Как спускают суда на воду: технологические аспекты и выбор метода

Спуск судна на воду – это знаковое событие в судостроении, подобное рождению нового морского гиганта. Казалось бы, что может быть проще, чем спустить судно с верфи? Однако этот процесс, требующий точных расчетов и слаженной работы команды, является сложной инженерной задачей.

История спуска кораблей уходит корнями в глубокую древность. Первые суда строились вручную, а их спуск осуществлялся с помощью простых приспособлений. С развитием технологий и увеличением размеров судов, методы спуска становились все более сложными и разнообразными.

Современные методы можно разделить на несколько основных типов. Наиболее распространенным является управляемый спуск судна на воду. При этом методе движение судна контролируется с помощью специальных механизмов. Существуют различные варианты управляемого спуска:

• спуск судна на воду по слипу – это, когда судно перемещается по наклонным путям на специальных тележках;
• спуск в доке, при котором судно всплывает в заполненном водой доке;
• и спуск с помощью кранов, который применяется для небольших судов.

Менее распространенным, но исторически более ранним методом является свободный спуск. При этом методе судно скользит по смазанным путям прямо в воду. Однако из-за высокой вероятности повреждения судна этот метод в настоящее время применяется редко.

Выбор метода спуска зависит от множества факторов. Ключевыми являются:

• размеры и тип судна;
• особенности конструкции верфи;
• бюджет проекта;
• экологические требования;
• и сроки строительства.

Для крупных танкеров или контейнеровозов требуются специальные доки или слипы. Особенности конструкции верфи могут ограничить выбор доступных методов. Бюджет проекта определяет масштаб и сложность используемых технологий. Экологические требования становятся все более важными, и современные верфи стремятся минимизировать негативное воздействие на окружающую среду. Сроки строительства также играют важную роль, и необходимо выбрать метод, который позволит выполнить спуск в установленные сроки.

Современное судостроение характеризуется постоянным поиском новых решений, направленных на повышение эффективности и безопасности процесса спуска. Тенденции включают широкое использование новых материалов и технологий, таких как:

• композиты;
• новые виды сталей;
• и алюминиевых сплавов.

Это позволяет создавать более легкие и прочные конструкции, что упрощает процесс спуска судна на воду, что используется во многих странах, включая Россию. Автоматизация процессов, применение роботизированных систем и автоматизированных линий повышают точность и скорость выполнения работ. Цифровые технологии, такие как моделирование и симуляция, позволяют заранее выявлять потенциальные проблемы и оптимизировать процесс. Особое внимание уделяется экологическим аспектам: верфи стремятся минимизировать негативное воздействие на окружающую среду, используя Судовые средства по очистке и удалению нефтесодержащих и сточных водсистемы очистки сточных вод и применяя экологически безопасные материалы.

Безопасность и экология являются приоритетными направлениями в современном судостроении. Для обеспечения безопасности необходимо тщательно планировать процесс спуска, проводить регулярные проверки и обучение персонала. Для минимизации негативного воздействия на окружающую среду необходимо соблюдать экологические нормы и стандарты, использовать экологически безопасные материалы и технологии, а также организовывать сбор и утилизацию отходов.

Практические примеры успешных спусков крупных судов, используя различные методы, демонстрируют эффективность и разнообразие современных подходов. Анализ случаев, когда в процессе спуска возникали проблемы, позволяет извлечь уроки и повысить безопасность будущих операций.

 
Спуск судна на воду завершает стапельный период его постройки. Спуск судна тем сложнее, чем больше его размеры и спусковой вес. Спусковой вес, с одной стороны, стремятся увеличить, поскольку производить работы на судне, находящемся на плаву, всегда дороже, чем вести их на построечном местеТипы построечных мест и их оборудование. С другой стороны, спусковой вес ограничен возможностями спускового сооружения. В практике судо­строения были случаи, когда из-за ограниченных возможностей спус­ковых сооружений, имеющихся на заводе, судно спускали частями, а за­тем его части (носовую и кормовую) стыковали на плаву.

Виды спуска и спусковые сооружения

Существуют работы, выполнение которых до спуска обязательно. В числе таких работ:

• Сварка корпуса судна;
• Монтаж забортной армату­ры;
• Расточка линии валопровода;
• Монтаж дейдвуда;
• Гребного вала;
• Руля и винтов;
• Установка протекторов;
• Окончательная окраска подводной части корпуса при отсутствии возможности доковать судно;
• Монтаж элементов якорного и швартовного устройств и т. п.

Для проведения спуска следует обеспечить остойчивость недостро­енного судна, имеющего малую осадку, и прочность его корпуса.

Объемы подобных работ зависят от вида спуска и вида спускового сооружения, которым обладает завод. Обычно (но не всегда) спусковое сооружение определяет вид спуска.

Управляемые спуски

При управляемом спуске можно активно управлять движением судна вплоть до его остановки.

Управляемые спуски можно разделить на:

• вертикальные,
• поперечные,
• и продольные.

Вертикальный спуск крупных судов осуществляют всплытием в сухих или наливных доках, в которых суда строятся. Средние и малые суда спускают всплытием в наливных док-камерах, с помощью передаточных плавучих доков и вертикальных судоподъемников. Малые суда также спускают плавучими или береговыми подъемными кранами.

Поперечный спуск средних судов, завершающийся их всплытием, осуществляют поперечными одно­ярусными или двухъярусными слипами, а продольный спуск – продольными слипами.

Все спусковые сооружения для управляемого спуска судна обратимые, они позволяют не только спускать, но и возвращать их на построечные места.

Сухой строительный док показан на рис. 2.

Он представляет собой бетонную камеру с основанием ниже уровня акватории закрытую от нее батопортом или поворачивающимся на горизон­тальных осях затвором, который опускается или поднимается лебедками. Док заполняется водой самотеком через клинкеты батопорта (затвора), судно всплывает за счет образования сил поддержания. По достижении равных давлений воды внутри и снаружи дока батопорт (затвор) отводится в сторону. После вывода судна батопорт (затвор) вновь становится на место и док собственными насосами осушается.

Наливная док-камера, как следует из рис. 3, имеет две ступени, верхнюю (выше уровня акватории) – исходную спусковую позицию, куда судно накатывают судовозными тележками с построечного места, и нижнюю – шлюзовую часть камеры, в которую судно переводится по воде после заполнения док-камеры. Верхняя ступень отделена от территории откатными воротами, а шлюзовая часть от акватории – створчатыми воротами. И те, и другие герметичны.

Завезенное на исходную позицию судно пересаживают с тележек на стулья. Тележки выводят за ворота, а ворота закрывают. Камеру насосами ее насосного отделения заполняют водой до всплытия судна. Всплывшее судно перемещают канатами в шлюзовую часть, осушают камеру самотеком до выравнивания уровней и давления воды внутри шлюзовой части и снаружи. После этого можно открывать створчатые ворота и буксирами вывести судно.

Без судна док находится у берега, стоящим на опорах, береговой и подводной (мористой). В этом положении он притоплен за счет приема балласта. С берегом он зафиксирован еще и замком. Если док не требуется для спуска или принятия из акватории судна, пришедшего для ремонта или докования, то его можно перевести к другому поса­дочному месту туда, где он нужнее (даже на другой завод).

Когда док востребован, чтобы осуществить спуск судна на воду, то после его посадки на опоры и фиксации в продольном направлении береговые судовозные пути и пути дока должны образовать единый непрерывный путь. Судно, находящееся на судовозных тележках, накатывают на стапель-палубу дока.

Допускаемая на опоры дока нагрузка составляет 30-40 % его подъемной силы. Поэтому при спуске судов со спусковым весом, большим этой нагрузки, и особенно близким к величине Определение внешних и рабочих размеров плавучих доковподъемной силы дока, в ходе перемещения (наката) судна на док балласт, принятый для посадки дока на опоры, откачивают. Тогда опоры не будут перегружены.

Процесс наката судна и откачивание балласта рассчитывают, получая в итоге диаграмму наката, показанную на рис. 5 (на рисунке приведена также схема действующих сил).

На практике осуществляют поочередную поотсечную откачку балласта «из под колес» при шаговом накате судна. В этом случае судно накатывается с каждым шагом на расстояние, равное длине группы балластных отсеков (ГБО), и простаивает на доке над каждой группой отсеков до откачки из них балласта. В каждом из положений судна рассчитывают реакции доковых опор (нагрузки на опоры). Выражение для реакции мористой опоры двухопорного дока определяют из двух уравнений равновесия судна:

где:

• m – количество ГБО, на которое уже накатано судно;
• n – 4 количество транспортно-опорных модулей на доке;
• a – шаг транспортно-опорных модулей (кратный длине ГБО), м;
• Q₀ – нагрузка (вес части судна), действующая на транспортно-опорный модуль, т;
• Q_б – количество основного балласта в ГБО, т;
• [R_м] – допустимая нагрузка на мористую опору, т;
• L_д – расстояние между опорами дока, м;
• Ɩ_б – длина ГБО, м.

Реакция береговой опоры:

где:

• [R_б] – допустимая нагрузка на береговую опору, т.

Реакции опор дока должны оставаться положительными вплоть до полного накатывания судна, что свидетельствует об отсутствии отрыва дока от опор до завершения постановки судна в док (полного накатывания).

Расчет завершают построением диаграммы наката, из которой видно, как изменяются нагрузки на опоры дока в процессе наката судна.

Помимо расчета реакций опор проверяют обеспеченность нормальной работы групповой системы питания маслом гидродомкратов судовозных тележек. Система работает нормально, если прогибы дока и суд­на в процессе его наката на док не превышают допустимого рабочего хода плунжеров гидродомкратов (100-120 мм), а напряжения в связях корпусов дока и судна не больше допускаемых.

Варианты существующих на заводах поперечных слипов представ­лены на рис. 6. Слип – специальное механизированное сооружение, предназначенное для спуска судна в воду или подъема его из воды. Основными элементами слипа являются спусковые слиповые тележки, рельсовые пути (горизонтальные или наклонные) и перемещающие их устройства (лебедки с системой шкивов и тросов).

На одноярусных слипах суда с построечных мест на судовозных те­лежках перемещают в продольном направлении к спусковым путям слипа. Затем пересаживают на тележки для поперечного перемещения на спусковую позицию, где под судно подводятся и принимают его вес слиповые тележки.

На некоторых слипах применяют выводные тележки, которые после продольного перемещения судна разворачивают под ним на 90° с помощью поворотного устройства и затем используют для поперечного перемещения судна. На таких слипах применяют многокатковые те­лежки, которые заводят на предварительно подведенные под судно косяковые слиповые тележки.

На гребенчатом слипе наклонные спусковые пути имеют располага­ющиеся между горизонтальными судовозными путями начальные уча­стки, по которым осуществляют перемещение судов в поперечном на­правлении. Для спуска применяют многокатковые косяковые тележки

На двухъярусных слипах используют трансбордеры, на которые суда с построечных мест заводят на выводных тележках продольного пере­мещения и спускают вместе с погружающимся в воду трансбордером без пересадки. Трансбордеры и спусковые рельсовые пути устроены так, что при переходе с горизонтального участка путей на наклонный и при движении по нему мост трансбордера, а следовательно, и судно, оста­ются горизонтальными (сечение А-А на рис. 6). Мористые колеса тележек трансбордера смещены относительно задних и движутся по крайним рельсам (поз. 8 на рис. 6).

Вертикальный судоподъемник, схема которого показана на рис. 7 представляет собой горизонтальные балки или состоящую из несколь­ких секций платформу, устанавливаемые в надводное положение на уровне береговой горизонтальной площадки. На платформу (балки) заводят судно поперечными или продольными тележками по рельсовым путям. Затем платформу (балки) вместе с судном опускают в воду до его всплытия. Подъемно-спусковое средство, осуществляющее подъем и опускание платформы (балок), может быть гидравлическим с длинно ходовыми или короткоходовыми домкратами, механическим с электрическими лебедками или же на понтонах, которые притапливаются.

Масса судна распределена по длине платформы неравномерно. Тросы, обеспечивающие движение платформы вверх-вниз вытягиваются также по разному. Поэтому для плавного, без рывков, хода платформы используют особые лебедки, синхронно выравнивающие натяжение тросов независимо от их локального нагружения. Подъемники с такими устройствами получили название «Синхролифты».

Для вертикального судоподъемника требуется значительно меньшая акватория, чем для поперечного слипа.

Рекомендуется к прочтению: Испытание корпуса судна на непроницаемость и герметичность

Нужно отметить, что вертикальных судоподъемников на российских заводах нет.

Краны береговые используют для спуска Малотоннажное судостроительное производствомалотоннажных судов, например, яхт, плавучие – для спуска более тяжелых судов. Спусковой вес судна определяется грузоподъемностью кранов.

Спуск судов специального назначения

Спуск Современные транспортные суда различного назначениясудов специального назначения, таких как ледоколы и буровые платформы, представляет собой особые инженерные задачи, требующие индивидуального подхода. Эти суда обладают уникальными конструктивными особенностями, большими размерами и весом, что существенно усложняет процесс спуска.

Ледоколы

Спуск ледоколов требует особого внимания к укреплению спусковых путей, так как ледоколы имеют массивные корпуса, предназначенные для пробивания льда. Кроме того, необходимо учитывать высокую осадку этих судов. Часто для спуска ледоколов используются специальные доки, оборудованные мощными системами откачки воды.

Буровые платформы

Спуск буровых платформ – это еще более сложная задача. Эти плавучие сооружения обладают огромными размерами и весом, а также имеют сложную конструкцию, включающую множество вспомогательных устройств. Для спуска Самоподъемные плавучие буровые установкибуровых платформ часто используются специальные плавучие доки или специальные слипы, способные выдержать их вес.

Особенности спуска специальных судов:

• Каждый проект спуска специального судна требует разработки индивидуального плана, учитывающего все особенности конструкции судна и условия спуска.
• Необходимо обеспечить высокую точность позиционирования судна во время спуска, чтобы избежать повреждений.
• Безопасность персонала и оборудования является приоритетной задачей при спуске специальных судов.

Перспективы развития судостроения

Судостроение сегодня переживает стремительное развитие. Рост мировой торговли требует все более крупных и сложных судов, что подталкивает отрасль к постоянным инновациям. Новые материалы, такие как композиты и специальные сплавы, делают суда легче и прочнее. Автоматизация производства повышает точность и скорость строительства. Особое внимание уделяется экологичности: Современные транспортные суда различного назначениясовременные суда становятся все более чистыми, используя альтернативные виды топлива и совершенствуя системы очистки.

Однако отрасль сталкивается и с вызовами: необходимо снижать стоимость строительства, соответствовать строгим экологическим нормам и решать проблему нехватки квалифицированных кадров.

Несмотря на трудности, будущее судостроения выглядит многообещающим. Развитие технологий, таких как 3D-печать и искусственный интеллект, открывает новые возможности. 3D-печать позволит создавать отдельные элементы судна с высокой точностью, а искусственный интеллект поможет оптимизировать производственные процессы и даже управлять судами в автономном режиме.

В ближайшие годы мы можем ожидать появления новых типов судов:

• полностью электрических,
• гибридных,
• и даже автономных.

Судостроение движется к созданию более крупных, умных и экологически чистых судов, отвечающих потребностям современного мира.

Спуск судна на воду – это сложный и многогранный процесс, который требует глубоких знаний и опыта. Современные технологии позволяют сделать этот процесс более безопасным, эффективным и экологически чистым. Несмотря на все достижения, судостроение остается динамично развивающейся отраслью, и в будущем нас ждут новые открытия и инновации.