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 как продольными, так и поперечными.

Продольный спуск осуществляют, как показано на рис. 1, с наклонных стапелей. Судно движется по спусковым дорожкам, как правило кормой вперед, уклон дорожек составляет обычно 1/24-1/16.

При продольном спуске рассматривают четыре периода:

1. От момента страгивания судна до касания спусковыми полозьями горизонта воды;
2. От касания воды до начала всплытия;
3. От начала до полного всплытия после соскакивании с порога;
4. Пробег после всплытия.

В первом и втором периодах судно скользит по спусковым дорожкам. Для самостоятельного страгивания и движения судна кэффициент статического трения скольжения между полозьями и спусковыми дорожками должен быть меньше уклона или равен ему. Для уменьшения коэффициента трения перед спуском на дорожки наносят антифрикционное покрытие – насалку или в составе спускового устройства используют катучие средства. Если судно все же не страгивается после отдачи всех задержников, то применяют гидравлические толкачи.

В третьем периоде судно должно всплывать, поворачиваясь вокруг поперечной оси носовой опоры. Всплытие наступает тогда, когда момент силы плавучести γV погруженных в воду объема корпуса и спускового устройства относительно поперечной оси новой опоры становится равным моменту спускового веса судна и веса спускового устройства D относительно той же оси. Если момент спускового веса судна и веса спускового устройства относительно ребра порога стапеля окажется больше момента названной силы плавучести относительно ребра порога, то судна начнет опрокидываться на пороге и спусковые полозья оторвутся от спусковых дорожек.

Под действием значи­тельных масс двух частей судна, разделенных порогом, в палубе воз­никнут опасные растягивающие напряжения, что может привести к раз­рыву палубных связей. Сосредоточенное давление на порог может также привести к смятию днища корпуса и (или) разрушению порога, а при всплытии погружающейся кормовой оконечности и обратном на­клонении судна произойдет удар полозьями о спусковые дорожки. При этом возможны повреждения корпуса и выдавливание насалки.

Чтобы не допустить опрокидывания судна в третьем периоде спус­ка, недостаток силы плавучести кормовой оконечности компенсируют установкой и креплением к ней понтона или крыла. Тогда возникают дополнительная сила плавучести или соответствующая подъемная сила крыла, исключающие опрокидывание.

В момент начала всплытия и поворота судна в районе оси носовой опоры возникает баксовое давление N_б, равное разности суммы весов судна и спускового устройства и образовавшейся силы плавучести судна. Такое давление может оказаться значительным и вызвать местное смятие корпуса, а также выдавливание насалки со спусковых дорожек. В результате резко возрастет коэффициент динамического трения между полозьями и дорожками, скорость судна начнет резко снижаться и оно может остановиться до схода в воду. Чтобы не допустить подобного, баксовое давление разносят по каждому борту на возможно большую площадь спусковых дорожек специальным устройством — поворотным копылом, в состав которого входит баксовый полоз, распределяющий нагрузку на спусковую дорожку и на насалку.

В четвертом периоде набравшее скорость и соскочившее с порога судно движется по акватории. При недостаточной в районе порога глу­бине воды судно может удариться носовой оконечностью о дно акватории, а в случае, если оно спускается в ограниченную акваторию, — винтами или кормой о берег. Чтобы не допустить удара оконечности судна, дно в районе порога углубляют. Если углубление предельно, то в носовой оконечности судна устанавливают понтон, создающий дополнительную силу плавучести, что уменьшает погружение оконечности в момент соскакивания. Скорость судна в четвертом периоде гасят спе­циальными тормозными устройствами, сокращая пробег после спуска чтобы не допустить удара винтами или кормой о берег.

В отечественном судостроении чаще всего применяют минеральные насалки, парафино-вазелиновую и реже парафино-петролатумную а также комбинированную насалку — мыльную. Насалка состоит из основного слоя (толщиной 4-10 мм), переходного слоя (2-5 мм) и смазки (2-3 мм), наносимых последовательно на надводную и подводную части спусковой дорожки. На полозья наносят противослой (1-2 мм) и смазку (1-1,5 мм). Основной слой упрочняет насалку. Переходный слой в холодное время года предохраняет основной слой от растрескивания и за счет своей деформации способствует равномерному распределению спусковой нагрузки.

Смазка уменьшает трение. Применяют и упрошенную схему слоев насалки. На полозья наносят подслой сцеп­ления (0,5-1,0 мм) и основной слой – слой давления (1,5 мм), а на над­водную часть дорожек только смазку – слой скольжения (3,0 мм). Подводную часть спусковых дорожек в этом случае не насаливают. Существует схема, при которой полозья подшивают алюминиевыми листами, а на дорожки наносят основной и переходный слои и смазку.

Процентный состав входящих в насалку компонентов зависит от времени года, а толщина слоев – от удельного давления веса судна. Например, в летний период в основном слое количество парафина, придающегося насалке твердость, увеличивают до 65%, а вазелин составляет 35%. Для зимней насалки количество парафина составляет 40%, а для весенне-осеннсй – 50%. Каждый слой насалки, за исключением смаз­ки, варят в отдельном котле. Смесь нагревают до 90-150° С затем подрывают ею дорожки, предварительно хорошо высушенные от влаги.

Среднее удельное давление на насалку:

р_ср= D/b × Ɩ

Где:

• b – суммар­ная ширина полозьев;
• Ɩ – суммарная длина полозьев;
• D – спусковой вес судна.

Из опыта установлено, что обеспечивающее нормальные условия , пуска начальное среднее удельное давление для минеральных и ком­бинированных насалок не должно превышать 0,3 0,5 МПа (3-5 кгс/см²), на пороге максимальное давление не должно превышать 1,0 МПа (10 кгс/см²), а баксовое давление – 1,5 МПа (15 кгс/см ).

Любая насалка с момента нанесения на дорожки и в процессе спуска судна не должна расплавляться или подгорать и спекаться под воздей­ствием тепла, выделяющегося при трении полозьев о насалку. Минималь­ная толщина h основного слоя давления насалки должна определяться из условия, что теплота, необходимая для ее расплавления, равна эквивалентному коли­честву работы сил трения.

Объем насалки слоя давления, соответствующий квадрат­ному метру площади сколь­жения, V = 1 × h, м³. Вес насалки такого объема γ_н × V = γ_н × h, H/м². Количество теплоты, расходуемое на нагревание и расплавление насалки:

Q = ∆H × γ_н × h

Где:

• ∆H – определяемое по графикам, приведенным на рис. 4, изменение тепло­содержания при повышении температуры насалки от t₀ до t и при расплавлении, Дж/Н, γ_н — объем­ный вес насалки, Н/м³.

Работа, затраченная на элементарное перемещение судна ds и пре­одоление сил трения между полозьями и насалкой и отнесенная к еди­нице площади поверхности насалки:

dA = p(s)ƒ_d × ds

Где:

ƒ_d — коэф­фициент динамического трения скольжения. Полная работа, исходя из рис. 5.

$A={ƒ}_d{\int }_0^{s}p\left(s\right)ds, (Дж/{м}^2) \left(1\right)$

Где:

• s — площадь насаленной части спусковых дорожек, м², интеграл;
• ${\int }_0^{s}p\left(s\right)ds=\omega – \mathrm{площадь} \mathrm{эпюры} \mathrm{давлений}.$

Исходя из эквивалентности теплоты и работы и учитывая зависи­мость для Q:

$h=\frac{A}{{\gamma }_{\mathrm{н}}\times ∆H}\times , \mathrm{м} \left(2\right)$

Тогда работа сил трения по рис. 5:

А₀ = ƒ_d × P_cp × s

А₆ = ƒ_d × P₆ × s₆

А_y = ƒ_d × P_y × s_п

А толщина слоя давления насалки:

$h=\frac{A_0}{{\gamma }_{\mathrm{н}}\times ∆Н}$

$h_{б}=\frac{A_{б}}{{\gamma }_{\mathrm{н}}\times ∆Н}$

$h_{\mathrm{н}}=\frac{A_{\mathrm{н}}}{{\gamma }_{\mathrm{н}}\times ∆Н}$

Для облегчения насалочных работ и повторного использования на­салки ее иногда наносят на фанерные щиты толщиной 10 мм, которые перед спуском укладывают и закрепляют на дорожках. Щиты можно использовать без их демонтажа для нескольких спусков в течение года. Применяют также отечественный антифрикционный пластмассовый материал в виде щитов толщиной 25 мм. Щиты размером приблизи­тельно 1000х1000 мм крепят к дорожкам планками на шурупах, а по­лозья подшивают алюминиевыми листами. Для стабилизации коэффициента статического трения на материал наносят тонкий слой смазки. Разработана также насалка в виде парафиновой композиции улучшенных прочности и пластичности.

Для продольного спуска вместо насалки иногда применяют шары или ролики.

Чтобы спустить судно по дорожкам и передать на них его вес, необ­ходимо между корпусом судна и дорожками собрать спусковое устрой­ство. Элементы, из которого оно состоит, показаны на рис. 6. Вес спускового устройства составляет от 2 до 10% спускового веса судна, а длина спускового устройства — от 40 до 100% длины судна. Спуско­вое устройство может состоять как из специально разработанных, так и из унифицированных элементов. Полозья, скользящие по дорожкам, могут быть установлены без промежутков (сплошные устройства) и с промежутками (секционные устройства) — в зависимости от величи­ны удельного давления на насалку.

Спусковые дорожки, по которым скользят полозья, состоят из над­водной и подводной частей, представляющих наклонную плоскость постоянного уклона. Иногда поверхность дорожек очерчивается по дуге окружности большого радиуса (5-25 тыс. м), что создает большее за­глубление порога. В результате происходит погружение большего объе­ма корпуса до того, как центр тяжести судна пересечет порог, и тем са­мым позволяет избежать опрокидывания судна на пороге без установки понтона или крыла в оконечности.

Спуск судов чаще всего осуществ­ляют по двум дорожкам. Обычные полозья состоят из трех по высоте сплошных рядов сосновых брусьев размером 200×200 или 300×300 мм, скрепленных между собой стяжными болтами и подшитых твердой досчатой древесиной. Длина секций полозьев от 6,5 до 10 м, ширина от 500 до 2400 мм. Иногда полозья изготавливают сварными из стальных коробчатых листов, что обеспечивает полозу плавучесть и возмож­ность притопления при демонтаже. Стальные полозья подшивают де­ревом. При малых промежутках полозья соединяют между собой разъемными планками или тросами. При больших поперечных рассто­яниях полозья не соединяют, а крепят лишь к корпусу найтовами с встроенными талрепами для создания натяга.

Найтовы предотвращают смещение полозьев и копыльев, удержи­вают их после спуска от затопления. Найтовы выполняют из отдель­ных полос и приваривают к корпусу и к спусковому устройству.

Для восприятия и передачи веса судна на полозья под корпусом ус­танавливают подбрюшники из одного ряда продольных сосновых бру­сьев размером 200×200 и 250×250 мм, стянутых поперечными стяжны­ми болтами. Подбрюшники подклинивают к корпусу деревянными клиньями. При больших просветах между корпусом и подбрюшника­ми на них устанавливают копылья — скрепленные металлическими скобами пакеты деревянных брусьев, передающие вес судна на под­брюшники.

Если судно строят, располагая корпус на гидравлических кильблоках и клетках, то клинья не применяют. Вес судна в этом слу­чае передают на копылья и полозья, опуская плунжеры домкратов киль­блоков и клеток. В районах килеватых и острых обводов корпуса в плос­костях поперечных связей устанавливают и подгоняют по обводам подушки из отдельных сосновых брусьев. В оконечностях на подбрюш­ники устанавливают стальные копылья — жесткую сварную объемную раму, упирающуюся в приваренный к корпусу башмак. Копылья двух бортов стягивают полотенцем из стальной полосы или стальным канатом, что препятствует их раздвижке.

Во избежание сдвига и схождения полозьев в процессе спуска меж­ду ними устанавливают сосновые распорные брусья круглого или квад­ратного сечения (иногда стальные трубы). Расхождению полозьев пре­пятствуют струны (стяжки) из стальных полос. Иногда устанавливают только трубчатую распорную балку, жестко крепя ее на фланцах с по­лозьями. В этом случае она служит и стяжкой.

Применяют баксовые носовые копылья, поворачивающиеся на сми­нающихся прокладках на полушарнирном устройстве или по закруг­ленной опорной поверхности баксовых полозьев. Прокладки из мяг­ких пород дерева, сминаясь, препятствуют возникновению местных сосредоточенных давлений, исключая тем самым возможность возрас­тания удельных нагрузок на корпус и дорожки.

Удержание судна после пересадки на спусковое устройство до мо­мента страгивания производится задерживающими устройствами, в частности различными рычажными курками. Один конец курка, вращающегося вокруг горизонтальной оси, упирается в курковый полоз, находясь в его коробке (нише) в нижней прилегающей к дорожкам части полоза. Другой конец удерживается каким-либо промежуточ­ным легкоотдающимся за счет пневматики или гидравлики элемен­том — рычагом, тросом и т. п. Курки дублируют спусковыми стрела ми, т. е. деревянными брусьями, упираемыми в полоз и в гнездо на стапеле. Эти стрелы выбивают непосредственно перед спуском. Дуб­лирующий задерживающий элемент — носовой задержник — сталь­ная полоса, приваренная одним концом к форштевню, а другим на­дежно закрепленная в стальной колонне, забетонированной в стапель. Задержник перед спуском разрезают последним, перерезая его вруч­ную газовым резаком.

Для гашения скорости судна после соскакивания с порога дорожек применяют торможение якорями, канатными задержниками, цеп­ными драгами и щитами. Якоря сбрасывают с судна либо предвари­тельно укладывают в грунт акватории. Якорные цепи укладывают в цепной ящик и закрепляют с помощью штатного крепления или под­вешивают вдоль бортов на стальных или органических канатах — сто­порах, легко разрывающихся по мере вытягивания судном подвешен­ных участков цепей.

Канатные задержники представляют собой некоторое количество пеньковых канатов, стальных тросов или цепей, подвешенных участ­ками по бортам судна на коротких канатах-стопорах и уложенных пет­лями на берегу или на дне водоема. Один конец задержника крепят к судну, другой — к берегу или к мертвому якорю на дне акватории. По мере движения судна петли разматываются, участки задержников натягиваются, стопоры рвутся и гасится скорость судна. Цепные драги укладывают на стапеле в форме подковы, вогнутой частью обращен­ной в сторону движения судна. Драги тросами (перлинями) связывают с судном. По мере его движения драги, плавно вступая в действие, переворачиваются, тормозя движение судна силой трения о стапель.

Щиты парами устанавливают чаще всего в кормовой части корпу­са, что увеличивает лобовое сопротивление воды движению судна (спуск идет кормой вперед).

Подготовку стапеля, изготовление спускового устройства и его мон­таж начинают за один-два месяца до спуска судна. Сначала подбирают все элементы спускового устройства, заготавливают деревянные брусья, металлические части и подгоняют их по месту. Если судно до сда­чи не ставится в док, то подводная часть корпуса должна быть окраше­на по полной схеме до спуска. За несколько дней до спуска собирают спусковое устройство. Для этого очищают спусковые дорожки от гря­зи и использованной старой насалки, осматривают все элементы доро­жек и устраняют выявленные в них дефекты. Затем в котлах варят насалку и наносят ее поливом и пеньковыми кистями на тщательно просушенные дорожки или устанавливают и закрепляют щитовую насалку.

На дорожки через каждые 3-5 м устанавливают стальные поло­сы — слизни, толщиной 16-20 мм, по которым затаскивают полозья, чтобы не воздействовать преждевременно па насалку. Для этого же поверх слизней по краям дорожек укладывают два продольных ряда до­сок толщиной 20-25 мм, покрытых слоем скольжения. По мере затя­гивания полозьев доски убирают и полозья покоятся на слизнях, пре­пятствующих прогибу полозьев до спуска судна и давлению на насалку веса спускового устройства. Стапельными кранами или лебедками через канифас-блоки на дорожки затягивают полозья с установленны­ми на них клиньями и подбрюшниками, устанавливают распорные бру­сья и стяжные струны, а также найтовы. На подбрюшниках набирают подушки и устанавливают копылья в оконечностях. Монтируют задер­живающие и тормозные устройства.

За несколько часов до спуска че­рез специальные отверстия в полозьях на дорожки наносят дополнительный слой смазки. Лебедкой или стапельным краном через канифас-блок вытаскивают слизни. Затем приступают к пересадке суд­на с опорного на спусковое устройство. Для этого переносными деревянными или стальными ударными брусьями на катках — романами, установленными в направляющих желобах, вручную подклинивают подбрюшники к корпусу судна ударами по клиньям, расположенным между подбрюшниками и полозьями.

После подклинки подбрюшники скрепляют с полозьями строитель­ными скобами. В случаях применения кильблоков и клеток со встро­енными в них гидравлическими домкратами передачу веса судна на спусковое устройство осуществляют, стравливая масло из гидродомк­ратов. Далее производят обтяжку талрепами струн и найтовов.

После приемки спускового устройства спусковой комиссией приступают к операциям спуска их выполняет специальная бригада рабочих под руководством командующего спуском.

Сначала раз­бирают и удаляют:

• Строительные кильблоки;
• Подставы;
• Клетки и упо­ры;
• Строительные стрелы.

По командам, подаваемым с пульта управления, выбивают и убирают спусковые стрелы, отдают курки и задержники, после чего судно страгивается с места и спускается. Пос­ле спуска визуально проверяют непроницаемость отсеков и донно-забортной арматуры, а также демонтируют спусковое устройство, поднимая его элементы из воды на сушу для использования при спуске следующего судна.

Поперечный спуск осуществляют по поперечным наклонным спус­ковым дорожкам. Нормальный спуск происходит, если судно, достиг­нув определенной осадки, всплывает с дорожек до их порога. Спуск прыжком в воду происходит при относительно коротких дорожках и невысоком их пороге, расположенном над горизонтом воды или не­сколько заглубленном под воду. Спуск броском происходит при отно­сительно высоком пороге.

В I периоде судно скользит по дорожкам. Во II периоде судно, пово­рачиваясь на пороге, начинает соскальзывать с него, не касаясь корпу­сом воды. В III периоде судно продолжает поворачиваться на пороге и соскальзывать с него, погружаясь в воду. В IV периоде судно, соскочив с порога, движется лагом по акватории. Если высота порога велика, то судно соскакивает с порога и в III периоде падает свободно в возду­хе (спуск броском). В I периоде спуска возможен занос оконечности судна.

При спуске прыжком и особенно броском существует опасность опрокидывания судна в IV периоде из-за недостатка остойчивости. Возможен также удар передними концами полозьев о дно акватории при недостаточной ее глубине и бортом судна о порог дорожек при об­ратном наклонении. Чтобы избежать этого, траекторию движения суд­на перед спуском тщательно рассчитывают или определяют моделированием. При необходимости принимают меры, предотвращающие возможность неблагополучного исхода спуска, приемом балласта в око­нечности судна перемещают центр тяжести судна в плоскость равно­действующей сил трения, что снижа­ет возможность заноса оконечностей. Приемом балласта понижают также, а иногда и смещают к борту центр тяжести судна, что увеличивает его остойчивость. Углубляют дно аква­тории, на борт судна навешивают кранцы.

Спусковое устройство для попе­речного спуска состоит из:

• Полозьев;
• Подбрюшников;
• Клиньев;
• Копыльев;
• Подушек и найтовов, показанных на рис. 10.

С помощью клиньев массу судна передают на полозья, как и при про­дольном спуске. Количество спусковых дорожек зависит от спускового веса и длины судна и может для крупных судов доходить до двадцати. Малые суда спускают по двум дорожкам. Уклон дорожек постоянен и равен обычно 1/8-1/12, их ширина 0,6-1,5 м. Встречаются и дорожки с круговым профилем, обеспечивающим нормальный спуск при укороченной длине дорожек. Полозья коробчатой конструкции сварива­ют из листовой стали и подшивают деревом. В качестве задерживающих устройств используют механические, гидравлические и пневматические курки, а также спусковые стрелы.

Для поперечного спуска иногда применяют спусковые дорожки особой конструкции — шарнирные или с плавучей опорой, показан­ные на рис. 11.

Основное их преимущество состоит в отказе от обычных, капиталь­ных, заглубленных под воду дорожек, сооружение которых требует сложных и дорогостоящих гидротехнических работ. Применяемые шарнирные стапель-балки служат одновременно как спусковыми до­рожками, так и построечными опорами. Судно закладывают в начале постройки на шарнирных стапель-балках с некоторым смещением цен­тра тяжести относительно оси шарниров в мористую сторону. После разборки опорных строительных клеток и отдачи курков судно опро­кидывается вместе с шарнирными стапель-балками, а затем скользит по ним, как по дорожкам при обычном поперечном спуске.

Дорожки, опирающиеся на плавающий понтон и береговые опоры, применяют при большой глубине акватории и значительном возвыше­нии построечных местТипы построечных мест и их оборудование над уровнем воды в акватории. По мере готовности судов к спуску понтон с дорожками перемещают вдоль стенки набережной к каждому построечному месту. Спускаясь, судно притапливает понтон, дорожки вначале поворачиваются вокруг оси полушарниров береговых опор, а затем при значительном накренении понтона отрываются от них. Достигнув порога дорожек, судно соскакивает с понтона в воду.

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

Рекомендуется к прочтению:
Спуск судов
Испытание корпуса судна на непроницаемость и герметичность