Файл: Антонов, А. А. Устройство морского судна учебное пособие для подготовки специалистов в мореходных школах.pdf

Раздел второй

КОРПУС СУДНА

Глава IV. СУДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ИСОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ

§12. СУДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Сталь (плотность 7,8 г/см3) обладает многими необходимыми для постройки судна свойствами. Она прочна, в то же время хоро­

шо поддается обработке резанием, сварке и главное — обработке давлением как в горячем, так и в холодном состоянии.

Наиболее употребительными являются судостроительные угле­ родистые и низколегированные стали. Эти стали хорошо сварива­

ются и обладают лучшими, чем у углеродистых сталей, механиче­

скими свойствами. Они сравнительно дешевы, так как легирова­

ны недифицитными элементами: кремнием, хромом, марганцем

и др. Увеличение их прочности позволяет уменьшить вес конструк­ ций и всего судна при тех же размерах.

На судостроительные заводы сталь поступает в виде полуфаб­

рикатов: листового, профильного проката, поковок и отливок.

Листовая сталь бывает толщиной 0,5—4 мм (тонколистовая) и 4—140 мм (толстолистовая). В судостроении наиболее распрост­

ранены листы длиной 6—8 м и шириной 1,5—2 м. Из углеродистых

судостроительных сталей выпускают следующие профили: поло-

собульбовый, угловой, зетовый, швеллерный и двутавровый, а из низколегированных сталей те же профили, кроме зетового и дву­

таврового.

Из листовой стали изготавливают обшивку корпуса, перебор­

ки, второе дно, палубы и т. п.; из профильной — набор корпуса:

бимсы, шпангоуты, стрингеры и пр. Методом литья изготавливают детали сложной формы: якорные клюзы, якоря, якорные цепи,

штевни, дейдвудные трубы, секторы рулей, кронштейны гребных

винтов И др.

Недостатком стали является ее высокая коррозионность. Для

продления срока службы стальных деталей необходимо примене­

ние всех известных способов защиты от коррозии.

Чугун в судостроении применяется для изготовления литых де­

талей: кнехтов, киповых планок, дейдвудных труб, гребных вин­ тов и других деталей судовых устройств и систем.

Алюминиевые сплавы из всех сплавов цветных металлов, при­

меняемых в судостроении, получают наибольшее распространение. Алюминиевые сплавы имеют меньшую, чем у стали, плотность

41

(2,7 г/см3) и достаточную прочность. Но у них более высокая

стоимость (в 5—8 раз), более сложная сварка и низкая термо­

стойкость. Некоторые сплавы (дюралюмпн) сильно корродируют

в морской воде, поэтому, несмотря на очень хорошие механиче­

ские (прочность) и технологические свойства, он применяется для

изготовления внутренних деталей, не соприкасающихся с заборт­ ной водой: переборок, дверей и пр.

Наибольшее распространение имеют сплавы алюминия с маг­

нием и марганцем (АМг, АМц), которые обрабатывают давлением.

стройки, рубки, шлюпки, мачты, забортные трапы и другие важ­

ные детали.

Бронза — сплав меди с оловом или с алюминием, марганцем, железом. Бронза обладает хорошей коррозионной стойкостью и

низким коэффициентом трения. Из нее изготовляют подшипники скольжения, облицовку гребных валов, корпусы кингстонов, чер­ вячные колеса и другие детали.

Латунь — сплав меди с цинком — самый дешевый медный сплав, обладающий достаточной прочностью, коррозионной стойкостью,

пластичностью, электро- и теплопроводностью. Из латуни изготав­

ливают трубы для теплообменных аппаратов, тройники, пробки,

детали иллюминаторов, масленок, электродетали, гребные винты

и пр.

Железобетон-—это материал, состоящий из бетона, армиро­

ванного стальным каркасом. Он долговечен, огнестоек, технология постройки из него изделий проста, но он имеет большой вес и хру­

пок, применяется для постройки плавучих доков и кранов, дебар­

кадеров. При заделке небольших пробоин в корпусе судна в про­ цессе эксплуатации применяют бетон. •

Древесина и древесные материалы. До XIX в. древесина была единственным материалом для постройки судов. Она применяется

в судостроении и теперь, так как обладает рядом преимуществ: не тонет, легко обрабатывается и дешева. Из древесины изготавли­

вают корпуса небольших промысловых и спортивных судов, кате­ ра, шлюпки, настилы палуб, оборудование трюмов, она применя­ ется для отделки кают и других судовых помещений.

Основной недостаток древесины — ее короткомерность, т. е.

ограниченность по длине отдельных бревен, досок, что приводило

при постройке крупных судов к большому количеству различных

соединений брусьев и досок между собой при помощи нагелей и

болтов. Это утяжеляло корпус судна, делало его недостаточно

прочным и недолговечным. Кроме того, древесина подвержена гниению, возгоранию, разрушению древоточцами, а также гигро­

скопична. Сейчас некоторые недостатки можно ликвидировать

путем применения клея для соединения отдельных деталей, про­

42

и наружной обшивки, дуб, бук, ясень, орех, береза и другие—для

отделки жилых и служебных помещений. Из бука и ясеня, кроме

того, делают штевни деревянных судов, шлюпок и катеров.

В судостроении широко применяют брусья, доски, рейки, фа­

неру и плиты из древесины. Например, бакелизированная фанера

идет на изготовление наружной обшивки мелких судов, так как

она водостойка; декоративная фанера имеет наружный слои шпо­

на из какой-либо ценной породы дерева — карельской березы,

красного дерева и т. п.— и используется для отделки кают и са­

лонов.

Применение древесностружечных и столярных плит позволяет

уменьшить коробление древесины при высыхании, а также повы­

сить процент ее использования, уменьшая количество отходов,

упрощает изготовление различных деталей из дерева, например дверных полотен.

Пластики. В последние годы в судостроении стали более широ­

ко использовать пластики. Из-за малой плотности, хороших

диэлектрических и теплоизоляционных свойств, высокой корро­

зионной стойкости, удобных методов переработки (отливка или

прессовка без дополнительной механической обработки), доста­

точной прочности пластики увеличивают срок службы отдельных деталей судов, экономят дорогостоящие цветные металлы, облег­

чают вес судовых конструкций, упрощают технологию изготовле­ ния деталей.

К недостаткам пластиков следует отнести их невысокую тепло­

стойкость (только фторопласт выдерживает температуру 400° С),

низкую теплопроводность, у некоторых — ползучесть при нормаль­ ной температуре, порой, высокую стоимость. Но с развитием хи­ мической промышленности эти недостатки уменьшаются.

В зависимости от возможности снова приобретать пластиче­

ское состояние все пластики делятся на две группы: термопластич­ ные (термопласты), т. е. пластики, способные опять приобретать

при нагревании пластичное состояние и затвердевать при охла­ ждении (к ним, например, относятся оргстекло, капрон, полиэти­

лен, полиамиды и др.), и термореактивные (реактопласты)—пла­ стики, не приобретающие, повторно пластичное состояние; при сильном нагревании они начинают обугливаться, но размягчению

не поддаются. Изделия из термопластичных пластмасс получают методом литья под давлением, прессования, сварки и т. п.

Пластики получают из синтетических смол (полимеров) и спе­

циальных добавок: наполнителей, красителей, пластификаторов,

отвердителей и др.

В судостроении наибольшее применение имеют стеклопластики,

которые по прочности незначительно уступают малоуглеродистой стали. Стеклопластики — это различные синтетические смолы (по­

лиэфирные, эпоксидные и др.) для повышения прочности армиро­

ванные стекловолокном в виде ткани, матов, жгутов. В стеклопла-

43

стиках используют топкие стеклянные нити; в таком виде стекло

теряет свою хрупкость, приобретает гибкость и его предел проч­

ности увеличивается в 17—25 раз.

Недостатком стеклопластиков является их склонность к пла­

стической деформации под действием постоянной нагрузки при

нормальной температуре (ползучесть). Из стеклопластиков изго­

тавливают шлюпки, катера, яхты, трубы и другие судовые кон­ струкции и детали.

Пенопласты применяются в качестве тепло- и звукоизоляцион­ ного материала, а также вместо импортной пробки для изготовле­

ния спасательных кругов и спасательных жилетов.

Волокниты — пластики на основе термореактивных смол, имею­

щие в качестве наполнителя волокнистое вещество органического

(очесы хлопка) или неорганического происхождения (асбест); из волокнита изготавливают кронштейны, корпуса приборов и многие другие детали.

Древеснослоистые пластики (ДСП) представляют собой про­

питанные смолами и спрессованные вместе тонкие листы древе­ сины (шпон), которые идут на изготовление обшивки катеров,

шлюпок, шкивов, втулок и вкладышей подшипников, так как име­

ют хорошие антифрикционные свойства. Например, лигнофоль

используется как заменитель бакаута в дейдвудных подшипниках.

Текстолит — ткань, пропитанная фенолформальдегидной смо­ лой и спрессованная при повышенных температурах, выпускается

в виде листов, труб, стержней; применяется для изготовления

вкладышей подшипников, в том числе дейдвудных, зубчатых ко­

лес, работающих в паре с металлическими, уплотнительных колец водяных и топливных насосов, деталей электрооборудования и пр.

Разновидностями текстолита являются асботекстолит (асболит) и

стеклотекстолит.

Полиэтилен — продукт полимеризации газообразного углеводо­ рода этилена; полупрозрачный материал, цвет толстого слоя —

молочно-белый; широко используется для изготовления труб,

оболочек подводных кабелей, пленок, мешков, посуды и т. д. Недо­

статками полиэтилена являются ползучесть при статических на­

грузках, старение под воздействием солнечной радиации, приводя­

щее к снижению прочности, диэлектрических свойств и появлению

хрупкости. У полиэтилена низкая теплостойкость — до 60° С.

Для изготовления труб и пленки используется новый матери­

вещества. Из них изготавливают синтетические волокна, которые

обладают высокой прочностью, упругостью. На судах тросы из искусственного волокна хорошо заменяют растительные маниль­

ские и сизальские. Однако тросы из синтетических материалов

имеют недостатки: при трении на их поверхности появляется ста­

тическое электричество, поэтому их необходимо смачивать водой.

Полиамиды обладают хорошими антифрикционными свойства-

44