§ 23 Штевни и кронштейны гребных валов
Штевни ледоколов подвержены воздействию огромных нагрузок, возникающих при ударах о лед, поэтому их конструкция должна отличаться особой прочностью и жесткостью.
Форштевни ледоколов выполняют из стального литья или поковок. Кованые форштевни обладают более высокой прочностью при действии ударных нагрузок, чем литые, так как кованая сталь отличается высокой вязкостью и меньшей склонностью к образованию трещин. Изготовление кованых штевней сложной конфигурации затруднительно, поэтому на ледоколах преимущественное распространение получили литые форштевни. На ледоколах I и II классов форштевни обычно делают составными из нескольких отдельных частей, что позволяет упростить технологию их изготовления и облегчить транспортировку и монтаж. Отдельные части составного штевня соединяют между собой при помощи электрошлаковой сварки пластинчатыми электродами или термитной сварки сталью такого же состава, что и материал отливки. На рис. 111 показан общий вид лито-сварного форштевня портового ледокола Василий Прончищев и канадского ледокола Д'Ибервилль.
Литой или кованый форштевень ледоколов I и II классов должен простираться не менее чем на 1 м, а на ледоколах III класса — на 0,75 м выше ватерлинии, соответствующей наибольшей осадке.
Площадь поперечного сечения форштевня в районе ледового пояса должна быть не менее вычисленной по формуле
Для надлежащей передачи на смежные конструкции внешних нагрузок, действующих на форштевень, необходимо обеспечить его надежное соединение с палубами, платформами, вертикальным килем, бортовыми стрингерами и другими конструкциями корпуса. С этой целью у литого форштевня предусматривают поперечные ребра, отлитые заодно с основной балкой штевня и расположенные на незначительном расстоянии друг от друга. К этим ребрам присоединяются флоры и форпиковая переборка. Продольное ребро форштевня на участке, расположенном в корму от таранной переборки, крепят к вертикальному килю. В форпике к продольному ребру штевня приваривают продольную переборку, которая простирается от таранной переборки до палубы, расположенной выше ледовою пояса. Бортовые стрингеры обоих бортов соединяют брештуками, которые крепят к форштевню сваркой. Листы наружной обшивки приваривают к форштевню встык, а сварные швы тщательно сглаживают.
Выше ледового пояса форштевень переходит в так называемый «мягкий» нос, который представляет сварную листовую конструкцию. Толщина гнутых листов должна быть равна толщине наружной обшивки ледового пояса, однако может быть не более 50 мм. Указанную толщину постепенно уменьшают до толщины листов наружной обшивки у верхней палубы. Гнутые листы должны быть подкреплены в диаметральной плоскости вертикальным листом и горизонтальными бракетами, установленными не реже чем через 600 мм. Длина каждой бракеты — не менее 600 мм. Толщину вертикального листа и горизонтальных бракет принимают такой же, как толщину вертикального киля.
Ахтерштевень ледокола, так же как и форштевень, выполняют стальным литым или кованым из нескольких частей, сваренных между собой (см. рис. 144). Конфигурация ахтерштевня зависит от размеров и формы руля, от диаметра, числа и расположения гребных винтов и от формы кормовых образований корпуса. Для того чтобы защитить руль от повреждения льдом при заднем ходе, на ледоколах всех классов ахтерштевень должен иметь выступ — так называемый «ледовый зуб». Для защиты руля при касании кормой грунта подошве ахтерштевня следует придавать подъем в корму с уклоном 1:10 или 1:8.
Площади поперечного сечения рудерпоста и старнпоста могут быть определены по формулам:
kp и kc — коэффициенты, численные значения которых приведены в табл. 22. Гребные валы ледоколов, расположенные в диаметральной плоскости, проходят в дейдвудных трубах, один конец которых закреплен в яблоке старнпоста, а другой — на переборке ахтерпика. Бортовые гребные валы в месте выхода из корпуса проходят внутри выкружек, которые образуют вместе с наружной обшивкой «штаны». Концы бортовых гребных валов поддерживаются дополнительными опорами — кронштейнами, которые располагаются в концевой части «штанов» и образуют вместе с ними единую конструкцию.
Кронштейны представляют собой стальные отливки, сечениям которых придается обтекаемая форма. В верхней части кронштейны имеют расширение, предназначенное для надежного крепления к корпусу. Кронштейны валов правого и левого бортов в отдельных случаях соединяют между собой при помощи балки (рис. 112). Прочные размеры кронштейнов определяют расчетом с использованием методики, предложенной Ю. А. Шиманским. Однако при расчете кронштейнов валов ледокола, являющихся частью «штанов», эту методику можно рассматривать лишь как приближенную. В качестве расчетных усилий принимаются усилия, возникающие при ударе о лед или при повреждении лопасти гребного винта. Прочность кронштейнов должна превышать прочность гребного вала, рассчитанного на действие того же усилия.