> Техника, страница 65 > Непотопляемость

Непотопляемость

Непотопляемость, свойство конструкции судна, обеспечивающее ей от полной потери пловучести при подводной пробоине. Сохранение пловучести путем откачивания воды, вливающейся внутрь судна при аварии, технически невозможно, и поэтому ограничивают объём этой воды, разделяя корпус судна поперечными водонепроницаемыми переборками на отдельные отсеки, или отделения. Затопление одного из таких отсеков вызывает изменение посадки судна (переуглубление,крен,диферент) и его остойчивости. При расчете эффекта затопления какого-либо отсека различают три случая: 1) поврежденный отсек заполнен определенным количеством воды, которая не может переливаться; 2) отсек не заполнен, но закрыт кругом; уровень воды меняется, т. к вода переливается при наклонениях корабля (пробоина заделана или отсек затоплен намеренно для выравнивания корабля); 3) отсек сверху открыт и свободно сообщается с зной водой; при наклонениях корабля количество воды в отсеке меняется, выравнивая свой уровень по уровню воды вне корабля. Для расчета первых двух случаев применяются обычные формулы для приема твердого или жидкого груза. При расчете третьего, притом наиболее важного случая, считают затопленное отделение вырезанным из корабля до верхней палубы, что равносильно изменению формы и объёма подводной части

судна, без изменения его веса и положения ц. т. В этом случае новая осадка определится из кривой водоизмещения OV (фигура 1) при помощи построения вспомогательных кривых: Ον—объёмов затопляемого отделения и OV—водоизмещения поврежденного корабля (абсциссы кривой OV равны V_e—v_t), проведением из точки А прямой АВ параллельной оси ОТ. При нормальной осадке (ватерлиния WL) углубление — Т₀, объём затопленной до WL части отсека—г₀и так. обр. новое водоизмещение V₀=V₀— v₀, где F₀—нормальное водоизмещение, равное весу Р судна. Водоизмещение поврежденногосудна V после аварии должен быть также равно Р, объём воды в отсеке v_e=V_e—V, новая осадка—Т_е (по ватерлинию W_eL_e), переуглубление — е. Весьма удобно производить расчеты Н. при помощи строевой по шпангоутам (фигура 2), построенной для по

садки поврежденного судна, с помощью масштаба Бонжана. Если I—первая интегральная кривая строевой от носового перпендикуляра (кривая объёмов) и II—вторая интегральная кривая (моментов), то при затоплении заштрихованного отсека 1 - 2 водоизмещение поврежденного судна:

У-Тш-b-Уф-Уг + Уг, а его момент относительно кормового перпендикуляра:,

М,=М_е -М₁ + М₂ - eV_t + fv_t.

Повое отстояние центра величины равно ς =. М_е: Vi. Диферент и крен (при асимметрии отсека) определятся по обычным ф-лам, в к-рых метацентрич. высота R_e— а₀ заменена новой Ве — а₀, где Ιίί=П : F₀, и Ц—момент инерции оставшейся части грузовой, относительно ц. т. этой части.

Если при затоплении отсека палуба, до которой доведены водонепроницаемые переборки, погрузится в воду, то последняя затопит соседние отсеки, и судно потеряет пловучесть. Поэтому переборочная палуба торговых судов на всем ее протяжении должна при аварии оставаться над водой, что определяет предельную величину, а следовательно и длину водонепроницаемого отсека. Эта предельная длина отсека различна для каждого поперечного сечения судна и зависит от размеров и формы судна,

Фигура 3.

его осадки и рода принятого груза. Так как практически и осадка судна и род груза— величины переменные, то вычисленная для определенных условий осадки и нагрузки предельная длина отсека может оказаться недостаточной для других условий. Во избежание потери пловучести от этой неточности вычислений за предельную линию погружения (Tauchgrenze, margin-line) по международным правилам принимают кривую, во всех точках лежащую ниже переборочной палубы (у борта) на 76 миллиметров. Если на чертеже (фигура 3) бока судна нанести: палубную линию АВ, предельную линию погружения CD, а также грузовую ватерлинию WL, то для любой действующей грузовой W₁L₁ поврежденного судна объём воды, вызывающий погружение по эту ватерлинию, заштрихованный на чертеже, будет: если Г_е—полное водоизмещение

по действующую ватерлинию Wи V₀— нормальное водоизмещение судна по грузовую ватерлинию WL. Отстояние I центра величины объёма v_e от центра величины F, поврежденного судна будет l=(F₀ : v_e)m. где т—расстояние между F_e и F₀—центром величины неповрежденного судна. Величина V_e и положение точки F, определяется при помощи масштаба Бонжана. Отстояние переборок от сечения I—1 приближенно равно: %y=v_e:2S, где S—площадь затопленной части сечения I—1. Точную длину отсека у для погружения по WjL^ зная вели чины v_e и I, определяют следующим приемом. Пусть (фигура 4) АВ—участок строевой по шпангоутам для ватерлинии W_lL₁ около точки F, I—I—первая интегральная кривая площадей ОЕВС и OEAD, построенная: справа от F_i—вверх и слева от F—вниз от основной линии DC, 11—II—вторая интегральная кривая этих площадей, построенная вверх от основной линии; тогда для какого-либо положения переборки НК будем иметь KL=площади ОЕНК, а КМ=моменту этой площади относительно линии ОЕ. Для любого положения КII переборки справа от F можно найти такие положения TS и RP переборок слева от F, что будут выдержаны требования KL+TU=v_e и КМ=*=RQ. Отложив, далее, по линии КП отрезки Ка=ОТ и Κβ—OR, получим две точки а и β новых кривых III и IV. Для любого положения переборки справа от F кривая III— III даст такое отстояние второй переборки от F, что объём между обеими переборками будет v_e, кривая IV—IV даст такое положение второй переборки, что ц. т. объёма, между ними будет на одной вертикали с F. Искомое положение переборок, удовлетворяющее обоим условиям, мы получим, проведя правую переборку UX через точку пересечения γ кривых III и IV; положение левой переборки ΥΖ определим из условия ΟΖ= Χγ, как показано на чертеже толстойлинией, расстояние же между ними—искомое точное значение у для погружения по ватерлинию WjL, (фигура 3), y=OX+OZ=XZ.

Вычислив величины у для нескольких точек касания ватерлинии и кривой

CD (фигура 3) и отложив эти величины, выраженные в сотых долях длины судна L, как ординаты на абсциссах, соответствующих сечениям, делящим каждый у пополам, получают теоретич. переборочную кривую (фигура 5) для предельного погружения поврежденного судна. Для любого-се шния судна ордината этой кривой даст искомую длину отсека. Эту длину—предельную допустимую для безопасности судна— т. наз. переборочное расстояние (ilutbare Lange, floodable length) вычисляют обычно, учитывая заполняемость (Flutbarkeit, Permeability) каждого отсека водой, то есть отношение свободного объёма, могущего быть заполненным водой, ко всему объёму отсека, зависящую от находящихся в нем предметов. Заполняемость машинных (средних) отсеков судна—80%. Для оконечностей заполняемость колеблется от 60% (грузовые трюмы) до 95% (пассажирские помещения, балластные цистерны); заполняемость должен быть подсчитана для каждого сечения по формуле 95-Е35 г %, где г—отношение объёмов грузовых помещений ко всему объёму судна в данном сечении, или определена по вспомогательным таблицам. Зная ординаты переборочной кривой для 100% (ί₁₀„) и 60% (ϊ_6η) заполняемости, ординаты переборочной кривой для любой заполняемости μ определяют по ф-ле:

l^hoo + ldn-hoo)^-!)·

Характер переборочных кривых для 60, 80 и 100% заполняемости приведен на фигуре 5

(тонкие линии АА, ПВ, СС). Для упро-щения расчетов и для устранения ошибок современные международные правила дают таблицы заранее вычисленных ординат этих кривых для стандартных судов, при разных проценiax заполняемости. Поправки, благодаря отличию формы данного судна от стандартного, получаются по вспомогательным таблицам для разных отношений высоты надводного борта к осадке, продольной по-гиби в носу и корме и коэф-тов полноты.

Однако погружение судна до предельной линии погружения не гарантирует равной безопасности пассажиров для судов различной длины и назначения, поэтому для получения допустимого расстояния между переборками, полученное теоретич. расстояние умножают на коэф-т безопасности (Abteilungsfaktor, factor of subdivision), значения которого колеблются от 1,0 (для малых грузовых судов) до 0,34 (для больших пассажирских) и зависят от длины и средней

Фигура 5.

заполняемости судна (фактор типа). Величина, обратная этому коэф-ту, дает число отсеков, которое может быть затоплено при аварии без опасности для судна. Грузовые и небольшие пассажирские суда погружаются до предела прн затоплении одного отсека, суда средней длины—при затоплении двух и большие—трех отсеков; т. о. Н. судна возрастает с увеличением количества пассажиров. Вычертив три ветви кривых (фигура 5) для заполняемости машинных отделений а, носовой с н кормовой части b судна таким образом, чтобы они несколько перекрывали друг друга, как показано на чертеже, получают переборочную кривую данного судна. Пользуясь этой кривой, намечают положение аварийных переборок в носу и в корме и распределяют переборки, ограничивающие машинное отделение, устанавливая между ними промежуточные, пользуясь кривой а. Переборки между аварийными и ограничивающими машинные отделения располагают при помощи кривых b и с. На фигуре 5 показан простой способ выбора места промежуточных переборок при помощи треугольника с отношением катетов 1:2 (не обыкновенный 30°-ный). Если в результате размещения размеры трюмов окажутся неудовлетворительными, то передвигают машинные отсеки, пока размеры трюмов не станут приемлемыми. Размещенные по этим правилам переборки гарантируют безопасность судна в пределах принятых условий. Однако, если авария повредит одну из переборок, то для судов с коэф-том безопасности >0,50 Н. нарушается, так как затопляются 2 отделения. Увеличение коэф-та безопасности для избежания этого—невозможно,

так как уменьшает размеры трюмов и увеличивает вес судна, что невыгодно для экспло-атации. Конструктивные способы устранения этого недостатка: двойные и разделенные у борта переборки применяются редко. Для ликвидации небольших повреждений и уменьшения объёма отсеков на больших судах устанавливают второе дно и продольные переборки, однако последние создают опасный крен и поэтому нежелательны. В целях удобства на больших судах переборки часто устраивают ступенчатыми. Выбор той или иной комбинации палуб и переборок определяется размещением и необходимостью удовлетворить требования прочности, так как поперечные переборки являются основным элементом поперечной прочности судна.

Для военных судов условие погружения при аварии до предельной линии усложняется повреждением в бою самой переборочной палубы и бортов, большой величиной пробоин и необходимостью сохранить посадку в некоторых пределах, обеспечивающих возможность стрельбы. Число и положение переборок определяются из последнего условия по методу проф. И. Г. Бубнова: 1) построением кривых переуглублений и изменения посадки, при затоплении любого отсека, для распределения отсеков, дающих одинаковое предельное изменение посадки, и 2) вычислением необходимого для этого количества переборок в зависимости от размеров пробоины. Однако необходимость обеспечения «живучести» корабля вынуждает устанавливать добавочные водонепроницаемые переборки и палубы с таким расчетом, чтобы механизмы, находящиеся в каждом отсеке, работали независимо от затопления соседних, сохраняя безопасность корабля. Поэтому метод Бубнова может служить лишь коррективом, препятствующим установке чрезмерного количества переборок. Устройство двойного дна, переходящего в оконечностях в платформы, а у бортов—в бортовые отсеки, для военных судов обязательно. Отсеки междудонного пространства используются для хранения жидкого топлива и воды. Наконец на военных судах возрастает значение переборок как препятствия распространению пожара. В виду сложности обеспечения Н. военных судов, размещение и размеры отсеков лишь поверяются расчетом затопления, по ф-лам. предложенным Бубновым для всех трех случаев з топления отсеков. Эффект затопления группы отсеков в поверочном расчете и для служебных надобностей (определения отсеков, которые следует затопить для выравнивания корабля после аварии) определяют, суммируя эффекты затопления каждого отсека, учитывая характер его заполнения и вводя поправки в значения суммарной мета-центрич. высоты, так как т_гфbт. При поверке Н. судна особое внимание обращается на перерасчет остойчивости (смотрите) в новых условиях: судно должно погружаться до предела не опрокидываясь.

Конструкция переборок должна выдерживать давление воды, давая судну достаточную поперечную прочность, и быть водонепроницаемой. Чтобы достигнуть этого, переборки склепывают из тонких листов

<Dur. 6.

(работающих от давления воды при аварии на растяжение) и стоек, соединенных с набором корпуса. По периметру переборка и все проходящие через нее детали обделываются рамами и чеканятся. Размеры листов и стоек торговых судов подбираются по таблицам «Правил постройки», а военных — рассчитываются. Каждый отсек, в к-ром работают или находятся люди, должен быть снабжен прямым выходом на переборочную палубу. Отверстий в переборках для сообщения между отсеками или избегают или снабжают их прочными закрывающими приспособлениями, управление к-рымн выводится на переборочную палубу.

Наиболее простым типом водонепроницаемых дверей являются двери на задрайках с рукоятками, выведенными по обе стороны переборки (фигура 6); закрывание их возможно лишь на месте. Скользящие вертикально или горизонтально двери (фигура 7) закрываются механическим приводом, состоящим из одной или двух зубчатых реек, скрепленных с дверью и передвигаемых шестеренками, укрепленными на валу; вал конической передачей соединяется с рукояткой для закрывания с места и с серией валиков, соединенных шарнирами Гука и выводимых на переборочную палубу для закрывания оттуда маховиком. Электрификация позволяет централизовать управление дверями всего корабля,электромотор устанавливается на двери, включение его производится с центрального поста, в проводку ставят специальный коммутатор, так что моторы включаются автоматически через 3 ск. один за другим после замыкания главного рубильника; при включении пятого мотора первый выключается,—т. о. одновременно работают четыре мотора, пока все двери не будут закрыты; вся операция при 25 дверях требует 75 ск. При появлении механического препятствия для закрытия двери мотор автоматически останавливается, но опять начинает работать после удаления препятствия до полного закрытия двери, о чем пост управления извещается ламповым сигналом. Гидравлическое устройство м. б. приведено в действие: на месте с обеих сторон переборки, с центрального поста и автоматически—поплавком—при затоплении отделения водой. Устройство это состоит из силовой станции, центрального и местных приборов управле ния, гидравлич. машин и трубопроводов— напорного и отливного. Чисто гидравлическая система Stone-Lloyd-System из двух специально установленных помп, подающих воду под напором в золотник управления и далее к каждой двери, — довольно сложна (золотники, зубчатые передачи, пружины) и совершенно не действует при порче помп. Этих недостатков лишено пневмо-гидравли-ческое устройство системы Dorr Atlas Werke (фигура 8), в к-ром помпы а двойного действия подают воду заблаговременно из цистерны б отработанной воды в цистерну-аккумулятор в, заполняя ее на ^г/_а; воздушный насос г накачивает воздух в верхнюю часть цистерны-аккумулятора, емкость последней достаточна для троекратного закрывания и открывания всех дверей. Центральный регулятор в этой системе состоит из четырехходового крана е, при положении которого е", изображенном на фигуре 9, двери задраиваются. К каждой двери идут два отростка напорных магистралей д и ж и один—от главной отводной трубы з. Местные приборы управления состоят из двойного трехходового крана к (Т-образные каналы пробки этого крана лежат в двух плоскостях и повернуты на 90°; труба, которая подводит напорную воду, имеет в теле крана двойной выход к обоим рядам каналов) и четырехходового крана л. В положении е— «двери отдраены“· (фигура 8), все двери открываются, в положении е”— «двери задраены» (фигура 9)—все две-ри закрываются.

Нормальным по-т

ложением рукоятки местных кранов к и л является указанное на положении 1 фигура 8. Чтобы закрыть одну из дверей при положении главного крана е, необходимо местный кран к поставить в положение 2, тогда напорная магистраль будет соединена с верх-

ной полостью цилиндра м, и дверь закроется; это положение крана к не даст никакого результата, если все двери уже задраены с центрального поста, и не изменит положения двери при перемещении е в положение е"—дверь останется закрытой (как видно этого ручным маховичком р переводят рычаг с в показанное на фигуре 10 положение 2: однако как только перестают действовать на маховичок, давление воды на скалку золотника повернет рычаг с вниз, и дверь автоматически снова закроется. При положении

из положения 4 на фигуре 9). Для закрытия всех дверей главный кран е поворачивают в положение е", указанное на фигуре 9; тогда все двери с нормальным положением кранов к и л (положение 3) закрываются, двери, бывшие раньше закрытыми (положение 4), остаются в прежнем положении. Чтобы открыть одну из дверей, закрытых при положении центрального крана е", кран л ставят в положение 5; однако, как только рукоятку л отпускают, под действием груза она автоматически поворачивается обратно в положение 6, и дверь вновь закрывается; при открытии двери рукоятка крана к должен быть одновременно повернута кверху, что выполняется автоматически при помощи тяги с прорезом, связывающей рукоятки кранов к и л.

Гидравлич. установка для обслуживания водонепроницаемых дверей системы «Stone» изображена на фигуре 10. Насос а непрерывно засасывает воду из цистерны отработанной воды б и подает ее под давлением в напорную магистраль в; излишек напорной воды перетекает через особый предохранительный клапан г обратно в цистерну б. Главный распределительный золотник d перестановкой вспомогательного золотника е передвигается поршнями ж или з и сообщает поочередно обе распределительных магистрали к иле напорной магистралью в или обратным трубопроводом м. В положении главного золотника, указанном на фигуре 10 («двери задраены»), магистраль л стоит под напором, и вода, проходя через местный распределительный золотник и (положение 3 на фигуре 10), проходит в верхнюю полость цилиндра о, опускает поршень, ходящий в цилиндре, и через зубчатую передачу с рейками закрывает дверь п. При этом положении любая дверь может быть открыта на месте: для главного золотника «двери отдраены» (основное положение, в которое золотник автоматически приводится небольшим поршнем, соединенным со штоком вспомогательного золотника к) распределительная магистраль. к сообщается“ с напорной магистралью, и все двери, у которых рычаги с стоят в положении 3, отдраиваются. Если же необходимо данную дверь закрыть, то рычаг с маховичком р переводится в положение 2, и

дверь задраивается; в этом положении дверь остается и после того, как перестанут действовать на маховичок, так как кожух золотника соединен с обратным трубопроводом и следовательно давление в нем настолько незначительно, что оно не в состоянии преодолеть сопротивления трения передаточного механизма. Если при положении глав ного золотника «двери отдраены» в одно из отделений судна проникнет вода, то она по достижении некоторого уровня заставит подняться поплавок т, который при этом тягой у повернет упорку ф, удерживающую обычно аварийный поршенек х в верхнем положении. Так как при положении «двери отдраены» левая часть ц кожуха местного золотника стоит под давлением, то поршенек -X, опускаясь вниз, переведет рычаг с в положение 2, и дверь будет задраена. Если после этого главный золотник переведут в положение «двери задраены», то данная дверь останется задраенной, так как в этом случае левая часть ц кожуха сообщается с обратным трубопроводом и следовательно поршенек х не стоит под давлением, а потому скалка золотника н переведет рычаг с в положение 1. По этой же причине в положении «двери задраены» поплавок вообще не оказывает никакого влияния на положение дверей. Обе системы имеют ручное управление на случай порчи гидравлики. Система Atlas Wtrke более надежна и более долговечна; с другой стороны, система Stone имеет то преимущество, что она соединена с поплавком, автоматически закрывающим двери при попадании в отсек воды.

На торговых судах двери задраиваются с мостика в момент аварии. На военных— по боевой тревоге, то есть заранее, и поэтому на последних описанных механических устройств не употребляют. После аварии прежде всего восстанавливают остойчивость, а потом выравнивают диферент и крен. В целях точного осведомления, какие отсеки заполнены водой, и управления затоплением отсеков, на военных судах устраивают центральный трюмный пост, в котором устанавливают сигнальные приборы, указывающие, какие отсеки заполнены, и сосредоточивают управление затоплением отсеков. Лишь после выравнивания посадки пробоину заделывают (подводят пластырь) и откачивают воду из затопленных отсеков посредством водоотливных средств, главное назначение которых однако состоит не в этом, а в удалении воды, фильтрующейся через переборки. Водоотливные средства на военных судах состоят из автономных паровых, гидравлич. или электр ич. трубонасосов. Окончательное осушение отсеков и отлив воды на торговых судах производятся в магистраль системы осушения, соединенную с машинными или со специальными помпами. Возможность сохранения Н. даже при тяжелых повреждениях, при рациональной конструкции корабля, доказали боевые корабли в Ютландском бою, в войне 1914—18 гг.

Лит.: Lovett W. J., Applied Naval Architecture, chapt. 1,L., 1920; Johows Hilfsbuch f. den Schiffbau, 5 Aufl., В. 1, 1!. 1929; Pagel C., Die Sehottvor-schriften d. internationalen Vertrages, zum Schutze d. menschlichen Lebens auf See, «Jahrb. d. Schiffbautech-nischen Ges.», B., 1916; К 1 i e m c h e n, Graphisches Verfabren zur exakten Bestimmung d. Sehottkurven eines Schiffes bei verschiedenen Beflutungsgraden, «Schiffbau», В., 1919, Jg. 20, p. 325; Abel, Schottkur-ven, «Jahrb. d. Schiffbautecbn. Gcs.», B., 1915—16, p. 119; D e η n у A., Subdivision of Merchant Vessels, Report of the Bulkhead Committee 1912—1915, «Transact. of the Institution оГ Naval Architects», L., 1915; Denny A., Notes on the Curves a. Formulae for Regulating the Watertight Subdivision of Passenger Ships, ibid., 1923; Hendersohn A. C. F., Subdivision of Large Passenger Steamers, ibid., 1923; L o-

v e t t W. J. On a Method of Obtaining for Ship Design the Spacing of Bulkheads according to the Rules of the International Convention, ibid., 1917; Web s-t e r G., The Subdivision or Passenger Vessels, ibid., 1920; We lch J. J., The Watertight Subdivision of Ships, ibid., 1915; F 1 a m m O., Unsinkbarkeit mo-derner Seeschiffe, «Jahrb. d. Schiffbautecbn. Ges.“, 1!. 1913; R u d 1 о f f J., Die Sicherheit havarierter Schiffe gegen das Kentern, ibid., 1920; Wittmaack H., Zur Sicherheit d. lecken Handelsschiffe, ibid., 1917; см. также Военные суда. P. Тишбейн.