Текст книги "Учись морскому делу"

Автор книги: Борис Багрянцев

Соавторы: Павел Решетов
сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 13 страниц)

9. Общие понятия о главных и вспомогательных механизмах корабля

Движители современных кораблей и судов приводятся во вращение силой главных двигателей, установленных на фундаментах в машинном отделении. Машинное отделение по праву считается сердцем корабля. Отсюда во все его отсеки идет электрическая и тепловая энергия, обеспечивается его необходимый ход. Под действием вспомогательных механизмов трубопроводы корабельных систем переносят пресную и забортную воду, топливо, пар и другие материалы и ресурсы в необходимые места.

На кораблях и судах применяются тепловые двигатели (паровые поршневые машины, двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины), электрические и ядерные энергетические установки.

Старейшим двигателем из класса тепловых является паровая поршневая машина. Ныне она уже ке может удовлетворять растущим запросам технического прогресса в кораблестроении. У нее большие габариты и масса, она не обеспечивает необходимой скорости движения. Кроме того, у паровой машины очень низкий коэффициент полезного действия.

Более совершенным считается двигатель внутреннего сгорания. Его работа во многом сходна с работой паровой поршневой машины, но он быстроходнее, экономичнее, легче, его коэффициент полезного действия примерно в пять раз превышает к.п.д. паровой машины.

Поршневые двигатели (паровая поршневая машина и двигатель внутреннего сгорания) применяются теперь главным образом на небольших кораблях. На крупных кораблях и судах наиболее распространенным двигателем является тепловой двигатель без поршней – турбина.

Общее устройство и принцип действия турбины заключаются в следующем. На вал насаживается ряд металлических барабанов постепенно увеличивающегося диаметра. По наружным ободам барабаны снабжены небольшими полукруглыми лопатками. Каждый ряд лопаток называется рабочим венцом, а вал с укрепленными на нем барабанами – ротором. Ротор на подшипниках уложен в неподвижный цилиндр, имеющий на своей внутренней стороне диафрагмы, представляющие собой ряды лопаток, расположенных против лопаток ротора, но не касающихся их.

Пар из парового котла под большим давлением поступает по трубопроводу в цилиндр, проходит через отверстия, называемые соплами, и приводит в движение первый рабочий венец. Затем он через каналы первой диафрагмы попадает на лопатки второго рабочего венца и приводит его в движение. Так повторяется 10–12 раз, и ротор начинает вращаться с определенной скоростью. В настоящее время применяются паровые турбины со скоростью вращения ротора до 6000 об/мин, что позволяет получать большие мощности при сравнительно малых размерах силовой установки.

Вращение ротора через промежуточное устройство – редуктор – передается на гребной вал корабля.

В современных турбинах часто используют реактивный принцип работы, для чего изменяют форму лопаток рабочих венцов и делают их в виде запятой. Каналы между лопатками в таком виде становятся похожими на сопла диафрагмы и выполняют их работу, т. е. помогают пару набрать скоростную энергию для воздействия на лопатки следующего рабочего венца ротора. Такой принцип работы дает возможность, не снижая мощности турбины, уменьшить число рабочих венцов.

На некоторых небольших кораблях и судах, которые по своему предназначению должны обладать большой скоростью хода, применяются газотурбинные двигатели. Газовые турбины по принципу действия похожи на реактивные паровые, но по устройству они далеки друг от друга, так как газовая турбина является двигателем внутреннего сгорания и ей не нужен громоздкий и тяжелый паровой котел. Основными устройствами газотурбинной установки являются газовая турбина, компрессор и камера сгорания.

Воздух, сжатый компрессором до 15 атм и подогретый в теплообменнике, подается в камеру сгорания. Туда же непрерывно подается мелкораспыленное топливо, которое сгорает в воздушной струе, преобразуясь в рабочий газ. Через сопла газ идет непосредственно на лопатки ротора, заставляя его вращаться. Отработав на турбине, газы омывают теплообменник, где подогревается сжатый воздух, и покидают турбину.

Газотурбинные установки имеют значительно меньшие размеры, легки, экономичны, но раскаленные газы, несущиеся с огромной скоростью, быстро изнашивают лопатки рабочих венцов.

В последнее время на подводных лодках и некоторых надводных кораблях ряда государств, и особенно США, все большее применение находят двигатели, работающие на ядерном топливе. Принцип работы ядерной энергетической установки состоит в том, что тепло, выделяемое в атомных реакторах в результате ядерного превращения, используется в конечном итоге для получения перегретого пара. Пар поступает на паровую турбину и приводит во вращение ее ротор, который через редуктор связан с гребным валом.

Применяются на кораблях и электрические двигатели, которые преобразуют электрическую энергию в механическую работу.

Для удовлетворения боевых потребностей корабля и повседневных нужд его личного состава, обеспечения нормальной работы главных двигателей, выполнения аварийных и авральных мероприятий, обслуживания ра-диоэлектронавигационных систем и прочих корабельных устройств электропитанием и другими видами энергии служат вспомогательные механизмы, к которым относятся: питательные и перекачивающие насосы, компрессоры, генераторы и т. п.

^{Знаменосцы Московского городского клуба юных моряков, речников и полярников перед строевым смотром}

^{Теплоход «Москва» – бывший флагман флотилии клуба. На этом теплоходе юные моряки побывали в Германской Демократической Республике, Польской Народной Республике, Народной Республике Болгарии}

^{Весна – горячая пора на семи учебных судах клуба. Идет подготовка к навигации}

^{Боцман В. Зуев с курсантами первого курса}

^{Занятия с юнгами ведет преподаватель Г. Г. Миронов}

^{В ходовой рубке теплохода «Сайма» юные моряки под руководством капитана дальнего плавания Г. А. Сергеева осваивают судовождение}

^{В радиорубке юные радисты и начальник радиосвязи клуба В. Г. России}

^{В классе судомехаников. Занятия ведет Б. М. Шалобаев}

^{В машинном отделении идет ремонт главного двигателя}

^{Флотский порядок на кораблях обеспечивают сами курсанты}

^{В 1981 году Московский городской клуб юных моряков, речников и полярников получил теплоход «Сайма», ставший флагманом его флотилии}

Глава II
О КОРАБЛЕВОЖДЕНИИ

Кораблевождение – сложная и обширная наука. В нее входят следующие составляющие дисциплины: навигация, мореходная астрономия, лоция, технические средства кораблевождения (ТСК), общая теория маневрирования. Кораблевождение тесно связано с гидрометеорологией и океанографией, так как безаварийное плавание немыслимо без учета особенностей района и гидрометеорологической обстановки.

I. НАВИГАЦИЯ

1. Форма и размеры Земли. Основные точки и круги на земном шаре. Географические координаты

Слово «навигация» латинское, оно означает – «искусство управления судами». Для успешного овладения искусством навигации необходимо знать основные сведения о Земле и уметь определять направления и расстояния на море.

Земля представляет собой неправильной формы шар. Длина его экваториального радиуса равна 6 378 245 м, а полярного – 6 356863 м. Как видно, экваториальный диаметр Земли длиннее полярного примерно на 42,8 км. Если изобразить отклонение формы Земли от шара на глобусе с поперечником в 1 м по экватору, то его полярная ось будет короче экваториальной на 3,35 мм.

Можно подумать, что горы, высочайшая из которых – Эверест – достигает почти 9 км, должны сильно искажать форму Земли. Но фактически эта гора в масштабе Земли на рельефном глобусе с диаметром 1 м изобразилась бы песчинкой в 3/4 мм. Поэтому, принимая bq. внимание все это, а также незначительность сжатия земного шара, в кораблевождении для большинства задач форму Земли принимают за правильный шар.

Точки касания воображаемой оси, вокруг которой происходит, суточное вращение Земли, с земной поверхностью представляют собой географические полюсы: Северный (Р ) и Южный (Р₁₀) (рис. 18).

Большой круг ECKHD, перпендикулярный оси вращения земного шара, называют плоскостью земного экватора, а геометрическое место точек касания этой плоскости к земной поверхности – экватором, Экватор делит Землю на два полушария – северное и южное. Он является начальной линией для отсчета широт в северном и южном направлениях.

Окружность малого круга ВМА, параллельную экватору и проходящую через точку М, называют географической параллелью точки М (т. е. данной точки).

Окружность большого круга, проходящую через географические полюсы, называют земным или географическим меридианом. Географический меридиан, который проходит через прежнее место расположения Гринвичской обсерватории (вблизи Лондона), является начальным и делит земной шар на два полушария – восточное и западное. От него ведется счет долгот в восточном и западном направлениях от 0 до 180°. Половину географического меридиана, проходящую от полюса Р_с к полюсу Р через точку М, называют меридианом места или меридианом наблюдателя.

Положение любой точки на земной поверхности определяется географическими координатами: широтой, которую в кораблевождении принято обозначать буквой греческого алфавита ср (фи) или русской буквой Ш, и долготой, которая обозначается греческой буквой Л(ламб-да) или русской буквой Д.

Широтой места называется угол между плоскостью экватора и линией, соединяющей место наблюдателя на поверхности Земли с центром земного шара. В данном случае широта точки М выражается центральным углом МОК и измеряется дугой меридиана КМ. Широта имеет значение от 0 до 90° в сторону полюсов и называется норд (N) – северная, если определяемая точка находится в северном полушарии, или зюйд (S) – южная, если точка находится в южном полушарии.

^{Рис. 18. Основные точки и круги на земной поверхности}

Долготой места называется угол, заключенный между плоскостью начального (нулевого, гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана наблюдателя. Этот угол может иметь значение от 0 до 180°. Он измеряется меньшей дугой экватора, заключенной между указанными меридианами (в данном случае дугой СК), в восточном и западном направлениях. Долгота места может называться ост (Ost) – восточной, если меридиан места расположен в восточном полушарии, или вест (W) – западной, если меридиан места – в западном полушарии.

Таким образом, параллель ВМА является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же широту, а меридиан Р_СМКР_Ю– геометрическим местом точек с одинаковой долготой.

Морские карты крупных масштабов, предназначенные для обеспечения плавания вблизи берегов, позволяют снимать с них координаты точки с точностью до десятых долей минуты дуги. Запись координат производится следующим порядком:

2. Истинный горизонт и системы его деления

Сила земного притяжения позволяет наблюдателю в любой точке на земной поверхности с помощью нитки с грузом получить направление отвесной линии (вертикаль). Она будет всегда направлена к центру Земли, Воображаемую горизонтальную плоскость, перпендикулярную отвесной линии и проходящую через глаз наблюдателя А (рис. 19), называют плоскостью истинного горизонта наблюдателя (плоскость 1). Вертикальную плоскость, проходящую через глаз наблюдателя и земные полюсы, называют плоскостью истинного меридиана наблюдателя (плоскость 2), а большой круг МР _с КР образовавшийся от мысленного пересечения земного шара этой плоскостью, представляет собой меридиан места, или меридиан наблюдателя.

^{Рис. 19. Истинный горизонт и его деление}

Плоскость истинного меридиана наблюдателя пересекается с плоскостью истинного горизонта по линии N – S, которая называется полуденной линией, так как в этой плоскости Солнце бывает точно в полдень.

^{Рис. 20. Системы деления горизонта}

Вертикальную плоскость, проходящую через глаз наблюдателя перпендикулярно плоскости истинного меридиана наблюдателя, называют плоскостью первого вертикала (плоскость 5). Она пересекается с плоскостью истинного горизонта наблюдателя по линии Ost – W. Таким образом, пересечение взаимно перпендикулярных плоскостей истинного меридиана наблюдателя и первого вертикала дает четыре главные линии на плоскости истинного горизонта наблюдателя, которые указывают на главные точки горизонта: N, S, Ost и W. Если наблюдатель станет лицом к северу, то за спиной у него будет юг, справа – восток, слева – запад. Линии N – S, Ost – W в любой точке земной поверхности (кроме полюсов) занимают вполне определенное положение. Направления N, S, Ost и W называют главными направлениями, или главными румбами, которые делят истинный горизонт на четыре четверти: NOst – северо-восточную, SOst – юго-восточную, SW – юго-западную и NW – северозападную. Каждая четверть делится на 8 румбов, а весь горизонт – на 32 румба. Угол между соседними румбами составляет 11,25°. Такая система деления горизонта называется румбовой. Каждый румб имеет свое определенное направление и наименование (рис. 20). С ростом точности кораблевождения потребовалась более частая разбивка горизонта. Каждую четверть разбили на 90°. Главные румбы N и S отмечались О, a Ost и W – 90°, наименование четвертей осталось прежним. Такая система деления горизонта называется четвертной. Для указания направления по этой системе называется четверть и число градусов, например: NOst 47°, SOst 34°, SW 82°, NW 15° и т. д.

В настоящее время применяется система круговой разбивки горизонта на 360° без различия четвертей. В этой системе главные румбы обозначаются так: N – 0°(360°), Ost – 90°, S – 180°, W – 270°. Круговая система счета направлений проще и нагляднее других, но судоводитель должен уметь переводить направления, данные по одной системе, в направления по другой системе, так как при решении многих навигационных и астрономических задач получаются результаты с указанием наименования четверти.

3. Определение направлений в море. Перевод и исправление румбов

Зная положение истинного меридиана наблюдателя, т. е. направления на географические (истинные) полюса Земли (Nи и Sи), мы можем определить направление на любой предмет, расположенный на земной поверхности. Для этого надо лишь измерить угол, заключенный между нордовой частью линии истинного меридиана и линией на предмет.

Узнать величину этого угла можно с помощью компаса и пеленгатора. Но беда в том, что стрелка магнитного компаса под действием сил земного магнетизма располагается не в плоскости истинного меридиана, а в плоскости магнитного меридиана и указывает направления на магнитные полюса Земли (N_Mi S_M). Угол, заключенный менаду направлениями на норд истинный и норд магнитный, называется магнитным склонением и обозначается буквой d. Склонение может быть остовым и иметь знак плюс, если магнитный меридиан отклонился от истинного к востоку, и вестовым (знак минус), если отклонение к западу. Магнитное склонение – важный элемент в кораблевождении, поэтому оно указывается на морских навигационных картах.

С течением времени магнитные полюса меняют свое положение. Величина годового изменения склонения в различных точках земной поверхности колеблется от 0 до 0,3°. Это явление делает необходимым при расчете истинных направлений вводить поправки на указанное на карте склонение, т. е. приводить его к году плавания в данном районе моря.

Кроме действия сил земного магнетизма, на стрелку магнитного компаса влияют силы магнитного поля самого корабля, в результате чего она отклоняется от плоскости магнитного меридиана и располагается в плоскости своего компасного меридиана. Угол, заключенный между плоскостью магнитного меридиана и плоскостью компасного меридиана, называется девиацией. Она обозначается буквой греческого алфавита б (дельта). Если стрелка магнитного компаса отклонится к востоку от магнитного меридиана – девиация называется остовой и имеет знак плюс, если отклонится к западу – называется вестовой и имеет знак минус. Девиация магнитного компаса зависит от курса корабля.

Для того чтобы компас стал надежным указателем направлений в море, производят компенсацию девиации, после чего определяют ее остаточное значение на восьми курсах (N, NOst, Ost, SOst, S, SW, W и NW) и рассчитывают таблицу девиации.

Алгебраическая сумма значений склонения и девиации составляет общую поправку компаса, которая обозначается символом Д_к. Общая поправка также может быть остовой и иметь знак плюс или вестовой и иметь знак минус. Общую поправку компаса, склонение и девиацию связывают следующие выражения:

Д_к=d + б; d=Д_к-б; б=Д_K-d.

При расчете общей поправки компаса склонение снимают с карты и приводят к году плавания, а девиацию выбирают из таблицы девиации на компасный курс.

В практике кораблевождения приходится иметь дело с курсом корабля и пеленгом (рис. 21).

Курсом корабля называется угол на плоскости горизонта между нордовой частью меридиана и диаметральной плоскостью корабля. Пеленгом называется угол на плоскости горизонта между нордовой частью меридиана и линией, указывающей на предмет. Курсы и пеленги отсчитываются от нордовой части меридиана по часовой стрелке от 0 до 360° и могут иметь наименование истинных (ИК, ИП), магнитных (МК. МП) и компасных (КК, КП).

Направление, отличающееся от истинного (магнитного, компасного) пеленга на 180°, называется обратным истинным (магнитным, компасным) пеленгом и обозначается соответственно ОИП, ОМП, ОКП.

^{Рис. 21. Истинные, магнитные и компасные курсы и пеленги, курсовой угол:}

^{N_H – S_И – меридиан истинный; N_м – S_м – меридиан магнитный; N_R – S_K – меридиан компасный; ИК – истинный курс; КК – компасный курс; МК – магнитный курс; ИП – истинный пеленг; МП – магнитный пеленг; КП – компасный пеленг; КУ – курсовой угол; а – магнитное склонение-, б – девиация; Дк – общая поправка компаса}

На морской карте всегда прокладываются истинные направления, а рулевому для удержания корабля на истинном курсе рассчитывается и задается компасный курс. Поэтому очень важно знать величины и знаки склонения и девиации, уметь правильно переходить от компасных направлений к истинным и обратно. Переход от компасных направлений к истинным называется исправлением румбов, а переход от истинных направлений к компасным – переводом румбов. Для перевода и исправления румбов существуют следующие формулы:

ИК = КК+Дк и КК=ИК-Дк.

Чтобы проложить на карте пеленги, снятые по компасу, их надо исправить общей поправкой компаса, действующей на курсе, которым шел корабль в момент взятия пеленгов:

ИП=КП+Д_К; КП=ИП – Д_к.

Перевод и исправление румбов считается очень ответственной работой судоводителя, поэтому ее следует выполнять со всей тщательностью, небрежность и ошибка в расчете могут привести к навигационной аварии. Чтобы избежать возможных ошибок в знаках d и б при расчете по приведенным формулам, судоводителю для наглядности рекомендуется производить графическое построение.

Существует и другой способ указания направления – от линии курса корабля. Угол между диаметральной плоскостью корабля и линией, направленной на предмет, называется курсовым углом (УК). Он считается до 180° вправо и влево от носа корабля, который в этом случае принимается за 0°. Указывая направление на какой-либо предмет, называют борт и число градусов, например: «Справа 30 – белая пирамида» или «Слева 25 – плавающий предмет» и т. п.

ИП = ИК+КУ п. б. (правого борта);

ИП=ИК – КУ л. б. (левого борта).

4. Морские меры длины и скорости

Единицей измерения расстояния на море является морская миля, равная линейной длине одной минуты меридиана, т. е. одной минуте широты. В СССР и ряде других стран принята миля, равная 1852,3 м(6080 футов). 1/10 часть мили называется кабельтов, он равняется 185,2 м. При решении практических задач кораблевождения принимают стандартную международную милю, длина которой принята равной 1852 м, что соответствует длине дуги одной минуты меридиана в средних широтах полушария. Для измерения расстояний на море могут также применяться следующие единицы:

Морская сажень	1-1,83	6
Ярд	0,914	3
Фут	0,3048	1

Скорость корабля измеряется числом миль, пройденных им за 1 ч. Единицу скорости «миля в час» называют узлом. Нельзя говорить: «Скорость корабля 15 узлов в час». Следует сказать: «Скорость 15 узлов».

В настоящее время проходит реформа по замене миль и узлов на километры и километры в час соответственно.

5. Видимый горизонт и дальность видимости предметов

Глаз наблюдателя находится на некоторой высоте е над поверхностью Земли (рис. 22). Предположим, что глаз наблюдателя расположен в точке Л, тогда расстояние МА – е. Лучи зрения из точки А расходятся по направлениям: AC_U AC₂, AC_Z, АС_Аи т. д., касательным к поверхности земного шара. Геометрическое место точек касания луча зрения с земной поверхностью образует малый круг d, С₂, С₃, С₄, который называется видимым горизонтом наблюдателя.

^{Рис. 22. Дальность видимого горизонта} 

С увеличением высоты наблюдателя плотность земной атмосферы понижается, и луч, преломляясь в ее различных по плотности слоях, распространяется не прямолинейно, а по некоторой кривой, в связи с чем наблюдатель видит горизонт не по направлению AC^IV, а по направлению АК, которое является касательной к криволинейному лучу ЛВ₄ в точке наблюдателя. Следовательно, видимый горизонт будет представлен уже другой окружностью: В_и В₂, В_ъ, В₄. Дальность видимого горизонта Д (в милях), равная дуге АВ₄, определяется по формуле Д=2,08 |/е, где е – высота глаза наблюдателя в метрах.

Предмет, который видит наблюдатель, также имеет определенную высоту Н (рис. 23). Поэтому дальность видимости предмета Дп будет равна расстоянию ЛМ, которое слагается из дальности видимого горизонта наблюдателя Д_ги дальности видимого горизонта предмета Ди. Тогда Д_п=Д_е+Дн=2,08(|/е+|/H).

^{Рис. 23. Дальность видимости предмета}

В навигационных пособиях и на морских картах дальность видимости маячных огней Д_крассчитана для высоты наблюдения 5 м и равна расстоянию МК. Дальность видимого горизонта с высоты глаза наблюдателя 5 м равна 4,7 мили. Если высота глаза наблюдателя больше или меньше 5 м, то к дальности видимости предмета Д_к, указанной в пособиях, следует прибавить поправку А на действительную высоту глаза наблюдателя, которая представляет собой разность расстояния между дальностью видимого горизонта с высоты ей 5 м, Тогда Л – 2,08 |/е – 2,08 |/5. Эта поправка будет иметь знак плюс, когда е > 5 м, и знак минус, когда e < 5 м.

Дальность видимости маячного огня будет выражаться формулой:

где Д_к – дальность видимого горизонта предмета (с карты);

А – поправка расстояния на высоту глаза наблюдателя.

Чтобы каждый раз не производить математических расчетов, в мореходных таблицах (один из видов навигационных пособий) даются дальности видимого горизонта для различной высоты глаза.