5. Океанотехніка.
Людина усе більше й більше прагне в океан, що повна особливого життя й приховує масу нерозгаданих таємниць. Люди завжди інтуїтивно розуміли, що океан - це джерело всього сущого й, може бути, тому, він незмінно залучав до себе їхнього серця. Історія людства нерозривно пов'язана з вивченням океану, для чого будуються спеціальні науково-дослідні судна, глибоководні апарати, плавучі станції з комплексом приладів та інші об'єкти океанотехніки.
До цієї групи об'єктів також відносять плавучі споруди для розвідки й видобутку корисних копалин у відкритому океані й на континентальному шельфі, океанічних досліджень в області гідрології, гідрографії, гідрометеорології, морської геології та інших наук, комплекси технічних засобів для облаштованості наукових станцій і родовищ.
Відповідно до Морського енциклопедичного довідника під «океанотехнікой» розуміється сукупність технічних засобів, споруджень, судів, надводних і підводних пристроїв і апаратів, призначених для утилізації мінеральних енергетичних і біологічних ресурсів океану, для його охорони й очищення від забруднення.
Початок мореплавання історики відносять до первісного суспільства.
З незапам'ятних часів океан використовувався людиною не тільки як джерело, що забезпечував його різноманітною їжею, але й служив зручним шляхом для переміщення різних вантажів, спочатку-у прибережній зоні, а пізніше - на його відкритих просторах.
Розвиток мореплавання сприяв росту торгівлі, виникненню світового ринку, що, у свою чергу, сприяло обміну знаннями. Сформована на базі поділу праці сфера міжнародних економічних зв'язків для свого розвитку визначила вирішальну роль морському транспорту. Мільйони тонн вантажів різної номенклатури щорічно перевозиться морськими флотами різних країн. Ця номенклатура визначає не тільки призначення судна, але і його архітектурно-конструктивні особливості, спосіб виробництва вантажних операцій, розміри й т.п. Все це привело до великої розмаїтості моря, що борознять, і океани транспортних судів.
Збільшення обсягу перевезень і, як наслідок, ріст кількості, типів і розмірів транспортних суден призвели до виникнення важкорозв'язної проблеми розширення портів, поглиблення підхідних до них каналів, удосконалюванню всього портового господарства. Це стимулювало розвиток допоміжного й технічного флоту.
Зростаюча потреба людства в біологічних ресурсах привела до розвитку й удосконалювання промислового флоту, внаслідок чого він перетворився із прибережного в океанічний.
Недолік у більшості розвинених країн енергетичних і мінеральних ресурсів, виснаження їх у ряді регіонів привело до необхідності експлуатації розвіданих раннє на континентальному шельфі морів і океанів і в прилягаючим до нього акваторіях відкритого моря величезних запасів нафти, газу, руд різних металів і інших корисних копалин.
Необхідність використання цих родовищ привела до створення спеціальних судів і плавучих інженерних споруджень, що становлять флот освоєння шельфу морів і океанів. Цей флот принципово відрізняється від традиційних морського й технічного флоту.
Необхідність у пізнанні й освоєнні блакитного континенту, коли крім фундаментальні сталі з'являтися прикладні багатофункціональні завдання, вивела в океан науково-дослідні, океанографічні й гідрографічні судна. Із цих судів за допомогою спеціального устаткування, часом унікального, глибоководних апаратів, космічних лабораторій і супутників ведуться великі дослідження, націлені на розшифровку таємниць океану.
Такі різнопланові проблеми призвели до створення значної розмаїтості плавучих об'єктів і споруджень. У результаті сформувалися певні, родинні по ряду ознак, групи цих об'єктів, які досить умовно можна класифікувати:
транспортні судна різного призначення;
промислові судна;
суду службово-допоміжного й технічного флоту;
флот освоєння шельфу;
науково-дослідні, океанографічні й гідрографічні судна;
навчальні судна.
У кожну з перерахованих груп можуть входити спеціальні судна або плавучі об'єкти, призначені для виконання якоїсь певної функції. До таких спеціальних об'єктів можна віднести позаберегові швартовні установки, плавучі причали, плавучі нафтосховища, плавучі електростанції й т.п.
Відповідно до Кодексу торгівельного мореплавання України, що регулює відносини, які випливають із «торгівельного мореплавання», під яким «...розуміється діяльність, пов'язана з використанням судів для перевезення вантажів, пасажирів, багажу й пошти, рибних і інших морських промислів, розвідки й видобутки корисних копалин, виконання буксирних, криголамних і рятувальних операцій, прокладання кабелю, а також інших господарських, наукових і культурних цілей».
Відповідно до цього документа під судном розуміється «... самохідне або несамохідне плавуче спорудження, що використовується:
• для перевезення вантажів, пасажирів, багажу й пошти, для рибальського й іншого морського промислу, розвідки й видобутки корисних копалин, порятунку людей і судів, які терплять нещастя на море, буксирування інших судів і плавучих об'єктів, виробництва гідротехнічних робіт або підйому майна, що затонуло в море;
для несення спеціальної державної служби (охорона промислів, санітарна й карантинна служба, захист моря від забруднення й ін.);
для наукових, навчальних і культурних цілей;
для спорту;
для інших цілей.
Всі ці плавучі спорудження мають певні техніко-експлуатаційні характеристики, до яких звичайно відносять:
водотоннажність;
вантажопідйомність;
дальність плавання;
швидкість ходу;
автономність по запасах води й провізії;
валову й чисту місткість.
Водотоннажність судна - це маса обсягу води в тоннах, що витісняється корпусом судна до певної ватерлінії (звичайно вантажний), що за законом Архімеда дорівнює масі судна.
Водотоннажність D звичайно представляють у вигляді двох складових:
D = Dпор + DW,
де Dпор — водотоннажність порожньому;
DW - дедвейт - маса всіх змінних вантажів на судні, які не ставляться до водотоннажності порожньому. Дедвейт містить у собі масу перевезеного вантажу, екіпаж і пасажирів з постачанням і багажем, запаси палива, мастильних матеріалів, суднового постачання (фарба, троси й т.п.) і т.д. Іноді в документації ця величина фігурує замість вантажопідйомності.
Вантажопідйомність — кількість вантажу, що може бути розміщене на судні в трюмах, твіндеках, або на верхній палубі. Звичайно ця величина виміряється в метричних тоннах.
Дальність плавання - відстань у милях, що може пройти судно без поповнення запасів палива.
В 1566 році голландський картограф і математик Г. Меркатор запропонував нову проекцію для складання морських карт: паралелі й меридіани перетиналися під прямим кутом, і курс судна став прокладатися прямою лінією. Відстань 1 градус між паралелями становило 60 миль. З тих пор одиницею довжини для виміру відстаней у море прийнята морська миля, рівній одній мінуті дуги географічного меридіана. Але земна куля злегка приплюснуть, тому на полюсі 1' дуги меридіана дорівнює 1861,5 метра, а на екваторі — 1842,9 метра. Довгий час у різних країнах величина морської милі трохи розрізнялася (від 1850 метрів у Португалії до 1853,25 у США). В 1928 році Міжнародне географічне бюро в якості міжнародної стандартної морської милі прийняло значення, що відповідає одній мінуті дуги на широті 45° — 1852,2 метри.
Для виміру невеликих відстаней на морі використовується морський кабельтов, що становить однієї десяту морської милі — 185,2 метри.
Швидкість ходу судів виміряється у вузлах. Один вузол дорівнює одній морській милі в годину.
Назва вузол виникла в період розквіту вітрильного флоту, коли для виміру швидкості використовувався морський лаг. Він складався з дерев'яного сектора, що служить плавучим якорем, і міцного шнура лагліня, на якому пройдена відстань позначалася спеціальними вузлами. При розбивці лагліня вживалася стара величина морської милі - 6080 футів. Тому, якщо судно за годину проходило одну милю, то за півхвилини воно проходить 50,67 фута. Досвідченим шляхом з'ясували, що вірніше всього ручний лаг показує швидкість ходу, коли довжина лагліня між двома вузлами становить 48 футів. Саме така довжина й застосовувалася при розбивці лагліня.
При вживанні ручного лага використовувалися пісковий годинник, називані склянки. Для лага вони визначали час i! півхвилини. Але на судах минулого й півгодинні, і вартові склянки. Згодом па зміну пісковим прийшли механічні, а потім і електронний годинники, але вираження «бити склянки» (тобто, відзначати певний час) збереглося дотепер.
Автономність по запасах води й провізії — час у добі, протягом якого судно може перебувати в море без поповнення цих запасів.
Вантажомісткість — нарівні з вантажопідйомністю є тією характеристикою, що забезпечує рентабельність морських перевезень. Вона визначається обсягом вантажних трюмів і твіндеків, які підраховуються з урахуванням обсягу вантажних люків. Відношення вантажомісткості судна до його вантажопідйомності називається питомою місткістю.
Кількість вантажу, що може бути занурене на судно, залежить як від вантажопідйомності, так і від вантажомісткості.
Вантажі, перевезені морем, діляться на сухі й наливні. Окремо — це зріджені гази й хімічні вантажі.
Серед сухих вантажів розрізняють: тарні, штучні, навалювальні й насипні.
Тарними називають вантажі, які перевозяться в упакуванні (тарі). Як тара використовуються ящики, мішки, бочки, бідони й т.д.
Штучні вантажі перевозяться звичайно без упакування й приймаються на судно не по вазі, а рахунком місць.
Навалювальними називаються вантажі, які подаються на судно навалом, без ліку місць. До них ставляться: руда, вугілля, рудні концентрати, щебені, камінь, пісок і т.п.
До числа насипних вантажів ставляться: зерно, пшеничне й бавовняне насіння, соняшник і т.п., якщо вони перевозяться насипом. Насипні вантажі відрізняються від навалювальних більшою сипкістю й звичайно зберігаються в закритих приміщеннях. Навалювальні й насипні вантажі володіють рядом подібних ознак, на підставі яких їх відносять до єдиної категорії й називають масовими.
Сукупність тарних або тарних і штучних вантажів різної композиції, що відрізняються масою, розмірами й упакуванням, називаються генеральними.
У ряді джерел в окремі групи виділяють рефрижераторні вантажі, вантажі, перевезені в пакетах, контейнери, трейлери, баржі й т.д. Незалежно від розглянутої класифікації розрізняють великогабаритні вантажі, великовагові, небезпечні й інші.
Обсяг, що займає одна тонна даного вантажу на судні, зветься питомо-навантажувальна кубатура.
Крім вантажомісткості на флоті оперують валовий (GT) і чистої (NT) місткістю судна, які виступають як міри величини судна й визначаються відповідно до Міжнародної конвенції по обмірюванню судів [86]. У практиці експлуатації судів, у спеціальній літературі ці місткості мають ще одну назву — тоннаж.
Тоннаж виміряється в безрозмірних величинах у цілих числах.
Залежно від тоннажу призначають мінімальна кількість екіпажа, визначається потрібний рівень його кваліфікації, деякі види постачання, вимоги до радіоустаткування та ін.
Тоннаж — основний критерій, по якому визначають розміри всякого роду зборів і податків, оплату послуг у портах, при проході проток або каналів, при постановці судна в дока й т.п. [52]. А таких зборів і податків існує досить багато: корабельний, причальний, буксирний, лоцманський, маяковий, доковий, навігаційний, санітарний і інші.
Перш ніж розглянути перераховані в Кодексі торговельного мореплавання групи плавучих споруджень більш докладно, необхідно зробити невелику подорож в історію виникнення й розвитку суднобудування від найдавніших часів до рубежу XIX-XX століть.
Сучасне судно або корабель, плавучий кран або бурова установка, глибоководний апарат або екраноплан втілюють у собі самі передові досягнення людської думки. При проектуванні, будівлі й експлуатації плавучих споруджень використовується широкий спектр різноманітних знань. Без законів прикладної гідромеханіки неможливо спроектувати обводи корпуса, розрахувати характеристики рушія, елементи керованості й поводження плавучого спорудження на тихій воді або схвильованому морі. Опір матеріалів, статика споруджень, механіка твердого тіла, теорія пружності й т.п. є базою будівельної механіки корабля, на основі якої розраховується міцність цього спорудження. Проектування й створення енергетичної установки неможливо без знання законів термодинаміки. Установлювані на судах усілякі механізми, технологічне встаткування, прилади, автоматичні пристрої, радіо- і радіонавігаційне встаткування, комп'ютеризація враховують досягнення електроніки, матеріалознавства й т.п.
Закони економічних наук дозволяють прийняти оптимальні рішення при виборі основних характеристик плавучих споруджень у цілому або їхніх окремих елементах.
Закони дизайну, ергономіки, художнього конструювання дозволяють розробляти як екстер'єр судна в цілому, так і розробку інтер'єрів. Особливо це стосується пасажирських судів, прогулянкових яхт.
Важко перелічити всі сфери сучасних знань, які прямо або побічно не використовувалися б у суднобудуванні, при експлуатації тих або інших плавучих споруджень.
Протягом не одного сторіччя мінявся не тільки зовнішній вигляд суден, але й використовувані при проектуванні й будівлі джерела енергії, матеріали, конструктивні рішення.Все це визначалося не одними експлуатаційними вимогами, можливостями виробництва, але й відповідній даній епосі рівнем знань.
Техніка вивчення й освоєння Світового океану і його шельфової зони зажадала нових зусиль проектантів як при вдосконалюванні методик проектування, так і в області до кінця не вирішених проблемних питань.
Бурхливий розвиток цього напрямку в другій половині XX століття було підкріплено підготовленістю промисловості, досвідом сухопутних технологій і рівнем кораблебудівних наук - міцності, теорії корабля, гідромеханіки, конструкції корпуса, технології будівлі, суднової енергетики й автоматики, економіки й менеджменту, без яких проектування немислимо як наука.
У справжній монографії узагальнений відомий авторові проектний досвід, наведені математичні моделі плавучих засобів освоєння й вивчення океану, комплексні критерії оцінки їхньої ефективності з урахуванням специфічних умов експлуатації й застосовуваних морських технологій, концепція проектування і її методологічне забезпечення, запропоновані шляхи підвищення якості й стійкості оптимальних проектних рішень.
|
Рис. 1. Типи океанських суден.
|
Рис. 2. Побудова суден.
Відомості про початок будівництва суден ідуть у глиб століть. Східні слов'яни з VI в. будували прекрасні морехідні парусно-гребні судна, що називалися челнами й лодьями. Лодья могла перевозити до 15 т вантажу або до 40 чоловік із провіантом і спорядженням на більші відстані. Призначалися такі судна спочатку для торговельних цілей, а пізніше й для бойових походів князівських дружин. Північні слов'яни-помори будували з XI в. кочи - однощоглові судна, корпуси яких, включаючи кріплення, виготовлялися повністю з дерева. Використовувалися кочи для промислових цілей і торговельної справи.
Будівництво лодей і кочей велося й за Уралом, у Сибіру, аж до самих східних границь Російської держави до кінця XVIII в. Лодьї й кочи постійно вдосконалювалися, ускладнювалися й розвивалися способи їхньої будівлі. Суднобудування вважалося мистецтвом аж до XVIII в., тому що судно створювалося на базі накопиченого досвіду й інтуїції будівельників. Проектів судів як таких не існувало.
В XIII-XIV ст. вантажопідйомність трищоглових лодей досягла 200 т. Їхні корпуси розділялися перебираннями на три відсіки. Будівництво лодей починали із закладки дерев'яного кіля. Потім установлювали набір, скріплений дерев'яними й кутими залізними нагелями. Набір обшивали корабельними дошками вгладь.
В 1648 р. С. Дежньов саме на кочах зробив похід, під час якого відкрив протоку між Азією й Америкою. А на початку XVIII в. на лодьї «Схід» було зроблене плавання на Камчатку й Курильські острова.
У петровський час в Архангельську, Воронежу, Петербурзі, Кронштадті були створені адміралтейства, почалася будівля регулярного флоту, що дозволив Росії вийти в Балтійське й Чорного моря.
Будівництво більших дерев'яних судів тривало до середини XIX в. На початку XIX в. з'явилися судна з паровими двигунами. А в 1846 р. був побудований колісний буксир «Волга» - перший пароплав із клепаним металевим корпусом. В 1867 р. зі стапелів Балтійського заводу в Петербурзі був спущений перший підводний човен І.Ф. Александровського, з 1903 р. на озброєння російського флоту стали надходити підводні човни И. Г. Бубнова, а 10 років через у діючий флот вступили лінійні кораблі «Севастополь», «Петропавловськ», «Гангут» і «Полтава».
Перші металеві судна були клепаними. Клепка виконувалася вручну, а з 1902 р.- за допомогою пневматичних клепальних молотків. Корпус судна формувався на стапелі. По розмітці на стапелі закладали горизонтальний кіль. До нього виставляли поясья днищевої обшивки. Потім ставили вертикальний кіль, флори, стрингери. Всі деталі набору скріплювали сполучними косинцями за допомогою складальних болтів. Після клепки днищевых конструкцій установлювали шпангоути. На них навішували аркуші обшивання. Складання виконувалося від міделя судна в ніс і корму до повної готовності корпуса.
Листи зовнішньої обшивки виготовляли по шаблонах, знятим з місця по виставлених шпангоутах. Їх подавали на стапель із маломірними отворами під заклепки, навішували на місце установки, підганяли й закріплювали складальними болтами. Отвори розсвердлували під креслярські заклепки, після чого виконували клепку. В 1912 р. замість шаблонів стали застосовувати плазову розгортку аркушів по методу Д. Т. Трофімова.
Знаменним етапом в історії суднобудування став перехід від клепки до зварювання. У суднобудуванні зварювання вперше застосував в 1888 р. Н.Г. Славянов. Однак аж до початку 40-х рр. нашого сторіччя клепка залишалася основним способом з'єднання конструкцій. В 1931 р. з ініціативи професора В.П. Вологдина було побудовано перше радянське суцільнозварне судно - морський буксирний катер. У передвоєнні роки зварювання застосовували при будівлі середньотоннажних морських суден. Однак обшивання корпуса продовжувало залишатися клепаної. В 1939 р. інститутом, керованим Е. О. Патоном, була розроблена й впроваджена в промисловість напівавтоматичне й автоматичне зварювання під шаром флюсу. З 1948 р. стали відомі способи дугового зварювання в захисних газах. В 1952 р. було розроблене зварювання в середовищі вуглекислого газу, що знайшла широке застосування у вітчизняній промисловості. Зварювання дозволило перенести значну частину робіт зі стапелів у створені на верфях складально-зварювальні цехи. У них попередньо збирали вузли, секції й блоки й зварювали їх.
Останні 20 років у тепловому різанні поряд із традиційною киснево-ацетиленовою застосовують плазменне різання. Машинне плазменне різання є основним способом виготовлення корпусних деталей. Істотно змінилися гибочные роботи. Гарячу плитову гнуття замінили гнуттям за допомогою потужних гідравлічних пресів, верстатів для гнуття з нагріванням деталей, що згинаються, струмами високої частоти (СВЧ). Знаходять визнання складальні агрегати, лінії складання й зварювання вузлів і секцій.
Паралельно з механізацією й автоматизацією корпусообробного й складально-зварювального виробництв розвивається механізація ручних робіт у добудовних цехах і на стапелі.
Метод будування клепаного судна був один – подетальний. З переходом на зварювання основними методами стали секційний і блоковий. Безсумнівним досягненням останніх десятиліть варто вважати блокову будівлю великотоннажних судів, що стали застосовувати в 70-ті рр. у Японії при створенні супертанкерів. І хоча надалі від будівлі судів-гігантів відмовилися, накопичений досвід зіграв позитивну роль у розвитку світового суднобудування.
У сучасному суднобудуванні таких країн, як СРСР, Японія, США, Південна Корея, застосовують принципово нові технології, орієнтовані на роботизацію й гнучкі виробничі системи (ГВС). Але на верфях більш прогресивними є зварювальні роботи. На суднобудівних заводах впроваджені гнучкі автоматизовані ділянки (ГАД), що представляють собою перші ГВС.
Вже накопичений істотний досвід використання модульного принципу будування суден, над впровадженням якого в практику вітчизняного суднобудування працюють науково-дослідні й дослідно-конструкторські колективи.
Технологія будування суден.
У робочих кресленнях корпуса судна неможливо проставити всі необхідні розміри. Тому на заводі в спеціальному приміщенні, називаному плазом, роблять плазову розбивку, що представляє собою графічне зображення теоретичного креслення судна по практичних шпангоутах із прив'язкою до нього найбільш складних вузлів і конструкцій корпуса судна, накреслене в натуральну величину або в масштабі. Натурна плазова розбивка виконується на спеціально підготовленому (виструганому, прошпатлеваному і пофарбованому світлою фарбою) підлозі плазу. Масштабна плазова розбивка (1:5, 1:10) виконується на спеціальних щитах, виготовлених зі сталевих або алюмінієвих аркушів, ретельно виправлених і пофарбованих світлою фарбою.
З використанням ЕОМ може бути створена математична модель корпуса судна, наявність якої дозволяє одержати будь-які фрагменти плазових розбивок у натуральну величину або в масштабі за допомогою креслярсько-графічних автоматів. Із плазової розбивки або використовуючи математичну модель корпуса судна, можна одержати ескізи будь-якої деталі корпуса судна з точними розмірами. На базі цих ескізів виготовляють документацію (альбоми ескізів, креслень, креслення-шаблони, копіри-креслення й програми, записані на перфострічці), а також виготовляють плазове оснащення (шаблони, каркаси), які використовуються для виготовлення деталей корпуса в корпусообробному цеху залежно від типу встаткування (механічного й газорізального) і виконуваної операції.
Так, ескізи, застосовуються для ручної розмітки деталей корпуса на листовому й профільному прокаті; копір-креслення — для вирізки деталей на газорізальних верстатах з фотокопіювальним керуванням: програми, записані на перфострічках, — для вирізки деталей на верстатах із числовим програмним керуванням (верстатах зі ЧПУ). Шаблони, і каркаси можуть використовуватися як для розмітки, так і при перевірці результатів гнучкі деталей.
Аркушевий і профільний прокат перед розміткою надходить на первинну обробку (виправлення, очищення від бруду, іржі й окалини й пассивирування – покриття прокату ґрунтом на період будівлі судна).
З готових деталей у складально-зварювальному цеху виготовляють вузли, секції, блоки секцій або блоки судна (з насиченням). Максимальне насичення блоків дозволяє скоротити строк будівлі судна й підвищити якість. Готові вузли, секції або блоки секцій надходять на склад або на стапель для складання корпуса судна.
У к корпусообробному виробництві здійснене широке впровадження комплексної механізації, у тому числі на складах металу, механізованих ліній первинної обробки й теплового різання листового й профільного прокату. Виконуються роботи зі створення наскрізної автоматизованої системи проектування й автоматизованої системи плазово-технологічної підготовки виробництва.
В останні роки питанням механізації й автоматизації складально-зварювальних операцій і вдосконалюванню технології зварювання приділялася особлива увага. З метою скорочення обсягу ручної праці типові корпусні конструкції виготовляють на механізованих лініях і ділянках із застосуванням потокових методів виробництва. Створено високоефективні процеси зварювання й устаткування, впроваджуються лазерне зварювання для тонколистового прокату й зварювальних роботів.
Методи будівлі судів визначаються технологією, прийнятої на даному суднобудівному підприємстві. Існують два методи будівлі судна: секційний і блоковий.
При секційному методі будування (рис. 3) все судно розбивається на окремі секції: палубні, бортові, днищові, переборочні, платформи, надбудов і т.п. Вони виготовляються з деталей і вузлів (конструкцій, що складаються із двох і більше деталей) у складально-зварювальному цеху.
|
Рис. 3. Секції корпуса:
а — складання середньої частини корпуса танкера із секцій;
б — транспортування блоку носової оконечності суховантажника на складання корпусу: 1 - секція днища середня; 2- секція борта; 3 - секція палуби; 4 - секція днища в борта; 5 - зовнішня обшивка; 6 - шпангоут; 7 - пілерс;
в – палуба бака; 9 - верхня палуба; 10 - нижня палуба; 11 - платформа; 12- вертикальний кіль.
Одночасно виконується максимально можливе насичення секцій (установка невеликих фундаментів, елементів систем, устаткування й т.п.). Готові секції надходять на стапель, де з них формують корпус судна. Паралельно на будівельному місці продовжують роботи з насичення, монтажу механізмів, пристроїв і систем, обробці й фарбуванню приміщень. Завершення всіх монтажних і добудовних робіт, а також випробування судна роблять після його спуска на воду.
При блоковому методі судно розбивається на блоки (частини корпуса судна, обмежені площинами, паралельними мідель-шпангоуту або основній площині, що складаються із секцій, вузлів і деталей із установленими в них механізмами, трубопроводами, електроустаткуванням, діловими речами). Блоки виготовляють у складально-зварювальному цеху до готовності 80-90 % і доставляють на будівельне місце. Роботи на стапелі полягають у стикуванні блоків і виконанні монтажно-достроечных робіт у районі стику. Застосування блокового методу будівлі судна дозволяє в порівнянні із секційним значно скоротити тривалість перебування судна на будівельному місці й знизити трудомісткість робіт шляхом їхнього перенесення в більше сприятливі умови. У силу цих переваг блоковий метод усе ширше застосовується при будівлі малих, середніх і деяких великих судів.
Перспективним напрямком розвитку блокового методу є модульно-блоковий. Цей метод передбачає складання судів на будівельному місці з модулів, тобто стандартних елементів. Такими елементами можуть бути стандартні блоки секцій, блоки судна й монтажні блоки. Застосування модульно-блокового методу будівлі судна дозволяє одержати на стадії розробки проекту судна зниження вартості й скорочення тривалості робіт; на стадії будівлі - спрощення робіт і зниження собівартості судна в результаті підвищення рівня стандартизації елементів конструкцій; на стадії експлуатації - підвищення надійності й ремонтопридатності судна. У силу цих переваг модульно-блоковий метод будівлі судів одержує усе більше широке застосування.
У цей час основу вдосконалювання механомонтажних робіт становить перехід до модульно-агрегатного методу монтажу суднового встаткування. Під цим методом розуміється компонування й формування насичених суднових приміщень, головним чином машинно-котельних відділень, зі складальних одиниць всіх рівнів - агрегатів, зональних блоків і модулів.
Агрегатом називають складальну одиницю, скомпоновану з устаткування, що виконує певну функцію. Складальна одиниця, яка компонується за територіальним принципом, тобто розташована в певній зоні машинно-котельного відділення або іншого насиченого приміщення, називається зональним блоком.
Перевагою модульно-агрегатного методу є: можливість стандартизації й уніфікації складальних одиниць, що виключає необхідність у розробці документації на стандартні або уніфіковані агрегати при проектуванні нових судів; перенос максимально можливого обсягу монтажних робіт з машинно-котельного відділення й інших насичених приміщень у цехи верфі й виконання їхніми індустріальними методами.
Вітчизняними суднобудівниками запропонований модульно-панельний метод формування плоских конструкцій суднових корпусів і надбудов. Сутність методу полягає в тому, що плоскі конструкції корпуса судна набираються з уніфікованих елементів — модулів-панелей. Модуль-панель — конструкція, що складається із плоского аркуша із привареними до нього ребрами жорсткості, установленими з однаковою шпацією паралельно довгій крайці аркуша. З декількох модуль-панелей набирається модуль-секція. Виготовлення модуль-панелей передбачається робити за допомогою високопродуктивного встаткування. Застосування модульно-панельного методу забезпечить ріст партіонності уніфікованих складальних одиниць корпусобудування можливості застосування робототехніки для їхнього виготовлення.
У суднобудуванні використовують три способи формування корпуса судна: пірамідальний, острівний і блоковий.
При пірамідальному способі (рис. 4) складання починають із установки заставної секції (звичайно в районі машинного відділення), з якої стикують наступні днищеві секції. Далі встановлюють бортові секції, секції перебирань і палубні, формуючи піраміду. Після завершення формування піраміди відкривається фронт робіт у носі й у кормі.
|
Рис. 4. Пірамідальний спосіб формування корпуса судна I-V — послідовність складання й зварювання «пірамід».
При острівному способі по довжині судна закладають днищеві секції в декількох місцях, звичайно в носовому й кормовому районах. Послідовність установки секцій у кожному острові така ж, як і при пірамідальному способі. Застосування цього способу забезпечує більше широкий фронт робіт. Різновидом острівного способу є складання судів із двох приблизно однакових частин з наступним їхнім спуском на воду й стикуванням на плаву.
При блоковому способі (рис. 5) формування корпуса починають із установки заставного блоку, яким найчастіше є блок машинного відділення. До заставного блоку в обидва боки одночасно й послідовно стикують наступні блоки.
|
Рис. 5. Блоковий спосіб формування корпуса судна
Застосовують три основних методи організації будівлі судна: позиційний, поточно-бригадний і поточно-позиційний.
Позиційний метод застосовують при одиничній будівлі судів, бригади послідовно виконують роботи відповідно до графіка на тому самому місці.
Поточно-бригадний метод застосовують при серійній будівлі великих судів, коли їхні корпуси нерухливі. Спеціалізовані бригади після виконання робіт на одному судні переходять на інше.
При поточно-позиційному методі, типовому при серійній будівлі судів малої й середньої водотоннажності, блоки або судна переміщаються з позиції на позицію, а спеціалізовані бригади на кожній позиції виконують певний обсяг робіт. Така організація праці сприяє ефективному застосуванню спецоснастки й засобів механізації.
Корпус судна й окремі внутрішні конструкції під час експлуатації повинні бути непроникні. Непроникність — це здатність конструкції не пропускати рідини (воду, нафтопродукти). Секції й блоки секцій випробовують на непроникність після їхнього складання й зварювання в складально-зварювальному цеху, а корпус судна і його окремі відсіки - на будівельному місці й після спуска на воду. Зварені з'єднання випробовують рентгенівською, гамма-променевою й ультразвуковою дефектоскопією, а також за допомогою гасу, поливом води або обдувом стисненим повітрям. Замкнуті відсіки випробовують наливом води або наддуванням повітря. Спосіб випробування залежить від призначення конструкції або відсіку.
Ряд приміщень (для зберігання балонів з вуглекислим газом, акумуляторні й т.п.) випробовують на герметичність — здатність не пропускати газоподібні речовини. Випробування проводять стисненим повітрям.
При сучасній організації виробництва монтажно-добудовні роботи починають виконувати на стадії виготовлення секцій і блоків, а закінчують у приміщеннях судна на стапелі або в можливо менших обсягах на плаву. Необхідність виконання частини монтажно-добудовних робіт на плаву пояснюється обмеженням вантажопідйомності спускових пристроїв (похилих стапелів, сліпів), а також прагненням скоротити стапельний період будівлі судна.
До монтажно- добудовних робіт відносять установку суднових фундаментів, легенів вигородок, доізоляційних та післяізоляційних деталей (насичення), ізоляції, ділових речей, виконання малярських робіт, монтаж головних двигунів, казанів, допоміжних механізмів, валів, гвинтів, протягання кабелів у приміщеннях, установку електроустаткування й т.п. При плануванні монтажних робіт повинна враховуватися їх стругаючи послідовність.
Після завершення передбачених робіт на будівельному місці судно спускають на воду. Існує кілька способів спуска судів; переміщення судна під дією власної ваги (похилі стапелі); вільним сплитттям (у будівельних доках); комбінований — переміщення й наступне вільне сплиття (з використанням док-камер або спускових доків); механізований (з використанням сліпів або за допомогою кранів).
Під дією власної ваги судно спускають із похилих стапелів — поздовжніх або поперечних (частіше використовують поздовжні). Перед спуском судно пересаджується на спусковий пристрій, основним елементом якого є полози, що сковзають по попередньо насалені доріжки, після видалення утримуючих пристроїв. Будівельні доки являють собою котлован із залізобетонними стінами й підставою. Від акваторії котлован відділяється спеціальним закриттям — батопортом або воротами. Судно будується в доці на кільблоках і клітках. Перед виводом судна з доку через спеціальні кінгстони в дока приймається вода. Після того як рівень води в доці досягне рівня води в акваторії, з батопорту відткачується вода, він спливає й відводиться убік, а судно виводиться з доку. Док-камера (рис. 6) складається із двох відділень - камери сплиття й вивідного каналу.
|
Рис. 6. Спуск судів за допомогою наливний док-камери:
1 — камера сплиття; 2— вивідна камера; 3 — судно.
Док-камера обноситься бетонними стінами. Судно на візках подають у камеру сплиття через ворота з боку заводу. Після закриття воріт дока-камера заповнюється водою, судно спливає й переводиться у вивідний канал. Після спуска води її рівень у вивідному каналі стає рівним рівню в акваторії. Далі відкривають ворота, що відокремлюють вивідний канал від акваторії, і судно виводять із доки-камери. При використанні спускового доку його підводять до спеціального пірса, притоплюють до сполучення рейкових шляхів у доці й на березі й фіксують положення доку за допомогою спеціальних пристроїв. Після заведення судна забезпечують сплиття дока і його відвід у район достатньої глибини, де дока поринає до сплиття судна.
Поперечні (рис. 7) і поздовжні сліпи — це механізовані пристрої, призначені для спуска й підйому судів на візках по похилих рейкових шляхах.
|
Рис. 7. Візок одноярусного поперечного сліпа.
Швидкість руху судна при спуску й підйомі регулюється тяговими лебідками. Сліпи використовують при будівлі малих і середніх судів. За допомогою кранів спускають суду невеликої водотоннажності.
Після спуска на воду судно відводять до добудовної набережної або пірса. Добудовні місця обладнують пристроями для швартування судна й вантажопідйомних кранів, постачають електроенергію, газами й стисненим повітрям, оснащують необхідним устаткуванням для провадження робіт. На добудовній набережній завершують всі ті монтажно-добудовні роботи, які за тих або інших причин не були виконані раніше.
При будівлі судна передбачається регулярний технічний контроль окремих секцій і блоків, частин судна або судна в цілому. Перевіряють не тільки виробу, але й технологічні процеси виготовлення цих виробів. Технічний контроль завершується всебічними здавальними випробуваннями побудованого судна.
Здавальні випробування розділяються на швартовну, ходові, ревізію механізмів і контрольний вихід.
Ціль швартовних випробувань — перевірка якості монтажу й надійності роботи всіх механізмів, систем і пристроїв, а також перевірка їхньої відповідності кресленням, схемам, специфікаціям. Швартовні випробування проводять у добудовної набережної. Щоб скоротити ходові випробування судна, доцільно перевірити роботу механічної установки в ходових режимах у період швартовних випробувань. Наприклад, застосування потоконаправляючої камери дозволяє розвити повну частоту обертання рушія, що відповідає ходовому режиму; якірний пристрій можна перевірити в достроечной набережній за допомогою пристроїв, що імітують. Ціль ходових випробувань — перевірити надійність роботи суднових механізмів, пристроїв і встаткування в реальних умовах плавання, а також морехідної й маневреної якості судна. По закінченні ходових випробувань судна роблять ревізію головних і допоміжних механізмів шляхом розкриття їх по переліку, складеному приймальною комісією. Одночасно з ревізією механізмів підприємство-будівельник усуває всі зауваження приймальної комісії. Судно робить контрольний вихід, і, якщо випробування проходять успішно, підписується акт про здачу й приймання готового судна. Акт підписується відповідальним здавачем і головою приймальної комісії з наступним твердженням його замовником.
Ремонт суден.
У процесі експлуатації корпус, устаткування й деталі суднових механізмів піддаються впливу різних фізичних і хімічних факторів, які викликають деформацію, поломку й зношування.
Зношуванням називається поступове руйнування поверхневих шарів деталей, у результаті чого змінюються їхні розміри й форма й наступає зношування. До основних причин зношування відносять корозію, тертя, утому металу, ударні навантаження, кавітацію, ерозію.
Під ремонтом судна розуміється комплекс операцій по відновленню справного й працездатного стану судна на певний інтервал часу.
Відповідно до «Положення про технічну експлуатацію морського флоту» ремонт суден передбачає наступні види планово-попереджувального ремонту: для суднових конструкцій і технічних засобів – поточний і капітальний, для суден у цілому – заводський і доковий.
Поточний ремонт суднових конструкцій і технічних засобів здійснюється з метою гарантованого забезпечення їхньої працездатності. До поточного ремонту відносяться: перебирання суднових технічних засобів із заміною швидкозношуваних елементів, очищення й фарбування суднових конструкцій, перебирання й усунення нещільностей суднових трубопроводів і т.п.
Капітальний ремонт суднових конструкцій і технічних засобів виконують із метою відновлення їхньої працездатності й повного або близького до повного відновлення ресурсу (терміну служби) з відновленням або заміною будь-яких елементів. До капітального ремонту ставляться заміна окремих секцій, перебирання технічних засобів із заміною будь-яких елементів, установка нових серійних механізмів із кращими техніко-економічними характеристиками й т.п.
Заводський ремонт судна полягає у відновленні його справного технічного стану після певного періоду експлуатації й полягає у відновленні будь-яких елементів судна, включаючи базові. Залежно від технічного стану судна в обсязі заводського ремонту виконують роботи з поточному й капітальному ремонтам суднових конструкцій і технічних засобів.
Доковий ремонт судна здійснюється з використанням засобів суднопідйому й полягає у відновленні справного технічного стану його підводної частини. У процесі докового ремонту здійснюється очищення й фарбування зовнішньої обшивки з метою її захисту від корозії й обростання, ремонт рухомо-кермового комплексу, донно-бортової арматури, інших елементів підводної частини судна, ремонт яких на плаву неможливий.
Крім планово-попереджувального ремонту (ППР) «Положенням про технічну експлуатацію морського флоту» передбачені підтримуючий, відбудовний та аварійний ремонти.
Підтримуючий ремонт здійснюється на суднах, уже виключених із системи ППР. Для таких суден, які експлуатувалися до граничного зношування, характерні більші експлуатаційні обмеження, тому їх підтримують в експлуатаційному стані порівняно невеликим за обсягом ремонтом.
Відбудовний ремонт проводять на унікальних суднах, що вибули із складу діючого флоту внаслідок зношеності. Ремонт виконується тільки за умови окупності витрат і рентабельності подальшої експлуатації. Після виконання цього ремонту судно знову включається до планово-попереджувальної системи ремонту.
Для усунення аварійних ушкоджень виконують аварійний ремонт в обсязі, що забезпечує безпеку плавання, а всі інші ремонтні роботи прагнуть відкласти до чергового планового.
Судноремонтне виробництво МФ зосереджене на судноремонтних заводах (СРЗ), що перебувають у веденні пароплавств.
Технічне обслуговування виконується судновими екіпажами, а також базами технічного обслуговування (БТО) і станціями підводного очищення (СПО), що є структурними підрозділами пароплавств. Частина робіт з технічного обслуговування виконують судноремонтні заводи.
Ремонтна відомість — основний документ, що визначає перелік і обсяг робіт по судноремонту, а також його вартість, строк і технологію. Робота судноремонтного заводу планується на підставі ремонтних відомостей, які складаються окремо по корпусній, механічній, електричній і радіонавігаційній частинах, а також по докових роботах начальниками суднових служб і затверджуються капітанами суден.
Невід'ємною частиною будь-якого судноремонтного підприємства є засоби судопідйому для проведення докового ремонту. На морських судноремонтних заводах для підйому суден передбачаються сухі або плавучі доки, а на річкових – у більшості випадків поздовжні й поперечні сліпи.
Застосовуються також вертикальні судопідйомники з гідроприводом. Платформи із встановленими на них кіль-блоками опускають у нижнє положення, заводять судно, центрують, і платформу разом із судном піднімають у верхнє положення, після чого судно переміщають у поздовжньому або поперечному напрямку. Велике практичне застосування має часткове осушення підводної частини корпуса для ремонту суден, без виконання складних операцій по судопідйому. Таке часткове осушення може виконуватися за допомогою кесонів. Кесон являє собою ящик, виготовлений по обводах судна (у районі ремонту).