 5000–6000 т и скорость 15–20 км/ч.
Сухогрузные суда имеют просторные грузовые трюмы, зани- мающие основную часть корпуса, и обычно две палубы (малые су- да – однопалубные, большие – двух- и трёхпалубные). Машинное отделение, как правило, с дизельной установкой, расположено в корме или сдвинуто в нос на один-два грузовых трюма. Каждый трюм имеет грузовой люк (иногда – два), закрываемый металличе- скими закрытиями с механизированным приводом. В качестве гру- зовых средств применяют краны грузоподъёмностью 8–10 т или стрелы грузоподъёмностью 3–10 т; для тяжеловесных грузов пред- назначены грузовые стрелы или специальные грузовые устройства грузоподъёмностью 30–350 т (тяжеловесные стрелы грузоподъём- ностью более 60–100 т являются уникальными). На многих совре- менных сухогрузных судах оборудуют один рефрижераторный трюм для перевозки скоропортящихся грузов и, иногда, диптанк для перевозки жидких пищевых масел.

9
Экипаж крупных сухогрузных судов состоит из 30–35 чел., размещаемых в жилой надстройке в одно- и двухместных каютах.
На небольших, а также на высокоавтоматизированных судах эки- паж составляет 12–18 чел.
К специализированным сухогрузным судам относятся рефри- жераторные суда, контейнеровозы, лихтервозы, суда с горизон- тальным способом грузообработки, для перевозки тяжеловесов навалочных грузов, автомашин, скота, лесных грузов (лесовозы) и др.
Рефрижераторные суда предназначены для перевозки скоро- портящихся продуктов (рыбы, мяса, фруктов). Их грузовые трюмы имеют надёжную теплоизоляцию и холодные установки, обеспечи- вающие охлаждение трюмов. В зависимости от рода перевозимого груза в трюмах поддерживается температура от –25 до +5 0
С.
Рис. 4 Контейнеровоз: а – общий вид; б – продольный разрез, план и поперечное сечение

10
Некоторые рефрижераторные суда имеют мощные холодиль- ные установки, не только поддерживающие заданную температуру, но и быстро замораживающие груз. Такие суда называю производ-
ственно-транспортными рефрижераторами. Суда, предназна- ченные для перевозки фруктов (банановозы), имеют усиленную вентиляцию трюмов.
Грузоподъёмность рефрижераторных судов достигает 8000–
12000 т. Скорость несколько выше, чем сухогрузных судов общего назначения, так как скоропортящиеся грузы требуют быстрой до- ставки к месту назначения. В 70-х годах постройка рефрижератор- ных судов резко сократилась в связи с перевозкой скоропортящих- ся грузов в охлаждаемых контейнерах и контейнеровозах.
Контейнеровозы (Рис. 4) предназначены для перевозки грузов, заранее упакованных в специальные большегрузные ящики – кон- тейнеры, масса которых с грузом составляет 10–40 т. Грузоподъём- ность этих судов в среднем 8000–15000 т, скорость 20–24 уз. Гру- зоподъемность крупнейших контейнеровозов – 25000–30000 т и скорость 26– 30 уз.
Рис. 5 Лихтеровоз (баржевоз) типа «ЛЭШ»: а – общий вид; б – лихтер (плаву- чий контейнер): 1 – пост управления краном; 2 – катучий мостовой кран грузоподъёмно- стью 500 т; 3 – баржи (контейнеры); 4 – рулевая рубка; 5 – баржа на плаву; 6 – буксир- толкач

11
Благодаря тому, что в грузовые трюмы укладывают не штуч- ный груз различного размера и массы, а стандартные контейнеры, погрузочно-разгрузочные операции на контейнеровозах выполня- ются в 4–7 раз быстрее, чем на обычных сухогрузных судах.
Контейнеровозы отличаются большим раскрытием палубы над грузовыми трюмами, что исключает такую трудоёмкую операцию, как горизонтальное перемещение груза в трюме. На контейнерово- зах грузовое устройство, как правило, отсутствует: грузовые опера- ции выполняют портовыми средствами со специальных причалов, так называемых терминалов. На малых контейнеровозах; предна- значенных для захода в необорудованные порты, устанавливают специальные краны.
Контейнерные перевозки особенно выгодны при смешенном сообщении (железнодорожный вагон – автомашина – судно), так как позволяют доставлять груз от отправителя до получателя с ми- нимальными затратами на перегрузки с одного вида транспорта на другой и обеспечивать при этом хорошую сохранность груза. По- этому контейнеровозы получают в последние годы широкое рас- пространение, и являются наиболее перспективными типами сухо- грузных судов.
Лихтеровозы являются разновидностью контейнеровозов и предназначаются для перевозки плавучих контейнеров-лихтеров
(иногда их называют баржевозами). Такие лихтеры грузоподъёмно- стью 370–850 т выгружают с судна непосредственно на воду, после чего их отбуксировывают к причалу грузополучателя (Рис. 5). Раз- личают несколько типов лихтеровозов в зависимости от способа грузообработки. Наиболее распространены лихтеровозы типов
«ЛЭШ» и «Си-Би». На лихтеровозах типа «ЛЭШ» для погрузки и выгрузки лихтеров применяют установленный на судне катучий козловой кран грузоподъёмностью 500 т. Кран выдвигается на кон- соли в корме судна и поднимает лихтер, а затем вместе с ним пере- катывается на место установки лихтера в трюм судна (спускают лихтер на воду в обратном порядке). Один грузовой цикл занимает
13–15 мин. На лихтеровозах типа «Си-Би» подъёмно-спусковые операции осуществляют с помощью расположенного в корме лиф- тового подъёмника, подающего лихтёр на уровень погрузочной палубы, и механизма горизонтального перемещения лихтеров.

12
Суда с горизонтальным способом грузообработки (их назы- вают также накатными судами, судами типа «ро-ро» или ролкера- ми) служат для перевозки грузов, находящихся в контейнерах, под- донах или так называемых трейлерах-автоприцепах, а также авто- машин и колёсной техники. Грузы на этих суда вкатывают или вы- катывают с помощью вилочных автопогрузчиков, специальных штабелеров или катучих платформ – ролл-трейлеров в течении очень короткого времени – за несколько часов вместо нескольких суток на обычном сухогрузном судне. Грузоподъёмность этих су- дов – 1000–20000 т, скорость – 16–27 уз. Суда типа «ро-ро» быва- ют одно-, двух- и трёхпалубными. На них в отличие от сухогруз- ных судов традиционного типа отсутствуют в грузовой части попе- речные переборки и в корме (иногда, на малых судах, в носу) име- ются открывающиеся ворота с перекидывающимся на причал мо- стом – аппарелью, – по которому вкатываются и выкатываются грузы и колёсная техника (Рис. 6). Перемещение грузов с палубы на палубу осуществляется по внутренним наклонным аппарелям или с помощью специальных лифтовых подъёмников.
Рис. 6 Ролкер
Грузовых устройств на этих судах нет. Как и контейнеровозы, суда типа «ро-ро» в последнее время получили большое распро- странение. Появились разновидности судов этого типа – суда, при- способленные для одновременной перевозки трейлеров (в трюмах) и контейнеров (на верхней палубе), и так называемые суда типа

13
«ро-флоу», которые служат для перевозки плавучих понтонов с крупногабаритными тяжёлыми грузами (суда для перевозки тяже- ловесов). Для принятия понтона с грузом такое судно притаплива- ется, понтон вводится через открытые кормовые ворота, после чего они закрывают и судно всплывает. Кроме того, груз можно закаты- вать через эти же ворота с причала на специальных тележках или грузить обычным способом с помощью мощных судовых козловых кранов.
Суда для перевозки навалочных грузов, или балкеры (Рис. 7), предназначены для перевозки руды, рудных концентратов, угля, минеральных удобрений, строительных материалов, зерна, сахара, цемента, древесной щепы и т.п. Эти грузы составляют около 70% всех перевозимых морем сухих грузов, поэтому на долю балкеров приходится около 20% тоннажа всего мирового транспортного флота.
Рис. 7 Судно для перевозки навалочных грузов (типа «Балтика») грузоподъ-
ёмностью 35800 т: 1 – грузовые трюмы удлиненные; 2 – грузовые трюмы укороченные;
3 – машинное отделение; 4 – рулевая рубка; 5 – грузовой кран; 6 – грузовые люки
Суда для навалочных грузов подразделяют на рудовозы – суда, перевозящие наиболее тяжёлый груз, суда для легкого навалочного груза и универсальные. Некоторые их этих судов имеют двоичное назначение, например, в одном направлении они везут навалочный груз, а в обратном автомобили, или туда – руду, а обратно нефть
(нефтерудовозы).
Суда этого типа – однопалубные, с машинными отделением и надстройкой, расположенными в корме. От других сухогрузных судов они отличаются большой грузоподъёмностью (в среднем

14 25000–35000 т, максимум – 100000–150000 т) и относительно не- высокой скоростью – около 14–16 уз.
Грузовые трюмы имеют, как правило, в нижней и верхней ча- сти наклонные стенки, обеспечивающие самораспределение груза
(самоштивку) в продольном и поперечном направлениях. Цистер- ны, находящиеся между этими стенками и бортом, предназначены для приёма водяного балласта, количество которого обычно значи- тельно больше, чем на сухогрузных судах общего назначения. Не- которые суда имеют в грузовых трюмах продольные переборки, уменьшающие крен при смещении груза на борт, второе дно сдела- но с утолщенным настилом и подкреплениями, позволяющими проводить грузовые операции грейфером.
На большинстве судах для навалочных грузов нет грузовых устройств, их грузят и разгружают портовыми средствами; на остальных применяют либо поворотные, либо катучие козловые краны. Некоторые суда (цементовозы и т.п.) оборудуют ленточны- ми транспортёрами или другими специальными грузовыми устрой- ствами, позволяющими автоматически выгружать груз из трюма
(саморазгружающиеся суда).
Лесовозы (Рис. 8) предназначены для перевозки лесных грузов
– круглого леса и пиломатериалов. От сухогрузных судов общего назначения лесовозы отличаются меньшей скоростью (13–15 уз), наличием (независимо от размера судна) только одной палубы и усиленными ледовыми подкреплениями, позволяющими им захо- дить в порты Арктического бассейна, откуда в основном и вывозят лес.
Рис. 8 Лесовоз «Вытегралес» грузоподъёмностью 5000 т

15
Усиленная верхняя палуба и люковые закрытия позволяют пе- ревозить значительное количество груза (около 1/3) на открытой палубе. Лесовозы обычно даже с полным грузом принимают водя- ной балласт (около 8–10% грузоподъёмности) для обеспечения остойчивости, поэтому на них имеются балластные отсеки боль- шой ёмкости.
Существуют и безбалластные лесовозы, но в рейсе без леса они испытывают порывистую качку, что нежелательно. В послед- нее время лес начали перевозить в пакетах. Такой способ позволяет более чем вдвое сократить стоянку под грузовыми операциями.
Лесовозы-пакетовозы (Рис. 9) имеют большие по размерам люки и высокопроизводительные грузовые устройства (поворотные или катучие козловые краны, краны-стрелы).
Рис. 9