Введение в кораблестроительные специальности

Интересную форму имеют так называемые трисеки, полупо­груженные пассажирские или контейнерные суда, у которых на расчетном режиме ватерлинию пересекают только стойки 25. Верхнее строение 24 находится выше ватерлинии и хорошо защищают от волн, а гондолообразные погруженные корпуса 25 уде­лены под ватерлинию на такое расстояние, что становится не­значительным волнообразовательное сопротивление и обеспечи­вается мореходность (в том числе благоприятная работа движи­телей). Термин "трисек" означает, что основные полезные объ­емы еэого судна (пассажирские салоны, контейнерные  трюмы) сосредоточены в "трех сечениях" (24 и два 26).

Кроме фермы мидель-шпангоута, дающей лишь общее пред­ставление о тенденциях формообразования корпуса, мореходные и эксплуатационные качества судов существенно зависят от изменения формы поперечных сечений по длине судна. Это отря­жается в полной мере лишь на теоретическом чертеже (проекции "корпус").

2.8. Формы палубы, днища и ватерлиний

Если посмотреть на судно сбоку, то видно, что в большинстве случаев палубная линия имеет плавную кривизну I с подь-емом от середины к носу и к корме (рис.14,а,д,е).   Твкм кривизна I называется седловатостыю палубы, она повышает мореходность судна, препятствуя заливанию носа и кормы вол­нами.

У судов с большим надводным бортом мореходность доста­точно благоприятная без седловатости, поэтому палубу делам горизонтальной, что упрощает конструкцию и технологию (2 на рис.14,6). У скоростных туристских катеров (рис.14,в,г) И некоторых яхт палубная линия имеет выпуклость вверх 3. Кате­рам это обеспечивает видимость по курсу, когда нос приподни­мается гидродинамическими силами. На яхтах подъем палубы 1 средней части повышает высоту и объем хилого отсека.

В поперечном сечении палуба обычно имеет погибь (выпук­лость вверх), которая способствует скатыванию за борт за­хлестнувшейся в шторм воды.

Килевая линия днища у большинства судов на основной ча­сти длины горизонтальна (4 на рис.14,а,б), это рационально по конструкции и по эксплуатации (при ходе фарватером полнее используется его допустимая глубина). У промысловых судов (рис.14,д) днищу иногда придается конструктивный дифферент на корму 5, удобный при буксировке трала. Килевая линия 6 шлюпок (рис.14,е) и катеров (рис.14,в) делается выпуклой вниз. Для спортивных катеров с развитым режимом глиссирова­ния днище может иметь несколько уступов-реданов 7 (рис.14,г), для фиксации положения по длине тех мест, где будут приложе­ны гидродинамические силы. Килевые яхты (рис.14,ж) имеют под днищевой линией основной части корпуса плавники и балластные кили 6, это придает яхтам своеобразную форму.

В плане форма палубы у большинства судов подобна овалу (I на рис.15) или эллипсу 2. Иногда в носу палубная линия 3 делается более заостренной, а в корме срезается транцем 4.

Такая форма характерна для быстроходных пассажирских судов. Иногда форма палубы может быть очень необычной, например, у плавучих буровых установок 5.

Формы ватерлиний тихоходных судов близки к формам I,2 и 3. Для среднескоростных судов (например, пассажирских) |
носовой части ватерлинии может значительно заостряться и при еще больших скоростях превращается в двояковыпуклую 6. У глиссирующих спортивных катеров при этом корма срезается на транце, это приводит к своеобразной катерной форме ватерлиний 7.

Определенные формы продольного профиля палубной линии и линии днища вместе с формами штевней (см.п.4.6) предопределяют характер батоксов (на проекции теоретического чертежа "бок"), хотя полностью их форма вырабатывается в процессе взаимного согласования с теоретическими шпангоутами и теоретическими ватерлиниями. Наиболее важное значение имеют кормовые ветви батоксов, их форма сильно влияет на характер обтекания кормы струями воды и на формирование потока к гребным винтам, искривление которого должно быть минимальным.

Точно так же форма основных ватерлиний (соответствующих расчетной осадке) и форма в плане верхних палуб влияют  на формирование остальных ватерлиний, изображаемых в совокупности на проекции "полуширота" теоретического чертежа.  Если по конструктивным или компоновочным соображениям формы в плане для палуб и ватерлиний не очень близки, то значительно усложняется форма шпангоутов в надводной части корпуса судна.

Шпангоуты или получают очень большой развал, или приобретают двоякую кривизну, что повышает трудоемкость изготовления бортовых конструкций из-за усложнения гибки и  сборки листов и самих конструктивных шпангоутов. Ухудшаются и условия размещения в прилегающих помещениях, так как для использования помещений наиболее выгодны формы типа параллелепипеда.
 

ПРОЕКТИРОВАНИЙ И ПОСТРОЙКА СУДНА

3.1. Организация отечественного судостроения

Будущие инженеры кораблестроительных специальностей дол­жны хорошо представлять структуру отрасли промышленности, в которой им предстоит работать. Заводы, конструкторские бюро и исследовательские институты группируются по направлениям, в министерстве каждой такой подотрасли соответствуют  главки. Например, один из главков объединяет заводы и проектно-ис-следовательские организации, занимающиеся  рыбопромысловыми судами. Таким же образом специализируются главки по судовому машиностроению и приборостроению.

Внутри главков ряд предприятий объединяется в производ­ственные или научно-производственные объединения, позволяю­щие концентрировать силы на ведущих направлениях научно-тех­нического прогресса и сокращать управленческие расходы. На­пример, Киевское объединение "Ленинская Кузница", объединяю­щее завод и ЦКБ, является ведущим по внедрению систем авто­матизированного проектирования и постройки промысловых су­дов. В Ленинграде Адмиралтейское объединение включает пред­приятия с богатейшими кораблестроительными традициями: в на­чале века со стапелей Адмиралтейского объединения сошел крей­сер революции "Аврора", в 50-е годы - первенец атомной энер­гии ледокол "Ленин".

Таким образом, в управлении отраслью образуется цепочка "министерство - главк - объединение - завод", позволяющая сочетать специализацию с кооперацией, четкие указания народ­нохозяйственного плана с экономической инициативой и само­стоятельностью предприятий.

На современных судостроительных заводах цепочка управ­ления включает звенья "производство - цех - пролет -  учас­ток - бригада". В производство объединяются цехи и подразде­ления, обеспечивающие выпуск определенной однородной продук­ции. Например, на одном из заводов имеется  самостоятельное производство малых судов, включающее цех судов из стеклопла­стика, туристских катеров из алюминиево-магниевых сплавов, и вспомогательные цехи. В цехе судов из пластмасс   выделены пролеты спасательных шлюпок, малых катеров и спортивных плав­средств. Пролет спортивных плавсредств занимается постройкой виндсерферов и имеет участки формовки корпусов, монтажа и отделки корпусов, изготовления мачт и оснастки, комплектации. Число бригад на участках зависит от объема производства ,раз­деления технологического процесса на отдельные операции и от сменности работ. В описанной структуре управления программи­руется перспектива трудового пути инженера-производственника: помощник мастера, мастер участка, начальник пролета, цеха, про­изводства, директор завода, объединения, начальник главка, ми­нистр.

Структура проектных организаций предусматривает в каче­стве самой крупной структурной единицы специализации (объе­динения отделов) во главе с ведущими специалистами по проектированию, конструированию корпуса, оборудованию, энергетике, технологии, электрооборудованию. Далее идут отделы, секторы и группы. Например, специализация по проектированию включает отделы проектный, архитектурный, мореходных качеств, эконо­мических обоснований и самостоятельные группы главных конст­рукторов проектов. В проектном отделе выделяются секторы по типам судов, а в секторах - группы по конкретным проектам или по типам работы: перспективного проектирования; общего расположения судов; расчетов нагрузки; конвенционных расче­тов (контролирует выполнение правил Регистра СССР и между­народных соглашений - конвенций).

3.2. Как создается судно?

Различные организации морского и речного флота, рыбной, лесной, нефтяной и других отраслей промышленности выступают в качестве заказчиков на постройку судов. Исходным документом является проектное задание, в котором перечисляются назначе­ние, скорость, грузоподъемность или  пассажировместимость, район плавания и ряд других эксплуатационных характеристик бу­дущего судна.

Проектное задание передается в конструкторское бюро, где проводится проверка совместимости требований к судну. Иногда бывает, что желаемой скорости нельзя достичь из-за отсутст­вия энергетической установки достаточной мощности. В таких случаях задания корректируются. В конструкторском бюро рас­сматривают также варианты решений по тем вопросам, по кото­рым заказчик не сформулировал определенных требований. К та- ким вопросам, например, относятся выбор марки   материала для корпуса судна, определение числа палуб, типа движителя, численности команды.

В зависимости от степени сложности и особенностей судна после выдачи задания могут выполняться предэскизный, эскиз­ный и технический проекты либо они совмещаются.

После выполнения технического проекта принимается реше­ние о постройке судна. Намечается завод-строитель, определя­ется серийность, т.е. количество одинаковых судов, намечен­ных к постройке по утвержденному проекту.

Размещаются заказы на энергетические установки и другое судовое оборудование. К постройке морских судов обычно при­влекаются сотни заводов, так как требуется большое разнооб­разие конструкционных материалов и отделочных материалов, ус­тройств, приборов, механизмов, электрооборудования, мебели. Такое привлечение заводов-контрагентов называется коопераци­ей производства.

На основном заводе-строителе начинается подготовка про­изводства с учетом особенностей проектируемого судна, а в конструкторском бюро выполняются его рабочие чертежи. Рабо­чий чертеж содержит все необходимые данные для изготовления и сборки составных частей судна: блоков, секций, узлов, де­талей.

Выпускаются, кроме того, рабочие чертежи на оборудова­ние, которое еще не освоено промышленностью и должно быть создано специально для данного судна.

После выпуска комплекта рабочих чертежей завод-строи­тель приступает к изготовлению деталей корпуса судна, сборке их в узлы и секции.

На наклонном стапеле или горизонтальной строительной площадке эллинга производится закладка судна, т.е. установка основных секций или блоков.

Затем производится стыковка с ними других секций (бло­ков), судно начинает расти в длину, ширину, высоту. Внутри образуемых блоками и секциями помещений по мере их готовнос­ти устанавливается различное оборудование.

После сборки основной части судна проверяется его водо­непроницаемость и производится спуск судна на воду. На плаву выполняются так называемые достроечные работы, проводятся ис­пытания всего оборудования сначала в гавани завода  швартовые

Испытания, затем в море – ходовые испытания. После этого судно передается заказчику и начинает свою многолетнюю службу.

Проектирование и постройка крупных судов занимает два-три года, а иногда и больше.

3.3. Постройка судна

Для постройки судов используются сложные береговые  и | плавучие сооружения: эллинги, стапели, доки, достроечные бассейны и пирсы. На крупных судостроительных заводах выполняет-I ся не только постройка судов, но изготавливаются также двигатели, котлы, вспомогательные механизмы, мебель и  другое оборудование. Заводы, выполняющие только постройку судов, называются верфями.

На заводах и верфях различные виды работ производятся в специализированных цехах. Крупный цех, внутри которого можно проводить постройку небольших судов или сборку блоков круп­ных судов, называется эллингом. Открытая площадка из железо­бетона, оборудованная подъемными кранами, а также системами подачи волн, электроэнергии, сжатого воздуха, рабочих газов, I; называется стапелем.

С помощью сжатого воздуха производят пневматические работы: клепку, рубку, зачистку. Рабочие газы: аргон, кислород, ацетилен - используются при сварке и резке конструкций.

Горизонтальный стапель слухач для постройки судна на тележках - трансбордерах. Построенное судно 1 с помощью лебедок перетягивается на палубу 2 плавучего дока (рис 16.а). После этого док буксируется на глубокое место и там погружается в результате заполнения водой отсеков 3, а судно всплывает (рис.16,6) и буксируется к пирсу достроечного бассейна.

Наклонный стапель служит как для постройки, так и для спуска судна на воду (рис.16,в).

В конце монтажных работ под корпус судна 1 подводят спу­сковое устройство 4, а полозья 5 наклонного стапеля  покры­ваются скользящим составом - насадкой. Как только перереза­ются задержники 6, судно под действием собственного веса скользит по стапелю и спускается на воду.

Если судно строится с планированием спуска на попереч­ных тележках 7 (рис.16,г), то они перед спуском с помощью лебедок перетягиваются на наклонную часть 8 построечной пло­щадки - слип. Рельсы слипа 9 уходят достаточно далеко под воду, поэтому спуск также осуществляется с помощью лебедок , кроме того, слип удобен для подъема судна из воды при осмот­ре корпуса и ремонте.

Очень крупные суда строятся в сухих доках. Сухой док это горизонтальный стапель, расположенный в котловане ниже уровня воды в окружающей акватории (водном пространстве) за преградой - перемычкой. В перемычке имеются ворота, закрытые батопортом - понтоном, заполненным водой. Когда монтажные работы на судне закончены, откачивается вода из батопорта. Батопорт всплывает и открывает ворота. Через ворота сухой док заполняется водой, а построенное судно всплывает и бук­сируется в достроечный бассейн.

На заводах стремятся как можно быстрее освобождать до­рогостоящие построечные места типа стапелей и доков, с дру­гой стороны, достроечный период надо также сводить к миниму­му. Этому способствует заблаговременное изготовление и насы­щение надстроек судов, устанавливаемых затем в виде крупных блоков.

Сравнительно небольшие суда спускаются на воду с  по­мощью подъемных кранов, в том числе большинство туристских катеров и пассажирских судов на подводных крыльях. А суда на воздушной подушке выходят на воду самостоятельно, используя свои амфибийные возможности: на испытательной бетонированной площадке перед цехом такое судно выходит на режим  парения (режим воздушной подушки без поступательного движения),   и после проверки устойчивости этого режима малым ходом судно на воздушной подушке движется с территории завода на акваторию, сперва в район, защищенный от волн дамбой, а в случае полной готовности - на испытания в море.