Kotwica statku. Teoria i projekty
Korwety pr. 20380 na molo. Na słupach widoczne są kotwy systemu podwyższonego Halla. Zdjęcie: Ministerstwo Obrony Rosji
Standardowy wygląd współczesnego statku, niezależnie od jego klasy i typu, obejmuje szereg różnych urządzeń okrętowych. Jednym z jego obowiązkowych atrybutów jest urządzenie kotwiczące. Za jego pomocą statek lub statek zostaje zakotwiczony i utrzymany w wymaganym miejscu, niezależnie od wiatru i prądu. W tym przypadku kotwica i urządzenie kotwiące jako całość mogą mieć różne konstrukcje, które zapewniają pewne zalety.
Teoria kotwicy
Na poziomie ogólnej koncepcji urządzenie kotwiczące nie jest skomplikowane. Zawiera wciągarkę (kabestan lub windę kotwiczną), jej układ sterowania, łańcuch kotwiczny, samą kotwicę, a także zestaw różnych akcesoriów i części. Przeznaczenie urządzenia determinuje jego umiejscowienie na statku, a także jego konfigurację, rodzaj kotwicy itp.
Aby utrzymać statek zacumowany, należy zastosować tzw kotwica kotwica W tym przypadku urządzenie kotwiczące znajduje się na dziobie kadłuba. Aby zapobiec obracaniu się statku i utrzymaniu go w danej pozycji, stosuje się mniejsze kotwice pomocnicze. Takie urządzenia są umieszczone na rufie. Istnieją również inne typy urządzeń kotwiących oraz kotwy o innych zadaniach, w różnych konstrukcjach itp.
Kotwica Admiralicji ze zdejmowanym prętem. Zdjęcie: Wikimedia Commons
Obsługa urządzenia kotwiczącego jest dość prosta. Na polecenie załogi kabestan lub winda kotwiczna musi wytrawić łańcuch kotwiczny i przy jego pomocy opuścić kotwicę na dno. Kotwica dzięki swojej masie i kształtowi przylega do podłoża i wytrzymuje próby jej poruszenia. Używając ruchomych łap, te ostatnie dosłownie wbijają się w ziemię. W tej pozycji kotwica jest utrzymywana na miejscu i utrzymuje łańcuch na statku. Można go zdjąć jedynie poprzez podniesienie łańcucha bezpośrednio do góry.
Kluczową cechą każdej kotwicy jest tzw. siła trzymająca. Jest to stosunek siły potrzebnej do przemieszczenia kotwy poziomej do jej masy. Stosowany jest także parametr „nośność kotwicy”, który charakteryzuje siłę przeciwną ruchowi statku pod wpływem prądu i wiatru. Zdolność trzymania jest iloczynem siły trzymania i masy kotwicy.
Siła trzymania i zdolność trzymania kotwy zależą od kilku czynników. Jest to masa, materiał i konstrukcja samej kotwicy, a także parametry i właściwości gleby, obecność na niej ciał obcych itp. Długość i masa trawionego łańcucha kotwicznego, a także stopień jego napięcia mają pewien wpływ na ogólny wynik.
Lodołamacz „Ural” z kotwicą Halla. Zdjęcie USC
Rozwój projektu
Pierwszy w Historie urządzenia kotwiczące były niezwykle proste. Jako kotwicy używali kamienia odpowiedniej wielkości przewiązanego liną. Zwolnienie i podniesienie takiej kotwicy odbywało się ręcznie. Takie prymitywne konstrukcje są nadal używane, ale tylko na małych statkach i często w przypadku braku alternatyw.
Później pojawiły się bardziej złożone konstrukcje o zwiększonej wydajności. Kotwice rozwinęły się szczególnie aktywnie w ostatnich stuleciach - na tle ogólnego rozwoju przemysłu stoczniowego i żeglugi. W wyniku tych procesów dość dawno temu powstał tradycyjny projekt kotwy, który następnie modyfikowano jedynie wprowadzając pewne zmiany.
Nowoczesne i historyczne kotwy o tradycyjnym wyglądzie wykonane są z metalu. Stosowane jest głównie odlewanie, ale istnieją również konstrukcje spawane. Umożliwia to uzyskanie wymaganej masy, wytrzymałości i stabilności przy rozsądnych kosztach i możliwościach produkcyjnych. Z tych samych powodów używa się metalowego łańcucha.
Kotwica lotniskowca o napędzie atomowym USS John C. Stennis (CVN 74). Wymiary i waga produktu odpowiadają statkowi transportowemu. Zdjęcie: Departament Obrony USA
Kotwica o tradycyjnej konstrukcji posiada wydłużony element centralny, tzw. wrzeciono, do którego podłączone są inne części. Na jednym końcu trzpienia znajduje się ucho i wspornik do mocowania łańcucha, na drugim znajdują się tzw. rogi. Rogi i wrzeciona można wytwarzać razem; w tym przypadku wzmacnia się miejsce ich połączenia, trend. Również na dole trzpienia można umieścić zawias, na którym znajdują się obrotowe (ruchome) rogi/łapy.
Aby poprawić przyczepność do podłoża, na rogach zastosowano szersze łapy. Dodatkowo w pobliżu oka można zamontować pręt - stały lub ruchomy element poprzeczny, który zapobiega opieraniu się kotwicy szerokim bokiem o podłoże i pogorszeniu jej wydajności.
Wymiary i wagę kotwicy określa się z uwzględnieniem charakterystyki statku transportowego. Małe statki radzą sobie z kotwicą o długości kilkudziesięciu centymetrów i wadze kilogramów. Z kolei duże statki o wyporności kilkudziesięciu tysięcy ton wymagają produktów wielometrowych i wielotonowych.
Kotwica typu AC-14, zdjęta z Projektu SSBN 941 „Akula” i zainstalowana jako pomnik. Zdjęcie: Wikimedia Commons
Martwe kotwice budowane są zwykle według tradycyjnego schematu dwurożnego. Urządzenia pomocnicze różnych gatunków mogą mieć tylko jeden róg o podobnej konstrukcji. Również w niektórych przypadkach stosuje się martwe kotwice, które mają uproszczony kształt i nie mają rogów. Są przeznaczone do długotrwałego przechowywania statku lub innego obiektu. Często nie ma możliwości ich podnoszenia po użyciu.
Aby zwolnić i podnieść kotwicę, nowoczesne urządzenia kotwiczące wykorzystują różne wciągarki. Posiadają napędy elektryczne lub hydrauliczne o wymaganej mocy, bębny poziome (winda kotwiczna) lub pionowe (iglica) itp. We wszystkich przypadkach parametry mechanizmu dobiera się z uwzględnieniem charakterystyki łańcucha i twornika. Urządzenie kotwiczące obejmuje również zapasowe kotwice i łańcuchy, środki do ich montażu itp.
Główne odmiany
Rozwój tradycyjnej konstrukcji kotwicy statku trwa już kilka stuleci i w tym czasie pojawiło się wiele jej wariantów. Niektóre z nich bardzo się rozpowszechniły i stały się de facto standardem w przemyśle stoczniowym. Co więcej, każdy z projektów znalazł zastosowanie w tych obszarach, w których mógł wykazać się najlepszymi wynikami.
Znak pamiątkowy w postaci kotwicy Matrosowa. Zdjęcie: Wikimedia Commons
Chyba najbardziej znanym typem kotwicy jest tzw. Admiralicja Powstał na początku XIX wieku. dla Brytyjczyków flota, szybko udowodnił swoją skuteczność i stał się powszechny. Kotwica Admiralicji ma konstrukcję dwurożną ze stałymi nogami i prętem w postaci poprzecznego pręta. W ulepszonych wersjach pręt można było przesuwać lub usuwać w celu bezpiecznego transportu kotwicy na pokładzie statku.
Pod koniec XIX wieku. Pojawiła się kotwica Halla, co poważnie wpłynęło na przemysł stoczniowy. Otrzymał masywne rogi i łapy, zawieszone na wrzecionie w pudełku. Początkowo miał stały pręt, ale potem ta część została porzucona. Po tej modyfikacji kotwica stała się chowana: możliwe stało się nie tylko podniesienie jej na burtę statku, ale także częściowe wciągnięcie jej do kluzy. Obsługa urządzenia została znacznie uproszczona, a kotwica Halla na długi czas stała się jednym ze standardów. W szczególności ten projekt jest nadal aktywnie wykorzystywany przez naszych stoczniowców.
Również w Wielkiej Brytanii tzw Kotwica Smitha. W dolnej części trzpienia znajduje się ucho, w które wkładana jest oś z nogami. W przeciwieństwie do projektu Halla, kotwica Smitha porusza tylko ramionami, bez centralnej skrzynki. Kotwa ta wykazywała cechy na poziomie swojego poprzednika, ale nie miała swoich wad i była łatwiejsza w produkcji.
Lodołamacz „Iwan Papanin” pr. 23550 z czterorogową kotwicą. Zdjęcie "Stocznie Admiralicji"
Ciekawy projekt kotwicy zaproponowano w latach czterdziestych XX wieku. Radziecki inżynier I. Matrosow. Jako podstawę wziął kotwicę Halla z ruchomą skrzynką, wydłużył jej nogi, a także wyposażył je w boczne występy z kołnierzami. Kiedy łapy są zakopane w ziemi, kołnierze działają jak oś i usprawniają mechanikę tego procesu, co ma pozytywny wpływ na główne cechy kotwicy.
W latach pięćdziesiątych brytyjscy inżynierowie opracowali kotwicę AC-14, która stała się kolejnym rozwinięciem projektu Halla. Wyróżnia się cienkim trzpieniem i dużą, ciężką skrzynią o zwiększonej szerokości. Łapy są ustawione równolegle do wrzeciona. Ruchoma część takiej kotwicy była początkowo pusta w środku i wypełniona wodą, później wprowadzono wersję stałą. Specjalny kształt AC-14 umożliwił poprawę podstawowych właściwości w porównaniu z oryginalną kotwą Halla.
Problem i jego rozwiązania
Zatem pozornie proste zadanie utrzymania statku w miejscu charakteryzuje się pewną złożonością, a także wymaga szczególnej uwagi i zastosowania różnorodnych pomysłów i technologii. Jednak w ciągu kilku stuleci, a nawet tysiącleci stoczniowcy byli w stanie znaleźć optymalne rozwiązania i opracowali szereg różnych projektów kotwic.
Dzięki temu współcześni inżynierowie i projektanci mają duży wybór i mogą zastosować konstrukcję, która najlepiej odpowiada zadaniom i wymaganiom konkretnego projektu. Dzięki temu statek lub statek otrzymuje optymalne urządzenie kotwiczące, a załoga w każdych warunkach może liczyć na niezawodne wsparcie na redzie, na pełnym morzu itp.
informacja