ТРАДИЦИОННАЯ БУТЫЛКА ШАМПАНСКОГО
Спуск судна на воду — знаменательное событие в жизни судна и трудовых буднях судостроителей. Но почему именно спуск на воду является знаменательным? Ведь это не более чем промежуточный этап постройки судна. После спуска постройка судна продолжается иногда годами. Дело здесь, вероятно, в двух обстоятельствах. Первое из них заключается в том, что в момент спуска судно переходит из одной среды в другую, попадает в свою родную стихию. Второе обстоятельство: спуск судна на воду — единственный момент в процессе его постройки, который имеет четкую временную привязку.
Действительно, когда начинается постройка судна, не знает никто. То ли, когда запускается в обработку первый лист металла, то ли, когда этот лист прокатывается на металлургическом заводе. А может быть, когда в конструкторском бюро начинается разработка программы для ЭВМ, управляющей газорезательным автоматом?
Более четко определяется момент окончания постройки. Этим моментом является подписание акта о приемке судна в эксплуатацию и подъем на нем флага заказчика. Однако, это только документальная сторона дела. А фактически судно в этот момент может быть еще не „построено". Явные недоделки и скрытые дефекты не так уж редки в практике судостроения, и их устраняют (по существу — достройка) уже после сдачи судна в эксплуатацию.
А вот спуску судна на воду однозначно соответствуют год, день и час! Поэтому (но, вероятно, не только поэтому) спуск торжественно отмечался в судостроении во все века. Вначале торжества эти носили характер религиозного обряда. Затем все религиозное выветрилось, а своеобразный „обряд крещения" остался*. И сегодня при спуске „крестная мать" (обычно женщина, но, случается, и мужчина) в присутствии большого числа свидетелей разбивает о борт судна традиционную бутылку шампанского...
Для спуска судов на воду в настоящее время используются различные способы и применяются разнообразные сооружения. Какие из них сохранятся в XXI веке — зависит от ряда факторов.
Вспомним, как осуществляется спуск с наклонного стапеля— самого древнего построечно-спускового сооружения.
Перед спуском производится насадка протянувшихся по стапелю спусковых дорожек (при спуске судна водоизмещением 50 тыс. т на это тратится 15 т парафиновазелиновой смазки). На дорожки под днищем судна устанавливают салазки, на которые после разборки строительных кильблоков и клеток „пересаживается" судно. Полозья салазок готовы скользить по дорожкам, но судно удерживается на стапеле с помощью задержников (стальных полос, приваренных с одной стороны к корпусу судна, а с другой — к металлическим конструкциям, заделанным в основание стапеля), упоров, спусковых курков с механическим или гидравлическим приводом.
Накануне спуска судно освобождается от части задержников и удерживается на стапеле, например, только натянутыми стальными полосами. Утром же при большом стечении народа (работников верфи, приглашенных), после упомянутой процедуры „крещения", по команде руководителя спуска газорезчики одновременно перерезают эти полосы, и судно сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее скользит на салазках по уходящим под воду спусковым дорожкам до полного всплытия. Инерция спущенного на воду судна гасится сопротивлением воды и якорями, которые отдаются в момент всплытия. Ни прекратить начавшийся процесс спуска, ни изменить его ход при этом нет никакой возможности.
Неуправляемый спуск чреват неожиданностями. Автор был свидетелем такого случая. Будучи студентом кораблестроительного института, он проходил производственную практику на одном из судостроительных заводов. На заводе был намечен спуск на воду нового рефрижераторного судна.
Ранним утром практиканты в радостном возбуждении прибежали на завод. Каково же было их удивление, когда они увидели пустой стапель и находящийся на плаву рефрижератор. Оказывается ночью, не выдержав нагрузки, сломались деревянные стрелы (упоры), на которых удерживалось судно, поскольку все другие виды задержников были накануне демонтированы. Под двумя стрелами (из четырех оставленных на ночь) разрушилось бетонное основание стапеля, а две другие стрелы сломались, как спички. Судно начало преждевременный спуск, разрушая при движении частично не убранные леса.
Сойдя со стапеля, рефрижератор, двигаясь по инерции (ведь якоря отдавать было некому), мог наделать много бед, однако рядом со стапелем был отшвартован плавучий кран. Судно зацепилось одной из своих мачт за стрелу крана и через какое-то время остановилось, израсходовав энергию на разрушение собственной мачты и стрелы крана. В данном случае все кончилось более или менее благополучно...
Но в истории судостроения случалось и по-другому. На одной из западногерманских верфей с наклонного стапеля подобным же образом „самоспустился" на воду блок цилиндрической части, изготовленный для удлинения судна при модернизации. По инерции он ударил в борт другого находившегося на акватории судна и повредил его. Один человек при этом погиб, 11 были ранены.
При спуске на воду рудовоза грузоподъемностью более 120 тыс. т на шведской верфи „Оресундсварвет" произошло прямо противоположное событие. Из-за некачественно выполненной насалки спусковых полозьев судно после отдачи задержников с места не стронулось. Его удалось стащить в воду лишь спустя две недели с помощью трех буксиров и гидравлических домкратов, затратив на проведение спусковой операции дополнительно 3 млн шведских крон.
Наконец, в Италии в начале нашего века при спуске на воду опрокинулся и затонул лайнер „Принцесса Иоланта". Этот случай (правда, единственный в истории) также явился следствием не только ошибки в расчетах, допущенных проектантом, но и неуправляемости процесса спуска с наклонного стапеля. Очевидно, что наши потомки учтут опыт своих предшественников и не будут связываться с таким сложным и ненадежным построечно-спусковым сооружением, как наклонный стапель. Все сказанное о продольном наклонном стапеле полностью относится и к поперечному стапелю, который даже сегодня используется значительно реже, чем продольный.
Несравнимо удобнее для спуска судов на воду другой тип построечно-спускового сооружения — сухой док. Находящееся в доке построенное судно при заполнении дока начинает всплывать с кильблоков. Если при всплытии наблюдаются какие-либо непредусмотренные расчетом явления (например, возникает крен), процесс заполнения дока можно прекратить или даже начать его осушение, в результате чего судно вновь сядет на кильблоки.
Являясь прекрасным спусковым сооружением, сухой док, однако, весьма неудобен для постройки судов. Во-первых, днище дока, которое является одновременно стапелем для постройки судов, находится на другой, значительно более низкой отметке по отношению к территории завода. Это исключает возможность непосредственной подачи на стапель собранных корпусных блоков и требует наличия мощных подъемных кранов или вертикальных подъемников. Во-вторых, необходимость заполнения дока водой при спуске построенного судна затрудняет одновременную постройку в нем других судов с различными сроками готовности. Если при размещении нескольких судов по длине дока эта проблема еще может быть решена путем использования промежуточных затворов, то деление дока по ширине является сложной технической задачей, не имеющей пока удовлетворительного решения. В-третьих, при эксплуатации сухого дока всегда существует опасность аварийного его затопления, что также осложняет проведение в нем судостроительных работ. В-четвертых, габарит дока жестко ограничивает размеры строящихся в нем судов, в том числе и при совместной постройке нескольких судов, а также размещение в нем судосборочного оборудования. Увеличение габарита дока (особенно его ширины) связано с выполнением значительного объема строительных работ, стоимость которых сопоставима со стоимостью строительства нового дока. Все перечисленные недостатки сухого дока как построечного сооружения, а также его высокая первоначальная стоимость не дают оснований считать, что такие доки найдут широкое применение на верфях будущего.
В предыдущей главе много говорилось о целесообразности использования для постройки судов горизонтальных стапелей. Такие стапеля больших размеров, т. е. стапельные поля, обладают необходимой универсальностью, а в случае механизации и автоматизации судосборочного производства — и производственной гибкостью. При этом очевидно, что производственная гибкость стапельного поля должна естественно сочетаться с гибкостью работающего „в паре" с ним судоспускового сооружения. В качестве таких сооружений при горизонтальных стапелях сегодня применяются наливные док-камеры, передаточные плавучие доки, слипы и вертикальные судоподъемники. Все они обеспечивают контролируемый спуск судов на воду.
Док-камера, подобно сухому доку, жестко ограничивает размеры спускаемого судна. И так же сложно увеличить габарит док-камеры. Поэтому при необходимости спускать на воду суда больших размеров, как правило, проще создать для горизонтального стапеля новое спусковое сооружение, чем реконструировать док-камеру.
Более универсальным спусковым сооружением является передаточный плавучий док. При ограничении ширины спускаемых на воду судов расстоянием между башнями (стенками) у этого дока допускается вариация их длины за счет свеса оконечностей за габарит стапель-палубы дока. Проще решается вопрос и об увеличении габарита плавучего дока: для этого надо заменить один док другим больших размеров. При этом заменяемый док не обязательно „сдавать в утиль"— его можно использовать для других целей, что делает операцию размерной модернизации спускового сооружения весьма экономичной.
Передаточные плавучие доки в настоящее время позволяют спускать на воду суда массой до 50—60 тыс. т. В принципе нет никаких противопоказаний для увеличения их грузоподъемности как минимум вдвое (во всяком случае, такую грузоподъемность имеют ремонтные плавучие доки). Хотя у большинства передаточных доков применяется продольная накатка построенного судна на стапель-палубу, имеются доки и с поперечной накаткой, для чего их башни делаются съемными (отдельными секциями). Съемные башни расширяют универсальность Передаточного дока, поскольку в этом случае становится возможным спуск на воду судов необычных архитектурных форм при не полностью установленных башнях.
В отличие от док-камеры и передаточного дока, обеспечивающих спуск судна на воду методом всплытия (в первом случае при наливе камеры, а во втором — при погружении дока), слипы и вертикальные судоподъемники осуществляют механизированный управляемый спуск судов. Их различие между собой заключается в том, что на слипе судоводные тележки с находящимся на них судном спускаются в воду с помощью Удерживающих их тросов и лебедок по наклонным направляющим (под углом 25—30° к горизонту), а платформа судоподъемника несущая на себе судно, опять же с помощью тросов и лебедок опускается под воду вертикально.
Грузоподъемность слипов достигает сегодня 8—10 тыс. т и ограничивается в первую очередь шириной и осадкой спускаемых на воду судов. Для всплытия с тележек более крупных судов подводную часть слипа с направляющими рельсами пришлось бы удалять от уреза воды на расстояние (L с) до 50 м и заглублять (Нс) более чем на 15—20 м. Очевидно, что создание подобного подводного сооружения является слишком сложной и дорогой задачей.
Вертикальный судоподъемник в своей механической части ничем не сложнее слипа, а по гидротехнической части проще него. Преимуществом вертикального судоподъемника по сравнению со слипом является также экономия площади территории и акватории судостроительного завода (LB<LC), а также уменьшение объема дноуглубительных работ (НB<НС), при его создании.
В настоящее время грузоподъемность вертикальных судоподъемников превышает грузоподъемность слипов. На южнокорейской верфи в Пусане построен судоподъемник, способный спускать на воду или поднимать из воды на стапель суда массой до 28 тыс. т. Размеры его платформы составляют 180X35 м. Платформу опускают и поднимают на тросах 92 лебедки грузоподъемностью по 376 т каждая. Синхронность работы лебедок обеспечивает система автоматического управления. Никаких серьезных ограничений дальнейшего повышения грузоподъемности вертикальных судоподъемников нет, и она, безусловно, будет увеличиваться.
Подведем некоторые итоги. Наклонный стапель не имеет перспектив ни как построечное, ни как спусковое сооружение. Сухой док удобен как спусковое сооружение (особенно для крупнотоннажных судов), однако плохо приспособлен для постройки судов. Затраты на его сооружение велики, а стоимость реконструкции соизмерима с первоначальными затратами (см. таблицу).
Из судоспусковых сооружений, работающих совместно с горизонтальным стапелем, наливная камера наименее универсальна. Затраты на ее реконструкцию также соизмеримы с первоначальными затратами на строительство. Передаточный док, слип и вертикальный судоподъемник одинаково универсальны, но с увеличением массы спускаемых на воду судов сложность, а также стоимость постройки и эксплуатации слипа возрастают наиболее интенсивно.
Таким образом, из всех известных сегодня типов построечно-спусковых сооружений наибольшие шансы „уцелеть" в XXI веке имеет горизонтальный стапель (стапельное поле) с передаточным доком или вертикальным судоподъемником. Не исключена и интеграция указанных спусковых сооружений, при которой функцию поддержания массы судна возьмет на себя плавучий понтон (док без башен), а остойчивость системы понтон — судно будет обеспечиваться механически, например лебедками с автоматическим управлением. Такой вертикальный судоподъемник с гидростатической разгрузкой потребует, конечно, «ювелирного» управления совместными процессами балластировки понтона и работы лебедок. Однако ЭВМ по силам и не такие задачи.
Но, может быть, в будущем появятся иные способы спуска построенных судов на воду и другие судоспусковые сооружения? Вряд ли. Если, впрочем, человеческий разум не научится управлять гравитацией. А если научится, то, вероятно, людям не понадобятся суда... Здесь, как может судить читатель, мы вновь уходим в область чистой фантастики, не подкрепленной никакими научными фактами.
Значит, все-таки,— передаточный плавучий док и вертикальный судоподъемник или их комбинация. А следовательно, спусковая масса судов вряд ли превысит 100 тыс. т. Будущие открытия и технические усовершенствования, вероятно, изменят это ограничение, однако можно предполагать, что это изменение не будет существенным.
А как же в таком случае спускать на воду плавучие сооружения массой в миллионы тонн? Выход тут только один: строить и спускать на воду такие суда по частям с последующей стыковкой их на плаву.
Стыковка судов на плаву осуществляется уже давно. Для сварки стыкуемых частей судна (вернее, для осушения зоны сварки) используют кессоны или различные патентованные герметизирующие устройства. В принципе кроме сварки для соединения частей возможно применение механических замковых устройств, подобных тем, которые используются при сцепке океанских барже-буксирных составов. В будущем, очевидно, способы и средства стыковки судов на плаву могут быть усовершенствованы непредсказуемо. Здесь весьма широкий простор нашим потомкам для изобретательской и инженерной деятельности. Поэтому стыковка на плаву станет в XXI веке рядовой технологической операцией и прочно войдет в практику работы верфей крупнотоннажного судостроения. Это позволит ограничить грузоподъемность и размеры спусковых сооружений конструктивно и экономически разумными пределами. Такие сооружения позволят спускать на воду суда малых и средних (по тем временам, конечно) размеров и составные части крупнотоннажных судов.
Вот так, вероятно, будет решен в XXI веке вопрос с построечно-спусковыми сооружениями судостроительных заводов. Но кроме этих сооружений на заводах имеются и другие сооружения различного назначения: эллинги, здания цехов, объекты энергетического хозяйства и т. п. О том, какие изменения могут они претерпеть в будущем, речь пойдет в следующей главе.