Железное судостроение

ЖЕЛѢЗНОЕ СУДОСТРОЕНІЕ. Первыя попытки Ж. судостр. начались съ развитіемъ металлургіи, послѣ 1784 г., когда Кортъ прокаталъ при помощи вальцовъ первые Ж. листы и фигур. полосы. Въ 1787 г. инж-ръ Вилькинсонъ на заводѣ Брадлея выстроилъ для перевозки по каналамъ чугуна въ Бирмингамъ первую Ж. баржу, 70 фт. дл., состоявшую изъ склепан. по пазамъ и стыкамъ листовъ. Въ 1820 г. въ Англіи б. выстроенъ первый Ж. пароходъ Ааронъ Манби, длин. 120 фт., для плаванія по р. Сенѣ. Пароходъ благополучно прошелъ по Темзѣ до Лондона, пересѣкъ Ламаншъ и затѣмъ поднялся по Сенѣ до Парижа. Оконч-но одержало побѣду Ж. судостр. надъ деревяннымъ въ 1843 г., когда б. оконченъ первый океан. пароходъ Great Britain, въ 3.500 тн., строившійся ок. 5 л. Къ числу преимущ-въ Ж. судостр. нужно отнести: 1) уменьшеніе вѣса корпуса и увеличеніе его крѣпости; 2) увеличеніе длины и заостреніе формъ, болѣе выгодное для больш. ск-стей. Отношеніе длины къ ширинѣ у дерев. судовъ не превосходило 5,5; у Ж. судовъ оно достигаетъ 8 и даже 10; 3) уменьшеніе опасности отъ пожаровъ; 4) увеличеніе срока службы. Дерев. суда служили 20—25 л., требуя черезъ 12—15 л. капитал. ремонта, Ж. и стальныя суда при внимат. уходѣ и своеврем. ремонтѣ служатъ до 40 л. и больше; 5) увеличеніе размѣровъ судовъ до величинъ, совершенно недоступныхъ для дерев. судостроенія. Уже въ 1858 г. б. выстроенъ гигантскій для того времени Ж. к-бль Great Eastern, дл. 680 фт. и водоизм. 25 т. тн. Въ эксплоатаціи этотъ пароходъ оказался невыгоднымъ, и потому отъ постройки такихъ судовъ на долгое время отказались; но при соврем. состояніи техники больш. суда оказываются самыми выгодными, и въ наст. время имѣются пароходы (Титаникъ, погибшій весной 1912 г., и Олимпикъ) съ водоизм. въ 46 т. тн. и дл. 920 фт.; 6) упрощеніе и удешевленіе ремонта судовъ; 7) увеличеніе безопасности плаванія: отсѣки, второе дно, водонепрониц. палубы и платформы. Конечно, на ряду съ преимущ-ми Ж. судостр. имѣетъ и недостатки, отсутствовавшіе у дерев. кораблей. Къ числу ихъ нужно отнести: 1) малое сопр-леніе Ж. обшивки сосредоточ. усиліямъ. Дерев. суда вслѣдствіе значит. упругости дерева переносили сравнит-но легко такіе удары и толчки, к-рые у Ж. к-блей разрушаютъ тонк. наруж. обшивку. Однако, обычные удары представляютъ опасность только для мелк. судовъ, не имѣющихъ 2-го дна, непроницаемыхъ палубъ, переборокъ и водоотливныхъ средствъ, к-рыя на больш. судахъ помогаютъ легко справиться съ опасностью; 2) довольно большую сравнит. стоимость. Но, принимая во вниманіе продолж-ность службы, пониженіе стоимости металла, удешевленіе рабоч. силы, а съ друг. стороны, увеличеніе стоимости дерева, нужно думать, что недостатокъ этотъ со-временемъ совершенно исчезнетъ; 3) большее обрастаніе подвод. частей водорослями и ракушками; это явленіе нынѣ устранено. Въ общемъ, замѣна Ж. мягкою сталью уменьшила вѣсъ к-са судна еще % на 8 противъ желѣзнаго и въ то же время увеличила его крѣпоеть. Ж. судно, какъ и деревянное, дѣлается изъ набора (каркаса) и наруж. обшивки. Наборъ состоитъ изъ продол. и попереч. связей. Къ первымъ относятся киль со штевнями, кильсоны, стрингера, внутр. дно, палубы, продол. переборки и сама наруж. обшивка; ко вторымъ — шпангоуты съ флорами, бимсы, попереч. переборки. Наруж. обшивка распредѣляетъ наруж. давленіе воды на шпангоуты и стрингера, послѣдніе передаютъ его на продол. и попереч. переборки, к-рыя, обладая большою жесткостью, предназначаются для поглощенія этихъ усилій. Въ зав-сти отъ того, какія связи гл. обр. участвуютъ въ передачѣ давленія, различаютъ системы постройки; если давленіе передается на попереч. связи (шпангоуты), стрингера же служатъ только для удержанія шпангоутовъ на мѣстѣ, то система постройки называется поперечной; въ обрат. случаѣ — продольной. Въ попереч. системѣ переданный шпангоутами напряженія поглощаются продол. переборками, въ продольной — поперечными. Комбинацій этихъ системъ дали разл. виды клѣтчатой системы, по к-рой теперь строятъ всѣ суда. Въ началѣ Ж. судостр. киль (фиг. 1) представлялъ собою Ж. брусокъ, прямоуг. сѣченія, части к-раго соединялись на замкахъ; онъ помѣщался въ самой нижней части к-са, и къ нему прикрѣплялись листы наруж. обшивки, т. наз. шпунтовой поясъ. Съ увеличеніемъ водоизмѣщенія судовъ кили начали дѣлать листовыми, слойчатыми (фиг. 2), при чемъ внутр. часть килевого листа заканчивалась кильсономъ, к-рый тянулся по всей длинѣ корабля. На соврем. воен. и коммерч. судахъ централ. киль дѣлаютъ тройнымъ (фиг. 3), состоящимъ изъ двухъ гориз-ныхъ плоскихъ слоевъ (наружнаго и внутренняго) и одного вертик-наго, также внутренняго. Кили эти составляются изъ стал. листовъ, при чемъ плоскіе кили перевязываютъ стыки другъ друга; листы же вертик. киля соединяются двойн. стыковыми планками. Вертик. киль соединяется съ гориз-ными продол. угольниками. Внутр. горизонт. киль дѣлается уже, чѣмъ наружный, для того, чтобы можно б. приткнуть къ нему шпунт. поясъ обшивки, при чемъ края наруж. киля замѣняютъ пазовыя планки. На послѣд. нашихъ лин. к-бляхъ такая конструкція килей оказалась уже недостаточной и б. установлены особыя килевыя балки, наиболѣе обезпечивающія продол. крѣпость судна. Кили въ оконечностяхъ соединяются съ массив. штевнями, к-рые дѣлаются особенно прочными въ виду того, что они первые подвергаются всякимъ случ-стямъ при движеніи кораблей. Къ числу такихъ случайностей для воен. судовъ еще не такъ давно относили возм-сть таран. удара, и форштевню придавали форму, наивыгоднѣйшую для него (см. Таранъ¹). Иногда образованіе форштевня дѣлаютъ ледокольнаго типа. Кормовой штевень (ахтерштевень — см. это слово) почти всегда содержитъ въ себѣ рулев. раму. Иногда къ нему прикрѣпляютъ кронштейны гребн. валовъ. Кромѣ централ. киля, существуютъ еще наруж. боковые кили, служащіе для уменьшенія размаховъ к-бля при качкѣ. По обѣимъ сторонамъ киля во внутр. части судна располагаются стрингера. Въ зав-сти отъ системы постройки, они идутъ непрерывно по всей длинѣ судна или состоятъ изъ частей между шпангоутами и тогда называются интеркастельными. По конструкціи стрингера бываютъ водонепроницаемыми или проницаемыми; въ послѣд. случаѣ они дѣлаются изъ угольниковъ и вырѣзныхъ листовъ, для облегченія вѣса; стыки листовъ стрингера соединяются на двойныхъ планкахъ. На воен. к-бляхъ ставятъ 1—6 водонепрониц. стрингеровъ съ кажд. борта; непроницаемый стрингеръ всегда ограничиваетъ внутр. дно. Къ попереч. набору относятся шпангоуты — попереч. кривыя балки, образующія ребра судна, къ к-рымъ крѣпится наруж. обшивка. Простѣйшая конструкція шп-товъ представляетъ угольникъ, къ горизонт. полкѣ к-раго приклепывается наруж. обшивка; для кр-сти на протяженіи днища къ вертик. ребру шпангоут. уг-ка приклепывается другой — обратный, горизонт. полка к-раго располагается въ противную сторону. На соврем. воен. судахъ различаютъ 3 рода шп-товъ: 1) непроницаемые шп-ты изъ заварной рамки и листа, называемаго флоромъ; 2) шп-ты съ вырѣзными флорами, состоящіе изъ 2-уг-ковъ: шпангоутнаго и обратнаго, и приклепаннаго къ нимъ флора, у к-раго для облегченія сдѣланы вырѣзы, и 3) бракетные шп-ты, также состоящіе изъ шпангоут. и обрат. уг-ковъ, соединенныхъ между собою 2 небол. листами, называемыми бракетами. Шп-ты этого типа обык-но доходятъ только до брон. палубы; выше они принимаютъ иной видъ и получаютъ названіе стоекъ позади брон. пояса, а еще выше — стоекъ легк. борта. Всѣ первыя Ж. суда конструировались по попереч. системѣ, к-рая была прямымъ наслѣдіемъ дерев. судостроенія и состояла изъ киля и шп-товъ; къ послѣднимъ приклепывалась наруж. обшивка. Съ нѣк-рыми измѣненіями она употребляется и теперь для небол. коммерч. судовъ. Для удержанія шп-товъ въ неизмѣн. разстояніи при дѣйствіи на нихъ разл. усилій, а также и для доставленія судну продол. крѣпости на всѣхъ судахъ этой системы устраивали средній и бок. продол. кильсоны разл. видовъ. Доставляя большую крѣпость въ попереч. напр-ніи, попереч. система мало обезпечивала продол. кр-сть; стремленіе же къ увеличенію ск-сти хода при наименьш. затратѣ движущей силы настойчиво требовало удлиненія судовъ и, слѣд-но, повышенія продол. крѣпости. Появилась продол. система, предложенная англ. инж-ромъ Брюнеллемъ и введенная англ. же инж-ромъ Скотъ-Росселемъ при постройкѣ парохода Great Eastern, гдѣ наборъ состоялъ изъ однихъ стрингеровъ (фиг. 4), шп-ты же отсутствовали, а попереч. связями являлись переборки и полупереборки. Такимъ распредѣленіемъ металла б. достигнута поразит-ная для того времени легкость к-са (32% отъ всего водоизм.). Однако, сложность постройки и дороговизна работы, вмѣстѣ съ потерей во вмѣстимости трюмовъ изъ-за неизбѣж. двойн. дна на всемъ протяженіи борта, не дали развиться этой системѣ. Для воен. судовъ (фиг. 6) она также оказалась непригодной: обезпечивая большую продол. крѣпость, она не давала достат. поперечной, чрезвычайно необходимой для воен. судовъ, гдѣ больш. часть грузовъ сосредоточена у наруж. бортовъ и оконеч-стей корабля. Въ виду этого вновь б. введены промежут. интеркостельные шп-ты, к-рые связывались съ внутр. стороны непрерыв. полосой желѣза съ уг-комъ, идущей поверхъ стрингеровъ. Въ 1864 г. англ. инж-ръ Ридъ ввелъ новую систему постройки, к-рую назвалъ бракетной (см. это слово). Съ нѣк-рыми измѣненіями система эта примѣняется до наст. времени, при чемъ разстояніе между шп-тами дѣлается ок. 4 фт., а между стрингерами 3—6 фт.; выс. стрингеровъ и шп-товъ достигаетъ 3½ фт. Въ особо нагружен. частяхъ к-са, напр., подъ машинами и котлами, позади борт. брони и проч., ставятся промежут. шп-ты и стрингера, или вводятся фермы, согласно расчету. Сверху наборъ застилается стальн. листами внутр. дна, подъ к-рымъ образуется междудон. простр-во, раздѣленное водонепрониц. шп-тами и стрингерами на клѣтки, почему систему эту называютъ иногда еще клѣтчатою. Бракетная система судостроенія имѣетъ много разновидностей; такъ, на послѣд. судахъ ниж. уг-ки шп-товъ идутъ непрерывно отъ киля до скулового стрингера, к-рый ихъ перерѣзываетъ, а затѣмъ отъ этого стрингера до брон. палубы; верхн. же уг-къ шп-та составляется изъ кусковъ, расположенныхъ между стрингерами. Сообразно этому верхн. уг-ки идутъ непрерывно, а нижніе состоятъ изъ кусковъ между шп-тами, за исключ. водонепрониц. стрингера, у к-раго и нижн. уг-къ идетъ непрерывно. При постройкѣ легк. крейсеровъ и въ коммерч. судостроеніи клѣтч. система употребляется только для днища, а для бортовъ поперечная. Наборъ позади брони состоитъ изъ солидныхъ вертик. балокъ, обык-но ?-образнаго сѣченія, крѣпящихся помощью кницъ внизу къ брон. палубѣ, а вверху къ бимсу слѣд. палубы (рис. въ ст. Броневой шельфъ). Въ тѣхъ мѣстахъ, гдѣ бортъ не бронированъ, ставятъ шп-ты подвод. борта, составленные изъ углов. или коробч. стали и скрѣпленные съ палубами кницами. Двойное дно к-бля занимаетъ отъ ²/₃ до ¾ его длины при серединѣ; внѣ его, т.-е. въ оконеч-стяхъ судна шп-ты составляются изъ уг-ковъ и флоръ, стрингера же дѣлаются интеркастельными и настолько выше шп-товъ, что даютъ возм-сть связать ихъ поверхъ шп-товъ непрерыв. угольниками. Наруж. обшивка составляется изъ листовъ возможно большей длины, обычно ок. 24 фт., шир. 3—5 фт., а толщина зависитъ отъ размѣровъ судна. Листы располагаются горизонт. рядами (поясьями). Соединеніе поясьевъ между собою производится на стыковыхъ планкахъ. Соединеніе же поясьевъ обшивки называется пазомъ. При конструированіи наруж. обшивки стараются выбирать листы такъ, чтобы избѣгать по возм-сти двоякой кривизны въ листѣ. Кромѣ того, листы располагаютъ такъ, чтобы они не приходились одинъ отъ другого въ смежныхъ поясьяхъ ближе одного разстоянія между шп-тами; число поясьевъ отъ середины судна къ оконеч-стямъ уменьшается вслѣдствіе уменьшенія обводовъ шп-товъ; въ такихъ случаяхъ поясья заканчиваются особ. стыкомъ, называемымъ потеряемъ. О разл. видахъ борт. обшивки см. это слово. Пазы склепываются у небол. судовъ двойн. рядомъ заклепокъ, у судовъ же больше 480 фт. дл. ставится тройной рядъ заклепокъ. Толщ. листовъ обшивки опредѣляется на коммерч. судахъ по правиламъ Ллойда, на военныхъ же каждый разъ особымъ подсчетомъ и доходитъ до 1 дм. съ дробью. Листы килевые (шпунтовые) и верхніе (ширстрековые) дѣлаются всегда толще, т. к. испытываютъ наибол. натяженія отъ изгиба судна. Въ нѣк-рыхъ частяхъ, какъ напр., у якорн. клюзовъ, бывшихъ портовъ, въ носов. частяхъ ледоколовъ и судовъ, плавающихъ въ сѣв. моряхъ, наруж. обшивка удваивается, дабы увеличить мѣстн. прочность. Палубы к-блей представляютъ собою также сильную продол. связь, составленную изъ листовъ, располагаемыхъ поясьями по длинѣ судна. Палубы настилаются на бимсы, к-рые одновр-но представляютъ собою попереч. связи, соединяющія обѣ вѣтви шп-та и препятствующія имъ приблизиться или разойтись. Обык-но бимсы на мал. судахъ дѣлаются изъ угл. желѣза и крѣпятся къ шп-тамъ помощью кницъ (фиг. 7). На больш. судахъ бимсы дѣлаются изъ полосъ спец. профилей (углобимсы, тавробимсы) или же изъ коробчат. желѣза и крѣпятся со шп-тами также при помощи крѣпк. кницъ. Кромѣ того, бимсы подпираются вертик. стойками, называемыми пиллерсами, к-рыя ставятся подъ серединами бимсовъ или въ особо нагруженныхъ мѣстахъ палубъ. Пиллерсы бываютъ трубчатые или склепанные изъ уг-ковъ и друг. профилей; они соединяются съ бимсами и съ палубн. настилками литыми башмаками или кницами. Иногда, для приданія еще большей прочности, между палубами у бортовъ дѣлаются полупереборки (жесткія фермы). Листы палубы, примыкающіе къ борту, нарѣзаются на шп-ты, обдѣлываются водонепрониц. уг-ками, крѣпящими палубу съ бортомъ, и называются палубными стрингерами. Они дѣлаются обык-но толще остал. листовъ палубы. Листы палубы также утолщаются и дѣлаются иногда двойными подъ шпилевыми машинами, якорями, орудіями и проч. сосредоточенными грузами. При распредѣленіи стыковъ настилки палубы принимаютъ тѣ же мѣры, что и въ стыкахъ наруж. обшивки. Въ мѣстахъ, гдѣ палуба перерѣзывается люками, всегда дѣлаются, для возстановленія ослаблен. продол. кр-сти, мѣстныя подкр-нія изъ продол. коробчат. или углов. балокъ, называемыхъ карлингсами. На воен. судахъ всѣ палубы дѣлаются стальными, верхнія же покрываются, сверхъ того, деревомъ. Въ жилыхъ помѣщеніяхъ сталь покрывается линолеумомъ. На мин. судахъ и верхн. палубы покрываютъ иногда линолеумомъ или патент. составами (лапидитъ, швед. мастика и т. п.). О броневыхъ палубахъ см. Бронированіе судовъ. Составленный такимъ образомъ к-съ к-бля раздѣляется внутри продол. и попереч. переборками на части, имѣющія спец. назначенія. Глав. переборки д. удовлетворять важн. требованію: выдержать давленіе воды въ случаѣ затопленія смежн. отд-нія; это заставляетъ конструировать ихъ съ особой тщат-стью и на основаніи детал. расчета; установленныя переборки на воен. судахъ обязат-но опробываются на непрониц-сть наливомъ воды и доведеніемъ давленія до максимальнаго, возможнаго при аваріи; на коммерч. судахъ для переборокъ пользуются правилами Ллойда и друг. страх. компаній; при этомъ переборки оказываются обык-но не достаточно прочными и при аваріи не выдерживаютъ напора воды (гибель парохода Титаникъ въ Атлант. океанѣ). Переборки (фиг. 8) конструируются изъ горизонт. стал. листовъ и вертик. стоекъ, каковыя для небол. переборокъ дѣлаются изъ углового желѣза, а для болѣе значит. переборокъ — сложныхъ профилей. Стойки съ палубами и днищемъ к-бля соединяются кницами. Иногда предпочитаютъ ставить листы переборокъ вертик-но, а стойки (подкрѣпленія) идутъ тогда горизонтально. Переборки по периметру обдѣлываются съ одной или обѣихъ сторонъ уг-ками (фиг. 9), к-рые прочеканиваются для достиженія водонепроницаемости. Кромѣ послѣдней, попереч. переборки имѣютъ огром. значеніе для попереч. крѣпости к-блей, препятствуя перекосамъ набора въ попереч. направленіи. Продол. переборки имѣють, въ свою очередь, огром. вліяніе на продол. его кр-сть и на непотопляемость. Обык-но на воен. судахъ ставятся слѣд. переборки: таранная въ носу, котельныя, машинныя, башенныя и кормовая. Продол. переборокъ бываетъ по одной или по двѣ съ борта (см. Бортовой корридоръ). Кромѣ того, въ котельн. и машин. отд-ніяхъ ставятъ иногда продол. переборки въ діаметр. пл-сти для изолированія механизмовъ и котловъ прав. и лѣв. борта другъ отъ друга; однако, во избѣжаніе больш. крена при затопленіи одного изъ такихъ большихъ отд-ній, діаметр. переборки избѣгаются; а когда онѣ необходимы (напр., для раздѣленія глав. судов. машинъ), то для уничтоженія крена при аваріи устраиваютъ автоматич. перепусканіе воды помощью трубъ въ бортов. отсѣки противополож. борта. Въ переборкахъ, а особенно въ нижн. частяхъ ихъ избѣгаютъ прорѣзать отверстія, предпочитая сообщеніе между отсѣками к-бля имѣть черезъ верхъ; въ крайн. случаѣ, если отверстіе въ переборкѣ необходимо, оно закрывается водонепрониц. дверью (см. это слово), Т. обр., всѣ части Ж. (или стального) судна составляются изъ листовъ, уг-ковъ, коробокъ (швеллеровъ) и друг. простыхъ профилей, вырѣзанныхъ и изгибаемыхъ по чертежамъ или дерев. шаблонамъ и соединяемыхъ на заклепкахъ (см. это слово). Выгибка производится прессами или въ-ручную молотами, въ холод. или нагрѣт. состояніи металла; послѣд. процессъ примѣняется при оч. крутыхъ загибахъ, особенно, когда они двоякой кривизны (напр., наруж. обшивка на скулахъ, въ кормов. подзорѣ и проч.). Послѣ выгибки и обрѣзки на заготовленныхъ частяхъ к-са размѣчаютъ всѣ заклепочныя соединенія и продавливаютъ (иногда высверливаютъ) отверстія для заклепокъ. Собранныя затѣмъ на мѣстѣ части схватываются изрѣдка временными (сборочными) болтами, провѣряются согласно общей разбивкѣ обводовъ судна и, наконецъ, склепываются и чеканятся; послѣд. операція состоитъ въ уплотненіи стыковъ чеканкою (см. это слово¹) для приданія к-су судна водонепроницаемости. Матеріаломъ въ Ж. судостр. служитъ т. наз. литое желѣзо, изготовляемое по способу Сименсъ-Мартена, съ разрывнымъ усиліемъ отъ 40 до 70 клг. на 1 кв. см. при удлиненіи 18—20%; часто матеріалъ этотъ называютъ сталью, однако, технич. условія требуютъ, чтобы онъ отнюдь не принималъ закалки. Употребленіе матеріала съ разрыв. усиліемъ 55—70 клг. весьма ограничено; такая сталь идетъ только на наиб. напряженныя части судов. корпусовъ. (А. П. Шершовъ, Практика кораблестроенія, Спб., 1912; Г. Ф. Шлезингеръ, Стальн. судостроеніе, Спб., 1899; A. Hauser, Постройка судовъ изъ желѣза и стали, рус. перев. С. Дюшена; A. Croneau, Construction des navires de guerre; Ch. Doyère, Construction navale en fer et en acier; Thearle, The modern practice of shipbuilding in iron and Steel; Th. Woalton, Steel ships и мног. друг.).

[1] Материал словаря, содержащий информацию, на которую указывает эта ссылка, опубликован не был

Фиг. 1.

Фиг. 2.

Фиг. 3.

Фиг. 4.

Фиг. 5.

Фиг. 6.

Фиг. 7.

Фиг. 8.

Фиг. 9.

Миделевыя сѣченія желѣзныхъ судовъ.

Броненосца англо-русскаго типа.

Броненосца французск. типа.

Бронированнаго крейсера.

Миделевое сѣченіе коммерческаго парохода.

Сѣченіе желѣзнаго корабля въ оконечностяхъ (внѣ предѣловъ двойного дна).

Миделевое сѣченіе броненосца "Цесаревичъ" (цифры обозначаютъ толщины частей набора корпуса въ миллиметрахъ).