К. Чайников - Общее устройство судов
Для защиты древесины от гниения ее пропитывают специальными растворами, называемыми антисептиками, а для увеличения ее огнестойкости – антипиренами.
Пластические массы, или пластики, изготовляют на основе высокомолекулярных органических веществ, называемых смолами. Смолы являются главными связующими веществами и могут иметь вид жидкости, густой пластической массы и твердого вещества. По происхождению они могут быть естественными (например копалы, шеллак, сандарак, канифоль, природный асфальт и др.) и синтетическими, полученными в результате химических реакций из каменноугольного дегтя или из бензола и метилового спирта, органических кислот, аммиака и пр.
Применяемые в промышленности пластмассы представляют собой сложную механическую смесь, состоящую из многих компонентов, а также различных наполнителей, повышающих прочность пластмасс, ее термостойкость и прочие качества.
Добавление в некоторые смолы вспенивающих веществ делает пластмассы газонаполненными (пено- и поропласты). Такие материалы с очень малым удельным весом находят широкое применение в качестве тепло- и звукоизоляции судовых помещений. К недостаткам пластмасс относят невысокую теплостойкость, низкую теплопроводность и низкий модуль упругости. При температуре около 300° С они начинают разлагаться и обугливаться.
Изоляционные материалы применяют в судостроении для тепловой, противопожарной и противошумной изоляции. К этим материалам относятся: экспанзит (в виде плит, спрессованных из размельченной коры пробкового дуба или бархатного дерева); пробковая крупа (крошка), древесно-волокнистые и торфоизоляционные плиты, вермикулитовая противопожарная изоляция, пеностекло, стекловойлок, фольга алюминиевая, плиты из гофрированного винипласта и многие другие материалы. К ним предъявляются, кроме основных требований теплоизоляции, также требования не поддерживать горение, быть стойкими к воздействию влаги, для чего изоляция покрывается шпаклевкой и окрашивается. Чтобы защитить изоляцию от механических повреждений и придать судовым жилым и служебным помещениям вид, отвечающий требованиям современной эстетики, места изоляции закрывают зашивкой, которая крепится на обрешетнике (деревянных брусках или металлических планках).
Покрасочные материалы применяют для покрытий судовых поверхностей. Покрытия принято разделять на антикоррозионные, декоративные и противообрастающие ; для покрытий используют масляные, смоляные и силикатные краски, лаки, синтетические краски. Для покрытия подводной поверхности корпуса применяют специальные химические краски.
Бетоны применяются для постройки корпуса судна, в судоремонте и при борьбе за живучесть судна во время аварийного повреждения корпуса. Для этих целей используют различные цементы (марок не ниже 500).
Бетон приготовляют из цемента, пресной воды и заполнителей (песок, щебень и гравий) с введением различных добавок. Железобетон представляет собой монолит, изготовленный из бетона с арматурой из горячекатаных стальных прутков диаметром 3- 28 мм.
Для покрытия палуб применяются материалы, предохраняющие их от износа и коррозии, увеличивающие стойкость при ударах, создающие нескользящую поверхность и т. п. Для этого применяют: дерево, цемент и бетон, ксилолит, магнезиальную мастику, керамические плитки, разные мастики, асфальт, мрамор, пластмассы, резину, парусину, краски, металлические листы, асбошифер, асбоэбонит, стекло и прочие материалы.
§ 23. Коррозия и эрозия металлов
Коррозией металлов называется их разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой.
Химической коррозией называется процесс разрушения металлов без электрического тока, происходящий в среде сухих газов или в жидкостях, не проводящих электрический ток. Химической коррозии подвергаются поверхности корпусных конструкций при соприкосновении с перевозимыми нефтепродуктами, солью, углем и другими минералами.
Наибольшие коррозионные разрушения наблюдаются на танках, вмещающих светлые сорта нефтепродуктов – бензины, керосины и т. п.,- от воздействия на металл корпуса сернистых соединений и различных кислотных остатков, входящих в их состав.
Электрохимической коррозией является процесс разрушения металла при соприкосновении его с жидкостями, проводящими электрический ток (электролитами). Это разрушение происходит на границе между металлом и жидкостью и вызвано электрохимической реакцией, возникающей между ними, аналогично явлению, протекающему в гальваническом элементе. Таким электролитом по своему химическому составу является морская вода. Металлический же корпус судна, представляющий собой неоднородный по структуре материал, образует большое количество микрогальванических пар, являющихся анодами, с участков которых металл, корродируя, переходит в раствор.
В судостроении наибольшие потери металлов от корродирования происходят вследствие электрохимической коррозии, влияние на которую оказывает состав морской воды (наличие в пей солей и содержание кислорода).
Известно, что введение, например, в сталь легирующих элементов повышает ее антикоррозионную стойкость.
Рассматривая коррозионные разрушения корпуса, можно обнаружить следующую закономерность: наибольшему разрушению подвергается наружная обшивка корпуса в районах грузовой ватерлинии и действия гребных винтов, верхняя палуба у бортов, концевые поперечные переборки, палубы трюмов в районе льял, сварные швы и головки заклепок.
Методами борьбы с коррозией корпуса судна являются: выбор металла, обладающего наибольшей коррозионной стойкостью в определенных условиях эксплуатации судна; применение легированных сталей; нанесение на поверхность металла различных покрытий – гальванизация, металлизация и плакирование металлом (цинком, никелем, хромом и др.), лакокрасочные покрытия и установка электрохимической (катодной и протекторной) защиты, а также исключение контактов стальных конструкций с деталями из других сплавов, в первую очередь с цветными металлами.
Наиболее эффективным способом борьбы с коррозией судового корпуса является электрохимический способ , заключающийся в установке в районе предполагаемого коррозионного разрушения проекторов – металлических накладок из магниево-алюминиевого сплава или цинка, электрический потенциал которого ниже потенциала защищаемого металла. Этот способ основан на разнице электрических потенциалов металла (катода), подвергающегося коррозии, и протектора (анода).
Кроме коррозионного разрушения, на наружной обшивке в районе гребных винтов наблюдаются внешне схожие разрушения металла в виде скопления на поверхности углублений и язвочек. Такое разрушение называется эрозией металла.
Эрозия металла происходит от механического воздействия на поверхность металла быстродвижущихся частиц жидкостей, песчинок твердых тел, взвесей, газовых пузырьков и т. п. Интенсивность эрозионного разрушения зависит от однородности структуры и твердости металла. Для увеличения эрозионной стойкости в металл корпуса вводят легирующие компоненты, повышающие его прочность и антикоррозионную стойкость, производят поверхностное упрочение, закалку и проводят другие мероприятия.
Глава VI. Прочность судового корпуса и его конструкция
§ 24. Силы, действующие на корпус плавающего судна
На корпус плавающего по воде судна действуют постоянные и временные силы. К постоянным относятся статические силы, такие, как вес судна и давление воды на погруженную часть корпуса – силы поддержания. К временным следует отнести силы, появляющиеся при качке судна на взволнованной поверхности воды: силы инерции масс судна и силы сопротивления воды.
Силы, действующие на судно, плавающее на тихой воде, несмотря на равенство их равнодействующих, по длине корпуса распределяются неравномерно. Силы поддержания, как известно, распределяются по длине соответственно погруженному в воду объему корпуса и характеризуются формой строевой по шпангоутам. Силы же веса распределяются по длине корпуса в зависимости от расположения его элементов, таких, как переборки, надстройки, мачты, механизмы, установки, грузы и т. п. Фактически получается так, что на одном участке по длине корпуса силы веса преобладают над силами поддержания, а на другом – наоборот.
Рис. 39. Изгиб корпуса судна, вызванный неравномерным распределением действующих на него сил. 1 – кривая сил веса; 2 – кривая сил поддержания.
От непропорционального распределения по длине корпуса сил веса и сил поддержания возникает общий продольный изгиб корпуса судна (рис. 39).
При плавании судна на взволнованной поверхности на его корпус действуют силы поддержания, все время меняющие свою величину на отдельных участках длины судна. Максимального значения эти силы достигают тогда, когда судно идет курсом, перпендикулярным направлению волны, длина которой равна длине судна. При прохождении вершины волны у миделя, в средней части корпуса образуются избыточные силы поддержания с недостатком их в оконечностях. От неравномерного распределения сил поддержания в этом случае получается перегиб корпуса (рис. 40, а). Через короткий промежуток времени судно переходит на подошву волны, при этом избыток сил поддержания перемещается к оконечностям, отчего возникает прогиб корпуса (рис. 40, б).
