Сайт нуждается в вашей поддержке!
Категории сайта

Металлические плавучие доки – общие сведения и классификация

Присоединяйтесь к нашему ТГ каналу!

В период эксплуатации любого судна неоднократно возникает необходимость в полном осмотре и ремонте подводной части. Для сохранения скорости хода приходится очищать корпус судна от наросших водорослей и ракушек; через определенные промежутки времени суда проходят текущий, средний и капитальный ремонты. Плавучие доки позволяют произвести некоторые из этих видов ремонты.

В первый период деревянного судостроения работы по подъему судов из воды на сушу были относительно простыми – их вытаскивали по лежням на катках при помощи примитивного ворота. Этим способом поднимают из воды небольшие рыболовные суда и катера и теперь.

Обнажение подводной части более крупных судов очень долго велось во всех странах путем “кренгования”. Этот способ заключался в следующем: судно ставили на якоря где-нибудь в закрытой бухте или в устье реки у пологого песчаного берега; после максимально возможной разгрузки судно кренили поочередно на оба борта концами, закрепленными за мачты и вынесенными на берег.

В северных районах (например, на берегах Белого моря) подводную часть судов зимой обнажали “вымораживанием”: вокруг вмерзшего судна через определенные промежутки времени обкалывали лед, пока оно не оказывалось стоящим на ледяных столбах, в ледяной яме.

Однако в связи с увеличением размеров и веса судов эти способы оказались неприемлемыми, и уже в первой четверти XVIII в. были построены специальные сооружения – сухие и плавучие доки.

Первый в мире плавучий док был сооружен в России в Крондштате при Петре I. Он был перестроен из трофейного шведского корабля “Камель”, название которого стало нарицательным (в Западной Европе плавучие доки долгое время называли “камелями”). Это был плавучий “сухой” док, т. е. док со шлюзовыми воротами. Такие плавучие доки непрерывно строили в России, а на реках и озерах их продолжают строить и в настоящее время. Интересно отметить, что плавучие сухие доки запатентованы как “техническая новинка” в XX.

В последнее время у доков появился конкурент – слипы, получающие все большее распространение.

В таблице 1-3 приводятся сведения о количестве сухих и плавучих доков, а также слипов во всех странах (исключая Россию). Естественно, что данные этих таблиц не могут рассматриваться как абсолютно полные; фактически рассматриваемых сооружений больше. Для сравнения дано количество сухих и плавучих доков на 1 января 1939 г.

Таблица 1. Сухие доки
ГосударствоДлина доков, мВсего*
75
и
менее
76-100101-150151-200201-250251-300301
и
более
Англия и Сев.
Ирландия
44437865332512300336
ФРГ**41441317
Голландия4434521238
Дания1343111311
Италия23735422628
США17521272342111855
Франция519211515368469
Швеция96943113323
Япония16153738126412868
Прочие4531978133104301167
Всего14712927824413457541043795
* В знаменателе указано количество доков по состоянию на 1 января 1939 г.
** В германии на 1 января 1939 г. имелось 30 сухих доков.

Таблица 2. Плавучие доки
ГосударствоПодъемная сила, тВсего*
1 500
и
менее
1 501-4 0004 001-7 0007 001-12 00012 001-20 00020 001 и более
Англия и Сев.
Ирландия
121242133490
Дания10543220
Голландия12859664628
Италия1441232416
США53381030315167138
ФРГ**22138115463
Франция4232221522
Швеция561423219
Япония72422176
Прочие624816159515583
Всего20113856786031564415
* В знаменателе указано количество доков по состоянию на 1 января 1939 г.
** В Германии на 1 января 1939 г. имелось 64 плавучих дока.

Изучение таблиц позволяет сделать следующие выводы:

Таблица 3. Слипы
ГосударствоПодъемная сила, тВсего
100
и
менее
101-250251-500501-1 0001 001-2 0002 001 и более
Англия и Сев.
Ирландия
65703835128228
Голландия313272381488
Дания19201475267
Италия661631133
США554652703526284
ФРГ1676874196334
Франция91016154256
Швеция282622135195
Япония111922123471
Прочие1651491431326618673
Всего528427424329145761929

В двадцатых годах прошлого столетия появились железобетонные плавучие доки, получившие значительное распространение. Самые большие в то время в мире железобетонные доки (подъемной силой 4 000 т и 6 000 т) были спроектированы и построены в РФ под наблюдением виднейших российских судостроителей – А. Н. Крылова, П. Ф. Папковича и Ю. А. Шиманского. Эти доки имели высокие технические показатели: на 1 т подъемной силы приходилось лишь 1,6 т веса дока порожнем, в то время как за границей этот вес составлял не менее 2,0 т.

Дерево, сталь и железобетон в качестве материалов для корпусов плавучих доков имеют свои преимущества и недостатки. Для суждения о правильности выбора материала в таблице 4 приведены элементы дока подъемной силой 6 000 т, спроектированного из различных материалов. Характеристики композитного дока получены расчетом по литературным данным. Котлован рассчитан для глубины акватории 8 м.

Таблица 4. Характеристика доков подъемной силой 6 000 т, построенных из разных материалов
Наименование элементаМатериал корпуса дока
стальдерево и сталь (композитный док)железобетон
РФСША
Материал корпуса башенСталь 4сСталь 4сЖелезобетон
Длительность откачки, час.2,52,52,52,5
Тип докаПонтонныйПонтонныйМонолитные
Вес дока порожнем, т, в том числе:4 5005 0009 00017 000
сталь3 2501 2501 1003 000
бетон6 70013 200
дерево3502 500350350
Работа насосной станции при подъеме
дока с судном, mм
66·10370·10396·103106·103
Глубина воды над кильблоками, м7,37,37,37,3
Высота понтона, м3,33,64,76,7
Потребная глубина котлована, м12,212,514,616,6
Сравнительная стоимость постройки, %: *
корпус1008070140
станция15162224
котлован100120170190
* Для дока США цифры приняты условно.

Из таблицы 4 можно сделать следующие выводы:

Исходя из конъюктуры 1962 г., при выборе материала корпуса дока следует руководствоваться данными таблицы 5.

Таблица 5. Пределы применимости материала для постройки корпуса дока
МатериалДоки подъемной силой, тПримечание
Дерево600 и менееОтсутствие древоточцев в акваториях стоянки доков
Дерево и сталь (композитно)10 000 и менееТо же
СтальБез ограничения
Железобетон12 000 и менее

Со временем выхода в свет книги М. А. Ловягина и В. М. Корсакова “Металлические плавучие доки” (Судпромгиз, 1952) в отечественной и иностранной литературе появилось много статей по вопросам проектирования, постройки и эксплуатации плавучих доков. Выработаны новые методики расчетов, накоплен опыт перевода доков по открытым водным пространствам.

Общие сведения о плавучих доках

Плавучий док — инженерное сооружение, предназначенное для подъема судов из воды с целью осмотра и ремонта подводной части, а также для перевозки судов по мелководным внутренним водным путям или морем. Доки для перевозок называются транспортными плавучими доками.

Плавучие доки
Рис. 1 Двухбашенный плавучий док: а — продольный разрез; б — план; в — поперечное сечение; 1 — топ-палуба; 2 — палуба безопасности; 3 — центральная линия кильблоков; 4 — скуловые механические кильблоки; 5 — центрирующее устройство; 6 — переходный мостик; 7 — подбашенный балластный отсек; 8 — центральный балластный отсек понтонов

Плавучие доки в основном состоят из понтона, на котором устанавливается поднимаемое из воды судно, и башен, или бортов.

Названия частей плавучего дока (рис. 1):

Док с частично ажурными башнями
Рис. 2 Док с частично ажурными башнями: а — боковой вид; б, в — поперечные сечения; 1 — платформа

По своей конструкции плавучие доки могут быть монолитными, секционными, понтонными и секционно-понтонными.

Предлагается к прочтению: Общие сведения о средствах управления судами

Монолитный док состоит из одного сплошного понтона (разделенного на отсеки) и двух или одной башен, прочно соединенных с понтоном.

Секционный док может быть разъединен по длине на две или несколько секций — частей. Отдельные секции могут работать самостоятельно (рис. 3).

Трехсекционный самодокующийся док
Рис. 3 Трехсекционный самодокующийся док: а — собранный для эксплуатации; б — секция №3 самодокуется

У понтонного дока башни сплошные, тогда как понтон состоит из отдельных, конструктивно независимых частей. Обычно на понтонных доках башни крепят к понтонам при помощи болтовых соединений, и любой понтон для ремонта может быть отделен от дока и выведен из-под башен (рис. 4).

Трехпонтонный самодокующийся док
Рис. 4 Трехпонтонный самодокующийся док: а — собранный для эксплуатации; б — понтон № 3 самодокуется

Секционно-понтонный док может быть разделен на две или несколько самостоятельных секций, причем в каждой секции два или несколько понтонов.

Плавучие доки имеют отсеки, расположенные ниже палубы безопасности, в зависимости от назначения делятся на три категории: балластные, сухие и креновые, или запасные.

Балластными называют отсеки, предназначенные для заполнения балластом при погружении дока при любой нагрузке на заданную глубину.

Сухие отсеки не заполняются балластом и во время погружения дока остаются пустыми; в них часто размещают доковое оборудование, запасы и снабжение.

Запасные отсеки заполняют балластом только при выравнивании крена, возникшего от неравномерной нагрузки или для компенсации израсходованных запасов. Их часто совмещают с балластными отсеками, заполняемыми в некоторых случаях неполностью.

Типы и конструкции современных плавучих доков можно классифицировать по материалу корпуса, назначению, числу башен, методу самодокования, степени автономности и методу балластировки.

Классификация плавучих доков по материалу корпуса

По материалу корпуса плавучие доки подразделяются на деревянные, композитные, железобетонные и стальные. Деревянные доки теперь строят редко. В СССР деревянные доки применяли в основном для докования речных судов; их подъемная сила не превосходит 1 000 т. Во время второй мировой войны деревянные доки строили в США.

Несмотря на ряд преимуществ деревянных доков (простота постройки и ремонта, низкая стоимость постройки и эксплуатации), они почти исчезли из практики. Это объясняется следующими существенными их недостатками:

У композитных доков набор стальной, обшивка деревянная. Во время второй мировой войны в США было построено более десятка таких доков подъемной силой до 15 000 т. Это композитные доки секционного типа, с гибким соединением секций. Недостатки те же, что у деревянных доков. Разница заключается лишь в том, что продольная и поперечная прочность, а также жесткость сооружения могут быть обеспечены в широких пределах при затрате значительно меньшего количества материалов.

Железобетонные доки получили в РФ значительное распространение. Серьезное преимущество применения железобетона в качестве материала для корпуса дока заключается в том, что это позволяет значительно снизить расход стали и исключает необходимость в периодическом доковании с целью окраски подводной части.

Основным препятствием для строительства секционных железобетонных доков является невозможность достигнуть надлежащей жесткости соединения секций, вследствие чего железобетонные доки строят главным образом монолитными.

Читайте также: Ремонт корпусных конструкций и судовых устройств

Классификация доков по назначению

По назначению доки условно можно разделить на следующие группы: для капитального ремонта судов, для осмотра и текущего ремонта, транспортные и (только появляющиеся) доки для ремонта атомных подводных лодок.

В доки для капитального ремонта ставятся суда со значительными повреждениями и ослабленной общей прочностью. Поэтому корпус такого дока должен обладать прочностью, достаточной, чтобы воспринимать не менее ⅔ момента, изгибающего систему док — судно. Если док секционный, то соединение секций должно выдержать действие изгибающего момента и перерезывающей силы. Такое требование обусловливает утяжеление на 25—35% продольных связей по сравнению с таковыми у доков текущего ремонта и осмотра (при одинаковой конструкции набора). Чтобы избежать этого, можно использовать маневрирование водяным разгружающим балластом, для чего достаточно доку с прямоугольными понтонами иметь запас маневренной воды, равный

vм.в = (1φ)Dс

Доки для осмотра и текущего (мелкого) ремонта предназначаются для осмотра подводной части при очередных освидетельствованиях судов инспекцией классификационных обществ, очистки и окраски обшивки, смены гребных винтов и т. п. Их довольно часто строят секционными, с гибким соединением секций. Они предусматриваются для службы в крупных портах с большим грузооборотом.

Транспортные доки преимущественно служат для перевозки судов по мелководным внутренним водным путям. Необходимость в такой перевозке возникает в тех случаях, когда осадка судна больше глубины фарватера реки или канала. Обычно транспортные доки имеют судовые обводы в носовой части и корму с плоским транцем, в котором устроены ворота для ввода перевозимого судна и ограничения доковой камеры. Большинство этих доков несамоходные, но с автономной энергетической установкой. Реже строятся самоходные доки для перевозки морем поврежденных судов (США).

В последние годы в зарубежной печати появились сведения о плавучих доках для обслуживания и ремонта атомных подводных лодок. В 1960 г. в Англии закончен постройкой плавучий док AFD-59, предназначенный для обслуживания первой английской атомной подводной лодки. Поскольку работа предусмотрена вдали от населенных пунктов, он полностью автономен. Длина дока 122 м, ширина 23,5 м (по-видимому, это полная ширина дока; ширина в свету, вероятно, не превосходит 17—17,5 м). Док рассчитан на размещение более 200 чел., включая личный состав лодки, состоящий из 8 офицеров и 75 рядовых. Водоизмещение этих лодок 5 600 т.

Плавучие доки по числу башен и секций

Плавучие доки бывают безбашенные, однобашенные и двухбашенные. К безбашенным докам следует также отнести некоторые транспортные доки и док-понтоны. Транспортные безбашенные доки состоят из сплошного днищевого понтона и одинарных бортов.

Бортовая обшивкаНаружная обшивка, настил палуб и переборки и кормовая переборка с воротами образуют замкнутую, водонепроницаемую доковую камеру. Таким образом, в число балластных отсеков такого дока входят отсеки днищевого понтона и доковая камера; подбашенные отсеки отсутствуют.

Док-понтоны не имеют ни башен, ни бортов; они состоят из понтона и бортовых ферм.

Первые однобашенные доки были построены во второй половине XIX в. На рис. 5, а показан однобашенный док с поплавковым противовесом; на рис. 5, б изображен док, в котором понтон- противовес заменен шарнирной конструкцией, соединяющей башню дока с набережной.

Однобашенный плавучий док
Рис. 5 Однобашенный док: а — с понтоном-противовесом; б — работающий у стенки

Однобашенные доки, как правило, используются на речных судоремонтных заводах; на некоторых заводах они скомбинированы с эстакадой, на которую передаются поднятые суда для ремонта. На рис. 6 показана конструкция такого дока с разрезным понтоном и понтоном-противовесом.

Однобашенный док с разрезным понтоном
Рис. 6 Однобашенный док с разрезным понтоном для ремонта судов на эстакаде

Достоинством однобашенных доков является возможность бокового ввода, что имеет значение для судов с сильными подрезами оконечностей или судов, ширина которых превышает рабочую ширину стапель-палубы. Недостатком этих доков является большая их ширина (с понтонами-противовесами), что неудобно на тесных акваториях. Кроме того, эти доки неудобны для перебуксировки; они не получили большого распространения.

По числу секций доки разделяются на монолитные (односекционные) и состоящие из двух или более секций. Выбор числа секций дока тесно связан с возможностями ремонта его подводной части.

Монолитный док значительно проще в эксплуатации, и стоимость его постройки ниже стоимости дока любой другой конструкции. Поэтому, если размеры дока позволяют поставить его на ремонт в какой-либо сухой или плавучий док, расположенный поблизости, то доковладельцы предпочитают заказывать монолитный док. Однако вследствие большой ширины (сравнительно с обычными судами) плавучих доков подобрать сухой док с достаточной шириной ворот затруднительно (а для более крупных доков невозможно), поэтому значительная часть доков строится самодокующимися-понтонными, секционными или секционно-понтонными.

В понтонном доке разъединение понтона на несколько частей позволяет доковать отдельные понтоны (см. рис. 4).

Второй способ обеспечить возможность ремонта подводной частиРемонт подводной части судов плавучего дока, не прибегая к постановке его в сухой док, это разделение на секции. Длина каждой секции должна быть меньше ширины дока в свету между башнями (см. рис. 3). За границей получили распространение патентованные трехсекционные доки (рис. 7), особенность которых заключается в том, что наибольший изгибающий момент приходится на неразъемную часть. Это позволяет использовать такие доки для капитального ремонта судов. Однако разъем секций этих доков затруднен, вследствие чего некоторые патенты предусматривают гибкие соединения секций. В последнем случае доки непригодны для ремонта аварийных судов предельного водоизмещения.

Патентованный док
Рис. 7 Патентованный док: а — собранный для эксплуатации; б — докующийся на концевых понтонах; в — поперечное сечение

Автоматизация процессов затопления и всплытия дока в значительной мере устранит это неудобство. Можно считать, что секционные доки с гибким соединением секций и автоматизированным всплытием и затоплением имеют широкие перспективы развития.

Во время второй мировой войны в США было построено несколько комплектов семи- и десятисекционных доков оригинальной конструкции. Каждая секция состояла из широкого понтона баржеподобной формы, поперек которого были установлены башни (рис. 8 и 9), заваливающиеся по-походному на палубу понтона и поднимающиеся гидравлическими домкратами в вертикальное положение.

Секционный док США
Рис. 8 Секционный док США на 100 000 т (в процессе сборки)

При самостоятельной работе одной секции такого дока ее подъемная сила может быть использована не более, чем на 15%, из-за ограниченной остойчивости и сравнительно небольших габаритов стапель-палубы. На сборку такого десятисекционного дока, прибуксированного отдельными секциями к месту работы, потребовалось около 2 мес. Основное их преимущество — простота и легкость буксировки морем.

Секционный док США в работе
Рис. 9 Секционный док США на 100 000 т (в рабочем состоянии)

Характеристики буксируемых секционных доков следующие:
Число секций710
Общая подъемная сила, т56 000100 000
Подъемная сила одной секции, т10 00010 000
Длина секции поперек дока, м7373
Ширина секции вдоль дока, м3125
Высота понтона, м77
Длина дока в сборе, м225250
Ширина дока в свету, м36,542,5
Высота башен над стапель-палубой, м1818
Численность экипажа, чел.780

Необычна большая численность личного состава дока, превышающая, по меньшей мере, вчетверо экипаж дока секционно-понтонной системы и в пять раз численность команды монолитного дока такого же размера.

Рекомендуется к прочтению: Материалы, применяемые в судоремонте

Классификация доков по автономности

По степени автономности и механизации ремонтных работ плавучие доки можно разделить на несамоходные неавтономные и автономные, самоходные автономные и самоходные доки-заводы. Несамоходные неавтономные доки обычно строятся по заказам судоремонтных заводов и портовых управлений и предназначаются для работы на строго определенном месте в непосредственной близости от береговых энергетических установок и кранов.

Примером предельной связи с берегом может служить док подъемной силой 400 т, построенный для докования плавучих средств ж. д. компании Эри в 1949 г. Этот док соединен с берегом не только электрическим кабелем, но и двумя шарнирными стрелами (рис. 10) для постоянной фиксации его места относительно набережной.

Схема установки дока
Рис. 10 Схема установки дока к набережной на постоянных распорах

Автономные доки могут работать в любой точке побережья, если место стоянки достаточно укрыто от волнения и ветров и имеет требуемую глубину.

Степень автономности дока может быть различной, в зависимости от условий его работы.

Автономным считается плавучий док, располагающий:

Подавляющее большинство автономных доков имеет собственные энергетические установки, запасы топлива, воды, продовольствия и жилые помещения для персонала (включая ремонтных рабочих). Мастерские и станочное оборудование, позволяющие производить ремонт докуемого судна, размещаются на доках редко.

Следует отметить, что в доках длиной менее 140—120 м разместить, кроме жилых помещений, мастерские и склады материалов (т. е. плавучую мастерскую) не представляется возможным. Поэтому сочетание дока и мастерских в едином «док-заводе» возможно лишь на крупных доках. Несколько док-заводов было построено США в годы второй мировой войны.

За границей доки с большой степенью автономности строились и строятся только для нужд военного ведомства. Высокая стоимость постройки оправдана возможностью рассредоточить судоремонтные средства в необорудованных пунктах побережья.

Предельной степенью автономности обладают самоходные доки-заводы, построенные в США во время второй мировой войны. Они имеют транцевую корму, в которой устроены ворота для ввода судов. У носовой части обычные судовые обводы. Доковая камера занимает примерно 55—60% длины дока.

В последнее время получает развитие появившийся в США новый тип дока — для гидросамолетов дальнего действия. Эти доки предназначены для осмотра подводной части гидросамолетов перед полетом, а также для ремонтных работ. Так как крылья самолета имеют большой размер, часть башен дока срезана, что дает значительную экономию в ширине дока. Гидросамолет вводится в док только с кормовой стороны.

Кроме перечисленных, имеются разновидности плавучих доков: Доки с выдвижными понтонами или док-матки и «док-понтоны». Док-матка (рис. 11) был впервые построен в 1907 г. в Германии.

Док с въезжающим понтоном
Рис. 11 Док с въезжающим понтоном (док-матка): а — понтон в доке; б — понтон выведен

В последнее время эти доки получили распространение в крупных судоремонтных центрах, и в-некоторых случаях они успешно конкурируют со слипами.

Методы балластировки плавучих доков

В зависимости от метода балластировки плавучие доки можно разделить на доки с сухими отсеками, без сухих отсеков и доки с независимым сливом воды.

Устройство центральных сухих отсеков, расположенных в средней части по ширине дока, обусловлено стремлением конструкторов сократить работу насосной станции при откачке дока, а следовательно, снизить эксплуатационные расходы. Кроме того, наличие среднего сухого отсека под центральной кильблоковой дорожкой несколько разгружает поперечные фермы днищевой конструкции в разных стадиях всплытия или погружения дока, а также во время стоянки с судном на стапель-палубе.

Док с центральным сухим отсеком показан на рис. 12, а. Разновидностью его является док с компрессией воздуха в центральном сухом отсеке, облегчающей работу водонепроницаемых переборок отсека (рис. 12, б).

Док с центральным сухим отсеком
Рис. 12 Док с центральным сухим отсеком: а — с герметическим сухим отсеком; б — с компрессией воздуха в сухом отсеке

Иногда сухие отсеки служат резервными балластными отсеками, и при постановке особо тяжелого судна заполняются водой. Размещение в таких отсеках какого-либо электрооборудования, разумеется, недопустимо.

Доки без сухих отсеков строят сравнительно редко. Их главный недостаток — затрудненность доступа к насосам и клинкетам, расположенным в понтоне.

Читайте также: Ремонт деревянных частей корпуса судна и изоляционные работы

Независимый слив воды из башен за борт и откачка ее только из понтона позволяют несколько уменьшить количество воды, проходящей через насосы, что сокращает расход электроэнергии на всплытие дока.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Февраль, 14, 2020 5055 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ