Единая глубоководная система Европейской части России. Главные механизмы судна

9

1. Единая глубоководная система Европейской части России

Внутренние водные пути являются важнейшей составной частью транспортной системы России. Они обеспечивают транспортное обслуживание 26 республик, краев, национальных автономных округов и 42 областей России.

Особенно велико значение внутренних водных путей при перевозке грузов в районы Крайнего Севера, где водные пути зачастую являются единственными путями сообщения.

В настоящее время в соответствии с Европейским соглашением о важнейших внутренних водных путях международного значения от 26 сентября 1997 г. водные пути Единой глубоководной системы европейской части Российской Федерации протяженностью 6,5 тыс. км по своим параметрам отнесены к наивысшему классу международных водных путей. Благодаря указанной системе появилась возможность организации эффективных бесперевалочных перевозок грузов в судах смешанного «река-море» плавания. Единая глубоководная система европейской части Российской Федерации имеет глубину 4 м, за исключением участков Городец - Нижний Новгород по р. Волге длиной 54 км и Кочетовский гидроузел - Ростов на р. Дон длиной 107 км. На этих участках с помощью комплекса путевых работ и регламентированных регулируемых сбросов воды обеспечивается глубина 3,3 - 3,5 м.

Единая глубоководная система Европейской части России делится на Северную и Южную часть.

К Северной относятся: Балтийское море, р. Нева, Ладожское озеро, р. Сверть, Онежское озеро, Белое море, Беломорско-Балтийский канал, Рыбинское водохранилище, Кубенское озеро, р. Сухона, р. Вычегда.

К Южной: Канал имени Москвы, р. Москва, р. Ока, р. Ветлуга, р. Сура, р. Кама, р. Белая, р. Дон, Азовское море.

2. Главные и вспомогательные механизмы судна

К главным механизмам относятся двигатели, приводящие судно в движение посредством вращения гребных валов, на концах которых установлены гребные винты. В зависимости от размеров корабля и необходимой скорости, суда бывают одновинтовые, двух-, трех- и четырехвинтовые. Для каждого винта делается свой гребной вал и отдельный двигатель. В качестве главных механизмов применяют паровые машины, паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания или комбинированные машинные установки, когда главный двигатель вращает генератор, питающий электродвигатель, который, в свою очередь, вращает вал гребного винта.

Паровая машина - тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала.

Паровая турбина - это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - это тип двигателя, тепловой машины, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Вспомогательные механизмы судна - это насосы, вентиляторы, шпилевые машины (шпили), грузовые лебедки, нефтяные и масляные фильтры, рулевая машина и другие.

Насос - машина, предназначенная для подъема или перемещения (перекачки) воды, нефти и другой жидкости.

Вентиляторы - механизмы, которые служат для перемещения воздуха по трубам, чтобы очищать воздух в жилых и служебных помещениях, в грузовых трюмах и в машинно-котельных отделениях судна.

Нефтяные и масляные фильтры очищают от примесей нефть и масло, прежде чем они из цистерн попадут к двигателям и механизмам. На пароходах основным источником энергии является паровой котел, который посредством пара приводит в движение главные двигатели (паровые машины или турбины) и многие вспомогательные механизмы.

Шпилевые машины, называемые на флоте шпилями, устанавливаются на верхней палубе в носу и в корме. Они служат для выбирания якорной цепи при подъеме якоря, для швартовных операций по тяге тросов и других тяжелых такелажных работ.

Лебедка - это грузоподъемная машина, состоящая из барабана, на который при вращении навивается трос (шкентель), передаточного механизма - набора зубчатых колес и привода (двигателя). Лебедки снабжаются тормозом, препятствующим самопроизвольному спуску груза. По своему назначению лебедки делятся на грузовые, буксирные, шлюпочные и др.

Движители и их основные типы

Весло

С появлением первых небольших лодок человек понял, что понадобиться средство, которое будет толкать его судно. Первоначально это были весла. Необходимость в скорости заставила древних кораблестроителей увеличить количество весел и гребцов. Яркий тому пример весельного судна - галера, имеющая длину до 12 метров, на каждом из 96 весел располагалось до шести гребцов из числа рабов или каботажников.

Этот, по сути, первый примитивный тип движителя, и как ни странно дошел до наших дней. Весла бывают вальковые, парные и двухлопатковые. Их применяют на лодках, шлюпках и других плавательных средствах, как крайнее средство для движения.

Парус

Мы знаем, что на протяжении тысячелетий морякам был известен еще один тип движителя - парус. Это также древний и популярный вид движителя, который использует силу ветра. В основном паруса бывают двух типов: прямые - трапециевидной формы, расположенные симметрично относительно мачты, и косые - треугольной или трапециевидной формы, которые крепятся с одной стороны мачты.

Вынужденные в поисках ветра постоянно посещать участки океана с развитыми штормовыми условиями, парусные корабли часто попадали в жестокие штормы и бури. Со временем техническое несовершенство больших парусников сыграло свою роль, и дальнейшее увеличение размеров торговых судов уже не могло быть поддержано парусниками - они достигли своего максимума.

Гребное колесо

На первых пароходах в качестве основного движителя кораблестроители начали использовать гребное колесо. Но это, пожалуй, самый неудачный из всех движителей. Из-за многочисленных недостатков гребного колеса, которыми были частые поломки, и низкая эффективность по причине «выскакивания» из воды при бортовой качке гребные колеса недобросовестно выполняли свои функции и заняли последнее место среди других типов движителей.

Гребной винт

Винт использовали ещё древние египтяне для подачи воды из Нила. Есть свидетельства, что в средневековом Китае для движения судов использовали винт с ручным приводом. В Европе винт в качестве судового движителя впервые предложил Р. Гук (1680 г.). Типичный гребной винт состоит из ступицы с расположенными на ней лопастями. В основе его работы лежит гидродинамическая сила, создаваемая разностью давлений на сторонах лопастей. Главная задача движителя - отбрасывать воду, не вращая ее, создавая реактивный импульс - силу тяги.

Принцип действия гребного винта

Гребной винт всегда согласован с двигателем, в противном случае будет происходить бесцельная потеря мощности. Кроме того, встречаются нереверсивные двигатели, которые не способны изменять сторону вращения вала. В таких случаях существует гребной винт регулируемого шага. В его ступице располагается механизм, поворачивающий лопасти на заданный угол и удерживает их в таком положении. Для передачи большой мощности часто применяют двух- и трехвальные установки, а на некоторые большие корабли, например авианосцы, оснащены четырьмя симметрично расположенными гребными винтами.

а) - гребной винт с неподвижными лопастями; б) - винт регулируемого шага; в) - гребной винт в насадке; г) - соосные гребные винты противоположного вращения;

Для повышения маневренности некоторых судов получили активное распространение универсальные движители, так называемые активные рули, получившие название «Азипод». Рулевая колонка типа «Азипод» включает в себе небольшой гребной винт с собственным электрическим мотором. Вращаясь вокруг своей оси, винт создает упор и увеличивает тем самым вращающий момент, действующий на руль.

Движитель типа «Азипод»

К сожалению, дороговизна конструкции ограничивает область применения движителей типа «Азипод», но они оправдывают затраченные средства. Используются на ледоколах, современных круизных лайнерах, нефтедобывающих буровых платформах и других типах судов.

Плавниковый движитель

Для сохранения устойчивости корабля или судна судостроители оснащают свои «творения» небольшими килевидными стабилизаторами, выступающими с обеих сторон корпуса судна. По образу и подобию они похожи на плавники огромных китов, за что и получили соответствующую классификацию. Каждый из них имеет обтекаемую форму, благодаря которой рассекает волны, не замедляя ход корабля. Принцип действия очень прост - установленные под углом плавниковые движители производят тот же эффект, что и крылья самолета-либо погружают корпус судна глубже, либо поднимают его выше. Когда волны пытаются накренить корабль то в одну, то в другую сторону, килевидные стабилизаторы наклоняют корпус в противоположное направление крену. Это придает судну устойчивость даже при больших волнах.

Крыльчатые движители

Крыльчатые движители нашли применение, прежде всего в подруливающих устройствах. Они объединяют в себе функции движителя и руля и представляют собой ротор, установленный на одном уровне с днищем судна, и вращающийся вокруг вертикальной оси, по окружности которого на равных угловых расстояниях располагаются от 3 до 8 перпендикулярных к его поверхности лопастей, выполненных в виде крыльев. Вращаясь вместе с ротором, лопасти периодически поворачиваются вокруг своей собственной оси. Для поворота лопастей и перемещения центра управления служит механический привод, расположенный в корпусе движителей и управляемый гидравлической системой.

По эффективности, а также по сложности и массогабаритным характеристикам крыльчатый движитель уступает гребным винтам, а потому используется в качестве эффективного подруливающего устройства. Применяются на судах, к маневренности которых предъявляются повышенные требования (буксиры, рыболовные суда, тральщики и др.).

Водометный движитель

Водометный движитель (водомёт) представляет собой рабочее колесо водяного насоса, помещенное в водопроточном канале, через который выбрасывается вода с увеличенной скоростью по оси движителя. К основным преимуществам подобных движителей относятся: хорошая защищённость от механических повреждений, защищенность от плавающих на поверхности акватории предметов, меньший гидродинамический шум по сравнению с винтовыми движителями, что очень важно для подводных лодок. Водомётные движители применяются, как правило, на судах, работающих на мелководье, или служат в качестве подруливающего устройства для улучшения поворотливости судов.

Гидрореактивный движитель

В гидрореактивном движителе для ускорения потока воды используется энергия сжатого воздуха или продуктов сгорания, подаваемых в водовод через сопло. Характерная особенность таких устройств - отсутствие валопровода и механического рабочего органа. Различают: тепловые - прямоточные (пароводяная смесь образуется в камере, куда подается пар или горячий газ, создающий движущую силу); пульсирующие (поршневого типа с пульсирующей газоводяной камерой сгорания, с реактивной газоводяной трубой взрывного типа и др.); эжекционные и другие, использующие энергию холодного сжатого газа, ускоряющего поток водовоздушной смеси. Применяются в гражданском судостроении.