Легкий вес, относительно высокая удельная прочность, коррозионная стойкость сделали алюминий популярным материалом для строительства высокоскоростных судов и маломерного флота. Россия долгие годы занимала ведущие позиции в использовании алюминия в судостроении. Некоторые наработки помогают и сегодня.
Желание снизить вес и увеличить полезную нагрузку судна всегда заставляло конструкторов искать новые конструкционные решения и материалы. Настоящую революцию в судостроении сулило появление алюминия. Впервые несколько грамм серебристого металла удалось получить в памятном 1825 году – алюминий в ту пору относили к драгоценным металлам и расходовали на украшения и награды. Эра широкого промышленного применения алюминия стартовала на рубеже девятнадцатого и двадцатого веков. И этому поспособствовал сотрудник петербургского Тентелевского химического завода Карл Иосиф Байер. В 1889 году он разработал способ извлечения глинозема из бокситов, и спустя десять лет килограмм алюминия стоил чуть больше двух долларов. Сумма большая по тем временам, но уже не фантастическая.
Первое в мире алюминиевое судно построили в Швейцарии в 1891 году по заказу самого Альфреда Нобеля, а вскоре шотландская верфь Yarrow & Сo, Ltd получила заказ от российского императорского флота на алюминиевый 58-футовый торпедный катер «Сокол». История красивая, правда, никаких следов этого судна разыскать при подготовке статьи не удалось.
Первым отечественным катером из алюминия, оставившим серьезный след в истории, можно считать АНТ-3, построенный Андреем Туполевым. Будущий великий авиаконструктор, взяв за основу поплавок гидроплана, создал настоящий дюралюминиевый болид с торпедой на борту. В 1927 году его глиссирующий «Первенец» превысил на испытаниях скорость в 100 км/ч.
В современной истории кораблестроения репутацию алюминия подмочил Фолклендский конфликт. История с горящей надстройкой английского эсминце «Шеффилд» произвела впечатление даже на серьезных экспертов. Компания Austal не так давно опровергла это распространенное заблуждение, сообщив, что «Шеффилд» был «полностью стальным кораблем со стальным корпусом и стальной надстройкой».
Забота о реноме алюминия для австралийской компании неслучайна – за три десятилетия лидер рынка алюминиевого судостроения реализовал более трехсот проектов судов и кораблей – в их числе крупнейший в мире тримаран USS Independence и несколько линеек скоростных пассажирских паромов и катамаранов.
В Austal отмечают высокие мореходные качества и энергоэффективность алюминиевого 127-ми метрового тримарана Benchijigua Express. По проекту Independence в настоящий момент построено уже двенадцать кораблей прибрежной зоны для американского флота.
Кстати, шанс стать производителем высокоскоростных паромов был и у «Севмаша». В начале тысячелетия компания вела переговоры о строительстве трех грузопассажирских паромов для афинской Олимпиады. Катамараны глиссирующего типа должны были развивать скорость до 45 узлов, брать на борт триста автомобилей и до тысячи пассажиров. Фирма «Агат» при содействии МСС «Сухого» разработала дизайн судов, но история не получила продолжения.
Компания Damen довольно настороженно относившаяся к перспективам больших корпусов не из стали, решилась наконец на постройку 70-метрового судна из алюминия для перевозки персонала на морские ветрогенераторные установки. Причем этот проект является не выполнением контракта с конкретным заказчиком, а попыткой нащупать новую нишу в скоростном судостроении.
Быстроходное судно проекта FCS 7011 станет самым большим однокорпусным судном из алюминия в линейке Damen. Оно будет способно развивать скорость в сорок узлов и перевозить до 250 человек на дистанцию 200 миль.
Пытаясь наглядно показать преимущества алюминия, Austral сравнила расходы на топливо двух 56-метровых патрульных кораблей из стали и алюминия. Алюминиевый корабль был на 20% экономичнее. К другим плюсам алюминиевых судов компания относит отсутствие намагниченности и значительное снижение расходов на ЛКМ. К примеру, на USS Independence краска выше ватерлинии не наносилась.
Кроме легкого веса, относительно высокой удельной прочности и коррозионной стойкости на воздухе к достоинствам алюминия можно отнести отсутствие искрообразования и неспособность намагничиваться, а самое важное, возможность повторной переработки металла и, как следствие, высокую остаточную стоимость судна при утилизации. Минусы – высокая стоимость, низкая пожаробезопасность и недостаточные механические свойства.
Как пример надежности алюминиевых судов обычно приводят историю Sacal Borino – 69-метровое трейлерное Ро-Ро судно работало в Латинской Америке и отправилось на переплавку после сорока лет эксплуатации. Как тут не вспомнить СПК советской постройки, продолжающие бороздить моря и реки планеты по сей день.
Морские алюминиевые сплавы Для морского и речного судостроения созданы алюминий-магниевые сплавы для сварных корпусов: АМгЗ, АМг5, АМг61 и обшивки рыболовецких баркасов – Амг5. В зарубежном судостроении также используются сплавы алюминий-магний (серия 5ХХХ по их маркировке), а также сплавы алюминий-кремний-магний (серия 6ХХХ). Сплавы 6000-й серии прочнее, но в несколько раз менее устойчивы к коррозии. Самые распространенные в гражданском судостроении марки алюминиевых сплавов для проката и экструзии профиля – 5083, 6061. Также на море широко используется сплав 6082. Плотность алюминиевого сплава для судостроения составляет от 2640 до 2700 кг/куб м. Подготовлено по данным Алюминиевой ассоциации
Широкому распространению алюминия в судостроении долгое время мешала слабая коррозионная стойкость в соленой воде. Выход был найдет в 1954 году, когда появился сплав 5083 (его отечественный аналог АМг4). Еще одним преимущества нового сплава стала относительная простота сварки – алюминий довольно капризный материал и не любит повторную термическую обработку. Следующий существенный шаг в развитии алюминиевых сплавов был сделан в конце прошлого века в Германии, когда появился Alustar (5059).
Сегодня многие ведущие верфи мира фокусируются на тестировании свойств новых алюминиево-скандиевыих сплавов, которые отличают высокие механические характеристики.
Алюминиевая Россия впереди планеты всей. Была.
С середины прошлого века Советский Союз стал законодателем мод в скоростном судостроении. Алюминий как конструкционный материал активно использовался заводом «Алмаз», феодосийским ПО «Море», заводом «Волга» в Горьком и Хабаровским судостроительным заводом.
Для создания «Ракет», «Комет», «Метеоров» и других СПК, строительства экранопланов и десантных кораблей на воздушной подушке («Джейранов», «Зубров», «Кальмаров» и пр.) нашим предприятиям требовались тысячи тонн алюминия в год.
«Комета 120М» продолжает традиции отечественного высокоскоростного судостроения / Изображение: «МСПП», ООО
Новый материал не мог обойтись без современных технологий – и в СССР раньше остального мира появились экструдированные панели с продольным оребрением, позволявшие легко и быстро создавать конструкции разных форм. Из-за высокой стоимости их использовали, в основном, в кораблестроении, а создатели отечественных пассажирских судов обходились до недавних пор листами с приварным набором, и лишь в последнее время эта практика стала меняться.
Сегодня экструдированные панели производятся на Самарском металлургическом заводе, ВСМПО-АВИСМА в Верхней Салде и на ряде других предприятий.
Авиационные корни алюминия дали о себе знать и в сегменте маломерных судов. Помните кто производил популярные тогда «Казанки», «Прогрессы» и «Оби»? КАПО им. Горбунова, Куйбышевский и Новосибирский авиационный заводы.
Кроме СССР, компетенции в сегменте судостроения развивали норвежцы, а с их помощью и австралийцы. Небольшую активность проявляли в Великобритании, и совсем чуть-чуть интересовались морским алюминием в США и Голландии.
Сегодня алюминиевые сплавы уже прочно вошли в конструкторские каталоги. Из них строят океанские яхты, моторные лодки, высокоскоростные катера, глубоководные аппараты. При строительстве крупнотоннажных судов алюминий используют в качестве конструкционного материала настроек и рубок, снижая вес и увеличивая грузоподъемность судов.
Эксперт «Корабел.ру», глава конструкторского бюро Albatross Marine Design Альберт Назаров видит перспективы алюминия в широком использовании штампованных конструкций и роботизированной сварки: «Несколько лет назад мы начали работу с автопроизводителем, открывшим отделение по судостроению. Открывшиеся возможности – прежде всего, скорость постройки судов за счет названных ранее методов – впечатляют. Менее чем за год нами спроектировано и построено четыре серийных пассажирских судна-катамарана длиной 18 м на 120 пассажиров каждый».
