Технология судостроения. Аддитивные технологии в судостроении: настоящее и будущее Технологии кораблестроения

Технология судостроения

ПОСТРОЙКА И РЕМОНТ СУДОВ

Строительство судов осуществляется на специализированных судостроительных предприятиях, которые подразделяются на судостроительные заводы, выполняющие весь объём работ по корпусу, а также некоторые работы по изготовлению судовых механизмов и др.; судостроительные верфи, которые строят только корпус, а механизмы и оборудование получают с других заводов; судосборочные верфи, которые собирают корпус судна из частей (блоков, секций), изготовленных на других заводах.

Строительству судна предшествует проектирование, процесс которого будет рассмотрен позже. Проект судна поступает на завод, после чего начинается подготовка производства. Судно – чрезвычайно сложное сооружение, в его постройке участвуют предприятия различного профиля, и завод-строитель должен заключить договоры с ними на поставку материалов, оборудования, различных изделий. Так, сталь дает металлургический завод, главные двигатели – дизельный, электро- и радиотехническое оборудование – соответствующие специализированные предприятия. В отдельных случаях требуется постройка новых или модернизация старых цехов, построечных мест, коммуникаций и т.п.

После получения заводом теоретического чертежа в специальном помещении – на плазе – в натуральную величину на специально подготовленном полу прежде вычерчивался корпус по практическим шпангоутам. По этой разбивке делались шаблоны отдельных деталей (к примеру, книц), растяжки листов наружной обшивки и др.
Размещено на реф.рф
Позже перешли к масштабной разбивке корпуса (М 1: 5 или 1: 10) на специальных щитах, а работы стали выполнять с помощью фотопроекционной установки. На современных судостроительных предприятиях от плазовой разбивки перешли к компьютерному представлению корпуса судна. Теперь ЭВМ производит аналитическое согласование обводов, строит теоретические и практические шпангоуты, выпускает карты раскроя листов, где указываются точные размеры, форма, расположение каждой отдельной детали на стальном листе, обеспечивает управление работой газорезательных автоматов по вырезке этих деталей и др.

Параллельно разрабатывается рабочая технология постройки судна и готовится специальная оснастка.

Ко времени окончания подготовки производства на завод начинают поступать материалы и оборудование. Стальные листы и профильный прокат попадают на склад стали, где хранятся в отведенных для них местах (по материалам, толщинам листов, размерам и типам профилей). Современные склады стали имеют специальное крановое оборудование с программным управлением, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ позволяет быстро отыскать нужную деталь. Металл может проходить определœенную обработку, к примеру, очистку от прокатной окалины, предварительную окраску.

На заводе имеется несколько корпусных цехов. В одних (корпусообрабатывающих) изготавливают отдельные детали, в других (сборочно-сварочных) из них делают секции (плоские или объёмные), к примеру, в виде нескольких сваренных листов с установленным на них набором, или блоки – участки корпуса, к примеру, в виде целого отсека. Изготовленные секции и блоки поступают на стапель (в стапельный цех), где непосредственно собирается корпус судна. Кстати, во времена клепаного судостроения на стапель подавались отдельные детали - ϶ᴛᴏ намного удлиняло процесс постройки судна и уменьшало производительность завода, поскольку дорогие стапельные места оказывались нужнолго занятыми и не давали возможность закладывать новое судно.

В состав оборудования корпусообрабатывающих и сборочно-сварочных цехов входят гильотинные ножницы и газорезательное оборудование для резки деталей, правúльные (для правки – устранения неровностей) и гибочные вальцы для листов и профилей, прессы для изготовления листовых деталей сложной формы и др.
Размещено на реф.рф
Имеются сварочные автоматы и полуавтоматы для сварки листов между собой, изготовления сварных профилей (тавров), приварки набора. Секции сложной формы делаются на специальных постелях различного вида. Важно заметить, что для сокращения стапельного периода стремятся к укрупнению секций и блоков, подаваемых на стапель, их насыщению (ᴛ.ᴇ. установке фундаментов механизмов, трубопроводов, деталей крепления оборудования и др.). Перенос части корпусных работ в цеха повышает производительность и качество работ, улучшает условия труда. Максимальные масса и габариты секций, подаваемых на стапель, определяются размерами цеха (его ворот) и возможностями кранового оборудования на построечном месте.

На старых заводах суда чаще всœего строились на наклонных стапелях, продольных или поперечных, исходя из того, располагалось ли судно перпендикулярно или параллельно берегу; в последнем случае оно располагается горизонтально, а перед спуском передвигается на наклонные спусковые дорожки. Спускалось на воду оно под действием собственной тяжести, что можно считать достоинством. Недостаток такого способа состоит по сути в том, что спуск неуправляемый; иногда во время спуска судно повреждалось или даже останавливалось, после чего спустить его было очень трудно.

На современных судостроительных заводах построечные места расположены, как правило, горизонтально. Это бывают эллинги (крытые цехи, где на специальных телœежках, оборудованных гидродомкратами и передвигающихся с помощью лебедок, формируется корпус судна, который затем выкатывается к берегу и спускается на воду), сухие судостроительные доки (бетонированные котлованы, часто разгораживаемые на две или даже три камеры, в одной из которых располагается судно, постройка которого близится к концу, а в другой закладывается новое судно).

Существует несколько способов формирования корпуса судна на стапелœе – подетальный, пирамидальный, островной, блочный. Как указано выше, подетальный способ в настоящее время не применяется. Пирамидальный состоит по сути в том, что сборка корпуса начинается с днищевой секции, которая располагается в средней по длинœе части судна (предпочтительно в машинном отделœении, где трудоемкость работ велика), а наращивание идет в стороны и вверх – образуется своеобразная пирамида. Островной способ предполагает закладку первоначально нескольких (двух или трех) секций по длинœе, которые по мере наращивания превращаются в ʼʼостроваʼʼ, впоследствии соединяемые ʼʼзабойнымиʼʼ секциями. При блочном способе отсеки основного корпуса последовательно присоединяются друг к другу, на них устанавливается блок надстройки.

Сварка сопровождается сварочными деформациями – происходит укорочение сварных швов в продольном и поперечном направлениях, коробление листов. Чтобы обеспечить правильность размеров и формы судна, стыковку отдельных его частей, предусматривают припуски, удаляемые при стыковке. В ходе формирования корпуса ведется систематическая проверка размеров и формы судна (которую проще производить на горизонтальных построечных местах). Вместе с тем, проверяется качество сварных швов (путем гаммаграфирования), непроницаемость отсеков (испытаниями наливом воды или сжатым воздухом).

Отметим также, что в составе судостроительных заводов, кроме корпусных, имеются монтажные (механомонтажный, электромонтажный, трубомедницкий и др.), достроечные (малярный, мебельный, корпусно-такелажный), заготовительные (литейный, кузнечный, деревообделочный), вспомогательные (инструментальный, ремонтный) цехи. Часть указанных цехов может отсутствовать, а вместо них существовать отдельные специализированные предприятия.

Обычно на стапелœе стремятся выполнить максимальный объём работ. С этой целью устанавливают главный двигатель, вспомогательные механизмы, судовые устройства и системы, насыщают оборудованием и отделывают судовые помещения. Корпус судна окрашивают. Спусковая масса судна нередко ограничивается возможностями стапельных мест, что может потребовать переноса некоторых работ на достройку.

Спуск судна на воду – очень ответственная операция. Ей придается также большое символическое значение. Обычно на заводах спуск судна, особенно крупного, на воду становится праздником – о борт разбивают бутылку шампанского, судну присваивают имя (снимают покрывало с названия); на торжестве, кроме работников завода, могут присутствовать гости. С этого момента судно оказывается в родной ему стихии - на воде.

При продольном спуске судно вначале располагается на строительных опорах, затем оно пересаживается на спусковое устройство, включающее наклонные дорожки, покрытые или слоем насалки (широко применялась парафино-вазелиновая насалка), или специальными пластмассовыми щитами с малым коэффициентом трения. Важно заметить, что для спуска удаляют задерживающие устройства, после чего судно само спускается на воду. При поперечном спуске движение происходит в поперечной плоскости. Дорожки уходят в воду на ограниченную глубину, так что в процессе спуска могут возникать повышенные динамические нагрузки.

В случае если судно строится в сухом строительном доке, для спуска на воду док просто заполняют водой. Заметим, что при этом судно всплывает вверх, тем не менее, процесс по традиции называют спуском. При постройке в эллинге (в цехе) судно механизированным способом (на гидравлических телœежках) выкатывается к берегу и далее закатывается на специальный спусковой (передаточный) плавучий док. Док с судном отводят на глубокое место и погружают (если у берега глубина достаточная, док погружается на месте), благодаря чему судно оказывается на воде. На современных судостроительных заводах предпочитают управляемый плавный спуск на воду.

Спуском постройка судна не заканчивается. Судно спускают на воду в определœенной, большей или меньшей степени готовности, исходя из возможностей спускового устройства и размеров судна. Лишь небольшие суда после спуска бывают полностью готовы к выходу в море. Остальные после спуска отводятся к достроечной набережной, где идет процесс достройки. В ходе достройки могут устанавливаться некоторые механизмы, приборы, оборудование, отдельные механизмы могут проходить испытания. За ходом постройки наблюдают представители Регистра и Центрального конструкторского бюро (ЦКБ) - проектанта.

Большинство судов строится сериями, состоящими из нескольких единиц – от 2 – 3 до сотен, исходя из назначения и размеров. При серийной постройке есть несколько методов организации труда, которые мы не рассматриваем.

Построенное судно проходит сдаточные испытания, только после них оно передается заказчику. Мы уже указали, что отдельные испытания могут производиться в ходе достроечных работ, что оформляется специальными актами испытаний. Готовое судно проходит швартовные испытания у стенки завода. Во время этих испытаний проверяется работа главных двигателœей, вспомогательных механизмов и систем, судовых устройств. При положительных результатах судно направляется на ходовые испытания, программа которых должна быть более или менее обширной, исходя из того, является ли судно головным или серийным, насколько оно необычно. Судно перед испытаниями должно быть окрашено для уменьшения сопротивления воды, для чего его ставят в док (если с момента спуска прошло более 2 – 4 недель). На ходовых испытаниях определяют скорость судна при различных режимах работы главного двигателя, от самого малого до полного – с этой целью оно делает по 3 пробега на каждом режиме на специально оборудованном участке акватории – мерной миле (мерной линии), во время которых измеряются частота вращения и мощность главного двигателя и скорость судна. Проверяют в действии различные механизмы, судовые устройства и др.
Размещено на реф.рф
Испытания проводит государственная комиссия, их условия и результаты отражаются в подробном акте, составленном по определœенной форме. После испытаний производят ревизию механизмов, ᴛ.ᴇ. проверку их состояния.

Программа испытаний у простых серийных судов сравнительно ограниченная, тогда как необычные или особенно крупные суда проходят испытания в течение нескольких месяцев и даже больше года. Особенно сложной бывает программа испытаний у крупных боевых кораблей и атомных подводных лодок новых типов. В ходе испытаний нередко выявляются недостатки и ошибки различного характера: проектные, конструктивные, технологические, связанные с низким качеством выполнения работ. Эти недостатки стараются, по возможности, устранить. В наиболее сложных случаях судно сдают с недоработками, пытаясь устранить их на последующих судах серии, что может потребовать серьезных исследований.

В случае если суда строятся серией, стоимость постройки головного судна всœегда оказывается заметно больше, чем серийного, из-за затрат на проектирование, изготовление оснастки и т.д.

Судостроительное предприятие обычно принимает на себя гарантийные обязательства. В течение гарантийного срока, который обычно равен одному году, завод бесплатно устраняет неполадки, связанные с низким качеством выполнения работ.

Технология судостроения - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Технология судостроения" 2017, 2018.

«3Dпечатная революция значительно повлияет на судостроение и материально-техническую базу», – рассказывают два младших офицера ВМФ в Proceedings, популярном журнале Военно-морского института в США. Лейтенанты ВМФ Скотт Чини-Питерс и Метью Хипл считают, что 3D печать повлияет на способы и технологии, используемые ВМФ для моделирования и конструирования абсолютно во всех сферах: начиная с кораблей, подводных лодок, авианосцев и заканчивая всем прочим, что находится на борту.

Дальнейшее развитие 3D принтеров могло бы изменить технологии, применяемые ВМФ в судостроении. «Линии производства и верфи будущего поколения могут заменить, фактически, гигантские 3D принтеры, способные максимизировать эффект экономии, который предполагает аддитивный производственный процесс». – Пишут они.

Исчезнет необходимость складирования огромных запасных запчастей. Вместо того чтобы заниматься транспортировкой необходимых или редко используемых запчастей, инженеры смогут просто отсканировать неисправную запчасть и отправить данные на ближайший принтер. Таким образом, на борту корабля нужно будет просто иметь необходимее материалы для 3D печати, что позволит сэкономить площадь и уменьшить вес.

Разумеется, необходимо следить за количеством оставшегося материала и восполнять его запасы, однако ВМФ может провести испытания, чтобы определить оптимальное количество материала, которое нужно иметь на борту, чтобы минимизировать вес. Более того, поскольку материалы имеют жидкую или гранулированную форму, то их можно хранить в компактном виде, что позволит освободить дополнительное пространство, в отличие от громоздких готовых запчастей и защитных упаковок для них.

Помимо прочего, все данные можно хранить на компьютере и обновлять по мере необходимости. Авторы статьи предполагают, что в будущем аддитивные технологии судостроения будут использоваться не только для печати запасных запчастей. 3D печать приблизит фабрики к морякам: «3D принтеры могут использовать для печати материал переработанных старых судов, а ВМФ даже может разработать «концепцию биоразминирования – для обнаружения и обезвреживания боеприпасов, найденных на дне окружающих морей и в районах береговой линии – возможно, при помощи специально разработанных 3D печатных транспортных средств». Также модель судов можно адаптировать для монтажа встроенных принтеров при помощи специальных поддерживающих устройств. И, конечно же, можно применять медицинский 3D принтер для печати медицинских инструментов.

“Основная часть этих идей является лишь предположением будущего, в некоторых случаях настолько смелыми, что вряд ли они когда-нибудь станут реальностью. В то же время перед промышленностью и ВМФ возникла масса препятствий, которые им необходимо преодолеть, чтобы в полной мере ощутить преимущества аддитивного производства», –сообщают авторы.

Профессиональные 3D принтеры и материалы для них все еще стоят дорого, к тому же принтеры могут работать только с отдельными видами материалов. Вдобавок: «ВМФ необходимо определить, кто будет отвечать за качество печатных аналогов армейского предназначение и каким образом».

«Поскольку 3D печать предоставляет противникам США те же возможности, что и для ВМФ, то перед ним встает вопрос обеспечения безопасности, и ВМФ необходимо позаботиться о мерах защиты от кибер-атак в том числе». – Добавили авторы.

По их мнению, пройдут годы, а, возможно, и десятилетия, чтобы решить все возникшие проблемы. Однако процесс разработки и применения возможностей, которые заложены в 3D принтерах, не будет остановлен. Одно из основных заданий для ВМФ – правильно оценивать всю степень экономии, которая будет достигнута с помощью перехода на инновационный способ производства по необходимости, а не складирования ранее произведенных запчастей. Лучшее понимание взаимосвязи новых технологий печати и возможностей производства позволит ВМФ правильно определить их важность и сосредоточиться на конкретных задах, что обеспечит качественный результат. Потенциальные преимущества в стоимости и мощности – просто огромные.

Сегодня технологии 3D-печати уже оказывают сильное влияние на целый ряд производственных отраслей, включая строительную, медицинскую, аэрокосмическую и автомобильную. Теперь же одна знаменитая компания готова вывести аддитивные технологии в море: немецкий производитель яхт и моторных лодок HanseYachts AG интегрирует аддитивные технологии в дизайн и производство судов.

Компания HanseYachts AG, один из крупнейших производителей морских парусных яхт в мире c 1990 года, решила использовать 3D-печать для производства 10-метрового корпуса своей новейшей яхты – Hanse 3D15. Разработка 3D-печатного варианта яхты идет уже третий год, а первым результатом стал специальный 20-метровый 3D-принтер, с помощью которого компания намеревается напечатать корпус судна.

Опытно-конструкторские работы ведутся в сотрудничестве с инженерами компании VBS-Print. Для производства будет использован полимерный композит с древесным наполнителем. Доля переработанных древесных волокон составит порядка 60%.

Карл Делер, главный инженер отдела перспективных разработок HanseYachts AG, поясняет: «Hanse 3D15 будет деревянным судном. За счет новой технологии строительства корпусов мы надеемся не только создавать более прочные суда, но и значительно сокращать время производства для своевременного обеспечения высокого спроса. Благодаря 3D-печати мы сможем удовлетворить индивидуальные требования заказчиков, какими бы они не были».

Текущий проект бесспорно станет важным шагом для HanseYachts AG, но что еще более важно, внедрение аддитивных технологий может иметь революционный эффект на судостроение в целом. Само собой, опытные специалисты могут отнестись к идее с сомнением в силу устоявшихся традиций. Поясняет генеральный директор Hanse Yachts AG, Йенс Герхардт: «Когда наши отраслевые партнеры заявляют, что 3D-печать не может быть успешной, я напоминаю им о внедрении стекловолокна в 60-х, тогда считавшегося не менее спорным материалом для постройки лодок».

HanseYachts AG, ставшая одной из первых компаний, принявших стеклопластик на вооружение в качестве одного из основных кораблестроительных материалов, имеет репутацию новаторского производителя, не боящегося смотреть в будущее. Теперь компания доказывает свою приверженность инновационным методам вновь с помощью проекта Hanse 3D15. «Мы рассматриваем открытость к инновациям в качестве главного конкурентного достоинства нашей верфи, и мы рады сделать новый шаг в развитии международной кораблестроительной отрасли», – заявил Йенс Герхардт.

Британская компания CJR Propulsion, специализирующаяся на производстве кастомизированных гребных винтов и рулевого оборудования, полагается на технологии 3D-печати для прототипирования готовых изделий и испытаний опытных образцов.

CJR Propulsion считается одним из наиболее высокотехнологичных производителей гребных винтов в Европе. В круг клиентов компании входят строители скоростных катеров, рыболовных и транспортных кораблей и даже люксовых яхт.

Политика компании проста: каждое уникальное судно заслуживает идеально подогнанного под конструкцию корабля винта. Но гидродинамика наука сложная – одними лишь расчетами и виртуальным моделированием не обойтись. Для полной уверенности в способности винтов выполнять работу так, как задумано, необходимы зачастую многократные испытания опытных образцов.

С другой стороны, производство винтов – дело сложное и затратное. CJR Propulsion нашла выход из ситуации, закупив 3D-принтеры производства немецкой компании BigRep. Эти устройства аналогичны по конструкции и внешнему виду обычным настольным FDM-принтерам, если не принимать во внимание их огромные габариты.

Однако главное достоинство BigRep заключается именно в размерах. Различные модификации фирменного принтера отличаются по объему области построения, но незначительно. В среднем, эти установки позволяют печатать полимерные модели размером 1х1х1 метр.

«В CJR мы производим рулевое оборудование для люксовых яхт и рабочих лодок. Мы уделяем особое внимание качеству наших продуктов, поэтому каждый винт должен идеально соответствовать целевому судну. Обычно для каждого отдельного корабля мы проектируем свои винты, чтобы они идеально подходили друг другу, а для этого каждый раз требуется изготовление винтов новый формы. 3D-принтеры облегчают задачу, помогая быстро и эффективно производить шаблоны. Аддитивное производство шаблонов очень простое и дешевое, что позволяет нам экспериментировать с самыми разными дизайнами», – рассказывает Саймон Льюис, руководитель отдела вычислительной гидродинамики.

«После покупки 3D-принтеров BigRep мы получили возможность контролировать весь процесс аддитивного изготовления производственных шаблонов, а это делает нас гораздо более конкурентоспособными на рынке», – поясняет Алекс Стивен, глава отдела технических продаж.

А корабли древних греков - лучшими плавсредствами античного времени. Богатые торговые города, такие как Афины и Коринф, имели мощные флоты для защиты своих торговых кораблей. Самым большим и маневренным древнегреческим кораблём считалась триера , приводившаяся в движение 170 гребцами. Её таран, расположенный в носовой части корабля, пробивал бреши во вражеском судне. Но создание триеры обязано появлению других боевых кораблей, более ранней постройки. Именно об этом мой рассказ.

пентеконтор

В архаичный период с XII по VIII век до нашей эры наиболее распространенным типом кораблей древних греков были пентеконторы .

Пентеконтор представлял собой 30 метровое одноярусное гребное судно, приводимое в движение двадцатью пятью весельными с каждой стороны. Ширина составляла около 4 м, максимальная скорость хода 9,5 узлов.

Пентеконторы были в основном беспалубными открытыми судами. Однако иногда этот корабль древних греков оснащался палубой. Наличие палубы защищало гребцов от солнца и от метательных снарядов противника, а также увеличивало грузопассажирскую вместимость корабля. На палубе можно было перевозить припасы, лошадей, боевые колесницы и дополнительных воинов, в том числе лучников, способных противостоять неприятельским судам.

Первоначальнодревнегреческие пентеконторы предназначались в основном для перевозки войск. На веслах сидели те же самые воины, которые впоследствии, сойдя на берег, вступали в сражение. Иными словами, пентеконтор не был боевым кораблем, специально предназначенным для уничтожения других военных судов, а являлся войсковым транспортом. (Прим . Так же, как корабли викингов и ладьи славян , на веслах которых сидели обычные дружинники).

Возникновение желания топить неприятельские корабли вместе с войсками до того, как те высадятся на берег и начнут разорять родные нивы, способствовало появлению на корабле древних грековустройства, получившего название - таран.

Для боевого корабля древних греков, участвовавшего в морских сражениях с использованием тарана, в качестве главного противокорабельного оружия, важными показателями оставались: маневренность - возможность стремительного ухода от ответного удара, скорость хода - способствующая развитию силы удара, и броня - защищавшая от аналогичных неприятельских ударов.

Сохранение этих характеристик сводило на нет расчеты средиземноморских кораблестроителей XII века до нашей эры, тем самым вынудило древних греков искать более рациональные идеи. И изящное решение было найдено.

Если корабль нельзя удлинить, значит, его можно сделать выше, и разместить еще один ярус с гребцами. Благодаря этому количество весельных удалось удвоить, существенно не увеличивая длину древнегреческого корабля . Так появилась бирема .

бирема

В результате добавления второго яруса с гребцами увеличилась и защищенность древнегреческих кораблей . Чтобы протаранить бирему , форштевню неприятельского судна теперь требовалось преодолеть сопротивление большего количества весел.

Увеличение количества гребцов также привело к тому, что от них требовалась синхронность в действиях, чтобы бирема не превратилась в сороконожку, запутавшуюся в собственных ногах. От гребцов требовалось умение чувства ритма, поэтому в античные времена не использовался труд галерных рабов. Все весельники были вольнонаемными моряками, причем получали жалование во время войны, как и профессиональные солдаты - гоплиты.

гребцы биремы

Только в III веке до нашей эры, когда у римлян во время Пунических войн из-за высоких потерь возник дефицит в гребцах, они использовали на своих больших кораблях рабов и преступников, приговоренных за долги, которые прошли предварительное обучение. Появлению образа галерных рабов в действительности вошло в историю с появлением венецианских галер . Они имели иную конструкцию, которая позволяла иметь в команде лишь около 15 процентов обученных гребцов, а остальные набирались из каторжан.

Появление первых бирем у греков датированы концом VIII века до нашей эры. Бирему можно признать первым древним кораблем, специально построенным для уничтожения морских целей противника. Гребцы древних судов практически никогда не были профессиональными воинами как сухопутные гоплиты, но считались первоклассными моряками. Кроме того, во время абордажного боя на борту своего судна, гребцы верхнего яруса часто принимали участие в сражениях, в то время как гребцы нижнего яруса имели возможность продолжать маневрирование.

Легко представить себе, что встреча биремы VIII века с 20 воинами, 12 моряками и сотней гребцов на борту с пентеконтором времен Троянской войны с 50 гребцами-воинами стала бы плачевной для последнего. Несмотря на то, что пентеконтор имел на борту 50 воинов против 20 биремы , его команда в большинстве случаев не смогла бы использовать свое численное превосходство. Во-первых, более высокий борт биремы препятствовал бы абордажному бою, а таранный удар биремы был бы в два раза эффективнее пентеконтора .

Во-вторых, во время маневрирования пентеконторы все его гоплиты задействованы на веслах. В то время как 20 гоплитов биремы могут атаковать метательными снарядами.

Благодаря своим очевидным преимуществам, бирема стала быстро распространяться по Средиземноморью, и на многие века прочно заняло позицию «легкого крейсера » всех крупных флотов. Однако место «линкора » спустя два века займет триера - самый массовый древний корабль Античности.

триера

Триера является дальнейшим развитием идеи многоярусного гребного корабля древних греков. Согласно Фукидиду, первая триера была построена около 650 года до нашей эры и имела длину около 42 метров.

На классической греческой триере располагалось около 60 гребцов, 30 воинов и 12 матросов на каждом борту. Гребцами и матросами руководил «келейст », всем кораблем командовал «триерарх ».

«триерарх»

Гребцы, находившиеся на нижнем ярусе триеры , почти у самой воды, именовались «таламитами ». Их было по 27 человек с каждого борта. Порты, прорубленные в корпусе судна для весел, находились очень близко к воде, поэтому при небольшом волнении часто захлестывались волнами. В этом случае «таламиты » втягивали весла внутрь, а порты задраивались кожаными пластырями.

Гребцы второго яруса назывались «зигитами » и, наконец, третьего яруса - «транитами ». Весла «зигитов » и «транитов » проходили через порты в «парадосе » - специальном коробчатом расширении корпуса выше ватерлинии, который нависал над водой. Ритм гребцам задавал флейтист, а не барабанщик, как на более крупных кораблях Древнего Рима.

Весла всех ярусов имели одинаковую длину 4,5 метра. Дело в том, что если посмотреть на вертикальный срез триеры , то окажется, что все гребцы расположены по кривой, образованной бортом судна. Таким образом, лопатки весел трех ярусов достигали воды, хотя и входили в нее под разными углами.

Триера была весьма узким кораблем. На уровне ватерлинии судно имело ширину около 5 м, и позволяло развивать максимальную скорость хода до 9 узлов, но некоторые источники утверждают, что могло развивать и до 12 узлов. Но, несмотря на относительно невысокую скорость, триера считалась весьма энерговооруженным кораблем. Из неподвижного состояния древние корабли достигали максимальной скорости за 30 секунд.

Как и более поздние римские корабли, греческие триеры оснащались буферным тараном-проемболоном и боевым тараном в форме трезубца или головы.

таран триеры

Наиболее эффективным оружием древних кораблей являлся таран, а вспомогательным, но также достаточно эффективным средством вооруженной борьбы - абордажный бой.

Успех морского сражения в первую очередь зависел от стремительного нанесения удара на полной скорости в борт неприятельского корабля, после которого экипаж должен был также быстро дать задний ход для смены позиции. Дело в том, что атакующий корабль всегда подвергался риску нападения, поскольку мог получить больше повреждений и застрять в обломках весел, а следовательно, утратить ход, и его команда мгновенно будет атакована различными метательными снарядами с борта неприятельского корабля.

тактический маневр триеры - проплыв

Одним из распространенных тактических маневров во время морского боя в Древней Греции считался «diekplus » (проплыв). Целью тактического приема оставался выбор выгодного с точки зрения позиции курса атаки и лишения противника возможности уклониться от удара. Для этого триера двигалась в сторону корабля противника, нанося скользящий удар. При этом, во время прохождения вдоль борта неприятеля, гребцы атакующего корабля должны были по команде втянуть весла. После чего веслам неприятельского корабля с одного борта был нанесен ощутимый урон. Через мгновение нападающий корабль выходил на позицию и наносил таранный удар в борт обездвиженного корабля противника.

Триеры не имели стационарных мачт, но почти все были оснащены одной или двумя съемными мачтами, которые при появлении попутного ветра быстро монтировались. Центральная мачта устанавливалась вертикально и растягивалась для устойчивости тросами. Носовая мачта, предназначенная для небольшого паруса - «артемон », устанавливалась наклонно, с опорой на «акростоль ».

Иногда триеры модернизировались и для транспортных перевозок. Такие суда назывались «гоплитагагос » (для воинов) и «гиппагагос » (для лошадей). Принципиально эти древние корабли ничем не отличались от триер , но имели усиленную палубу, более высокий фальшборт и дополнительные широкие сходни для лошадей.

Биремы и триеры стали основными и единственными универсальными древними кораблями Античного периода с IV по V век до нашей эры. Одиночно или в составе небольших соединений они могли выполнять крейсерские функции: вести разведку, перехватывать неприятельские торговые и транспортные суда , доставлять особо важные грузы и атаковать врага на побережье.

Исход морских сражений решался в первую очередь уровнем индивидуальной подготовки экипажей - гребцов, парусной команды и воинов. Однако многое зависело и от боевых порядков соединения. На переходе древние корабли Греческого флота, как правило, следовали в кильватерном строю. Перестроение в линию производилось в преддверии столкновения с противником. При этом корабли стремились выстроиться в три-четыре линии с взаимным смещением на полпозиции. Этот тактический ход выполнялся, чтобы затруднить противнику проведение маневра «diekplus », ведь сломав весла какому-либо из судов первого ряда, неприятельский корабль подставлял свой борт под таранный удар кораблей соседней линии.

В Древней Греции существовало еще одно тактическое расположение кораблей, которое в современной тактике отвечает глухой обороне - это специальное круговое построение. Оно имело название «еж » и применялось в тех случаях, когда требовалась защита кораблей с ценным грузом или уклон от линейного сражения с превосходящими кораблями противника.

В качестве вспомогательных кораблей , авизо или рейдеров использовались одноярусные галеры - «униремы », наследники архаичных триаконторов и пентеконторов .

В классический период V века до нашей эры флот Древней Греции составлял основу военной мощи и являлся важным компонентом вооруженных сил коалиций Эллады.

Военный флот Древней Греции насчитывал до 400 триер . Древние корабли строились на государственных верфях. Однако их оснащение, ремонт и даже наем гребцов производился за счет богатых афинян, которые, как правило, становились и триерархами - капитанами кораблей. По окончании морского похода триеру возвращали для хранения на базу военного флота в Пирее, а экипаж распускали.

Развитие древнего флота Греции способствовало появлению новой категории граждан - моряков. По своему иерархическому положению они не были богатыми людьми и вне морской службы не имели источников постоянного дохода. В мирный период, когда спрос на высококвалифицированных моряков снижался, они занимались небольшой торговлей или нанимались батраками к богатым землевладельцам. Списанные на берег моряки населяли районы городской бедноты в Пирее и Афинах. Наряду с этим это были люди, от которых зависело военное могущество Древней Греции.

Интересно, что обычный работник зарабатывал примерно полдрахмы в день, а гребцы на кораблях и гоплиты в период военной кампании получали по 2 драхмы ежедневно. На эти деньги можно было купить 40 кг зерна, четыре ведра маслин или 2 ведра недорогого вина. Баран стоил 5 драхм, а аренда небольшой комнаты в бедном квартале - 30 драхм. Таким образом, за месяц морских скитаний обычный весельник мог обеспечить себя провиантом на целый год.

Наиболее крупным кораблем древних греков , построенным в Античности, считается мифическая тессераконтера , созданная в Египте по приказанию Птолемея Филопатора. Источники утверждают, что этот древний корабль достигал длины 122 м и ширины 15 м, а на его борту находилось около 4000 гребцов (по 10 на одно весло) и 3000 воинов. Некоторые историки полагают, что скорее это был большой двухкорпусный катамаран, между корпусами которого была сооружена грандиозная площадка для метательных машин и воинов.

К сожалению, о названиях греческих кораблей известно немного. В Афинах находились две триеры с роскошной внешней отделкой, которые имели названия «Паралия » и «Салами ния ». Эти два корабля использовались для торжественных процессий или для отправки особо важных поручений.

В современном мире благодаря археологическим открытиям и точным исследованиям становится понятно, как был устроен Древний мир, но все чаще современное человечество убеждается, что древние технические достижения и инженерные решения, особенно в области кораблестроения достойны восхищения.

Мореплавание и судостроение с древнейших времен были передовыми областями знаний. И это естественно, ведь море объединяло народы. Торговля и война определяли облик Древнего мира и зачастую были единственными средствами обмена не только товарами, но и техническими достижениями. С архаичных времен морское владычество определяло границы и благосостояние царства и народов, а в эпоху империй стало важнейшим фактором могущества и политической стабильности. Не удивительно, что строительству флотов сильные мира сего всегда уделяли решающее значение.

Важность контроля над морскими коммуникациями и торговлей прекрасно осознавали мореплаватели. Умелое маневрирование флотами, высадка воинов на побережье, да и просто появление боевых кораблей у берегов как демонстрация силы - становились привычными элементами политической борьбы.

В глубине столетий скрыт от современности тот миг, когда первое судно было спущено на воду, но некоторые дальнейшие шаги человечества в области судостроения со временем открывают человечеству занавес, создавая полную картину процесса в окончательном виде. Исследователи могут долго спорить о том, какие гребные суда считались лучшими: античные триеры, титаны эллинистических флотов или галеры итальянских морских держав, но ясно одно - золотой век галер позади.

Так как же строили древние суда ? Как кораблестроители умудрялись достичь таких выдающихся результатов, не обладая знаниями в области гидродинамики? Чтобы понять это, нам необходимо осознать, что технология древнего судостроения совершенствовалась много тысячелетий, пока не достигла своей вершины в античную эпоху, а также то, что кораблестроение было искусство, опыт которого, накапливался годами и передавался из поколения к поколению, выводя основные законы гидродинамики и мореходности корабля.

Технология судостроения древних кораблей до сих пор остается предметом острых споров. Камнем преткновения для исследователей является появление корабельного набора: шпангоутов, вертикальных стоек-пиллерсов, продольных связей - стрингеров и т. д. Поперечные элементы набора корпуса, существуют у всех судов, с тех пор как лодки перестали долбить или связывать из бамбука. Но по какой схеме строились корабли - сначала остов или корпус?

технология судостроения skeleton first

Технология судостроения skeleton first характерна тем, что при строительстве корабля изначально возводился скелет корабля (киль, шпангоуты, штевни) и только потом его обшивали досками, создавая корпус. Такой способ настолько естественен, что с времен средневековых галер он получил право на существование до сих пор.

Однако в последнее время множество исследователей склоняются к мнению, что в античный период в Средиземноморье корабли строились иначе. Этот способ кораблестроения характеризуется в первоначальном выполнении обшивки, которая как бы натягивалась пояс за поясом на приготовленные заранее шаблоны-болваны шпангоутных рамок и только потом по мере готовности корпуса, ребра вставлялись в него, обычно тремя несоединенными между собой ярусами. Такая техника позволила наладить серийное строительство кораблей . Вероятнее всего, имела место технологическая цепочка, которая позволяла создавать корабли большими сериями и в достаточно сжатые сроки. Известны примеры строительства целого флота в течение двух месяцев - флот римского консула Дуилия, принесший римлянам победу при Милах в 260 году до нашей эры был построен в период от 45 до 60 дней. Также существуют свидетельства заготовки и складирования деталей кораблей в специальных ангарах, в которых затем, в случае необходимости, можно было очень быстро собрать большое количество судов. Встречаются упоминания, что корабли, собранные на верфях, снова разбирались, перевозились на огромные расстояния, затем снова собирались, составляя целые флотилии.

Одним словом, существуют два противоположных мнения строительства древних кораблей , но истина, как говориться, находиться посередине. Первый способ skeleton first - более экономичен, менее трудоемок и, в общем, достаточно прост. Второй способ shell first - дорогостоящий и технически сложен, однако благодаря этой технологии судостроения проводилась стандартизация процесса, которая позволяла быстро строить необходимое количество судов, и кроме того давала еще одно важное преимущество - облегчение корпуса судна в полтора раза. Скрепленный таким образом корпус судна, а именно его наружная часть, первоначально обладает большей жесткостью и не требует поперечных связей большого сечения. Это, в свою очередь, позволяло разместить в одном и том же пространстве большее количество гребцов. Такой способ использовался, при строительстве многоярусных больших кораблей. Для них и были жизненно необходимы перечисленные выше преимущества, позволяющие увеличить скорость хода почти на 30 процентов, что способствовало улучшению боевого качества корабля. Ведь скорость хода играла в те времена решающее значение в морских сражениях, где единственным оружием корабля был таран. Построенный по этой технологии мощнейший и скоростной флот обеспечил Греции полувековое господство на море и позволил одерживать победы над превосходящими силами противника. Конечно же этот способ судостроения хранился в строжайшем секрете и был унесен древними корабелами в могилу вместе с гибелью античного мира. Так или иначе, эта технология судостроения была утрачена.

технология судостроения shell first

Так как же возникла технология shell-first? Совершенно очевидно, что первоначально, небольшие долбленые лодки строились без чертежей - на глаз. В дальнейшем, естественное стремление доисторических судостроителей увеличить плавучесть, вместимость и незаливаемость лодки эмпирически привело их к созданию корпуса как такового. Вначале кораблестроители старались увеличить объем цилиндрической части ствола. Для этого они использовали разные методы распаривания и последующего расширения долбленой части с помощью распорок. Постепенно такая конструкция из цилиндрической формы преображалась в форму близкую к нашему пониманию лодки. Со временем появился развал бортов и сужение оконечностей. Однако очень скоро такое развитие кораблестроения достигло своего предела. Кроме того, при распирании цилиндра, возникало понижение надводной части борта на миделе, в противовес чему стали надстраивать центральную часть бортов долбленки. Вероятнее всего, при строительстве подобных «скорлуп» и возник корабль в нашем поминании этой конструкции. Все остальные элементы появлялись эмпирически. Киль, возможно, возник в результате стремления уменьшить долбленую часть, сократив тем самым трудоемкость и значительно облегчив конструкцию. Штевни понадобились как элементы, соединяющие планки выросшего борта в оконечностях. А реберный каркас, очевидно, появился, когда размеры «скорлупы» выросли настолько, что возникла необходимость скреплять наружные элементы изнутри.

Ключевым моментом в понимании возникновения технология судостроения shell first являются два существовавших с древнейших времен метода соединения поясьев обшивки: клинкерный и вгладь.

а) обшивка вгладь; б) клинкерное соединение;

Клинкер, имеет некоторое преимущество для ранних методов кораблестроения, во-первых, благодаря большей водонепроницаемости обеспеченной конструктивно. Также клинкер предпочтительнее и для технологии возведения корпуса без предварительного скелета и чертежей. Ведь, при отсутствии внутреннего каркаса, соединение поясьев между собой удобнее вести накладывая планки внахлест. А главное, каждая последующая доска, ложась на предыдущую, повторяет ее кривизну, используя долбленую часть в качестве шпунтового пояса, т. е. своеобразного лекала-шаблона.

Корпус, в данном случае, образуется как естественное продолжение долбленого ствола, который постепенно эволюционирует в днище, а затем в киль. Вероятно позднее, примерно в начале третьего тысячелетия до нашей эры был изобретен метод стыковки поясьев - обшивка вгладь. Очевидно, он стал возможен, когда крепление планок кораблестроители стали осуществлять при помощи своеобразных пластин-нагелей из более твердых пород древесины.

Именно обшивка вгладь в сочетание с методом крепления поясьев нагельными планками, с последующим фиксированием их деревянными штифтами в верхнем и нижнем поясах (метод mortise and tenon), стала основой технологии судостроения shell-first, что означает - вначале корпус. Техника эта, скорее всего, появилась вполне естественным путем, как говориться, методом проб и ошибок и совершенствовалась несколько тысяч лет.

Новые методы строительства требовали большого уровня стандартизации деталей, грамотного персонала и налаженной структуры верфей. Поэтому неудивительно, что появление первых мореходных судов напрямую связано с централизацией власти и образованием древнейших государств.

метод судостроения mortise & tenon

В период античности ключевую роль в технологии судостроения shell-first стал играть метод mortise & tenon, который пришел на смену технологии «шитья».

на фотографии - реставрированная часть корпуса торгового судна найденного в 80-х годах XX века в итальянском городе Комачо. Здесь наглядно показан метод стыковки поясьев наружной обшивки корабля. На торце верхнего пояса видны пазы, чуть ниже отверстия для нагелей

Суть метода заключался в том, что на торцах досок поясьев, с шагом 20-50 см, как и раньше, выполнялись пазы (mortise), в которые затем, при стыковке вкладывались пластины из более твердых пород деревьев. Однако те, в свою очередь, не сшивались, как раньше, а гужонились штифтами (tenon) в верхнем и нижнем поясах. Такая пронагелеванная обшивка была жестко связанной, и в тоже время достаточно гибкой. А главное, теперь конструкция не боялась продольных смещений, которые неизбежно приводили к разрыву сшитых узлов. Да и сами эти смещения уменьшились, ведь мягкие канаты были заменены на штифты из твердой древесины. Это обеспечивало поперечную и продольную жесткость, вполне достаточную, чтобы располагать шпангоуты реже, делать их тоньше и, самое главное, составными, используя для этого весь подручный материал. Таким образом, шпангоуты играли роль ребер обеспечивающих лишь местную жесткость. Общая продольная и поперечная прочность судна создавалась самой скорлупой-обшивкой.

На крупных судах дополнительно устанавливались бимсы и палубный настил. Трудно сказать, когда появилась подобная технология судостроения . Однако она широко применялась финикийскими мореплавателями. В то время металлический крепеж применялся крайне редко и в отношении крепления обшивки к шпангоутам, сохранялся прежний метод сшивки.

а) крепление обшивки к шпангоутам с помощью сшивки;

б) крепление поясьев обшивки между собой методом mortise & tenon;

В классический период строительство различных типов кораблей, включая знаменитые триеры, было поставлено на конвейер и отточено до совершенства даже в мельчайших деталях. Сложная и дорогостоящая технология кораблестроения , которую изначально могли себе позволить только богатые державы, являлась таковой лишь при строительстве первого судна. Много средств и времени уходило на создание технологической оснастки, на стандартизацию и унификацию деталей, а также на обучение и содержание высококвалифицированных специалистов. Зато затем проведенная подготовка, которая сегодня называется в судостроении «нулевым этапом», оправдывала себя полностью и позволяла в короткие сроки строить целые флотилии.

Подытожив можно сказать, что в основном в античный период корабли строились по технологии судостроения shell first - сначала корпус. Причем базировался этот способ на принципе крепления поясьев обшивки вгладь, методом mortise & tenon, т. е. укладкой соседних планок из более твердой древесины, которые в свою очередь фиксировались штифтами в верхней и нижней части. Такая техника эмпирически развивалась из различных методов сшивки корпуса, и применялась в юго-восточном Средиземноморье, как минимум с начала третьего тысячелетия до нашей эры. Во втором тысячелетии эта технология кораблестроения легла в основу строительства могущественных флотов народов эгейской культуры. В начале первого тысячелетия подобная практика уже широко использовалась финикийцами, а в классический период приобрела окончательный вид при строительстве греческих триер.

Технология судостроения shell first позволяла строить корабли большими сериями в очень сжатые сроки, и применялась для создания, как военных, так и транспортных судов. Это было жизненно необходимо во время войн или больших колонизационных экспедиций. В то же время строительство огромных судов, таких как большие корабли Калигулы, производились по технологии судостроения skeleton first - вначале остов, ведь все преимущества серийности в таких специальных проектах терялись, зато прочности скелета этих гигантов придавалось особое значение.

Тысячу лет назад в современных Сиракузах в ванне сидел изобретатель пытавшийся узнать, сделана ли королевская корона из чистого золота. В конце концов, он нашел ответ, выскочил из ванны, и голышом побежал по улице, оглашая окрестности знаменитым теперь возгласом «Эврика». Так из истории Архимед открыл основополагающий закон физики - на тело частично или полностью погруженное в воду действует сила, равная массе воды вытесненной этим телом. Вес тела выступает в роли давления, направленного вниз и может противодействовать давлению воды направленному вверх; если две эти силы равны тело плывет. Благодаря закону Архимеда человек получил возможность строить корабли любого размера из любого материала, а закон остается основной формулой при расчетах этих показателей.

Современная технология судостроения разделяется на несколько этапов.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ПОДГОТОВКА

В период конструкторской подготовки производства разрабатывают проект судна. Разработку проекта корабля, как правило, проводят в четыре этапа:

1. Техническое предложение

Техническое предложение содержит: схемы общего расположения судна, мидель-шпангоута, расположения механизмов в машинном отделении, расположения специальных устройств и эксплуатационно-экономический расчет.

2. Эскизный проект

Эскизный проект содержит чертежи общего расположения судна, теоретический чертеж, конструктивный мидель-шпангоут, расчеты весовой нагрузки.

3. Технический проект

Технический проект содержит: договорную документацию (чертежи общего расположения судна, спецификации по общесудовой, корпусной и механической части, системам и электрооборудованию), проектную документацию (чертежи по общесудовой и корпусной части), чертежи по механической части (установка главных двигателей и валопровода и схемы трубопроводов), чертежи общесудовых систем, чертежи электрооборудования, расчеты прочности по теории корабля, весовой нагрузки.

4. Рабочий проект

Рабочий проект содержит: рабочие чертежи и всю технологическую документацию, объем которой устанавливает предприятие-судостроитель в зависимости от степени подготовленности производства, от типа и размерений судна, размера серии и прочих данных. В состав рабочего проекта входят разрабатываемые вновь, а также типовые, обезличенные и нормализованные чертежи.

При конструкторской подготовке производства осуществляется унификация оборудования и материалов, решаются вопросы о технологичности конструкций и ремонтопригодности судна, обосновывается метод его постройки и производится разбивка корпуса на секции. Существует несколько способов сборки корпуса судна на стапеле: подетальный, секционный и блочный.

При подетальном способе предусматривается сборка корпуса на стапеле из отдельных деталей. Производственный цикл стапельной сборки корпуса судна в этом случае очень длительный. Сокращают его применением секционного и особенно блочного способов, обеспечивающих: расчленение процесса сборки на предварительную и стапельную; перенос значительной части корпусосборочных работ в цех; применение автоматической и полуавтоматической сварки; установку оборудования в секции и блоки.

При секционном способе формируют корпус на стапеле преимущественно из предварительно собранных плоскостных, полуобъемных или объемных секций. Плоскостные секции состоят из полотнища плоского или с прогибью не больше меньшего размера секции в плане с приваренным к нему с одной стороны набором одного или двух направлений. Полуобъемными называют такие секции, у которых стрелка прогиба полотнища меньше размера секции в плане. Объемными считают такие секции, высота балок набора которых превышает меньший размер секции в плане.

При блочном способе корпус судна на стапеле собирают из блоков судна или блоков секций. Блок представляет собой часть корпуса судна, по возможности ограниченную конструкциями, образующими замкнутые отсеки, с установленными механизмами, трубопроводами, изоляцией. Его собирают из плоскостных секций днища, бортов, палубы и переборок, полуобъемных и объемных секций. При разбивке корпуса на секции учитывают производственные, конструктивные и технологические факторы.

РАЗБИВКА КОРПУСА СУДНА НА ПЛАЗЕ

Конструкторские бюро обычно выполняют чертежи корпусов судов в масштабе 1:25, 1:50 или 1:100. При изготовлении деталей и конструкций корпуса по таким чертежам неизбежны масштабные ошибки. Кроме того, эти чертежи не всегда содержат все данные, необходимые для определения точной формы и размеров деталей и конструкций, так как, например, теоретические чертежи выполняют лишь по части сечения шпангоутов, ватерлиний и батоксов. Поэтому на плазе предприятия вычерчивают теоретический чертеж корпуса судна в натуральную величину в трех проекциях. Используя такой чертеж, снимают плазовые данные, заносят их в таблицы, вычерчивают эскизы или изготовляют необходимую оснастку для выполнения корпуснозаготовительных, корпусносборочных и других работ. Плазовые работы - ответственная операция. Недостаточная точность их выполнения может привести к браку.

Плаз представляет собой помещение со специально подготовленным ровным полом, обычно набранным из деревянных квадратных брусков или уложенных на ребро досок, которые чисто строгают, выверяют по шергеню во всех направлениях, грунтуют, шпаклюют и окрашивают масляной краской серого цвета. Плаз должен иметь хорошее естественное и искусственное освещение, и в нем должны поддерживаться постоянные температура и влажность. При разбивке корпуса судна на плазе используют теоретический чертеж корпуса, таблицу плановых ординат, чертеж растяжки наружной обшивки, схему разбивки корпуса на секции и рабочие чертежи секций.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Все корпусные детали разбиты на группы по принципу однородности операций. За основу классификации принимают обычно следующие признаки:

толщину исходного материала;

конфигурацию контура деталей;

наличие и вид погиби;

наличие вырезов и отверстий;

наличие разделки кромок под сварку;

Существуют различные классификаторы корпусных деталей, согласно которых все корпусные детали разбиты на типовые классы и группы. В зависимости от конкретных условий некоторые группы могут быть объединены. На основе принятой разбивки определяют маршрутную технологию обработки деталей и выбирают необходимое оборудование. Весь листовой и профильный металл, применяемый при постройке судов, должен иметь ровную поверхность, так как неровности затрудняют выполнение разметки и резки деталей, а также сборки и сварки корпусных конструкций. Стрелки прогиба листов толщиной 1,5-5 мм не должны превышать 3 мм на метр длины, а у листов толщиной 6-18 мм допускаются до 2,5 мм на метр длины. Профили не должны иметь отклонений от прямолинейности более 2 мм на один метр и более 8 мм на всю длину полосы.

Однако, поступающий на заводы листовой и профильный металл, из-за наличия внутренних напряжений, вызванных неравномерностью охлаждения при прокатке, а также вследствие механических воздействий при транспортировке и погрузочно-разгрузочных работах, как правило, бывает неровным, листы имеют волнистость по длине, местные выпуклости и серповидную кривизну, а профили - винтообразную кривизну и волнистость. Листы и профили, волнистость которых превышает допустимую, правят. У деформированных листов и профилей одна часть волокон вытянута, а другая укорочена, и правка их сводится к выравниванию волокон по длине за счет сжатия вытянутых или растяжения укороченных. Так как растянуть волокна проще, чем сжать, правка листов и профилей основана на принципе растяжения волокон.

Правку выполняют вручную на плите ударами кувалд главным образом профильного металла или механизированными методами, самым распространенным из которых является правка на многовалковых листоправильных вальцах.

Сильно деформированные листы из тонколистовой стали правят на более толстом подкладном листе. Иногда ИСПОЛЬЗУЮТ одновременно подкладной лист и полосовые прокладки. Технология правки листов в листоправильных вальцах регулярно совершенствуется.

ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ КОРПУСНОГО МЕТАЛЛА

Для сохранности корпусов судов в надлежащем техническом состоянии в течение установленного срока службы все поверхности корпусных конструкций должны быть защищены от коррозии. Это достигается их грунтовкой и окраской. Однако поступающий на заводы листовой и профильный металл покрыт прокатной окалиной и образующейся при транспортировке и хранении ржавчиной. Поэтому весь корпусный металл должен быть очищен.

Наиболее производительна очистка корпусного металла химическим и дробеметным способами.

При химическом способе очистки с поверхности металла при травлении в соответствующих растворах удаляются окислы.

Оборудование участка химической очистки металла состоит из последовательно расположенных ванн, заполненных соответствующими растворами, кассет для загрузки металла в ванны и устройства для сушки очищенных листов. Большого распространения химический способ очистки не получил из-за трудности нейтрализации сточных вод. Дробеметный способ очистки заключается в очистке поверхности выбрасываемой металлической дробью под действием высокой центробежной силы. Ударяясь, она удаляет с поверхности металла имеющиеся на ней загрязнения, ржавчину и окалину. После дробеметной обработки поверхность металла приобретает чистый равномерно-шероховатый вид.

ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

гильотинные ножницы

После нанесения разметки корпусных деталей с помощью шаблонов и фотопроекционным способом осуществляется резка деталей. Существует два способа резки корпусных деталей: механический и тепловой. Механическую резку выполняют на ножницах - гильотинных, дисковых, вибрационных и пресс-ножницах.

резка металла лазерной установкой

Тепловая резка основана на сгорании металла, нагретого до температуры воспламенения в струе чистого кислорода и удалении этой струей образующихся окислов. Для нагрева металла используют пламя горючих газов.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СБОРКА И СВАРКА КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Сборочно-сварочные процессы состоят из нескольких основных операций: разметки мест установки деталей; первичного наведения деталей и проверки их положения; причерчивания для удаления припусков; совмещения кромок и закрепления деталей на прихватки или механическим способом; сварки швов и контроля их качества, а также некоторых дополнительных операций: тепловой резки или пневматической рубки при подгонке для удаления припусков; проверки положения и контроля установки деталей и узлов; правки конструкций после сварки.

Целью сборки корпусных конструкций является закрепление собираемых частей конструкции. Сварку соединений в конструкции выполняют в основном механизированными способами (автоматическая сварка под слоем флюса, полуавтоматическая сварка в среде С02 и порошковой проволокой, электрошлаковая, односторонняя сварка с формированием обратного шва). На всех этапах сборки и сварки выполняют проверку положения (контроль) деталей и узлов.

УЗЛОВАЯ СБОРКА И СВАРКА

Наиболее простыми элементами предварительной сборки корпуса являются узлы - технологически законченные части конструкции, из которых в последующем собирают и сваривают секции или корпус судна. Узлы состоят из двух и более деталей, составляющих балочные, фундаментные, рамные и бракетные конструкции, а также листовые полотнища. Изготовление их сравнительно легко поддается механизации и автоматизации, в особенности для корпусов плоскодонных судов с большой цилиндрической частью. Для изготовления узлов, в зависимости от степени механизации, существуют следующие способы: свободная сборка и сварка; кондукторная сборка и сварка; станочная сборка и сварка; сборка на поточных линиях.

Свободную сборку узлов можно выполнять на универсальных сборочных плитах или просто на ровных площадках цеха. Целесообразность такой сборки может быть оправдана только экономическими соображениями - при очень малой серии строительства судов. В большинстве же случаев свободную сборку следует заменять на кондукторную или станочную, при которых экономия труда составляет более 40 процентов. При свободной сборке все операции выполняют вручную. При свободной сборке для качества изготовления применимы временные переносные приспособления (упоры, фиксаторы, струбцины).

Кондукторную сборку узлов , как правило, выполняют без разметки и прихватки элементов; при этом устраняется необходимость удерживать детали при наведении и проверке положения. Кондуктор - это приспособление или устройство, позволяющее закреплять детали узла относительно друг друга в нужном положении, стягивать и удерживать их от свободного перемещения во время сварки; строго контролировать геометрические параметры узла. При сборке в кондукторе уменьшаются сварочные деформации на 30 процентов по сравнению со свободной сборкой и сваркой узлов. При больших сериях строительства судов используют специализированные кондукторы, при малых - универсальные и быстро переналаживаемые.

Станочная сборка и сварка узлов является наиболее прогрессивной. Однако для ее осуществления требуются определенные условия и, прежде всего, достаточно большая серийность изделий. Станочное изготовление узлов отличается высокой производительностью, достигаемой за счет механизации операций, а также за счет совмещения сборки и сварки в единый процесс. Удельное значение механизируемых операций достигает 80 процентов, что позволяет повысить по сравнению с кондукторной сборкой производительность более чем в 2 раза.

СБОРКА И СВАРКА СЕКЦИЙ

Сборка и сварка секций корпуса и надстроек - основные процессы постройки судна. Трудоемкость изготовления секций составляет более половины от общей трудоемкости сборки и сварки корпуса.

Расчленение корпуса на секции и установка их в удобное для сборки положение определили потребность в такой технологической оснастке, которая бы создавала базовую опору и фиксировала сложные обводы судового корпуса, обеспечивала взаимозаменяемость всех изготовляемых на ней секций. Основными видами оснастки для изготовления секций являются стенды и кондукторы, снабженные различными приспособлениями и переносными средствами механизации.

Изготовление блоков секций. Для сокращения стапельных работ, увеличения объема насыщения деталями, узлами и агрегатами механического оборудования судна отдельные плоскостные или полуобъемные секции и узлы собирают (формируют) в блоки секции. К этому типу также относятся и блоки надстроек, формируемые из плоскостных секций и палуб. Сборку и сварку блоков секции выполняют на опорных устройствах типа кильблоков или «клеток» на стапельных тележках и в стапель-кондукторах. Сварочных швов при изготовлении блоков сравнительно мало, поэтому сварочные деформации незначительны.

СПОСОБЫ СБОРКИ КОРПУСА СУДНА

При постройке судна существует несколько способов сборки корпуса судна.

секционная сборка корпуса судна

Технология судостроения на стапеле из плоскостных и объемных секций включает комплекс установочно-проверочных работ. Установочные работы состоят из операций по раскреплению и перемещению секций, проверочные - по проверке положения конструкции. Значительная трудоемкость этих работ объясняется наличием технологических припусков, которые на стапеле необходимо размечать и обрезать. Наличие припусков по монтажным кромкам заставляет при сборке корпуса на стапеле дважды устанавливать и проверять положение каждой секции (для стыкования после обрезки припуска).

блочная сборка корпуса судна

При блочном способе формирование корпуса в судостроении начинают с установки закладного блока, в состав которого входит машинное отделение судна, где необходимо произвести большой объем механомонтажных работ. В нос и корму от закладного блока последовательно пристыковывают остальные блоки. Формирование корпуса из плоскостных секций по отсекам является разновидностью блочного метода постройки. В качестве закладного также принимают наиболее насыщенный механизмами и системами отсек судна. Последующие блоки-отсеки формируют в нос и корму, присоединяя секции к закладному.

кольцевой кантователь

Наиболее рационален поточно-позиционный способ блочной постройки судов, который позволяет организовать ритмичное производство.

При строительстве судов в современной технологии судостроения применяют также смешанные секционно-блочный, секционно-подетальный и новые способы. Например, корпусы буксиров длиной до 53 м изготовляют из двух половин, разделенных по диаметральной плоскости. При сборке блоков состоящих из двух-трех секций сборка производится «бортом вверх». На стапеле обе половины с помощью кранов устанавливают в требуемое положение и сваривают по линии монтажного стыка. Суда небольшого водоизмещения собирают из максимально укрупненных элементов корпуса или моноблочным методом с помощью кольцевого кантователя.

ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ :

1. Совокупность приемов и способов изготовления судовых конструкций и по-стройки судна в целом. Включает принципиальную технологию и отдельные производственные процессы (по отдельным видам судостроительного производства). Принципиальная тех-нология регламентирует метод постройки судна, способ формирования корпуса, разбивку судна на сбо-рочные единицы и др. Технология отдельных производственных про-цессов в зависимости от видов судостроительного производства регламентирует способы выполнения работ, производственное оборудование, оснастку, приспособления, инструмент. При выборе производственных процессов исходят из необходимо-сти обеспечения наивысшей производительности труда, требуемого качества продукции, минимальных затрат материальных ресурсов и минимальной себестоимости про-дукции. Исторически начало судостроения можно от-нести к IV-VII тыс. до н. э., то есть к эпохе изготовления примитивных плотов из дерева или камыша и долбле-ных челнов. Для их постройки использовались все орудия, которыми тогда располагало человечество, - каменные и бронзовые топоры, огонь и прочее. По мере развития средств производства росли размеры судов, усложня-лись их конструкции и оборудование. Для постройки судов создавались специальные площадки - стапели, вокруг которых концентрировались необходимые производства: плотничное, такелажно-тросовое, парусное, кузнечное и др. Так возникли судостроительные верфи. Переход в начале XIX в. от деревянного судостроения к металлическому резко из-менил лицо верфи. Появились новые цехи по постройке корпусов судов, изготовлению судовых машин и котлов, развивалась механизация производственных процессов. Это спо-собствовало появлению верфей широкого профиля с машиностроительной частью. Переход от клепки металлических корпусов судов к электросварке в начале XX в. позволил формировать их на стапелях из крупных сборочных единиц (секций, блоков), что обеспечило перенос боль-шого объема работ с построечных мест в цехи. С разви-тием техники и появлением новых конструкционных материалов совершенствовались методы постройки судов; на смену подетальному пришли секционный, а затем и блочный методы. Все большее распространение в судостроении находят модульные принципы: модульно-агрегатный метод проектирования и постройки судов, модульная система формирования, отделки и оборудования судовых помещений. Получили широкое развитие поточные формы производства (поточно-бригадные и поточно-пози-ционные), обеспечивающие большую ритмичность производства, высо-кий уровень специализации, применение высокопроизводительного оборудования. Важнейшим направлением раз-вития технологии судостроения являются механизация и автоматизация производственных процессов, включая комплексную механизацию и автоматизацию процессов изготовления деталей кор-пуса судна на основе широкого применения машин с ЧПУ, создание механизированных поточных линий для изго-товления основных типов узлов и секций корпуса судна. В настоящее время на смену традиционным направлениям совершенствования и механизации производственных процессов в судостроении приходят принципиально новые, осно-ванные на широком применении промышленных роботов, робототехнических комплексов и гибких производственных систем. Существенное влияние на развитие технологии судостроения, в том числе на механиза-цию и автоматизацию судостроительного производства, оказывает применение математических методов и электронной вычислительной техни-ки на различных стадиях подготовки судостроительного производства и управление технологическими процессами.
2. Научная дисциплина, разрабатывающая и совер-шенствующая приемы и способы изготовления судовых конструкций и постройки судна в целом.