На формованном судне внутренний балластный киль установить гораздо
проще, чем наружный. Однако никакой внутренний киль не может иметь такую
компактную конструкцию или быть настолько опущен вниз, как наружный. Но
меньшая стоимость, простота устройства и ряд других преимуществ являются
вескими доводами в пользу установки внутреннего киля, а в случае удачно
разработанной конструкции можно свести его недостатки к минимуму. Кроме
того, конструкцию этого киля несложно усовершенствовать в процессе
производства.
Внутренний балластный киль не следует путать с расположенным внутри
балластом. На судах, построенных в традиционном стиле, имеется
деревянный киль для сопротивления дрейфу, а в трюме - балласт в виде
нескольких стальных или свинцовых болванок, старых колосниковых решеток,
камней или цемента. Такой балласт, как правило, плохо закреплен и
расположен слишком высоко. Но он используется только на тяжелых судах
(например, рыболовных) с низким отношением массы балласта к общей массе
судна, для которых ходовые качества не являются самыми важными, в то
время как основное достоинство яхт заключается в легкости их хода и
высокой маневренности.
В отличие от балласта внутренний балластный киль на формованных судах
представляет собой в основном полое ребро, заполненное балластным
материалом, опущенным гораздо ниже <классического> балласта в трюме, т.
е. находящимся примерно на том же уровне, на котором должен
располагаться наружный балластный киль. Внутренний балластный киль
обеспечивает такое же высокое значение отношения массы балласта к общей
массе судна, как и наружный. Вместе с тем он оказывает сопротивление
дрейфу, так как имеет форму опущенного вниз ребра. Очень важно, что
балласт в киле прочно и надежно закреплен, поскольку известны случаи,
когда на застигнутом шквалом судне образующие балласт болванки пробивали
палубу и вылетали за борт.
Рис. 67. Устройство внутреннего киля.
Общее устройство внутреннего балластного киля показано на рис. 67.
Внутренняя полость формованной обшивки 1 заполнена кусками свинца или
металлолома, залитыми бетоном или смолой 2, и заделана сверху путем
заформовки 3. Формованная обшивка заканчивается не над килем, а у его
конца, образуя полый выступ. По форме этот выступ обычно схож с наружным
килем. Пространство внутри него заполняется балластом. Таким образом,
киль образует единое целое с формованной конструкцией корпуса. Балласт,
которым заполняется киль, стоит значительно дешевле изготовляемой с
жесткими допусками отливки для наружного киля. Этот балласт может быть
цельной деталью, но чаще всего он состоит из металлолома, отходов
штамповочного производства, дроби, соединений бария и других компактных
и тяжелых предметов. Изготовлять металлическую отливку по месту нельзя,
так как тепло разрушит стеклопластиковую оболочку. Обычно отдельные
куски металла скрепляются вместе цементным раствором или смолой. Такую
смесь можно приготовить предварительно и потом заполнить ею полость киля
или же заложить куски балласта в киль и затем залить связующим
веществом. Первый способ предпочтительнее, поскольку вязкое связующее
может не проникнуть до дна или не пропитать весь балласт.
Если связующим служит смола, то при отверждении вследствие значительного
выделения тепла стеклопластик может быть поврежден или залитая масса
потрескается. Такое связующее нужно вводить небольшими порциями.
Связующее следует приготовлять с использованием не обычно применяемых
при формовании смол, а смол низкореактивных. Для снижения тепловыделения
количество вводимого в смолы отвердителя необходимо сокращать до
минимума. Поскольку в данном случае характер протекания процесса
отверждения не столь важен, можно менять соотношение компонентов
связующего в более широких пределах; чем при формовании конструкций из
стеклопластика. Одним из веществ, которые замедляют процесс отверждения
и уменьшают тепловыделение, является вода. Существуют смолы,
растворяющиеся в воде.
В качестве балласта мог бы послужить только один бетон, но он слишком
легок по сравнению с металлом (впрочем, и металл в виде отдельных кусков
также гораздо легче металлического монолита). Оптимальные результаты
дает использование бетона с добавками, повышающими объемную массу всей
композиции. Добавлять в бетон лучше металлы или соединения бария, а не
камень или песок. Бетон должен быть водостойким и густым, с высоким
содержанием цемента, тщательно уплотненным, так как воздушные полости в
нем являются <отрицательным> балластом.
Использовать в качестве балласта свободно уложенные несвязанные элементы
не рекомендуется. Мелкие частицы в этом случае просто выпадут, если киль
будет слегка поврежден, (Одно судно потеряло половину содержимого
балластного киля, а владелец это даже не сразу заметил.) Свободно
расположенные части балласта утрясаются, и образуются пустоты. Если
внутрь киля проникнет вода, сталь начнет ржаветь, и хотя теоретически
масса при этом не уменьшится, ржавая вода, вытекающая из киля,
постепенно будет уносить с собой балласт. Ржавеющий металл увеличивается
в объеме, что может вызвать возникновение значительного давления. Точные
значения его пока неизвестны.
Кроме того, незакрепленные части балласта при движении судна будут
перемещаться и производить шум. Более крупные из них станут ударяться о
стенки киля, что повлечет за собой износ стеклопластиковой оболочки.
Поскольку заполненная балластом внутренняя полость киля обычно
заделывается, произвести осмотр ее не представляется возможным. Даже
когда эта полость не заделана, проникнуть в нее очень трудно. Если же
балласт скреплен связующим в единый монолит, то перемещение его частей
исключается. Ржавчина может образовываться только на поверхности
металла, и балласт не будет вымыт из полости киля и не выпадет из нее.
Цемент вызывает некоторую коррозию стали, особенно мелких кусков. Но
более существенно то, что в присутствии влаги цемент разрушающе
воздействует на стекловолокно. А влага в полость киля может попасть
вследствие течи или при заливке бетона. Цемент с высоким содержанием
глинозема не оказывает вредного влияния на стекловолокно. Недостатком
бетона на основе этого цемента является быстрое схватывание.
Бетон содержит много воды. Если балласт после заливки бетона сверху
заформовать (как обычно и делается), особенно вскоре после заливки
бетона, то в полости киля задержится большое количество избыточной
влаги. Поскольку эта влага обладает щелочными свойствами, при длительном
Контакте со стеклопластиком она окажет на него вредное воздействие.
Лучше оставить залитый бетоном балласт открытым сверху, чтобы бетон мог
постепенно высыхать в течение многих лет.
Если поверхность бетона загладить и окрасить, он вообще не будет
заметен, но может впоследствии потрескаться вдоль кромок. Трещины
следует заделать мастикой. Необходимо принять меры по предотвращению
выпадения забетонированного балласта (из-за нарушения сцепления его со
стенками киля), возможного, например, в той исключительной ситуации,
когда судно перевернется кверху килем.
После установки в полость киля крупногабаритных отливок, выполненных за
одно целое или расчлененных на отдельные блоки, необходимо заделать все
зазоры. Точная пригонка при этом невозможна и нежелательна. Части
балласта ни в коем случае не должны устанавливаться на место с силой или
заклиниваться под действием собственной тяжести. Для заделки зазоров
может послужить цемент или смола. Лучше использовать не полиэфирную, а
эпоксидную смолу, обладающую более высокими адгезионными свойствами.
Очень важно, чтобы балласт был прочно скреплен со стеклопластиковой
оболочкой. В таком случае балласт укрепляет киль и устраняется опасность
перемещений балласта, внутреннего износа оболочки и нанесения по ней
ударов. Между оболочкой и балластом не будет пустот, которые могли бы
заполниться водой и стать источником скрытых очагов загнивания, а также
причиной повреждений, возникающих при замерзании воды в этих пустотах
зимой.
Наружный балластный киль из стали почти невозможно повредить, он
является превосходным тараном. С таким килем судно может сесть на грунт,
при этом киль будет разбивать камни, как тяжелый молот. Более слабая
стеклопластиковая оболочка внутреннего балластного киля с ее легко
уязвимым наружным декоративным слоем подвергается таким же ударам,
дробящим и истирающим воздействиям. В отличие от стали стеклопластик
легко разбивается от ударов, растрескивается при задевании о камни,
изнашивается вследствие истирания. Внутренний балластный киль является
основной частью судна, и замена его невозможна. Поэтому
стеклопластиковую оболочку в передней и нижней частях внутреннего киля
нужно защитить легко заменяемыми металлическими или деревянными
накладками. Необходимо, чтобы соединения в диаметральной плоскости также
были достаточно прочными и надежными. Следует помнить, что после укладки
балласта доступ к ним становится невозможным. Известны случаи, когда
из-за недостаточной прочности этих соединений суда раскалывались вдоль,
обычно после сильных ударов волн. Выполнить удовлетворительный по
качеству ремонт такого повреждения очень трудно.
Помимо экономии денежных средств за счет меньшей стоимости материалов и
выполнения работ по укладке и заливке балласта на месте (вместо
изготовления точной отливки) применение внутреннего киля сулит и иные
выгоды. Исключаются затраты на приобретение болтов для крепления киля и
устраняются сложности, связанные с необходимостью их установки, затяжки,
контроля и поддержания в должном состоянии соединения киля с корпусом,
что обычно является источником забот в течение всего срока службы судна.
Устранение этих забот - важный вклад в дело достижения минимального
объема профилактического технического обслуживания. При наличии
внутреннего балластного киля не требуется обеспечивать ни дополнительную
толщину, ни опорную поверхность, необходимые для прочного и надежного
соединения с корпусом наружного киля. Эти преимущества с лихвой
перекрывают затраты на формование дополнительной части поверхности,
образующей полость, в которой размещается балласт. При этом масса
балласта распределяется равномерно, а не передается сосредоточенно через
крепящие киль болты. Вместе с тем формование глубокого выступа - дело
непростое: может потребоваться изготовление корпуса из двух половин.
Формование внутреннего балластного киля осуществляется по месту, поэтому
нет необходимости в изготовлении отдельных шаблонов высокой точности с
тщательно рассчитанными припусками на усадку. Металлолом и цемент
недороги, при их использовании не требуется нагревания. Практически
такой киль несложно изготовить в <домашних> условиях, что очень важно
для судостроителя-любителя. В качестве балласта можно использовать
находящиеся под рукой материалы.
Для изготовления внутреннего балластного киля требуется менее сложное
оборудование. Подъем и опускание судна на наружный киль или подъем и
установка такого киля на место с использованием домкратов требуется
производить с большой точностью и аккуратностью. Это очень трудные
операции, в ходе которых приходится внимательно и с большими
предосторожностями манипулировать тяжелыми предметами. С любой же частью
закладываемого в киль балласта может легко управиться один человек.
Однако если отформованный корпус еще предстоит извлекать из формы или
перемещать с места на место, то, разумеется, лучше отложить окончание
изготовления киля на более позднюю стадию оснащения.
Согласно Правилам Регистра Ллойда, толщина обшивки корпуса в месте
расположения внутреннего балластного киля должна вдвое превышать толщину
оболочки этого киля. Такое же увеличение толщины обшивки требуется
обеспечивать на бортах на расстоянии от киля не менее половины его
ширины. Затем толщина обшивки должна плавно уменьшаться до номинального
значения (см. рис. 65). Эти правила предписывают также, чтобы
минимальная ширина киля (складывающаяся из ширины полости и толщины
стенок выступа) была не менее 380 и 830 мм при наибольшей длине судна
соответственно 6 и 24 м. Для промежуточных размеров соотношения будут
пропорциональными. Практика показывает, что для высоких и узких килей
целесообразно выдержать увеличенную толщину бортов на большем, чем
рекомендуют Правила Регистра Ллойда, расстоянии.
Шпангоуты должны доходить до самого низа киля и служить ему опорой (рис.
68). Для придания корпусу 4 прочности, достаточной для восприятия
нагрузки, передаваемой килем 1, шпангоуты 2 следует продолжить до нижней
части киля, а поверх них наформовать уплотнительную накладку 3.
Перемычки в виде флоров 5, которые легко отформовать, подложив плоскую
опору, будут весьма полезными конструктивными элементами, связывающими
боковые части килевого выступа.
Рис. 68. Конструктивное оформление внутреннего
киля.
Эти флоры должны иметь широкие вырезы 6. Это позволит сделать
киль сплошным и тем самым уменьшить количество легкого стеклопластика в
нижней части судна. Заполнитель балок шпангоутов в зоне киля должен быть
изготовлен из сплошного металла. Почему же, собственно, следует так
заботиться о том, чтобы внутри киля не было частей малой объемной массы?
Дело в том, что при этом попусту теряется пространство, необходимое для
размещения балласта. Заполнители шпангоутов очень удобно изготовлять из
свинцовых полос: они легко изгибаются и их можно собирать в пакеты
нужной толщины.
Пространство внутри киля, не занятое балластом, целесообразно
использовать для хранения и установки тяжелого оборудования, например
цепей, баков для топлива, масла и воды. Двигатели, хотя они и обладают
большой массой, здесь устанавливать не следует, поскольку вокруг
необходимо оставлять много свободного места для доступа к ним. Часто
пустые пространства закрывают перегородками с целью образования удобных
гладких трюмов и предотвращения попадания воды в полости, откуда ее
невозможно выкачать. Достаточно прочные перегородки позволяют получить
добротную коробчатую балку. Но легкая облицовка придает немного
прочности, кроме того, трюмная вода часто просачивается через нее,
скапливается в нижней части выступа и загнивает там.
