Автор: начальник сектор А.С. Мешков, АО «51 ЦКТИС»
Древесина – одна из древнейших, универсальных конструкционных строительных материалов. До середины XIX в. все морские и речные корабли и суда строились только из дерева. В настоящее время данный материал широко применяется в судостроении и судоремонте. Из дерева изготовлены корпуса некоторых типов судов (например, базовые тральщики пр. 1265), настилы палуб, оборудование и отделка помещений, корабельная мебель, обшивка цепных ящиков, обрешетники, зашивка изоляции, межкаютные выгородки, детали корабельных устройств, аварийно-спасательное имущество и др.
По мере развития металлургии и других отраслей̆ промышленности железо, затем сталь, легкие сплавы и, наконец, композитные материалы стали вытеснять дерево как конструкционный материал. Это касается практически всех типов конструкций и изделий для судостроения, но на исходе второго десятилетия ХХI в. для покрытия открытых участков палубы морских судов дерево (преимущественно сосна) остается единственным материалом, который официально допущен к применению.
Однако при освидетельствовании кораблей и судов ВМФ, в том числе деревянных настилов, выявлены их недолговечность, быстро изнашиваемость и еще ряд недостатков, ставящих под сомнение целесообразность их использования в современных судостроении и судоремонте.
В своей повседневной деятельности, выполняя работы по техническому сопровождению сервисного обслуживания, ремонта, модернизации на кораблях (судах) ВМФ иностранной постройки, АО «51 ЦКТИС» совместно с головными исполнителями госзаказа (ГОЗ) столкнулся с проблемой замены деревянного настила открытых участков палуб. Предприятия-исполнители ГОЗ, выполняющие ремонт и обслуживание судов, регулярно обращаются к нам с вопросом о возможности, с учетом требований руководящей и нормативной документации, подобрать альтернативную замену деревянным настилам.
В чем же заключается необходимость на палубах большого количества кораблей и судов ВМФ из года в год де- монтировать прогнивший и разрушенный деревянный настил и устанавливать на это место доски из свежей древесины? Почему этот дешевый и относительно прочный конструкционный материал для настилов открытых палуб, одновременно обладающий огромным количеством недостатков, на фоне быстрого и всепоглощающего процесса развития и инноваций до сих пор не имеет аналогов в нашей отрасли?
В данной статье предлагается найти ответ на эти вопросы, проведя анализ опыта эксплуатации, ремонта, а также поиск альтернативных материалов для замены изношенных (поврежденных) деревянных настилов открытых участков палуб.
В современном судостроении деревянные настилы открытых палуб при- меняются редко. Ремонту и замене их не уделяется достаточно внимания по вполне понятным причинам. В заводских условиях заменить несколько десятков метров насквозь прогнивших, а местами и отвалившихся деревянных досок намного проще и дешевле, чем искать более качественную замену, согласовывать ее с большим количеством контролирующих органов, а затем и отвечать за проделанную работу. По этой причине за десятки лет и требования, изложенные в нормативной документации, к палубным настилам не пересматривались. Согласно действующей руководящей и нормативной документации (РД5.9679–89 «Настилы палубные деревянные надводных судов и кораблей. Технические требования. Типовой технологический процесс монтажа», Правила РМРС, Ограничительный перечень No 43883–2016 и т. д.) для покрытия открытых участков открытых палуб предусмотрено применение брусков из сосновых пород деревьев δ = 40–75 мм сорта I (II) по ГОСТ 8486–86.
Конечно, древесина обладает такими положительными свойствами, как относительно высокая механическая прочность, малая объемная масса, легкая обрабатываемость простыми инструментами, способность легко и надежно соединяться в узлы и конструкции с помощью гвоздей, болтов и других креплений, а также склеиванием, хорошие теплоизоляционные и звукоизоляционные качества, способность сопротивляться воздействию кислот и солей, немагнитность и диэлектричность, легкодоступность и низкая стоимость.
Вместе с тем древесина характеризуется и рядом недостатков, таких как анизотропность физических и механических свойств, легкая возгораемость, способность изменять размеры и форму в результате воздействия влажности в определенных пределах, а также загнивать, повреждаемость древоточцами (рис. 1).
.
Подробно процессы разрушения деревянных конструкций в составе корпуса судна, методы ремонта, снижения степени их горючести и продления срока службы изложены, например, в ряде справочников [1, 2].
Попробуем разобраться, для каких целей на открытых палубах морских судов устанавливается деревянный настил?
По данным различных источников (государственные и отраслевые стандарты, справочники по судостроению и судоремонту, статьи журналов и публикации в сети интернет), деревянный настил устанавливают на открытых палубах с целью:
- – предохранения металлических настилов от коррозии;
- – устранения скользкости металлических настилов;
- – улучшения эстетики;
- – изоляции нижележащих помещений;
Рис. 1. Поврежденные деревянные настилы вспомогательных судов ВМФ
- – смягчения ударных нагрузок, защита от повреждения тяжелыми грузами палубы и сложного дорогостоящего оборудования, которое необходимо погрузить на нее;
- – вследствие преждевременного износа металлических настилов.
Для предохранения открытых металлических палуб от коррозии и износа на сегодняшний день существует огромный ряд различных материалов: эмалей, лаков, эпоксидных покрытий, самовыравнивающихся полов и др. Все эти материалы вполне способны защитить от коррозии и износа открытую металлическую палубу на определенный производителем срок.
Для устранения скользкости в лакокрасочные и другие покрытия добавляют специальную противоскользящую добавку, решающую эту проблему.
Из эстетических соображений использовать материал, легко поддающийся гниению, разбуханию и усушке, а также обладающий высокой гигроскопичностью в условиях высокой влажности и переменчивого климата, нецелесообразно.
Для изоляции ниже лежащих помещений используется современная негорючая теплоизоляция с внутренней стороны палубы.
А вот конструкций и материалов, позволяющих смягчить ударные нагрузки и защитить от повреждения открытую палубу при погрузке на нее тяжелых и крупногабаритных изделий, а также для сохранения сложного дорогостоящего оборудования при погрузке его на палубу, в настоящее время руководящей и нормативной документацией ВМФ непредусмотрено.
Согласно Правилам РМРС днище грузовых трюмов сухогрузных судов оборудуют деревянными настилами, а на участках под грузовыми люками – в усиленном варианте. Если приравнять конструкцию открытой палубы, на которую грузят тяжелые грузы, к днищу грузового трюма, то требование РМРС будет отвечать назначению и способу защиты данной конструкции.
Проведя предварительный анализ рабочей конструкторской документации, имеющейся в архиве АО«51ЦКТИС», а также результатов выполняемой нашими специалистами многолетней работы по продлению сроков службы кораблей и судов ВМФ, были выявлены следующие типы и классы действующих судов ВМФ, на которых по проекту предусмотрена установка деревянных палубных настилов:
1. Основными представителями «Кораблей специального назначения и судов обеспечения» (1925 ЕКПС), при строительстве которых на открытых участках палуб применяется деревянный настил (из сосны), являются суда навигационно-гидрографического обеспечения: гидрографические суда пр. 862, 862/II, 865, малое гидрографическое судно пр. 872 (спроектированы и построены в Польше по Правилам Регистра СССР) и малое гидрографическое судно пр. 19910 (спроектированы КБ «Вымпел», построены на Рыбинском ССЗ). Из этого класса выделяется также килекторные суда пр. 141 и 419 (спроектированы и пост- роены в ГДР), кабельные суда пр. 1122 (спроектированы и построены в Фин- ляндии), плавучие краны типа ППЭК‐30 (спроектированы и построены в Фин- ляндии) и учебные корабли пр. 887 (спроектированы и построены в Поль- ше по Правилам Регистра СССР).
2. Из класса 1915 «Сухогрузные и наливные суда» выявлен технический танкер пр. 11510 (КБ «Вымпел», Выборгский ССЗ).
3. Из класса 1940 «Малые суда» можно выделить большой гидрографический катер пр. 376У (Ярославский ССЗ).
4. В грузовых трюмах деревянный настил применен на следующих заказах:
– большой морской сухогрузный транспорт пр. 550 (ЦКБ «Айсберг», Херсонский ССЗ);
– морской буксир пр. 733 («Петрозавод»);
– большой гидрографический катер пр. 19920 (КБ «Вымпел», Рыбинский ССЗ).
На боевых и десантных кораблях
(класс 1905 ЕКПС) деревянные настилы старались не применять как во времена СССР, так и РФ, что вполне логично. При ведении боевых действий дерево вспыхнет в первую очередь.
Рассмотрим основное назначение и характер выполняемых задач вышеука- занными типами судов.
Лоцмейстерские гидрографические суда предназначены для установки и обслуживания береговых и плавучих средств навигационного оборудования (маяки, радиомаяки, светящие знаки, радиолокационные отражатели, буи и др.). В своей работе они используют средства спуска, подъема и контроля средств навигационного оборудования, перезарядки источников питания, площадку для вертолета, помещения газобаллонов и др.
Килекторное судно (килектор) – вспомогательное судно для подводных грузовых работ: постановки мертвых якорей, бонов, расчис- тки фарватеров, подъема затонувших объектов и др.
Кабельное судно –вспомогательное судно для прокладки, ремонта и обслуживания морских (океанских) линий связи (электропередачи) и оснащен краном г/п 5 тс.
Плавучий кран выполняетсамые разнообразные грузовые операции для обеспечения районов базирования ВМФ.
Технический танкер пр. 11510 предназначен для приема, хранения переработки и выдачи жидких и твердых РАО в контейнерах и оснащен краном грузоподьемностью 10 тс.
Исходя из вышеизложенного, логично предположить, что деревянный настил на открытых участках палуб (днище грузового трюма сухогруза частично можно считать открытым участком) преимущественно устанавливается на объектах, деятельность по прямому назначению которых каким-либо образом связана с поднятием и опусканием тяжеловесных грузов. Эта взаимосвязь подкрепляется частым использованием дерева для обшивки цепных ящиков на кораблях и судах.
На учебном корабле пр. 887 деревянный̆ настил установлен на навигационной̆ палубе. Необходимость применения деревянного настила, по большому счету, обусловлена эстетической составляющей (для курсантов вузов ВМФ).
Рассмотрим несколько примеров вспомогательных судов ВМФ, имеющих предусмотренные проектом деревянные настилы открытых участков палуб:
На гидрографическом судне «Донузлав» проекта 862 деревянные настилы применены в основном в районах работы судовых палубных механизмов, основных подъемных механизмов на рабочей палубе в кормовой части в районе грузового трюма и бортовых кран-балок на шлюпочной палубе (рис. 2).
На малом гидрографическом судне ГС-86 пр.872 и кабельном судне «Сетунь»
п р . 1 1 2 2
Рис. 2. Деревянные настилы на верхней палубе ГС «Донузлав»
деревянные настилы применены в районе работы грузового крана в носовой части в районе грузового трюма (рис. 3 и рис. 4).
Рис. 3. Деревянный настил на грузовой палубе ГС‐86
Рис. 4. Деревянный настил на грузовой палубе КС «Сетунь»
На килекторном судне КИЛ-31 пр.419 и плавучем кране ПК-103030 типа П П Э К - 3 0 деревянные настилы применены в районе работы основного грузового оборудования (рис. 5 и рис. 6).
Рис. 5. Деревянный настил на верхней палубе КИЛ‐31
Рис. 6. Деревянный настил на грузовой палубе ПК‐103030
Остальные открытые участки металлических палуб вышеуказанных судов иностранной постройки имеют только лакокрасочное покрытие, что подтверждает необходимость применения деревянных настилов в районах с вероятной возможностью повреждения палубы при погрузке тяжелых грузов.
Рассматривая МГС «Вайгач» п р . 1 9 9 1 0 как наиболее современный из гидрографических судов (отечественной постройки 2006 года) выясняется, что для настила верхней палубы в районе грузового трюма (рабочая палуба) применяется чаковый деревянный настил из доски толщиной 50 мм, а в грузовом трюме – продольный деревянный настил на лагах и фризовых брусках из досок толщиной 40 мм (19910-053-003 «Схема покрытий палуб»).
Однако согласно спецификации 19910.360203.002 (для зав. No 2001) для защиты открытых палуб в районе рабочих мест и в грузовом трюме выполняется резиновый настил плитами «Рездор» ТУ 38.108036–87, которые предназначены для покрытия пола спортивных сооружений, животноводческих помещений (поставщик – «АРС» Санкт-Пе- тербург).
В 2015 г. капитаном МГС «Вайгач» пр. 19910 в АО «51 ЦКТИС» была предоставлена информация о необходимости текущего ремонта 20 м2 данного покрытия на рабочей палубе и в трюме. Привсехдостоинствах этого покрытия (дешевизна, легкость монтажа-демонтажа, мягкость, ребристая поверхность, устойчивость к гниению и отсутствию гигроскопичности) эстетическая составляющая данного покрытия оставляет желать лучшего. Это обусловлено условиями его применения (см. выше).
Анализировать применение деревянного настила на еще большем количестве кораблей и судов нашего флота нецелесообразно, так как закономерности, выявленные в ходе данного исследования, очевидны. Вывод по его результатам такой: пиломатериалы хвойных пород для покрытия металлических настилов палуб кораблей и судов ВМФ предусмотрено использовать:
– для защиты палуб от повреждения тяжелыми грузами и смягчения ударных нагрузок в районах работы тяжелых грузоподъемных механизмов и грузовых трюмов;
– для смягчения ударов о палубу сложного дорогостоящего судового (портового) оборудования, например, автономных глубоководных аппаратов, имеющихся на большинстве единиц спасательных, судоподъемных и исследовательских судах;
– из эстетических соображений, как дань традиций российского и советского кораблестроения в некоторых районах нахождения командного состава флота (корабля) на небольших участках палуб и мостиков.
После проработки данного вопроса логично было бы предположить, что для замены предусмотренных всеми руководящими и нормативными документами пиломатериалов хвойных пород для покрытия металлических настилов палуб необходимо подобрать материал, который по своим механическим свойствам (прочность, твердость, жесткость, упругость) не уступает дереву, легко обрабатывается при монтаже и имеет небольшой̆ вес.
Современные по-лимерные материалы тем и отличаются от природных, что для получения необходимых характеристик достаточно изменить количественный̆ состав компонентов и достичь без больших дополнительных затрат нужного результата за довольно короткий срок. Кроме того, этот материал по физическим свойствам (определяющим внешний вид цвет, блеск, текстура) напоминал бы дерево, так как по традиции военно-морского флота нашей страны еще со времен парусных кораблей подразумевается наличие деревянного настила, эстетически более подходящего на фоне преимущественно стальных конструкций шарового цвета. Однако право выбора внешнего вида настила, понашему мнению, должно оставаться за личным составом корабля.
Данный материал должен исключать гниение, разбухание, усушку, высокую гигроскопичность, а не просто превосходить настилы из пиломатериалов хвойных пород, срок службы которых в условиях повышенной влажности и нагрузок очень невелик.
Такой материал должен соответствовать государственным санитарно-эпидемиологическим нормам и правилам РФ, а также нормам по показателям пожаро-опасности (горючесть, дымообразующая способность, распространение пламени, токсичность) и производиться на территории РФ.
Импортный материал, превосходящий по своим качествам наши материалы, не исключается из числа возможных, но должен рассматриваться в самую последнюю очередь.
На сегодняшний день по большому счету есть альтернатива замены дерева. В качестве одного из таких материалов может быть использована террасная доска из древесно-полимерного композита (ДПК) на основе ПВХ, которая более долговечна, чем хвойные породы дерева, за счет отсутствия гниения и стойкости к износу.
Впервые на кораблях и судах ВМФ настил из ДПК был установлен на учебном корабле «Перекоп» (рис. 7) в ходе ремонта в августе 2016 г. в г. Варна (Республика Болгария). Эксплуатация проходила в различных климатических условиях, от экваториальных до полярных широт.
По сообщению командира, за время эксплуатации настил из ДПК показал себя как прочное, нескользящее, стойкое к перепадам температур, не требующее ухода покрытие, которое, к тому же, защищает металлическую палубу от нагрева.
Рис. 7. Верхняя палуба УК «Пере‐ коп» с покрытием террасной доской из ДПК
Единственным отрицательным свойством, как показала эксплуатация настила из ДПК, является хрупкость, т. е. имелись случаи возникновения повреждений при ударных нагрузках. Этот факт, по большому счету, связан с тем, что болгарская сторона установила пустотелую террасную доску.
Также в порядке опытной эксплуатации в 2018 г. АО «51 ЦКТИС» по запросу ФГУП «13 СРЗ ЧФ МО РФ» (г. Севастополь) было согласовано применение полнотелой террасной доски из ДПК на открытых участках палуб ре- монтируемых на заводе судов Черно- морского флота РФ: гидрографического судна «Донузлав» и плавучего крана ПК-79050.
Опыт применения данного материала, рекомендации личного состава этих судов, наряду с письмом командира УК «Перекоп», будут определять принятие решения о возможности массового применения террасной доски из ДПК взамен изношенного (поврежденного) деревянного настила.
Однако доски из ДПК производятся толщиной до 30 мм. Это объясняется тем, что используется этот материал в основном в промышленно-гражданском строительстве, есть примеры установки на палубах речных прогулочных судах. Для покрытия же открытых участков верхней палубы требованиями действующей руководящей и нормативной документацией предусмотрено применение брусков из пиломатериалов тол- щиной 40–75 мм.
Толщины 25 мм для террасной доски из ДПК в конструкции палубных настилов вполне достаточно, так как такие свойства, как прочность при растяжении и сжатии, модуль упругости, не зависят от толщины, поскольку рассчитываются на единицу площади сечения, к тому же масса ее почти в два с половиной раза больше, чем у дерева. Установка террасной доски из ДПК толщиной менее чем заложенная в проекте в некоторых случаях потребует дополнительных трудозатрат на работы по изменению слесарно-корпусного и доизоляционного насыщения палуб под их установку, однако эта проблема вполне решаема. Изготовление же доски из ДПК толщиной от 40 мм технически необоснованно, а как индивидуальный заказ потребует использования производителем дополнительного дорогостоящего оборудования.
Применение террасной доски из ДПК после определения предельно допустимых минимальных и максимальных толщин материала, подробного изучения ее физико-механических свойств и опыта эксплуатации позволит более качественно выполнять ремонт настилов открытых палуб и скратит затраты на ремонт (замену) деревянных настилов открытых палуб на кораблях (судах) ВМФ иностранной постройки.
Занимаются ли какие-либо организации вопросом замены дерева для палубных настилов на более современные аналоги, неизвестно, так как он находится на «последнем» месте по важности и
остается на сегодняшний день нерешенным. Но этот вопрос не может быть «в отрыве» от всего комплекса задач по обслуживанию и ремонту кораблей и судов ВМФ, поскольку это касается большого количества судов, находящихся в эксплуатации.
Для решения вопроса замены дерева для палубных настилов на террасную доску из ДПК необходимо:
– проведение экспертизы и выдача заключения ЦНИИ КМ «Прометей» как крупнейшего межотраслевого материаловедческого центра страны, признанного лидера в области разработки принципиально новых материалов и технологий;
– проведение сертификации применяемых материалов по требованиям РМРС;
– принятие решений судовладельцами;
– внесение соответствующих изменений в руководящие и нормативные документы, касающиеся данного вопроса, с привлечением ведущих НИИ и КБ, судостроительных и судоремонтных предприятий, а также производителей (поставщиков) данных материалов.
Подводя итог данной статьи, можно сказать, что вопрос о применении неметаллических материалов для палубных настилов на сегодняшний день очень актуален. Этим должны заинтересоваться не только организации, выполняющие задачи по ремонту и замене деревянных настилов, но и проектные КБ, разрабатывающие новые корабли и суда для ВМФ и гражданского флота.
Решение его позволит добиться увеличения межремонтных и полных сроков для палубных настилов, надеж- ной защиты металлической палубы от повреждений и обеспечить палубу на длительное время красивым внешним видом.
Литература
1. Технология судостроения и судоремонта / Под ред. И. М. Гуревича. – М.: Транс- порт. – 1976.
2. Технология судоремонта / Под ред. Ф. С. Держилова. – М.: Транспорт. – 1970.