Приступая к изучению курса "Лесосплавной флот", необходимо понять, какое место отводится этой дисциплине в подготовке инженеров лесной и деревообрабатывающей промышленности. Нужно ясно представлять, какова роль лесосплавного флота в области механизации основных и вспомогательных работ на лесосплаве. Следует знать связь между изучаемым курсом и другими специальными и общетехническими дисциплинами.

Студент должен ознакомиться с историей использования флота на лесосплаве и иметь представление о новейших достижениях науки и техники в области общего и специального судостроения.
Нужно рассмотреть классификацию судов лесосплавного флота по району плавания, материалу корпуса, типу двигателя, виду движителя и назначению. Студент должен знать, для механизации каких работ используются суда лесосплавного флота на первоначальном и транзитном сплаве, на сортировочно-сплоточных и переформировочных рейдах, в пунктах погрузки судов и в конечных пунктах лесосплава. Необходимо уяснить специфические особенности условий работы флота на лесосплаве, знать, какие требования предъявляются к лесосплавным судам и каковы перспективы развития лесосплавного флота.

Тема 1. Геометрия корпуса судна

Общее представление о геометрической форме корпуса судна можно получить, если рассечь его тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, называемыми главными плоскостями судна. Изучение темы следует начать с ознакомления с разновидностями очертания характерных линий на главных плоскостях - линий носа, кормы, днища и палубы судна.

Судно как плавающее инженерное сооружение характеризуется рядом навигационных качеств, к которым относятся: плавучесть, ходкость, остойчивость, управляемость, устойчивость на курсе, непотопляемость и прочность. Нужно уметь дать определение перечисленным качествам и знать, как влияют на эти качества соотношения между главными размерениями судна.

Важными параметрами, характеризующими геометрическую форму корпуса судна и его качества, являются так называемые коэффициенты полноты судна. Следует запомнить зависимости для коэффициентов полноты плоскостей судна и объема его подводной части, а также знать примерные численные значения этих коэффициентов для судов разных типов.

В результате изучения теоретического чертежа судна необходимо усвоить следующие вопросы: назначение теоретического чертежа, порядок его построения, наименование проекций и линий на теоретическом чертеже.

При выполнении различных расчетов по теории судна возникает необходимость в вычислении площадей характерных сечений корпуса (шпангоутов, ватерлиний и др.) и в определении координат центров тяжести этих площадей. Нужно усвоить вывод формулы для приближенного вычисления площадей шпангоутов и ватерлиний, основанного на применении так называемого правила трапеций. Из курса теоретической механики следует вспомнить теорему о статическом моменте и понять, как используется эта теорема для определения координат центров тяжести криволинейных фигур.

Тема 2. Плавучесть судна

Плавучесть судна основана на законе Архимеда. Студент должен уметь сформулировать этот закон применительно к плавающему на спокойной воде судну, написать его математическое выражение и усвоить основные понятия о плавучести: сила веса и сила плавучести, объемное и весовое водоизмещение, центр тяжести и центр величины судна.

Определение водоизмещения судна сводится к вычислению объема подводной части его корпуса. Нужно усвоить вывод формул для приближенного определения объемного водоизмещения судна, основанных на суммировании объемов отдельных отсеков корпуса по его длине и высоте.

Для расчета водоизмещения и определения координат центра величины судна часто прибегают к построению эпюр изменения площадей шпангоутов и ватерлиний, называемых строевыми по шпангоутам и ватерлиниям. Студент должен уметь изобразить строевые и охарактеризовать их свойства.

Рассматривая способы определения местоположения центра тяжести и центра величины судна, следует прежде всего, обратить внимание на принятую систему координатных осей. Основываясь на известной из курса теоретической механики теореме моментов, нужно вывести формулы для координат центра тяжести судна. Полезно запомнить форму весового журнала и порядок его заполнения. Определение местоположения центра величины судна сводится к нахождению абсциссы строевой по шпангоутам и ординаты строевой по ватерлиниям. Нужно усвоить порядок этого расчета, основанного на использовании ранее упомянутой теоремы о статическом моменте площади. Рекомендуется запомнить приближенные формулы для ординат центра тяжести и центра величины судна.

Грузоподъемность и грузовместимость являются важными эксплуатационными качествами, характеризующими судно как транспортное средство. В результате изучения этих качеств следует усвоить зависимости для расчета грузоподъемности, знать различие между полной и чистой грузоподъемностью, усвоить порядок построения кривой водоизмещения судна, иметь представление о грузовой марке.

Тема 3. Остойчивость судна

Изучение темы следует начать с усвоения следующих основных понятий и определений: крен и дифферент судна; остойчивость начальная и при больших углах крена; остойчивое и неостойчивое положения судна; метацентры, метацентрические радиусы и высоты.

Студент должен знать выводы метацентрических формул поперечной и продольной остойчивости и зависимости для углов крена и дифферента судна. Формулы для малого и большого метацентрических радиусов можно запомнить без вывода. Нужно рассмотреть частные зависимости для метацентрических радиусов прямоугольного понтона. Полезно запомнить приближенные формулы для метацентрических радиусов для судов с криволинейными очертаниями обводов корпуса.

Серьезное внимание следует уделить рассмотрению ряда частных случаев изменения начальной остойчивости под влиянием изменения положения грузов на судне. Необходимо усвоить зависимости для определения углов крена и дифферента судна при поперечном и продольном перемещении грузов; понять причину изменения метацентрических высот при вертикальном перемещении груза и знать формулы для определения их новых значений; иметь представление о порядке расчета остойчивости при перемещении груза в произвольном направлении, а также о влиянии на начальную остойчивость приема или снятия груза.

Нужно понять, как влияет на остойчивость наличие подвешенного груза. Отдельно следует остановиться на определении углов крена и дифферента судна под действием натяжения буксирного троса и других горизонтальных сил.

Тема 4. Конструкция стальных речных судов

Изучение темы следует начать с ознакомления с материалами, применяемыми в судостроении, и со способами соединения отдельных элементов корпуса между собою.

Знакомясь с системами набора судовых корпусов, нужно понять достоинства и недостатки каждой из рассматриваемых систем, их общую схему и область применения. Имея в виду, что почти все лесосплавные суда строятся с поперечной системой набора, основное внимание при изучении четвертой темы следует уделить судам с поперечным набором корпуса.

Студент должен уметь изобразить общую конструктивную схему металлического судна и назвать все основные элементы поперечного и продольного набора корпуса. Нужно иметь представление о разновидностях и конструктивных особенностях основных элементов набора: шпангоутов, кильсонов, карлингсов, стрингеров, пиллерсов и штевней. Необходимо обратить внимание на способы соединения элементов набора между собою. Отдельно следует рассмотреть конструкцию обшивки корпуса и машинных фундаментов.

В последние годы в судостроении получают распространение новые легкие конструкционные материалы - алюминиево-магниевые сплавы, стеклопластики и др. Необходимо иметь представление о достоинствах этих материалов и о перспективах их применения в лесосплавном судостроении.

Тема 5. Основы расчета прочности судна

Приступая к изучению пятой темы, следует прежде всего уяснить, какие категории сил действуют на корпус судна и какие деформации он при этом испытывает. Нужно понять различие между общей продольной прочностью судна, поперечной прочностью корпуса и местной прочностью отдельных его элементов.

Необходимо усвоить порядок построения эпюр сил веса, сил поддержания и суммарных нагрузок; методику определения перерезывающих сил и изгибающих моментов; правила построения сечения эквивалентного бруса и нахождения его нейтральной оси; формулы для момента инерции эквивалентного бруса, нормальных и касательных напряжений. Полезно запомнить приближенные зависимости для максимального изгибающего момента и момента сопротивления сечения эквивалентного бруса. Нужно иметь общее представление об особенностях расчета общей продольной прочности судна при плавании на взволнованной поверхности.

Тема 6. Судовые системы

Для обеспечения безопасных условий эксплуатации и удовлетворения хозяйственно-бытовых нужд команды суда оборудуются следующими основными системами: осушительной, противопожарной, балластной, санитарной, отопления и вентиляции. Студент должен знать назначение каждой из перечисленных систем, их общее описание, состав и краткую характеристику применяемого оборудования.

Тема 7. Судовые устройства

Судовые устройства способствуют обеспечению необходимых навигационных и эксплуатационных качеств судна. На судах лесосплавного флота имеются следующие основные устройства: рулевое, якорное, швартовое, буксирное, грузовое, спасательное и сигнальное.

Изучение темы следует начать с ознакомления с типами рулевых устройств, применяемых на судах лесосплавного флота. Нужно знать состояние части рулевых устройств, их разновидности и конструктивные особенности.

Студент должен усвоить методику расчета рулевого устройства, включающего в себя определение следующих данных: размеров пера руля, силы давления воды на руль и в точке ее приложения, момента на баллере и усилия для поворота руля, диаметра баллера и размеров элементов рулевого привода.

Якорное устройство судна состоит из одного или нескольких якорей, якорных канатов (шейм), клюзов, стопорных устройств и средств подъема якорей. Необходимо знать, какие типы якорей применяются на судах лесосплавного флота и в зависимости от каких параметров судна устанавливаются нормы якорного снабжения. Нужно иметь представление о конструктивных особенностях якорей различных типов и других частей якорного устройства. Отдельно следует остановиться на определении длины якорной шеймы. Вывода формулы можно не запоминать, но нужно иметь представление о расчетной схеме, положенной в основу этого вывода, и знать окончательную зависимость для длины шеймы.

Швартовое устройство служит для закрепления судна на стоянке у причала или другого судна. Нужно усвоить, из каких частей состоит швартовое устройство, назначение, разновидности и конструктивные особенности этих частей. В такой же последовательности следует изучить буксирное устройство судна.

На некоторых технических судах лесосплавного флота (якорницах, такелажницах, формировщиках плотов и др.) устанавливаются грузовые устройства в виде серийных поворотных кранов или специальных грузовых стрел с лебедками. Нужно иметь представление об общих конструктивных схемах грузовых устройств и о способах их установки на судах.

В заключение следует ознакомиться с разновидностями спасательных устройств и сигнальных средств, применяемых на судах лесосплавного флота, и с нормами снабжения ими судов различных типов.

Тема 8. Сопротивление воды движению судов

Общее сопротивление воды движению судов складывается из трех различных видов сопротивления, обусловленных разными причинами. Нужно понять физическую сущность каждого вида сопротивления и знать, от каких факторов они зависят.

Сопротивление трению является наиболее изученным видом сопротивления судов. К настоящему времени накоплено большое количество экспериментального материала, позволившего получить достаточно надежные расчетные зависимости для определения сопротивления трению судов. Студент должен уметь написать общую формулу для расчета сопротивления трению, знать, от чего зависят входящие в эту формулу параметры, и уметь находить их числовые значения.

Вихревое и волновое сопротивления обычно в расчетах объединяются и носят название остаточного сопротивления. Написав формулу для остаточного сопротивления, нужно уяснить, от каких факторов зависит входящий в эту формулу коэффициент остаточного сопротивления, и научиться определять его численное значение по имеющимся в учебниках таблицам и графикам.

Приближенный расчет сопротивления воды движению судов может быть произведен по эмпирическим зависимостям, предложенным рядом авторов. Необходимо рассмотреть эмпирические формулы проф. В. В. Звонкова и Ленинградского Речсудопроекта. Суда лесосплавного флота эксплуатируются обычно в условиях ограниченных глубин и ширин водного потока. Близость дна и берегов водного пути к корпусу движущегося судна осложняет характер обтекания его водой. Нужно понять причины, вызывающие увеличение сопротивления движению судов в ограниченном потоке, и знать, какие поправки следует в этом случае вводить с расчетные формулы.

На величину сопротивления буксируемого несамоходного судна существенное влияние оказывает длина буксирного троса. Необходимо понять, каким образом устанавливается его оптимальная длина.

Отдельно следует рассмотреть сопротивление воздушной среды движению судна. Нужно усвоить общий вид расчетной формулы и иметь представление о значении параметров, входящих в эту формулу.

Тема 9. Судовые движители

Ознакомившись с общей классификацией судовых движителей и их основными эксплуатационными качествами, следует перейти к более подробному изучению конструктивных особенностей и геометрических характеристик гребных винтов и водометных движителей.

Гребные винты подразделяются на группы по нескольким признакам: по способу установки на судне, способу крепления лопастей к ступице винта, количеству лопастей, форме лопастей, погружению винта и др. Необходимо усвоить классификацию гребных винтов по указанным признакам, знать отличительные особенности и область применения гребных винтов разных типов.

Гребные винты характеризуются рядом геометрических параметров, главнейшими из которых являются: диаметр, шаг, шаговое отношение, дисковое отношение, ширина и толщина лопастей. Студент должен уметь дать четкое определение этих характеристик и иметь представление об их численных значениях у судов разных типов. Необходимо также представлять себе основные элементы лопасти (засасывающая и нагнетающая поверхности, входящая и выходящая кромки и др.).

Знакомство с водометными движителями следует начать с уяснения их достоинств и недостатков по сравнению с гребными винтами.

После изучения конструкций водометных движителей нужно усвоить их разновидности, общие схемы устройства, основные конструктивные особенности и геометрические характеристики.

Основными эксплуатационными параметрами любого движителя являются его упор и коэффициент полезного действия. Поэтому изучение теории работы судовых движителей следует начать с вывода уравнений для упора и к. п. д. идеального движителя. При этом важно усвоить такие понятия, как идеальный движитель, скорости подтекания воды к движителю и оттекания от него, скольжение и поступь судового движителя. Анализируя уравнение для упора и к. п. д. идеального движителя, нужно уметь объяснять, почему гребные колеса имеют более высокий к. п. д., чем гребные винты, какой из этих движителей имеет больший упор на единицу площади гидравлического сечения, каким образом связаны между собою к. п. д. движителя, его скольжение и поступь.

Упор гребного винта и необходимый момент для его вращения с заданной скоростью зависят прежде всего от плотности жидкости, диаметра и числа оборотов винта. Пользуясь теорией размерности, нужно вывести общие формулы, отражающие связь между упором, моментом и указанными характеристиками винта. Входящие в эти формулы коэффициенты упора и момента зависят от геометрических характеристик винта и условий его работы. Значения этих коэффициентов устанавливаются в результате модельных испытаний изолированных винтов. Обычно результаты модельных испытаний представляются в виде кривых зависимости коэффициентов упора и момента, а также к. п. д. винта от его относительной поступи, называемых кривыми действия винта. Студент должен иметь представление о порядке проведения модельных испытаний, методике обработки опытных данных и построения кривых действия винта.

На основании кривых действия винтов с различными геометрическими соотношениями их основных параметров строятся диаграммы для практического расчета гребных винтов.
Работа гребного винта за кормой судна по сравнению с работой изолированного движителя осложняется возникновением искаженного поля скоростей и давлений. Нужно уметь объяснить физическую сущность явлений попутного потока и засасывания, а также знать, какие коррективы при этом следует вводить в формулы для скорости подтекания воды к движителю и его действующего упора.

В процессе изучения расчета гребных винтов студент должен усвоить порядок определения основных параметров движителя и научиться свободно пользоваться диаграммами серийных испытаний винтов при решении различных практических задач в зависимости от наличия тех или иных исходных данных.

Изучая теорию работы и расчет водометных движителей, необходимо запомнить формулу, связывающую упор движителя с эффективной мощностью двигателя и скоростью выброса струи, установить оптимальные значения скорости выброса струи и напора насоса, научиться подбирать насосы для водометных движителей и устанавливать их потребляемую мощность.

Тема 10. Тяговые расчеты

Самоходное судно можно рассматривать как своего рода преобразователь энергии. Тепловая энергия, образуемая в результате сгорания топлива в цилиндрах двигателя, пройдя ряд превращений, преобразуется в конечном счете в механическую энергию передвижения судна, а у буксирных судов - в механическую энергию передвижения буксируемого воза. Нужно знать, какими мощностями и коэффициентами полезного действия характеризуются отдельные звенья превращения энергии на судне. Следует иметь представление о примерных численных значениях отдельных коэффициентов полезного действия судна.
Все три слагаемых в основном уравнении равномерного движения буксирного судна (упор, сопротивление движению и сила тяги на гаке) являются переменными величинами, зависящими от скорости хода судна. Графическое изображение этой зависимости носит название тяговой характеристики судна.

Студент должен усвоить методику проведения полных и сокращенных динамометрических испытаний, имеющих своей целью построение тяговой характеристики судна. Нужно также изучить графический способ определения скоростей движения буксируемых составов по тяговой характеристике буксира и иметь представление о нахождении оптимальной скорости буксировки по максимуму механической работы.

Тема 11. Суда лесосплавного флота

В результате проработки данной темы студент должен усвоить основные сведения о наиболее распространенных судах лесосплавного флота: буксирных катерах Т-63 (Т-63М), пр. 433 (ТМ-73), Т-83, ЛС-56А, пр. 1606, БМК-130М; патрульных судах КС-100 (КС-100А) и ПС-5; грузовых судах Т-101М, Т-89, пр. 456Б; пассажирских катерах Т-101ПМ и "Заря" (пр. 946); служебно-разъездных катерах КС-100АСР, ЛФ-22 и ЛМ-4-87, а также о ряде судов специального назначения: Т-117 и Т-135 для разборки запанных пыжей, ЛФ-38 для формировки плотов и якорницы В-13М.

По каждому из перечисленных типов судов нужно знать следующие данные: марку и мощность двигателя, тип движителя, осадку и скорость хода, а также характеристику имеющегося на судне технологического оборудования.

Тема 12. Техническая эксплуатация лесосплавного флота

При изучении действующих положений по эксплуатации лесосплавного флота важно обратить внимание на порядок закрепления судов за предприятиями и их расстановку по участкам работ, правила содержания судов в эксплуатационном состоянии, правила техники безопасности и охраны труда, функции Речного регистра и судоходной инспекции.

Провозную способность флота принято характеризовать эксплуатационными и техническими измерителями его работы. Студент должен знать различие между этими двумя группами показателей, их назначение и способы определения.

На каждом предприятии составляется план эксплуатации флота, являющийся составной частью технологического процесса работы предприятия. Нужно иметь представление о том, какие вопросы должны найти отражение в этом плане.
Расчет потребности во флоте можно вести двумя способами: по техническим измерителям работы флота или по затраченному рейсовому времени. Нужно понять различие между этими двумя способами расчета и усвоить их методику.
В заключение следует ознакомиться с организацией диспетчерской службы и учета работы флота.

Тема 13. Зимний отстой, ремонт и постройка судов

При изучении зимнего отстоя судов необходимо обратить внимание на следующие основные вопросы: выбор мест для зимнего отстоя и их оборудование, подготовка судов к зимнему отстою, расстановка судов в затонах на зимний отстой, околка судов и их защита от ледохода.
Серьезное внимание следует уделить изучению ремонта судов. Нужно знать, каким видам ремонта подвергаются суда лесосплавного флота, назначение ремонтов и их периодичность.

При ремонте судна возникает необходимость в частичном или полном обнажении его корпуса. Студент должен знать, какими способами достигается частичное обнажение корпуса судна в летнее и зимнее время. Для среднего и капитального ремонта суда вытаскиваются на берег или заводятся в специальные плавучие судоподъемные сооружения - доки. Нужно иметь представление об общем устройстве береговых судоподъемных сооружений и плавучих доков.

Знакомясь с технологией судоремонтных работ, важно обратить внимание на способы ремонта частей корпуса судна и его оборудования, наиболее часто подвергающихся повреждениям. Отдельно следует рассмотреть способы борьбы с коррозией металлических судов. Нужно иметь представление о порядке сдачи судов в ремонт и приеме их после ремонта.
Студент должен изучить основные сведения о проектировании и постройке судов: порядок разработки и утверждения технической документации, общую схему технологического процесса судостроительного предприятия, основные виды судостроительных работ и последовательность их выполнения при постройке судов, основные правила Регистра по постройке судов, спуск судов на воду.