Конструктивные элементы швартовного устройства. Швартовные лебедки

Путешествия бизнес авиацией

Швартовы. Из большого числа требований, которым должны удовлетворять канаты, используемые в качестве швар­товов, следует выделить два основных — достаточную проч­ность и упругость. Оба эти качества необходимы в связи с назначением швартовного устройства. За счет высокой прочно­сти канатов судно надежно удерживается у причального со­оружения, а упругость позволяет сохранить эту связь при воз­можных перемещениях судна.

Перемещение или изменение по­садки судна вызываются силами, величина которых заведомо превосходит разрывные усилия швартовных канатов. Но эти перемещения ограничены по величине, что и позволяет выпол­нить свои функции только достаточно упругим швартовам.

Швартовные канаты должны быть легкими и гибкими для удобства работы с ними, стойкими к истиранию, вредному воз­действию мирской воды, солнца, всевозможных гнилостных бактерий. Швартовные канаты, предназначенные для работы с автоматическими швартовными лебедками, в дополнение к перечисленным требованиям, должны допускать многослой­ную навивку на барабан при любых нагрузках в пределах из­менения тягового усилия механизма.

Стальные тросы.

Среди различных типов гибких связей, используемых в качестве швартовных канатов, стальные тросы занимают в настоящее время основное место. До се­редины XIX в. их применение было ограничено невысокой прочностью проволоки. Однако около ста лет назад был изоб­ретен метод термической обработки стали, придающей ей вяз­кость, достаточную для холодного волочения. Повышение прочности проволоки существенно расширило область приме­нения стальных тросов. В основу классификации стальных тросов могут быть по­ложены многие признаки: предел прочности и вязкие свойства материала; диаметр и форма прядей; направление свивки; ха­рактер взаимного касания проволочек и т. д. Проволока для стальных тросов получается протягиванием стальных прутов через волочильную доску с последовательно уменьшающимися отверстиями. Несколько проволок, скрученных вместе или об­витых вокруг сердечника, составляют прядь или трос одинар­ной свивки.

В швартовных устройствах применяют только шестипрядные канаты с органическими сердечниками, которые благо­даря рациональному соотношению диаметра прядей и диа­метра центрального сердечника легко поддаются сращиванию и допускают изготовление огонов на концах. Органические сердечники делают из волокон пеньки, льна, манилы или джута, пропитанных смазкой. Сердечники служат упругим ос­нованием для проволочек и прядей, позволяя им вытягиваться и изменять форму. При сжатии проволочек из сердечника вы­давливается смазка, которая уменьшает коррозию и износ проволочек.

К недостаткам тросов с органическими сердечни­ками следует отнести уменьшение поперечной жесткости. Так, стальные тросы с шестью и больше сердечниками не рекомен­дуются при многослойной навивке на барабан. В зависимости от направления свивки прядей тросы могут быть правыми и левыми. Для канатов, постоянно закрепленных на барабане, на­правление свивки подбирают таким образом, чтобы при на­матывании канат дополнительно закручивался. В результате этого плотность свивки и, следовательно, долговечность ка­ната увеличиваются. Для швартовных канатов заказывают тросы правой свивки.

По характеру касания различают канаты с линейным ка­санием (ЛК) и с точечным касанием (ТК) проволок в прядях. Несколько прядей, скрученных вокруг центрального осе­вого элемента, составляют трос. По направлению свивки раз­личают тросы односторонней свивки, у которых направление свивки проволок и прядей совпадает, и крестовой свивки с противоположным направлением свивки при образовании прядей и троса. Тросы односторонней свивки меньше изнаши­ваются на шкивах и барабанах, так как имеют лучший кон­такт с рабочей поверхностью. Эти тросы отличаются несколько большей гибкостью, но они быстро раскручиваются, что за­трудняет их использование.

Тросы крестовой свивки не рас­кручиваются и находят широкое применение, несмотря на не­сколько более быстрый износ и меньшую гибкость. Шаг винтовой линии, образуемой свитыми проволочками в пряди или свитыми прядями в канате, называется шагом свивки. Канаты с меньшим шагом свивки обладают большей гибкостью. В качестве швартовных канатов при отсутствии автомати­ческих швартовных лебедок применяются стальные тросы двойной свивки типа ТК, состоящие из 144 (6X24) проволок и семи органических сердечников. Прочность проволоки изме­няется в пределах 1370—1750 Н/мм².

При использовании ав­томатических швартовных лебедок применяют стальные тросы двойной свивки типа ТК, состоящие из 6×37 = 222 проволок и одного органического сердечника или типа JIK из 6X36 = 216 проволок и,одного органического сердечника. Для этих кана­тов принимают проволоку с пределом прочности 1370 и 1750 Н/мм².

В зависимости от вязкости проволоки, характеризующейся числом перегибов и скручиваний, выдерживаемых при испы­тании на выносливость, различают тросы высшей марки, марки I и марки II. Они имеют повышенные вязкие свойства проволоки.

Синтетические тросы имеют гораздо большую температур­ную стойкость, чем растительные, которые обугливаются при 150° и продолжают гореть после удаления источника нагрева. При нагреве до 100° в течение 10 дней растительный трос те­ряет 40 % прочности. Нейлоновые тросы плавятся при темпе­ратуре 250° при открытом пламени, после удаления пламени они затвердевают и плавление прекращается. При десятиднев­ном нагреве тросы теряют только 25 % прочности. Особенности синтетических тросов необходимо учитывать при работе. Большая величина упругих деформаций при ра­стяжении делает их очень опасными при разрыве. Трение синтетических тросов о рабочие поверхности зна­чительно меньше, чем у других гибких связей. Это требует увеличения количества шлагов на барабанах (до четырех, а при тяжелых условиях до шести) и, кроме того, особого вни­мания при работе, так как тросы могут соскользнуть с кнех­тов.

Кнехты.

Кнехты — это тумбы различной конструкции, пред­назначенные для закрепления швартовов. В конструктивном отношении различают одиночные и парные кнехты, а по спо­собу изготовления — литые и сварные. Наиболее удобны для закрепления швартовов парные кнехты, позволяющие обнести трос восьмерками.

На средних и больших судах широкое распространение по­лучили прямые кнехты, врезанные в палубу. Палуба в этом районе утолщается, а положение кнехта должно быть совме­щено с какой-нибудь прочной связью палубного набора. Достаточно распространены прямые парные кнехты. Прямые литые парные кнехты используют для швартовных ка­натов средних и больших размеров. Они обычно устанавли­ваются на фундаментах в средней части танкеров. Установка на этих судах врезных кнехтов с подпалубным креплением тумб не допускается из-за опасности нарушения герметичности палубы.

Крестовые парные кнехты могут быть литыми или сварными, их используют для швартовов небольших диа­метров. Они получили широкое применение на судах внутрен­него плавания и наиболее удобны при взаимной швартовке су­дов с разной высотой борта. Крестовые одиночные литые и сварные кнехты сохранились только на малых судах или как средство закрепления мало- нагруженных связей. Швартов, огибающий тумбу кнехта, теряет некоторую часть силы натяжения за счет изгиба и трения о поверхность тумбы.

Сила натяжения в ветви швартова за парным кнехтом Т, со­гласно зависимости Эйлера

^rn—2nfu—^1е

где Т — сила натяжения в ветви швартова до кнехта, Н;f— коэффициент трения: для пенькового каната f= 0,30-^0,35, для стального f=0,10-^0,15; п — число восьмерок; а — угол охвата тумбы кнехта, рад.

Для удержания свободного конца каната силой 200—300 Н (вручную одним человеком) необходимо наложить на кнехт 6—8 шлагов (восьмерок). Этим определяется высота тумбы кнехта. Правилами установлено, что наружный диаметр тумбы кнехта должен быть не менее 10 диаметров стального каната или одной окружности растительного каната, для ко­торых предназначен кнехт. Расстояние между осями тумб кнехтов предусматривается не менее 25 диаметров стального каната или трех окружностей растительного каната.

Кнехты и их фундаменты выполняют так, чтобы при действии в швар­тове силы, равной разрывной, напряжения в металлоконструк­циях не превышали 0,95 предела текучести их материала. Ди­аметр кнехтов регламентируется Правилами в зависимости от размера швартовов.

Киповые планки.

Киповые планки необходимы для исклю­чения повреждений швартовных тросов при проходе их через ограждения палубы. Простейшие киповые планки состоят из плиты и рогов. Их применение ограничено из-за значительного износа тросов.

Путешествия бизнес авиацией

Конструкция киповых пла­нок должна способствовать уменьшению трения при движении швартовов. Для этой цели в киповых планках предусмотрены небольшие профилированные барабаны — роульсы, число ко­торых может быть от одного до трех. Киповая планка с одним роульсом состоит из плиты с рогами и роульса. Киповые планки с одним и двумя роульсами предназначены для проводки одного швар­това. Их устанавливают с каждого борта в носовой и кормо­вой оконечностях небольших судов. Киповые планки с тремя роульсами пригодны для проводки одновременно двух швар­товов, их используют на крупных судах.

Вместо открытых киповых планок с роульсами получают распространение роульсы, устанавливаемые по два или три на одном фундаменте в нишах фальшборта или на палубе. За­крытые киповые планки применяют обычно на судах внутрен­него плавания и на низкобортных морских судах, швартую­щихся к высоким причалам. Наиболее распространены закры­тые киповые планки с наметками и вертикальными роуль­сами и киповые планки с горизонтальным роульсом.

Швартовые клюзы.

В том случае когда швартов должен проходить через фальшборт или открытый участок палубы, применяют швартовные клюзы. В зависимости от места установки их подразделяют на бортовые и палубные. Бортовые клюзы изготовляют литыми, реже — сварными. Они имеют круглую или овальную форму и соединяются с фальш­бортом болтами или заклепками. Для уменьшения износа швартовных канатов радиус кри­визны рабочей поверхности клюзов R должен быть не менее 12 диаметров соответствующих стальных канатов.

Клюзы располагают таким образом, чтобы расстояние от оси клюза до ближайшей тумбы кнехта составляло не менее 6 Д (где Д — диаметр тумбы кнехта). Следует также иметь в виду, что чем ниже установлен клюз, тем меньше фальшборт будет подвержен изгибу и тем удобнее передавать швартов на кнехт.

При отсутствии фальшборта применяют палубные клюзы, устанавливаемые на самостоятельных фундаментах. К этой группе относят и панамские клюзы, которые по­явились по требованию администрации Панамского канала. Общим недостатком приведенных конструкции является большой износ тросов. Поэтому в послед­ние годы были созданы бо­лее совершенные конструк­ции. Так, существуют клюзы, имеющие простую, прочную кострукцию, которая позволяет в ши­роких пределах варьиро­вать направление швар­това. Однако в этой конструкции часто происходит заклинивание троса между горизонтальными и вертикальными роликами.

Поворотный швартовный клюз уменьшает по­тери на трение и позволяет ориентировать канат в нужном на­правлении. Для этой же цели в последние годы разработан целый ряд клюзов, используемых в сочетании с автоматичекими швартовными лебедками. При длительной работе этих лебедок в автоматическом режиме необходимо исключить контроль за работой клюза.

Вьюшки.

Они предназначены для хранения швартовных ка­натов. Конструкции вьюшек довольно разнообразны. Они бы­вают с приводом и без привода, могут располагаться горизон­тально или вертикально, иметь тормоз или не иметь его. Распространенной является конструкция бесприводной вьюшки с ленточным тормозом.

В последнее время на крупных судах, имеющих тяжелые швартовные и буксирные канаты больших диаметров, стали применять механизированные вьюшки с электрическим или гидравлическим приводом. Вьюшки следует располагать на судне таким образом, чтобы удобно было подавать швартовный канат как на киповую планку, так и на барабан швартовного механизма.

Швартовные лебедки и шпили.

Решающими факторами при выборе количества и типа швартовных механизмов являются частота швартовных операций, возможность использования других палубных механизмов и необходимость контроля длины и натяжения швартовов. Следует учитывать, что на морских судах практически всех размеров операции со швартовами не­возможно осуществить вручную. Для носовой группы швартовов обычно практикуется сов­мещение швартовных и якорных механизмов.

Брашпили и шпили, расположенные в этом районе, имеют вспомогательные барабаны, предназначенные для обслуживания швартовных операций. Для обслуживания кормовой группы швартовов предусмат­ривают специальный шпиль или несколько шпилей. Выбор этого механизма определяется вертикальным положением оси барабана, что позволяет принимать швартовный канат с лю­бого направления. Специальные швартовные механизмы в средней части пре­дусматривают только на судах больших размеров для автома­тического контроля за натяжением располагаемых здесь швар­товов. Чаще функции швартовных механизмов передают ле­бедкам грузового устройства или другим палубным механиз­мам.

Остановимся на основных характеристиках швартовных ме­ханизмов.

Швартовные шпили бывают однопалубными и двухпалуб­ными. Электрические швартовные однопалубные шпили могут иметь надпалубное или подпалубное расположение электро­двигателя. Находят применение шпили с электродвигателем, встроенным в головку шпиля (безбаллерные). Например, однопалубный шпиль, червячный редуктор и электро­двигатель которого расположены под палубой. Такое решение позволяет освободить палубу от механизмов и обеспечить удобную работу со швартовами. Недостатком конструкции шпиля являются сложность монтажа и неудобство обслужи­вания.

В последнее время широкое распространение получили без­баллерные шпили. В этих шпилях электродвига­тель расположен вертикально и смонтирован внутри головки, а корпус редуктора является одновременно фундаментной ра­мой шпиля. Швартовный безбаллерный шпиль состоит из не­подвижной части, включающей корпус, редуктор с крышкой, опорный стакан, приводной вертикальный электродвигатель. Швартовный барабан вращается на шейках опорного стакана за счет момента, передаваемого на зубчатый обод зубчатой передачей от вала электродвигателя. Преимущества безбаллерных шпилей, обусловившие их ши­рокое распространение на судах, заключаются в меньших раз­мерах и массе, высоком коэффициенте полезного действия, простоте монтажа и обслуживания.

Двухпалубные шпили с червячным редуктором и цилиндрической передачей состоят из швартовного барабана с баллером, промежуточ­ного баллера, соединенного с помощью фланцевых муфт с вертикальным ва­лом червячного редуктора; промежуточной цилиндри­ческой передачи между электродвигателем и редук­тором; червячного редук­тора и электродвигателя. Электродвигатель и чер­вячный редуктор смонти­рованы на одной фунда­ментной раме сварной кон­струкции.

Швартовные лебедки.

Судовые швартовные ле­бедки по принципу действия подразделяют на обыкно­венные и автоматические, а по роду привода — на па­ровые, электрические и электрогидравлические. Лебедку используют для травления и вы­бирания швартовного каната, при швартовке судна или его перемещении вдоль причала.

Преимуществом лебедки по сравнению со шпилем является то, что она сокращает ручные операции при швартовке судов, так как швартовный трос постоянно намотан на барабан. Ав­томатические швартовные лебедки позволяют надежно удер­живать судно у причала без вмешательства человека.

Учитывая многообразие условий в период стоянки судна у причала, автоматические швартовные лебедки должны обес­печивать:

— поддержание натяжения швартова в заданных преде­лах;

— выбирание и травление швартова под нагрузкой и без нагрузки с заданной скоростью;

— автоматическое торможение барабана при вытравлива­нии швартовного каната заданной длины.

В настоящее время на морских судах применяют паровые, электрические и гидравлические автоматические швартовные лебедки.