Формирование надстроек

Судовые надстройки являются наиболее насыщенным районом судна. Например, в надстройках транспортных судов находится от 100 до 220 помещений. В надстройках научно-исследовательских судов число помещений достигает 1200.

С изготовлением и монтажом надстроек транспортных судов связано от 8% до 22% общей трудоемкости постройки судна.

Как для основного корпуса, так и для надстроек применяют два основных способа формирования: секционный и блочный.

При секционном способе наибольший объем работ по изготовлению, монтажу и оборудованию надстроек выполняется на судах в стапельный и достроечный периоды, что увеличивает продолжительность постройки судна.

Предварительное изготовление крупных насыщенных блоков надстроек параллельно с формированием корпуса позволяет сократить период постройки судна.

Надстройка при изготовлении вне судна может формироваться одним или несколькими блоками в зависимости от размеров самой надстройки и грузоподъемности кранового оборудования для установки этих блоков на корпус.

Технологический процесс формирования блоков надстроек из объемных секций (ярусов) осуществляется на открытой площадке и включает следующие основные операции:

– установка на площадке опорных стоек по периметру надстройки;

– установка объемных секций 1-го яруса, проверка их положения;

– сборка и сварка секций первого яруса надстройки;

– установка первого яруса лесов;

– установка секций 2-го яруса надстройки на 1-ый ярус;

– сборка и сварка секций 2-го яруса между собой и с 1-м ярусом. И так далее до формирования всего блока надстройки.

По окончании сборки блока надстройки из объемных секций производится правка конструкций, установка насыщения и оборудования, проводятся испытания и установка обухов для подъема и установки блока.

При установке блоков на палубе судна привариваются фиксирующие устройства, служащие для принудительной наводки вертикальных конструкций блока на линии разметки (рис. 5.27).

 

Рис. 5.27. Схема установки упоров для центровки блока надстройки.

1 – верхняя палуба; 2 – лист упора; 3 – поясок упора.

 

Установка блоков надстройки на корпус может осуществляться на стапеле или на плаву стапельными или плавучими кранами (рис.5.28). Окончательная отделка помещений надстройки осуществляется на судне.

 

 

Рис. 5.28. Установка блока надстройки двумя плавучими кранами

 

Глава 6. Спуск судна на воду

Спуском судна на воду завершается стапельный период его постройки Спуск судна тем сложнее, чем больше его размеры и спусковой вес.

До спуска судна должны быть закончена сварка корпуса и выполнена окончательная окраска подводной части корпуса. Произведен монтаж забортной арматуры, монтаж дейдвудного устройства, гребного вала, руля и винтов. Также должен быть выполнен монтаж якорного и швартовного устройства.

Спуски судна на воду можно разделить на управляемые и неуправляемые.

При управляемом спуске можно активно управлять движением судна вплоть до его остановки.

При неуправляемом спуске возможно лишь пассивное управление движением судна и невозможна его остановка в процессе спуска.

Управляемые спуски

Управляемые спуски можно разделить на вертикальные, поперечные и продольные.

Вертикальный спуск крупных судов осуществляется всплытием в сухих или наливных доках, в которых суда строились. Средние и малые суда спускают всплытием в наливных док-камерах, с помощью передаточных плавучих доков и вертикальных судоподъемников. Малые суда спускают плавучими или береговыми кранами.

 

 

Рис. 6.1. Спуск судна в сухом строительном доке.

1 – затвор; 2 – кильблок; 3 - клетка

Все спусковые сооружения для управляемого спуска обратимые, поскольку они позволяют не только спускать суда, но и возвращать их на построечные места.

На рис.6.1. показан спуск из сухого строительного дока. Док заполняется водой самотеком через клинкеты батопорта (затвора). Когда судно всплывает, батопорт отводится в сторону. Всплывшее судно выводится из дока буксирами. Батопорт вновь становится на место, а док осушается насосами.

 

 

Рис. 6.2. Спуск судна в наливной док – камере.

1 – канат; 2 – шпиль; 3 – стенка; 4 – шлюзовая камера; 

5. судовозная тележка

Наливная док-камера (рис.6.2.) имеет две ступени: верхнюю (выше уровня акватории) и нижнюю (шлюзовую часть камеры, ниже уровня акватории). Судно заводят на спусковую позицию на судовозных тележках и пересаживают с тележек на стулья. Док-камеру закрывают воротами и заполняют водой насосами. Всплывшее судно перемещают в шлюзовую часть с помощью шпилей или лебедок. Камеру осушают самотеком через клинкеты ворот. Судно опускается и выводится из шлюзовой камеры буксирами.

 

 

Рис. 6.3. Спуск судна с помощью передаточного плавучего дока.

1 – судовозная тележка; 2 – подводная опора дока; 3 - береговая опора дока.

Схема заводки судна в передаточный плавучий док показана на рис.6.3.

Передаточный плавучий док наводится на опоры и притапливается на них балластом, принимаемым в отсеки понтонов дока. Устанавливается переходная площадка между берегом и доком.

Судно на судовозных тележках перемещается в несколько этапов по рельсовым путям на стапель-палубу дока. В процессе перемещения судна из дока откачивается балласт, чтобы не допустить перегрузки опор дока и после окончания наката обеспечить всплытие дока вместе с судном. Затем док вместе с судном буксируют на глубокое место акватории, док притапливают, судно всплывает, и его выводят из дока буксирами.

Вертикальный судоподъемник (рис.6.4) представляет собой горизонтальные балки или платформу, которые устанавливаются в надводное положение на уровне береговой горизонтальной площадки. Судно перемещают на платформу на тележках по рельсовым путям в поперечном или продольном направлению. Затем балки или платформу вместе с судном опускают в воду до его всплытия. Подъемно-спусковое средство, осуществляющее подъем и опускание балок или платформы может быть гидравлическим, механическим или на понтонах. Для спуска с помощью судоподъемников требуется сравнительно небольшая акватория.

 

Рис. 6.4. Спуск судна с помощью вертикального судоподъемника.

1 – подъемно – спусковой механизм; 2 – подъемная тяга; 3 – балка (платформа).

Спуск судов кранами не отличается от подъема и опускания больших грузов. При застропке судна в обхват под днищем корпуса набирают подбрюшник из сосновых брусьев, а на палубе устанавливают распорные брусья, чтобы не смять стропами наружную обшивку корпуса. Береговые краны (портальные или башенные) используют для спуска малотоннажных судов, плавучие – для спуска более тяжелых судов. На рис. 6.5. показан плавучий кран. В судостроении используют плавучие краны грузоподъемностью до 1000 тонн.

 

 

Рис.6.5. Плавучий кран

 

Управляемые поперечные и продольные спуски осуществляют с помощью слипов.

Поперечные слипы представляют собой специальные механизированные устройства, предназначенные для спуска судов на воду или подъема судна из воды. Основными элементами слипов являются:

– горизонтальные и наклонные рельсовые пути;

– тележки или трансбордер;

– механизмы для перемещения (лебедки с системой тросов).

 

 

Рис. 6.6 Поперечные слипы.

а – одноярусный с многокатковыми тележками;

б – гребенчатый с многокатковыми косяковыми тележками;

в – двухъярусный с трансбордером;

1 –слиповая многокатковая тележка; 2 – косяк; 3 – ходовой канат от лебедки;

4 – тележка для поперечного перемещения судна;

5 – слиповая многокатковая косяковая тележка;

 6 – выводная тележка для продольного перемещения судна;

 7 – трансбордер; 8 – положение колес трансбордера в плане

На одноярусных слипах (рис.6.6,а) суда со стапельных мест перемещают в продольном направлении к спусковым путям на выводных тележках, а затем пересаживают на тележки для поперечного перемещения, а затем на многокатковые слиповые тележки. Для обеспечения горизонтального положения судна в процессе спуска под судно устанавливают косяковые опоры.

На гребенчатом слипе (рис.6.6,б) наклонные спусковые пути имеют начальные горизонтальные участки, по которым осуществляется перемещение судна в поперечном направлении. Для спуска применяют многокатковые косяковые тележки.

На двухярусных слипах ( рис.6.6,в) используются трансбордеры, на которые суда со стапельных мест заводятся на тележках продольного перемещения и спускаются на погружающемся в воду транбордере без пересадки.

На продольном слипе судно спускается на воду при помощи длинной многокатковой косяковой тележки. Судно на нее заводится

на обычных тележках

Неуправляемые спуски

Неуправляемый спуск осуществляют по наклонным продольным или поперечным спусковым дорожкам под действием силы тяжести судна после освобождения его от задерживающих устройств.

Неуправляемые спуски могут быть продольными и поперечными. Продольный спуск осуществляется с наклонных стапелей (рис.6.7.) Судно движется по спусковым дорожкам, как правило, кормой вперед. Уклон дорожек составляет 1/16–1/24.

В процессе спуска в корпусе судна возникают значительные напряжения. Кроме того, на наклонных стапелях усложнены проверочные операции, сборка корпуса и механомонтажные работы. Процесс подготовки к спуску трудоемкий и длительный.

Продольный спуск можно разделить на четыре периода:

первый – от момента начала движения судна (момента страгивания) до касания спусковыми полозьями горизонта воды;

второй – от касания воды до начала всплытия;

третий – от начала до полного всплытия;

четвертый – пробег после всплытия.

В первом и втором периоде судно скользит по спусковым дорожкам. Для самостоятельного страгивания и спуска судна коэффициент статического трения скольжения между полозьями и спусковыми дорожками должен быть меньше уклона или равен ему. Для этого перед спуском судна на дорожки наносят антифрикционное покрытие ( насалку) или в составе спускового устройства используют катучие средства.

В третьем периоде судно должно всплыть, поворачиваясь вокруг поперечной оси носовой опоры. Всплытие наступает, когда момент силы плавучести погруженного объема корпуса и спускового устройства  относительно поперечной оси носовой опоры  становится равным моменту спускового веса судна и веса спускового устройства  относительно той же оси .

 

 

Рис. 6.7. Спуск судна с продольного наклонного стапеля

и периоды спуска.

а – второй период спуска; б – третий период спуска;

                      1 – спусковая дорожка; 2 – порог стапеля.

 

Если момент спускового веса судна и веса опорного устройства относительно ребра порога стапеля  окажется больше момента силы плавучести погруженного объема корпуса и спускового устройства относительно ребра порога , то судно начнет опрокидываться на пороге и спусковые полозья оторвутся от спусковых дорожек.

В случае опрокидывания изгиб корпуса на пороге может привести к разрыву палубных связей, смятию днища и разрушению порога.

Чтобы не допустить опрокидывания, недостаток сил плавучести комовой оконечности компенсируют креплением к ней понтона или крыла.

В момент начала всплытия и поворота судна в районе оси носовой опоры возникает баксовое давление , равное разности спускового веса судна и спускового устройства и силы плавучести судна. Это давление может оказаться значительным и вызвать местное смятие корпуса. Чтобы не допустить этого, баксовое давление разносят на большую площадь спусковых дорожек с помощью специального устройства – поворотного копыла (см. рис.6.8, позиция 13).

 

 

Рис. 6.8.Состав спускового устройства для продольного спуска.

1 – временное крепление руля; 2 – найтовы; 3 – талреп; 4 – подкильная балка; 5 – стяжки из стальной полосы;

6 – шарнирное соединение полозьев;7 – стальное полотенце; 8 – плоскость скольжения полозьев;

9 – сварной коробчатый полоз; 10 – деревянный наборный копыл; 11 – спусковые стрелы;

12 – металлический копыл; 13 – баксовый шарнирный копыл; 14 разрывные стропы; 15 – якорная цепь;

16 – якорь; 17 - металлический перерезаемый задержник; 18 – башмак копыла; 19 – подушка;

20 – подшивка полоза; 21 – трубчатый распорный брус; 22 – прокладка; 23 – бетонная подушка; 24 – подкладной брус; 25 – кница; 26 – рыбина; 27 – спусковая дорожка; 28 – подшипник; 29 – подбрюшник;

30 – клинья; 31 – ось шарнирного копыла.

 

В четвертом периоде спуска набравшее скорость и соскочившее с порога судно движется по акватории. При недостаточной глубине в районе порога судно может удариться носовой оконечностью о дно акватории, а если оно спускается в ограниченную акваторию – винтами или кормой о берег. Чтобы не допустить удара оконечности судна, дно в районе порога углубляют или устанавливают понтон для создания дополнительной силы плавучести. Скорость судна в четвертом периоде гасят специальными тормозными устройствами.

Спуск чаще всего осуществляют по двум спусковым дорожкам. которые состоят из подводной и надводной частей (см. рис.6.7).

Для уменьшения трения при неуправляемом спуске в судостроении чаще всего применяют минеральные насалки: парафино-вазелиновую и парафино-петролатумную. Насалка состоит из основного слоя (толщиной 4-10 мм), переходного слоя (2-5 мм) и смазки (2-3 мм), которые последовательно наносят на надводную и подводную часть спусковых дорожек

Для того, чтобы спустить судно по дорожкам и передать на них его вес, необходимо между корпусом судна и дорожками собрать спусковое устройство (рис.6.8). Спусковое устройство состоит из полозьев, подбрюшников, копыльев, задержников и других элементов.

Обычные полозья состоят из трех по высоте сплошных рядов сосновых брусьев, скрепленных между собой болтами и подшитых твердой древесиной. Длина секций полозьев от 6,5 до 10 м, ширина от 500 до 2400 мм. Иногда полозья могут быть сварными из стальных листов с замкнутыми отсеками, обеспечивающими их плавучесть. Стальные полозья подшиты деревом. Полозья могут быть установлены без промежутков (сплошные спусковые устройства) и с промежутками (секционные устройства). Полозья крепят к корпусу стяжками и стальными полотенцами. .

На полозья также наносят слой насалки (1-2 мм) и смазку (1-1,5мм).

Для восприятия и передачи веса судна на полозья под корпусом устанавливают подбрюшники, состоящие из одного ряда продольных сосновых брусьев, стянутых поперечными болтами. При больших просветах между корпусом и подбрюшниками на них устанавливают копылья (рис.6.8, сечение А-А). Копылья двух бортов стягивают полотенцем из стальной полосы или стальным канатом, что препятствует их раздвижке.

Для удержания судна после пересадки на спусковое устройство до момента спуска применяют задерживающие рычажные устройства – стрелы и курки, которые убирают непосредственно перед спуском.

Другой задерживающий элемент – стальная полоса, приваренная одним концом к форштевню, а другим заделанная в стапель. Перед спуском задержник перерезают тепловой резкой.

Для гашения скорости судна после схода со стапеля применяют торможение якорями, щитами, стопорами на канатах или цепях.

Якоря сбрасываются с судна, канаты или цепи укладывают по бортам судна и петлями на берегу или в акватории. Петли соединяют разрывными стопорами. По мере хода судна петли разматываются, стопоры рвутся и при этом гасят скорость движения судна.

Подготовку к спуску начинают с изготовления элементов спускового устройства. За несколько дней до спуска собирают спусковое устройство. Производят очистку спусковых дорожек, наносят насалку, монтируют спусковое устройство.

Спуск судна начинается с нанесения дополнительного слоя смазки, которую наносят через отверстия в полозьях. Затем пересаживают судно с опорного устройства на спусковое.

После осмотра спускового устройства спусковой комиссией приступают к операции спуска. По команде отдают курки и стрелы, перерезают задержники. Судно спускается.

После спуска визуально проверяется непроницаемость отсеков, донно-забортной арматуры, производится демонтаж и подъем из воды спускового устройства.

Поперечный неуправляемый спуск (его еще называют спуск прыжком) осуществляется по поперечным наклонным спусковым дорожкам. В общем случае его можно разделить на четыре периода (см. рис.6.9):

– первый – судно скользит по спусковым дорожкам;

– второй – судно поворачивается на пороге, начинает соскальзывать с него, не касаясь корпусом воды;

– третий – судно продолжает поворачиваться на пороге и соскальзывать с него, погружаясь в воду;

– четвертый – судно соскакивает с порога и движется лагом (бортом) по акватории.

 

 

Рис. 6.9.Периоды поперечного спуска прыжком.

 

При спуске прыжком существует опасность опрокидывания судна в четвертом периоде из-за недостатка остойчивости. Возможен также удар передними концами полозьев о дно акватории при недостаточной глубине. Траектория движения судна при поперечном спуске тщательно просчитывается и иногда определяется моделированием

Спусковое устройство при поперечном спуске представлено на рис.6.10.

 

 

Рис. 6.10. Спусковое устройство для поперечного спуска.

1 – спусковая дорожка; 2 – полоз; 3 – металлический копыл; 4 – подушка;

 5 – найтов; 6 – подбрюшник; 7 – клинья; 8 – металлический косяк.

 

Количество спусковых дорожек зависит от массы и длины судна. Малые суда спускают по двум дорожкам. Уклон дорожек составляет 1/8 – 1/5, их ширина 0,6 – 1,5 м. В качестве задерживающего устройства используют механические, гидравлические и пневматические курки, а также спусковые стрелы.

Для поперечного спуска иногда применяют устройства особой конструкции – шарнирное или с плавучей опорой, которые показаны на рис.6.11. Основное преимущество этих устройств состоит в отказе от обычных капитальных заглубленных под воду спусковых дорожек.

В первом случае судно при спуске поворачивается вместе с балкой вокруг шарнирной опоры и затем скользит по балке как при обычном поперечном спуске (рис.6.11,а).

Во втором случае судно перемещается по спусковым дорожкам на понтон, а затем соскакивает с понтона

 

 

Рис. 6.11.Спусковое устройство для поперечного спуска.

а – с шарнирной стапельной балкой; б – с плавучей опорой;

1 – опорная тумба; 2 – шарнирная опора балки; 3 – стапель-балка;

4 – деревянный настил; 5 – насалка; 6 – разборная опорная клетка;

7 – береговая спусковая дорожка; 8 – полоз; 9 – береговая шарнирная опора;

10 – спусковая дорожка на понтоне; 11 - понтон.

 

Насалки, применяемые для поперечного спуска,а также операции по подготовке, монтажу и демонтажу спускового устройства аналогичны принятым для продольного спуска