научная статья по теме ЭВОЛЮЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ПЛАВУЧИХ СУДОПОДЪЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «ЭВОЛЮЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ПЛАВУЧИХ СУДОПОДЪЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ»

J

<

К'

О

СО

о

На протяжении жизненного цикла судна или любого плавучего средства неоднократно возникает необходимость его технического обслуживания и ремонта. Неотъемлемой и наиболее трудоёмкой частью этих работ являются осмотры, очистка от водорослей и ракушек, окраска, а также ремонт подводной части корпуса судна и его донно-бортовой арматуры. Чтобы приступить к таким работам, необходимо осушить подводную часть корпуса судна [1, 2].

В начальный период, когда суда были сравнительно небольшими, довольствовались примитивными способами и средствами выполнения этой операции, такими как вытаскивание судов на берег, кренгование и выморозка [3—5].

Увеличение размеров и водоизмещения судов привело к необходимости совершенствования способов осушения их подводной части и средств, обеспечивающих проведения таких операций. Для этого стали применяться судоподъёмные сооружения «...позволяющие поднимать судно из воды для выполнения необходимых работ и затем вновь спускать его на воду» [6]. К ним относятся склизы, слипы, эллинги, вертикальные подъёмники, плавучие и береговые краны, мокрые или приливные и сухие доки [7—9]. Последними появились плавучие судоподъёмные сооружения.

Первый подъем корабля плавучим судоподъёмным сооружением, в качестве которого использовался корпус корабля «Camel», был осуществлён в начале XVIII века в районе Кронштадта [2, 3, 10]. Вместо срезанной кормовой оконечности и снятых палуб на «Camel» установили водонепроницаемый затвор, что позволило после ввода корабля

Рис.1. Подъем корабля из воды с помощью камели

и откачки воды из образовавшегося бассейна осушить его подводную часть для выполнения ремонтных работ (рис. 1). К сожалению, имя автора этого изобретения осталось неизвестным. Однако по названию корабля, корпус которого был использован для этой операции, все плавучие судоподъёмные сооружения значительный период времени в нашей стране и за ее пределами назывались «камелями», независимо от назначения и конструкции. Помимо обеспечения ремонтных работ плавучие судоподъёмные сооружения использовались и используются для транспортировки судов через мелководные участки водных путей, а также для спуска судов с береговых стапелей и подъёма их на берег [2, 3, 11]. При этом их конструкция постоянно совершенствовалась.

В разный период времени цели этих усовершенствований различались, но все равно основной из них было создание дешёвого стапельного места, пригодного для ремонта судов, их транспортировки, спуска на воду или подъема на берег. Эта цель достигалась разными способами, и в первую очередь за счет упрощения конструкции, что наглядно можно представить на примере первых плавучих судоподъёмных сооружений — камелей. Если первоначально форма корпуса камелей была аналогична судовой, то позднее приобрела вид понтонов с поперечными перемычками или двух половин параллелепипеда с выемками в средней части [3, 12, 13]. При этом следует отметить, что плавучие судоподъёмные сооружения, аналогичные первым камелям с судовыми обводами, стапель-палуба которых располагалась ниже ватерлинии, называемые в нашей стране «доками с доковой камерой», использовались и используются в настоящее время как для транспортировки судов, так и для их ремонта (рис. 2) [14].

Первым значительным шагом после создания камелей было изобретение в начале XIX века Г. Жильбером плавучего судоподъёмного сооружения, названного им «балан-сирный плавучий док», которое имело понтон и две башни коробчатой конструкции [7]. Этот наиболее простой тип плавучего судоподъёмного сооружения сохранился до нашего времени практически без изменений как классический и наиболее распространённый (рис. 3).

ЭВОЛЮЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ПЛАВУЧИХ

СУДОПОДЪЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

А. Г. Смирнов, докт. техн. наук, тел. 812-3730292

(ОАО «ЦМКБ «Алмаз») УДК 629.5.081.324

ч.л-',.-?,-.:-. ■ .-.■■ ■ ■,.

Рис. 3. Балансирный плавучий док

Рис. 2. Плавучие доки с доковой камерой:

о — форма корпуса; б — транспортный плавучий док; в — ремонтный плавучий док

Другим путем совершенствования плавучих судоподъёмных сооружений было создание на их основе новых архитектурно-конструктивных компоновок, наиболее распространенными из которых во второй половине XIX и начале XX веков стали плавучие доковые комплексы.

Первым из них является изобретение «плавучего пневматического дока» нашим соотечественником С.Яницким, которого зарубежные специалисты считают одним из основоположников создания плавучих судоподъёмных сооружений (рис. 4) [15]. Сущность и новизна его технического решения, помимо использования сжатого воздуха для удаления балласта из отсеков, заключается в том, что это был первый опыт разделения функций плавучего судоподъёмного сооружения между его составными частями (компонентами). Плавучесть этого судоподъёмного сооружения в процессе погружения или всплытия обеспечивается понтоном, а остойчивость — бортовыми поплавками, прикрепленными к нему с помощью тяг в виде параллелограмма [16]. Таким образом, С. Яницкий создал первый плавучий судоподъёмный комплекс, состоящий из нескольких компонентов. Это позволило снизить материалоёмкость судоподъёмника по сравнению с двухбашенными пла-

Рис. 4. Плавучий пневматический док С. Яницкого

Рис. 5. Однобашенный плавучий док с понтоном-противовесом

вучими доками, которые в тот период уже считались традиционными.

Другим заметным шагом для снижения материалоемкости плавучих судоподъёмных сооружений было создание во второй половине XIX века англичанином Д. Станфиль-дом однобашенного плавучего дока [17]. Остойчивость такого сооружения в процессе его погружения или всплытия обеспечивалась с помощью понтона-противовеса, прикрепленного к доку с помощью тяг в виде параллелограмма, что также приводило к созданию плавучего судоподъёмного комплекса, состоящего из двух компонентов (рис. 5). Вместо понтона-противовеса остойчивость такого дока в процессе погружения или всплытия также может обеспечиваться креплением его к береговым конструкциям с помощью

жестких тяг (рис. 6), направляющих с катками или других средств, что также приводит к созданию судоподъёмного комплекса из двух компонентов, один их которых плавучий [8, 18, 19].

Это изобретение помимо снижения стоимости судоподъёмного сооружения позволило приблизить условия работы в плавучем доке к более благоприятным условиям открытого стапеля. Поэтому на рубеже XIX—XX веков однобашен-ные плавучие доки строились во многих странах и продолжают строиться до настоящего времени, правда, значительно реже.

Принцип разделения функций между компонентами плавучего докового комплекса также был использован Ф. фон Клитцингом при создании плавучего докового комплекса, состоящего из док-матки и док-понтонов (рис. 7). Как правило, плавучесть такого докового комплекса в процессе погружения или всплытия его порожнём или с судном обеспечивается док-понтоном, а док-матка, точнее ее башни, обеспечивает остойчивость всего комплекса. Исключением является использование в составе такого докового комплекса в качестве док-матки традиционного плавучего дока [20].

Приоритет в создании таких судоподъёмных сооружений принад-

Рис. 6. Однобашенный плавучий док

с креплением к береговым конструкциям с помощью тяг

лежит Германии, где в начале XX века был построен первый из них [21], а наибольшее количество — в период первой и второй мировых войн. Такие судоподъёмные сооружения нашли применение при значительной загрузке судоремонтных предприятий доковым ремонтом однотипных судов. Количество док-понтонов для одной док-матки достигало 8 ед. Наличие в составе плавучего докового комплекса одного сложного сооружения, каким является док-матка, и нескольких упрощенных компонентов в виде док-понтонов позволило существенно снизить не только стоимость создания, но и эксплуатации всего судоподъёмного комплекса из расчета на одно стапельное место [20, 22].

Использование док-понтонов в качестве дешёвых стапельных мест, условия выполнения ремонтных работ на которых близки к условиям работы на открытом стапеле, позволили найти им применение также в сочетании с сухими доками, которые выполняли функции док-матки (рис. 8) [23].

Еще одним способом снижения материалоёмкости плавучих судоподъёмных сооружений было упрощение их конструкции и сокра-

Рис. 7. Вывод док-понтона с судном из док-матки

Рис. 8. Док-понтон с подводной лодкой в сухом доке

щение элементов. Для этого башни плавучих доков немного не доводились до концов понтона, а также срезались по наклонной в виде уступов к оконечностям. В некоторых случаях в конструкции корпуса доков вводились элементы незакрытых обшивкой ферм (рис. 9).

Иногда, особенно для плавучих доков небольшой грузоподъёмности, предусматривались вырезы в башнях

и понтоне. Это позволяло не только уменьшить объёмы металлоконструкций и снизить массу корпуса, но и улучшить условия работы в доке — освещённость, а также вентиляцию внутридокового пространства, которая ускоряла высыхание лакокрасочных покрытий корпуса докуемо-го судна.

Однако такие конструктивные решения отрицательно влияют на ос-

тойчивость как порожнего дока, так и системы «док— судно» в процессе её погружения и всплытия.

Следующим шагом на пути снижения массы было создание плавучих доков, у которых несколько точечных конструкций, установленных на понтоне, заменяли его башни (рис. 10).

При этом нельзя не отметить, что помимо снижения остойчивости в процессе погружения и всплытия у таких плавучих судоподъёмных сооружений, особенно значительной грузоподъёмности, увеличивается масса понтона из-за того, что его конструкции воспринимают весь продольный изгибающий момент от докуе-мого судна.

Для уменьшения объёма корпусных конструкций, а следовательно, и снижения массы башен за счет уменьшения их ширины при сохранении необходимых показателей остойчивости системы «док—судно» в начале ХХ века немецкими инженерами П. Матиссе-ном и А. Моллером было предложено применение бортовых булей [24]. Это конструктивное решение предусматривало местное увеличение ширины башни от уровня стапель-палубы до верхней кромки килевой дорожки, что позволяло обеспечивать осто

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Машиностроение»