Форштевень

Форштевень — это носовая оконечность корпуса судна, представляющая собой продольную балку или конструкцию, которая является продолжением киля в носовой части и образует носовое заострение корпуса. Форштевень является одним из основных элементов набора корпуса, обеспечивающим его продольную прочность, а также определяющим форму носовой оконечности и её гидродинамические характеристики. В зависимости от типа судна и материалов корпуса, форштевень может иметь различную форму, конструкцию и способ соединения с другими элементами набора.

История

Первоначально, на деревянных судах, форштевень представлял собой мощный брус, вытесанный из ствола дерева естественной кривизны (так называемый «кривой» лес) или составленный из нескольких частей. Он служил основой для крепления носовой обшивки и принимал на себя значительные нагрузки при ударах о волны и при столкновениях. В парусном флоте форштевень часто имел наклонную форму, что было связано с конструкцией бушприта и необходимостью размещения носовых украшений (галеонов). С развитием судостроения и переходом к металлическим корпусам в XIX веке форштевень стали изготавливать из кованого, а затем и литого железа, а позже — из стали. В XX веке, с появлением сварки, форштевни стали сварными конструкциями, что позволило снизить их вес и повысить технологичность.

Конструкция и типы

Форштевень является частью продольного набора судна. В нижней части он соединяется с килем, а в верхней — доходит до палубы или выше, образуя носовую стойку (кницу). В зависимости от формы и назначения, различают несколько основных типов форштевней:

• Прямой (наклонный) форштевень. Классический тип, характерный для большинства транспортных судов. Он имеет прямую или слегка изогнутую форму, наклонённую вперёд относительно вертикали. Такой форштевень обеспечивает хорошую всхожесть на волну и уменьшает заливаемость палубы.
• Ледокольный форштевень. Специальная форма, предназначенная для плавания во льдах. Он имеет значительный наклон (обычно 20–30 градусов от вертикали) и часто — усиленную конструкцию. При движении ледокола такой форштевень наползает на лёд и разрушает его под собственным весом судна. Для ледоколов и судов ледового плавания характерен так называемый «ложкообразный» форштевень, который в поперечном сечении имеет форму, напоминающую ложку, что способствует отводу битого льда под корпус.
• Бульбовый форштевень. Характерен для современных крупнотоннажных судов (танкеров, балкеров, контейнеровозов). В нижней части форштевня, ниже ватерлинии, имеется специальное утолщение — бульб (луковица). Бульб изменяет характер обтекания корпуса водой, уменьшая волновое сопротивление и повышая ходовые качества судна. Бульб может быть как составной частью форштевня, так и отдельной конструкцией.
• Клиперский (выдающийся вперёд) форштевень. Характерен для парусных судов XIX века (клиперов). Он имел значительный изгиб вперёд, что позволяло увеличить длину судна по ватерлинии и улучшить его ходовые качества, а также создавало дополнительное пространство для носовых украшений.
• Прямой (вертикальный) форштевень. Встречается на некоторых типах судов, например, на речных и озёрных, а также на судах с вертикальным носом. Он менее эффективен с точки зрения гидродинамики, но проще в изготовлении.

Материалы и изготовление

В современном судостроении форштевни изготавливаются из судостроительной стали марок, обладающих высокой прочностью и хладостойкостью (для ледового плавания). Для маломерных судов (яхт, катеров) могут использоваться алюминиевые сплавы, стеклопластик или композитные материалы. На деревянных судах форштевень по-прежнему изготавливают из прочных пород древесины (дуб, тик, ироко).

Технология изготовления зависит от типа судна и масштаба производства. На крупных верфях форштевни изготавливают методом гибки листового металла или сварки из отдельных секций. Для ледоколов и судов ледового плавания форштевень часто отливают как единую стальную отливку (литьё) или изготавливают ковкой. В последующем он подвергается механической обработке и термообработке для снятия внутренних напряжений.

Функции и значение

Форштевень выполняет несколько ключевых функций:

1. Обеспечение продольной прочности. Являясь частью продольного набора, форштевень воспринимает изгибающие моменты, возникающие при движении судна на волнении, и передаёт их на киль и другие продольные связи.
2. Формирование носовой оконечности. Определяет гидродинамическую форму носа, влияя на сопротивление воды движению судна, его всхожесть на волну и заливаемость палубы.
3. Защита корпуса. Принимает на себя удары при столкновениях с плавающими предметами, льдинами, при швартовке и ударах о причал. У ледоколов и судов ледового плавания форштевень является основным элементом, разрушающим лёд.
4. Крепление элементов. Служит основой для крепления носовой обшивки, палубного настила, а также для установки якорных клюзов, якорных труб и других устройств носовой части.

Интересные факты

• На старинных парусных судах форштевень часто украшался резными фигурами (галеонами), которые изображали мифологических существ, животных или национальные символы. Эта традиция сохранилась до сих пор на некоторых учебных и исторических судах.
• В русском языке слово «форштевень» происходит от нидерландского «voorsteven» (voor — «передний», steven — «штевень»), что буквально означает «передний штевень». Аналогично, кормовая оконечность называется «ахтерштевень».
• Конструкция форштевня ледоколов нередко включает в себя систему подогрева (паровую или электрическую) для предотвращения намерзания льда на корпус в районе носовой оконечности.
• В некоторых случаях, для повышения эффективности работы бульба, его форма может быть оптимизирована под конкретную скорость судна и его осадку. Неправильно спроектированный бульб может ухудшить ходовые качества.

Источники

• Ашик В. В. «Проектирование судов». — Л.: Судостроение, 1985.
• Бронников А. В. «Конструкция корпуса судна». — М.: Транспорт, 1991.
• Ногид Л. М. «Теория и устройство судна». — М.: Транспорт, 1967.
• Справочник по судостроению / Под ред. В. М. Пашина. — СПб.: Судостроение, 2004.
• Шифрин Л. Б. «Устройство и основы теории судна». — М.: Транспорт, 1988.