Технология судостроения

ПОСТРОЙКА И РЕМОНТ СУДОВ

Строительство судов осуществляется на специализированных судостроительных предприятиях, которые подразделяются на судостроительные заводы, выполняющие весь объем 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 (например, книц), растяжки листов наружной обшивки и др. 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, которое позволяет быстро отыскать нужную деталь. Металл может проходить определенную обработку, например, 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 объемные), например, в виде нескольких сваренных листов с установленным на них набором, или блоки – участки корпуса, например, 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 – это намного удлиняло процесс постройки судна и уменьшало производительность завода, поскольку дорогие стапельные места оказывались надолго 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. 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. Для сокращения стапельного периода стремятся к укрупнению секций и блоков, подаваемых на стапель, их насыщению (т.е. 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 всего строились на наклонных стапелях, продольных или поперечных, в зависимости от 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 заключается 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 могут быть эллинги (крытые цехи, где на специальных тележках, 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 стапеле – подетальный, пирамидальный, островной, блочный. Как указано выше, подетальный способ в настоящее время не применяется. Пирамидальный заключается в том, что сборка корпуса начинается с днищевой секции, которая располагается в средней по длине части судна (предпочтительно в машинном отделении, 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 длине, которые по мере наращивания превращаются в «острова», впоследствии соединяемые «забойными» 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). Кроме того, 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 стапеле стремятся выполнить максимальный объем 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. 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.

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 тележках) 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), в результате чего судно оказывается на воде. На современных судостроительных заводах предпочитают управляемый плавный спуск на воду.

Спуском постройка судна не заканчивается. Судно спускают на воду в определенной, большей или меньшей степени готовности, в зависимости от 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, в зависимости от 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 двигателей, вспомогательных механизмов и систем, судовых устройств. При положительных результатах судно направляется на ходовые испытания, программа которых может быть более или менее обширной, в зависимости от 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. Испытания проводит государственная комиссия, их условия и результаты отражаются в подробном акте, составленном по определенной форме. После испытаний производят ревизию механизмов, т.е. 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.

Если суда строятся серией, стоимость постройки головного судна всегда 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.