Press "Enter" to skip to content

АНАТОМИЯ КОРАБЛЯ

Семён Белкин, писатель-маринист.

            Среди наших читателей, пожалуй, мало таких, кто не совершил бы хоть раз морское путешествие на комфортабельном лайнере или хотя бы неторопливую прогулку по реке или озеру на уютном пароходике. Но еще меньше тех, кто, наслаждаясь живительными бризами на двенадцатой палубе огромного круизного лайнера, подумал бы о том, сколько труда, творческой мысли и изобретательности вложено в этот удивительный рукотворный шедевр под названием «корабль».

            На сегодняшний день корабль был и остается самым сложным инженерным сооружением, какие только существуют на нашей планете. И действительно: десятилетиями изнурительного труда и многими тысячами жизней было оплачено строительство пирамиды Хеопса в Египте или Исаакиевского собора в Петербурге. Напряженные творческие усилия целой армии специалистов на протяжении многих лет потребовались для того, чтобы наш современник мог мчаться в комфортабельном автомобиле по отличному бетонному шоссе. Так что можно сказать, с чем можно сравнить труд корабельных инженеров и рабочих, которые создают сооружения, по размерам не уступающие древним пирамидам, самым высоким соборам и небоскребам, сравнимыми по красоте с шедеврами лучших зодчих и в то же время мчащимся со скоростью хорошего автомобиля, причем не по ровному шоссе, а по взволнованному морю, в любую погоду, в любое время года.

            Строителям наземных сооружений приходится иметь дело практически только с прямолинейными элементами, но на корабле таких элементов по существу нет. Все корабельные конструкции имеют ту или иную степень кривизны, для обозначения которой пришлось придумывать специальные термины: седловатость, погибь, лекальные обводы.

            На сухопутные сооружения действует очень немного сил (за исключением районов, подверженных землетрясениям): это ветер и снеговая нагрузка на крыши. На корабль же воздействует не менее десятка сил, которые стремятся переломить судно, сплющить его, скручивают корпус, раскачивают судно, препятствуют движению, и т.д. А еще корабль является ярчайшим примером единства противоположностей, совмещения несовместимого. Иногда создается впечатление, что корабль придумали ехидные крючкотворы, предлагающие ученым и инженерам заведомо неразрешимую задачу – удовлетворить десяткам, а, может быть, и сотням исключающим друг друга требованиям. Примеры? Сколько угодно.

            Корабль должен быть достаточно быстроходным, прочным, вместительным, устойчивым на курсе (т.е. не отклоняться от прямолинейного движения), в то же время хорошо слушаться руля, быть маневренным и поворотливым. Оказывается, все эти требования противоречат друг другу. Для того чтобы судно было быстроходным и устойчивым на курсе, его необходимо сделать длинным и узким. Чтобы оно было прочным и вместительным, корпус должен быть коротким и широким. Попробуйте совместить это на одном корабле!

            Если мы хотим, чтобы судно меньше простаивало под погрузкой – выгрузкой, грузовые люки должны быть широкими, желательно во всю ширину судна, но при этом снижается прочность корпуса. Если судно обладает хорошей остойчивостью, т.е. способностью спрямляться при наклоне на левый или правый борт, экипаж и пассажиры будут страдать от резкой порывистой качки. Уменьшим остойчивость – качка станет плавной, но при сильном порыве ветра или крутой волне судно может опрокинуться.

            В стремлении обеспечить непотопляемость судна, увеличивают число водонепроницаемых переборок, что утяжеляет и удорожает судно, уменьшает его грузовместимость. Сократим количество переборок, судно станет более легким и дешевым, но при получении пробоины оно быстро пойдет ко дну. Нет, поистине корабль – это замкнутый круг, в котором невидимыми нитями связаны между собой сотни и тысячи больших и малых проблем, которые решать можно только в едином комплексе, только путем бесконечных компромиссов.

            Что лучше: принять на борт как можно больше груза или поскорее доставить его в порт назначения? Вероятно, лучше было бы и то, и другое, но это невозможно: чтобы увеличить скорость, нужно повысить мощность двигателей. При этом увеличатся размеры машинного отделения и топливных цистерн, и для полезного груза остается меньше места.

            Итак, корабль, или, как формулировал Архимед, – это погруженное в жидкость тело, на которое действует не только выталкивающая сила, как это мы учили в средней школе, но еще десяток других сил. Каким образом конструкция корпуса противодействует воздействию этих сил? Как обеспечивается прочность плавучего сооружения? Попробуем объяснить это читателю на примере внутреннего устройства  обычного грузового судна.

            Если с палубы, бортов и днища снять металлические листы, т.е. наружную обшивку, то непосредственно под ней мы увидим большое количество продольных и поперечных балок различной формы и размеров – это набор, к которому крепятся стальные листы обшивки.

            Для чего же нужен этот набор, и нельзя ли просто сварить из стальных листов легкий пустотелый корпус и отправить его в море? Даже не будучи инженером, можно предсказать, что такая скорлупа немедленно сплющится в лепешку. Возьмите лист писчей бумаги и попробуйте растянуть его. Вам это не удастся. И в то же время достаточно слегка прикоснуться пальцем перпендикулярно плоскости этого же листа, чтобы он прогнулся. Таково одно из важнейших свойств любого листового материала: он обладает колоссальной прочностью в своей плоскости и почти не оказывает никакого сопротивления при воздействии нагрузки перпендикулярно своей плоскости. Поэтому корпус судна формируют не из листов, а из перекрытий – днищевых, бортовых и  палубных, которые состоят из набора и наружной обшивки. Наружная обшивка воспринимает усилия, действующие в плоскости перекрытия, а набор – усилия, действующие в любом другом направлении.

            Как мы отметили выше, набор представляет собой систему продольных и поперечных балок. В зависимости от того, как расположено большинство этих балок – вдоль или поперек судна – различают продольную, поперечную и смешанную систему набора.

            В нашем примере с обычным грузовым судном, прежде всего, обратим внимание на кили: вертикальный и горизонтальный, т.е. на балки, идущие посередине днищевого перекрытия от носа до кормы. Это позвоночник корабля. С него начинается процесс сборки корпуса. Не случайно выражение среди кораблестроителей «заложить киль» означает начало строительства очередного судна. Закладка киля обычно обставляется очень торжественно, и выполнение этой церемонии доверяется самому уважаемому лицу, вплоть до главы правительства.

            Параллельно килю по всей длине корпуса идут стрингеры, перпендикулярно килю – флоры. Таким образом, днищевое перекрытие состоит из системы взаимно перпендикулярных балок: продольных (киля и стрингеров), перпендикулярных (флоров) и наружной обшивки. Большинство судов имеет двойное дно, что значительно повышает безопасность судна в море: в случае пробоины вода не попадает внутрь корпуса. Кроме того, двойное дно повышает общую прочность корпуса.

            Наконец, пространство между двумя днищами – так называемое междудонное пространство – используется для размещения запасов топлива, воды и балласта. Здесь же проходят различные судовые трубопроводы. Всё междудонное пространство делится посредством флоров на изолированные отсеки, причем некоторые из них делают герметическими, чтобы в случае пробоины, ограничить распространение воды по отсекам. Все флоры нерационально делать герметическими, поскольку это существенно утяжеляет судно. Путем правильного подбора и расстановки водонепроницаемых флоров достигается требуемая прочность и герметичность днищевого перекрытия в целом и его отдельных отсеков при минимальном весе.

            Бортовое перекрытие состоит из такой же системы взаимно перпендикулярных балок и наружной обшивки. Продольные балки называются бортовыми стрингерами, а поперечные – шпангоутами. Шпангоуты соединены с флорами посредством книц.  Шпангоуты играют огромную роль в восприятии нагрузок, особенно носовые шпангоуты, на которые воздействуют чудовищной силы удары волн, удары при столкновении с различными плавающими телами и удары корпуса о воду (так называемое явление слемминга, при котором нагрузки на корпус возрастают в 4 – 6 раз, в результате чего, помимо удара, возникает сильнейшая вибрация).

            В особо ответственных местах корпуса, вместо обычных, ставят усиленные, или, как их называют, рамные шпангоуты. Особенно много рамных шпангоутов ставят на судах ледового плавания и, прежде всего, на ледоколах, которые испытывают огромные нагрузки при сжатии во льдах.

            И последний тип перекрытия, связанный с окружающей судно средой, – это палубное перекрытие. Сверху оно покрывается деревянным настилом или нескользящей мастикой, предотвращающей падение людей.

            Так же, как другие перекрытия, набор палубного перекрытия состоит из взаимно перпендикулярных балок: продольных – шпангоутов и поперечных – бимсов. Бимсы соединены посредством книц со шпангоутами и замыкают рамку, низ которой образован флором, а боковые стенки – шпангоутами. Получившийся замкнутый контур так и называется шпангоутной рамкой. Его основное назначение – восприятие усилий,действующих поперек корпуса. Часто в палубных перекрытиях делают вырезы – люковые отверстия – для укладки грузов в трюмы и для извлечения этих грузов. Наличие этих вырезов существенно ослабляет прочность перекрытия, поэтому по периметру этих вырезов устанавливают особые балки – комингсы, которые сообщают конструкции палубного перекрытия дополнительную прочность, предотвращают падение людей в люк и препятствуют проникновению в грузовые помещения забортной воды.

            На палубу, и без того ослабленную многочисленными вырезами, зачастую обрушиваются большие волны, иногда на нее падают сорвавшиеся с крюка бочки или ящики. Чтобы воспринять эти нагрузки, на большинстве судов ставят специальные стойки – пиллерсы, хотя они загромождают трюмы, уменьшают их полезную кубатуру, препятствуют нормальной работе автопогрузчиков, тягачей и других средств внутритрюмной механизации.

            На всех открытых палубах вдоль бортов идут специальные ограждения высотой 1 м: либо в виде сплошной стенки – так называемый фальшборт, либо в виде стоек с натянутыми между ними тросами – леерное ограждение.

            Кроме перекрытий, которые соприкасаются с окружающей средой, на судне есть немало внутренних перекрытий. Во-первых, это промежуточные палубы, которых на большом пассажирском судне может быть более десятка (в одном из предыдущих номеров нашей газеты мы рассказали о новом гигантском круизном лайнере Хармони оф де Сиз, на котором оборудовано…18 палуб!); во-вторых, это двойное дно и, в-третьих, – переборки.

            Водонепроницаемые переборки обеспечивают кораблю одно из важнейших его качеств – непотопляемость, они участвуют в обеспечении общей прочности корпуса, отделяют одно судовое помещение от другого и, наконец, являются серьезной преградой на пути пожара, если вдруг он возникнет на судне.

            Помимо водонепроницаемых, на судне имеется множество легких переборок, которые выполняют те же функции, что и стены между комнатами (разница между водонепроницаемыми и легкими переборками примерно такая же, как между капитальной стеной и тонкой перегородкой между смежными комнатами).

На этом, собственно, можно закончить краткий обзор конструкций корабля и перечислить отдельные помещения, которые должны быть оборудованы на судне.

Как мы понимаем, главное предназначение судна – это транспортировка людей и грузов. Следовательно, на нем должны быть специальные помещения для экипажа, пассажиров и грузов. Людей нужно обеспечить в достаточном количестве едой, питьевой и мытьевой водой и другими припасами. Следовательно, на судне должны быть предусмотрены цистерны для пресной воды, кладовые для провизии, камбуз для приготовления пищи и т.д. Если это круизное судно, на нем должно быть оборудовано множество ресторанов, баров, плавательные бассейны, концертные и танцевальные залы и многие другие помещения. Судно утратит свою транспортную функцию, если оно не будет двигаться. Поэтому значительную часть внутрикорпусных объемов занимает машинное отделение, в котором размещаются двигатели, вращающие гребной винт или винты. Для питания двигателей нужно топливо, масло, пресная вода. В зависимости от мощности энергетической установки и продолжительности рейсов, запасы, необходимые для питания двигателей, могут исчисляться тысячами тонн. Для их хранения также нужны большие емкости.

Наконец, судном нужно управлять, непрерывно следить за работой всех машин и механизмов, судно нужно вести определенным курсом, следить за его местоположением, избегать возможных опасностей, которые на каждом шагу подстерегают мореплавателей,  необходима надежная связь с берегом и с другими судами, иначе говоря, нужны помещения, оборудованные новейшими приборами, откуда осуществляется управление и радиосвязь.

  В наши дни судостроение достигло небывалых высот. Появились суда огромных размеров, которые, если поставить их «на попа», вознесутся выше любого наземного сооружения. При строительстве этих судов применяются самые современные материалы, самое совершенное оборудование. Но так уж устроен человек, что добившись сегодня фантастического прогресса, он уже на следующий день начинает искать что-то новое. Сколько восторженных слов было сказано по поводу первых спутников Земли, цветного телевидения, сверхзвуковых самолетов, циклофазотронов и прочих величайших достижений современности! А ведь пройдет совсем немного времени, и новое поколение, хотя и с уважением, но в то же время с оттенком снисходительности, будет отзываться и о первых космических кораблях, воздушных лайнерах, атомных электростанциях последних десятилетий двадцатого века, как это мы делаем сегодня, говоря о первых пароходах, самолетах, напоминающих этажерку, и автомобилях, имевших форму карет.

Скажем только одно: у корабля, несмотря на все сложности его создания, есть не только славное прошлое, измеряемое многими тысячелетиями, но и великое будущее. Корабли останутся нужными людям и в третьем, и в пятом, и десятом тысячелетии нашей эры. И прав был великий писатель – фантаст Артур Кларк, утверждая: «Пускай будущее сулит нам все что угодно – суда будут по-прежнему бороздить океаны, пока человек останется человеком и слышит зов моря – своей древней колыбели».

Be First to Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.