Железобетонное судостроение. Армоцементные суда.
Композитное судостроение. Фиброцементные суда.
Ферроцементные лодки. Стеклоцементные суда.
Все эти термины про суда с использованием цемента как основы конструкции.. Всё написанное о судах из цемента всегда содержит противоречивые сведения. То они просты то сложны в изготовлении то материалы для них дороги то они дёшевы то требуются специальные технологии и инструменты для их создания то нет, то требуется дорогостоящее обслуживание в виде повышенных расходов на топливо то нет то маленький у них по сравнению с другими судами дедвейт то внутренне пространство таких судов больше чем традиционных из-за отсутствия шпангоутов. Попробуем разобраться где же истина.
На данный момент промышленно суда с использованием цементов на каркасах строят только в виде вспомогательного или технического флота. Серийно или штучно строят дебаркадеры, баржи для сухих грузов, сухие плавучие доки, понтоны плавучие маяки и буи, плавающие волноломы, платформы для добычи газа и нефти и прочий флот не требующий к себе большого внимания и технического обслуживания. Строят, впрочем, и маломерные суда на маленьких верфях в Германии, Новой Зеландии, Нидерландов. И конечно самостройщики по всему миру выбирают данный материал для корпуса судна как наиболее доступный по материалам и технологии изготовления. Более 80% всех однокорпусных лодок, построенных владельцами-любителями и совершивших длительные океанские плавания, имеют железоцементную конструкцию.
Железобетонные суда не имеют аналогов по низкому уровню затрат на их содержание в эксплуатации. Однако в стоимости постройки они проигрывают в сравнении с металлическими и стеклопластиковыми или деревянными. Так как стоимость постройки в основном зависит от стоимости материалов и трудовых затрат в железобетонном судостроении материалы значительно дешевле, а трудовые затраты выше (особенно если вы хотите получить гладкий корпус под покраску многие часы уйдут на полировку корпуса алмазными камнями или создание гладкой формы покрытой плёнкой или силиконом что по трудозатратам ещё выше, да и ошибки в изготовлении формы всё равно заставят взяться за шлиф машинку). Это связано с тем, что в последние годы железобетонному судостроению уделялось слишком мало внимания. А случилось это потому что вроде бы идеальный материал для судна перестали применять повсеместно. Это привело к тому, что технический прогресс в железобетонном судостроении практически остановился, в результате чего решения по конструкции корпуса и технологии постройки железобетонного судна за последние 50 лет почти не изменились в то время, когда технологии постройки судов из других материалов совершенствовались постоянно. Объяснение этому приведено ниже.
Отсутствие крупных серий маломерных судов из данного материала объясняется экономическим фактором - металл из которого строят корабли можно сдать на переплавку, а вот переработка армоцементного судна вызовет проблемы. Ну и по-видимому, как всегда в капитализме никакому производителю не нужны условно вечные суда. Продукт периодически должен выбывать из эксплуатации что бы заказчик покупал новое. Потому отслужившие свой срок армоцементные суда и валяются по всей планет то тут, то там. При этом стоит заметить, что огромное (десятки тысяч) количество лодок, изготовленных из стеклопластика и убитых временем ультрафиолетом и осмосом, валяются на берегах либо затоплены в океане. Ну а древесные лодки сжирают грибы. Железобетон вечен.
Убийственными для морских крупных железобетонных судов стали следующие факторы:
- прямое копирование конструкции и технологии постройки металлических судов без учета специфики железобетона, имеющего отличные от металла свойства, привело к возрастанию трудоемкости, энергоемкости, и соответственно стоимости железобетонных корпусов (т.е требуется оптимизации технологии по направлению инженерных расчётов прочности корпусов при лёгкой технологичности изменения их толщины зонально);
- сезонность работ на верфях железобетонного судостроения, не имевших в то время крытых цехов. Для работы с цементом зимой требуется хотя бы небольшая положительная температура (существую современные добавки,к бетонам, которые позволяют использовать их даже при отрицательных температурах);
- трудности при спуске на воду традиционными способами сталкивания и скольжения (теперь существуют надувные ролики нет необходимости в сухом доке или кране);
- боязнь судовладельцев всего нового, морские перевозки — это сильно консервативная отрасль до сих пор новые решения в судостроение пробиваются десятилетиями в жизнь (массовый переход от паруса к толкающему винту занял более ста лет, а изготовление корпусов из стали, а не из дерева ещё больше, плавающий искусственный камень у многих граждан до сих пор не укладывается в голове);
- также надо принять во внимание что до окончания второй мировой войны суда с использованием цемента строились по технологии железобетонных каркасов, без сеток, технология армоцемента с использованием сеток появилась уже в 50-х годах (научились делать плетёные с сварные сетки с мелким шагом) когда вся судостроительная промышленность ушла по технологиям сильно вперёд и стало несколько поздно строить крепкие к шторму судна с длительным, часто вековым сроком эксплуатации, они уже были нецелесообразны.
Так же надо принять во внимание что вовремя второй мировой войны все судостроители пришли к выводу что не нужно закладывать сверх прочности в суда так как конвои подлодки топили достаточно часто. Негласно была принята концепция постройки судов на один конвой по прочности судна, что экономило массу металла, так было экономически целесообразней, а после войны посчитали что это целесообразно и в мирное время. Да и после того как предсказание погоды синоптиков с помощью спутников стало точным и капитаны научились обходить шторма всё это окончательно укрепилось. Срок эксплуатации современного судна ограничивается сроком эксплуатации двигательной установки (около 10 лет всего) потом на берег переплавка и новое судно с более совершенными обводами и более совершенной силовой установкой так при капитализме оказывается экономичней, как ни странно.
Возвращались к постройке бетонных судов только во время войн из-за нехватки металлов и выбывания металлических судов из эксплуатации ввиду боевых потерь. Ведь на постройку железобетонного судна того самого дефицитного железа нужно гораздо меньше.
При современном рассмотрении вопроса цементная технология судостроения, как и в строительстве домов, например,(крыша из деревянного каркаса, стена из кирпича, а фундамент бетонный) пришла к тому что для каждого из элементов судна подбирают наиболее подходящий тип цементного композита, например, корпус судна из армоцемента, а палуба и надстройка из стеклоцемента. Для каждого узла любой конструкции наилучшим является один из цементных композитов. Поэтому современное композитное судно на основе цемента это сложный инженерный проект. Что также не добавляет ему простоты в постройке как своими силами, так и силами малых верфей. Очевидно, что металлические каркасы таких судов теперь необходимо заменить композитными стержнями и сетками. Стоимость металлов теперь очень высока, а стоимость полимеров наоборот стала существенно ниже. Данный факт должен придать новую жизнь технологии постройки судов с использованием цементов. Потребует от инженеров проектировщиков использовать синтетические нетканые материалы и волокна. А рецептуры цементов должны содержать нейтрализаторы и ингибиторы щелочных свойств «серых цементов». Либо использовать более дорогие «белые цементы» с нейтральными свойствами. Также при постройке таких судов нужно сочетание сборного и монолитных способов изготовления частей судна, например, корпус монолитят отдельно от палубы и собирают их потом вместе при перевороте судна. А надстройку как ни странно лучше всего делать из алюминия или магний содержащих сплавов. Да и бетонную смесь нужно наносить на формы и каркасы под давлением что-бы снизить пористость бетона – торкретированием, так как вибрирование таких тонких слоёв невозможно.
У армоцемента есть особенность- при нахождении в воде- конструкция со временем набирает прочность.
Армоцемент хорошо противостоит ударным нагрузкам. При сильных ударах в обшивке возникают лишь мелкие трещины и местные деформации, которые нетрудно замазать цементным раствором.Такой корпус всегда останется сухим.
Опыт эксплуатации показал также, что корпус армоцементного судна может круглый год находиться на плаву, не требует ежегодного ремонта для поддержания водонепроницаемости обшивки, как это требуется для деревянного судна, или предохранения от коррозии в случае металлического. Необрастающие краски держатся на армоцементе очень устойчиво.
В общем те из кораблей что не попали в сильные передряги плавают с момента создания, а те, которые были частично разрушены так и торчат своими остовами в местах катастроф.
В чем же преимущество композитного судостроения по сравнению с металлическим? По правилам Российского Речного Регистра каждое металлическое судно раз в пять лет должно проходить очередное классификационное освидетельствование (п. 3.2 ПТНЭ). При этом «судно должно быть поставлено на слип, в док или поднято на берег для осмотра подводной части корпуса». Это влечет за собой вывод металлического судна из эксплуатации и существенные затраты на транспортировку, докование, слипование, очистку и, при необходимости, ремонт и окраску подводной части корпуса.
В отличие от металлических, железобетонные суда проходят освидетельствование на плаву, без вывода из эксплуатации. Регламентная проверка состояния подводной части корпуса с подъемом железобетонного судна на слип проводится раз в 50-60 лет.
Кроме того, при волнении и качке металлические суда подвержены значительным остаточным деформациям главной палубы (корпус играет, изгибается), чего не происходит с композитными и железобетонными судами.
Более полную историю цементных кораблей на планете Земля, без повторения технических подробностей, попробуем собрать в отдельной статье.