Фото: пресс-служба ЗАО «Канонерский судоремонтный завод»

Неспешная эволюция развития сухих доков и появившихся позже плавучих доков обделена вниманием ученых-историков. Читатель больше жаждет рассказов о героических подвигах военных кораблей, дерзких пиратских атаках и тайнах морских катастроф, чем о скромных утилитарных сооружениях для проведения ремонтных работ на морских судах.

Владимир Мотрич, капитан, доцент МГУ им. адм. Г.И. Невельского

А ведь развитие всего флота диктуется размерами судов, которые может принять существующий в стране док. Из-за недостаточного внимания доковому хозяйству в мирное время, боеспособность ВМФ США в годы 2-й мировой войны едва не упала до нуля, и пришлось спешно закупить свыше 150 доков за рубежом.

Рис. 1. Вытаскивание судна на берег

Все без исключения суда, экплуатирующиеся в морской среде, в конечном итоге нуждаются в техническом обслуживании, обусловленном их постоянным взаимодействием с агрессивными свойствами этой среды. Древоточцы, коррозия, обрастание, негерметичные швы и посадка на мель представляют собой лишь некоторые из вредных факторов, непосредственно влияющих на корпус судна, которые часто требуют проведения физических осмотров и ремонта, что является сложной задачей для любого судна, пока оно находится на плаву.

Воротом, кренгованием, обжиганием, вымораживанием

В первый период деревянного судостроения работы по подъему судов из воды на сушу были относительно простыми – их вытаскивали по лежням на катках при помощи примитивного ворота. Этим способом поднимают из воды небольшие рыболовные суда и катера и в настоящее время.

Обнажение подводной части более крупных судов очень долго велось во всех странах путем «кренгования». Этот способ заключался в следующем: судно ставили на якоря где-нибудь в закрытой бухте или в устье реки у пологого песчаного берега; после максимально возможной разгрузки судно кренили поочередно на оба борта либо перемещением грузов, орудий, либо с помощью тросов, закрепленных за мачты и заведенных на вороты на берегу.

Как только судно достигало желаемого крена во время наклона, экипаж затем удалял накопившиеся загрязнения, используя различные методы. Один из старейших, известный как «обжигание», использовал контролируемый пожар для выжигания и разрыхления морской растительности. Затем команда соскабливала корпус специальным инструментом на длинных шестах и наносила свежий слой смолы, дегтя, войлока или краски. Свежеобугленная древесина также защищала корпус на некоторое время от морской растительности.

Но, при малейшей оплошности пламя могло легко охватить весь корабль, как это было в случае с пятым кораблем Ее Величества Victory в 1721 году. Французские портовые правила требовали, чтобы обжигание проводилось только мастером-конопатчиком под наблюдением портовых офицеров, а на носу и корме стояли люди «с ведрами воды, чтобы обрызгивать такелаж и швартовы и следить за выгоранием».

Рис. 2. Кренгование и выжигание подводной части судна

Рис. 3. Очистка корпуса корабля

Моряки часто прибегали к такого рода процедурам в ситуациях, когда дефекты, подлежащие устранению, невелики. Однако крен выливался в проблему для многих судов, поскольку часто приводил к деформации корпуса, вызванной неравномерным напряжением. Серьезная опасность, присущая проведению операции кренгования, очевидна, но некоторые моряки были настолько легкомысленны, что часто оставались на судне на протяжении всего процесса, а в некоторых случаях даже брали на борт женщин.

Эта практика привела к одной из тяжелейших морских катастроф того времени, когда 26-летний корабль 1-го ранга «Ройял Джордж» опрокинулся во время кренгования в Портсмуте в 1782 году, в результате чего из 1200 человек на борту погибло 900. Катастрофа произошла отчасти из-за того, что орудийные порты на нижних палубах оставались открытыми, а ситуация усугубилась тем, что во время этой операции на корабле принимали воду, продовольствие и снабжение с подходящих судов.

Рис. 4. Гибель корабля «Ройял Джордж»

В северных районах (например, на берегах Белого моря) подводную часть судов зимой обнажали «вымораживанием»: вокруг вмерзшего судна через определенные промежутки времени обкалывали лед, пока оно не оказывалось стоящим на ледяных столбах, в ледяной яме.

Рис. 5. Покладка судна на грунт при отливе для выгрузки

Иногда для чистки, осмотра или погрузки/выгрузки было достаточно обнажить подводную часть, положив судно на грунт при отливе. Для частых покладок на грунт древнеегипетские и финикийские мореплаватели использовали относительно небольшие суда с короткими и прочными корпусами, конструкция бортов которых выдерживала возникающие при этом нагрузки, а также с плоским днищем, которое равномерно прилегало к грунту.

Продолжительность такого примитивного «докования» зависела от времени и амплитуды приливов, но даже самый продолжительный отлив предоставлял лишь несколько часов, в течение которых можно проводить работы, что делало значительный ремонт невозможным. Этот далеко неидеальный метод вскоре усовершенствовали, добавив стенки из хвороста, обмазанные илом или глиной. По всей видимости, слово «док» и произошло от латинского слова «diga», означающего канаву, и адекватно описывает некоторые из самых ранних форм доков.

Канавы и котлованы

Первые примитивные сооружения для постройки или ремонта судов возникли в Древнем Египте около трех тысяч лет назад. Для заполнения этих сооружений водой использовались приливо-отливные явления либо паводки на реках, а для удержания в них воды применялось круговое обвалование грунтом.

Исторические хроники указывают на то, что подобные ранние доковые сооружения существовали также на Дальнем Востоке еще в XI веке нашей эры, где китайцы династии Сун построили элинг для хранения и обслуживания двух больших церемониальных кораблей, описание которых поразительно похоже на описанные методы строительства, использовавшиеся в Египте времен Птолемеев.

Во времена правления Генриха VII в 1495 году для Королевского ВМФ был построен один из самых ранних сухих доков в Портсмуте. Единственной особенностью, отличающей его от мест покладки в ил, использовавшихся там раньше, было введение деревянной стены, по сути, внутренний и внешний коффердамы, заполненные землей, чтобы образовать барьер между бассейном и каналом.

Рис. 6. Сохранившиеся в Англии старинные каменные доки

Некоторые из самых ранних сухих доков представляли собой простые котлованы (бассейны), облицованные деревом, с кирпичным или бетонным полом и снабженные воротами, для плотности опирающимися на выступ. Суда заходили в порт во время прилива, и входные ворота закрывались. Когда начинался отлив, док осушался через приливной шлюз, и судно становилось на специально подготовленные для этого опоры. В местах с небольшим приливом или без него воду приходилось откачивать из бассейна.

По мере того как суда становились крупнее, сухие доки стали важным строительным объектом. Для облицовки стен была использована массивная каменная кладка, а для быстрого осушения дока были добавлены большие насосы.

Однако, наибольшие улучшения в проектировании, строительстве и эксплуатации гравийных сухих доков произошли во время промышленной революции с внедрением паровых насосов для перекачки и сокращением ручного труда.

Современный сухой док, по сравнению со своими предшественниками, значительно отличается размерами, материалами, деталями конструкции и сложностью оборудования, но основные принципы работы и конструкции остаются прежними.

Различают сухие доки, возводимые в осушенном котловане, строящиеся в заполненном водой котловане и устанавливаемые непосредственно на акватории.

Наиболее ответственной частью сухого дока является затвор, который отделяет бассейн дока от внешней акватории. В результате прорыва 27 марта 2002 года затвора в сухом доке длиной 500 м, шириной 100 м и глубиной 11 м на верфи в порту Дубаи одномоментно погибло 27 человек. Мощный поток воды, сопоставимый с Ниагарским водопадом, сорвал с кильблоков и опрокинул три крупнотоннажных судна, находившихся в доке. Поэтому самые распространенные затворы, батопорты, имеющие швартовное и буксирное оборудование, балластные отсеки и машинные помещения, по конструкции аналогичные судну, проектируют и строят по всем правилам кораблестроительной науки.

Доковое искусство в России

В России первый приливный док был возведен при Иване IV в Архангельске. Первый в России сухой док был заложен в Кронштадте в 1719 г. Петром Великим и поэтому назван «Петровским». Док имел пять камер вместимостью около 100000 куб. м. воды.

Рис. 7. Судостроительные доки оснащаются мощными кранами

До начала ХХ века сухие доки использовались преимущественно для ремонта судов. Однако с конца XIX - начала ХХ столетий сухие доки используются и для постройки судов. Размеры этих доков грандиозны. Например, введенный в строй в 2009 году док корпорации «Hyunday Heavy Industries» может принять любой объект дедвейтом 1 млн. 300 тыс. т, длина дока 700 м, ширина 115 м, глубина 18 м.

Возведенный в 2021 году сухой док ССК «Звезда» имеет длину 485 м, ширину 114 м, глубину 14 м. Сегодня на нем строят нефтяные танкеры, газовозы, шаг за шагом собирают атомный ледокол «Лидер».

Днище сухого дока, которое одновременно является строительной площадкой, располагается ниже уровня, на котором находится заводская территория. Поэтому для подачи собранных в цехах целых секций корпусов судов без мощных кранов не обойтись; их грузоподъемность достигает 900-1800 тонн.

Разновидностью дока с бассейном является наливной док. По конструктивной схеме он напоминает сухой док, но в отличие от сухого дока его насосная установка служит для нагнетания воды из акватории внутрь камеры, расположенной выше основного уровня. Преимуществом схемы с наливным бассейном является размещение докуемого судна на уровне территории завода, что облегчает транспортные операции и улучшает санитарные условия, включая вентиляцию.

Первый в мире плавучий док был сооружен в России при Петре I почти через 200 лет после постройки Портсмутского сухого дока. Согласно статье, опубликованной в Ежегодном отчете Белфастского общества естественной истории и философии за 1897 год, капитан британского торгового судна столкнулся с проблемой в подводной части судна, находясь в Кронштадтской бухте. Точная проблема, затронувшая корабль, неясна, поскольку источники немного расходятся в интерпретации событий, но, похоже, либо корпус требовал конопатки, либо листы медной обшивки требовали замены. Капитан приобрел и перестроил имевшийся корпус трофейного шведского корабля «Camel», название которого стало нарицательным (в Западной Европе плавучие доки долгое время называли «камелями»), убрав корму и заменив ее импровизированными воротами. Затем он заполнил корпус балластом, заставив его лечь на дно, оставив на поверхности только верхнюю часть. Поврежденный корабль прошел через вход, ворота закрылись, а внутреннее пространство было осушено, обнажив корпус для ремонта. В процессе откачки капитан обнаружил, что положительная плавучесть, создаваемая осушением затопленного пространства, привела к тому, что корпус и док поднялись со дна. Эта инновационная перестройка положила начало новой линейке судоподъемных сооружений.

К сожалению, автор этого изобретения остался неизвестен, а чертежи устройства, ставшего праобразом плавучего дока, не сохранились. Однако по наименованию корабля, корпус которого был использован для первой судоподъемной операции, все плавучие сооружения подобного типа значительный период времени как в нашей стране, так и за ее пределами, назывались «камелями», независимо от их конструктивных особенностей и назначения.

Рис. 8. Камели

Если целью первой судоподъемной операции с использованием камели было обеспечение ремонта подводной части корпуса корабля, то позднее такие сооружения стали использоваться для уменьшения осадки кораблей. В XVIII-XIX веках камели использовались для вывода в Черное море кораблей, построенных в Херсоне, а также для перевода кораблей с Соломбальской верфи через бар Северной Двины в Белое море, для транспортировки больших судов в Архангельский порт и обратно. В США камели продолжали использовать на реке Миссисипи вплоть до 1893 года.

Сухие доки работали удовлетворительно, но требовали высоких первоначальных затрат на строительство и техническое обслуживание, занимали ценную береговую линию, и на строительство уходили годы. Этим объяснялось нежелание гражданских предприятий инвестировать в дорогостоящие сооружения сухого дока. По сравнению с отмеченным ранее медленным развитием технологии сухих доков, плавучие доки развивались быстрыми темпами, несмотря на их относительно недавнее появление.

Рис. 9. Плавучий док, построенный Кристофером Уотсоном в 1785 году с бригом «Меркурий»

Первые плавучие доки

Деревянные. В 1785 году Кристофер Уотсон построил и получил патент на первый настоящий деревянный плавучий док в порту Ротерхит близ Лондона, на реке Темза. Этот док имел 245 футов в длину, 58 футов в ширину и 23 фута высотой по одинарным стенам, примерно соответствовавшим обводам корабля и с закрывающимися воротами в корме. Это сооружение функционировало таким же образом, как и камель, с подвижными воротами или кессоном, создающими водонепроницаемое внутреннее пространство, полагаясь на естественную плавучесть деревянного каркаса, который остается лишь частично погруженным во время затопления для приема судов. После входа судна в док закрывали ворота, что позволяло откачать воду из внутреннего пространства досуха. По завершении докования затвор просто снимался, и судно всплывало с минимальной помощью. Первое докование корабля 6-го ранга «Mercury» Королевского военно-морского флота прошло с большим успехом.

В других портах были построены подобные плавучие доки. Недостатком этих ранних доков была трудность управления и малая остойчивость, для обеспечения которой приходилось использовать параллельные ряды вертикальных свай. Но срок их службы был на удивление долгим. Известно, что док Уотсона активно использовался в течение сорока четырех лет, и, вероятно, его срок службы продолжался еще несколько лет.

В период с 1790 по 1847 год Соединенные Штаты выдали двадцать семь патентов, связанных с усовершенствованиями плавучих доков. Первое усовершенствование в конструкции плавучего дока состояло в том, что стенки и дно сделали полыми и, следовательно, плавучими. Это давало два преимущества. Во-первых, были устранены тяжелые водонепроницаемые ворота; во-вторых, значительно повысилась остойчивость дока.

Американцы были первыми, кто применил на практике конструкцию пустотелого дока. Они строили свои ранние доки из дерева. Первым из них, заслуживающим внимания, был док, построенный для военно-морской верфи в Портсмуте, штат Нью-Гэмпшир, в 1848 году. Плавучие доки появились в то время, когда деревянные суда все еще доминировали в морском ландшафте, поэтому логично, что строители использовали дерево для своих новых доков.

Многие факторы препятствовали принятию железа в качестве приемлемого конструкционного материала в судостроении, такие как общий морской консерватизм, низкое качество и количество доступного железа, относительное изобилие древесины и знание ее свойств, а также активность инвесторов и коммерческих фирм, заинтересованных в торговле древесиной. Деревянные плавучие доки продолжали строить в США вплоть до 2-й мировой войны, поскольку древесина там имелась в изобилии, ее легко обрабатывать, и она была недорогой.

В 1909 году инженер-строитель Уильям Доннелли спроектировал первый композитный док, способный поднимать 6500 тонн. У композитных доков набор железный, обшивка деревянная. Во время второй мировой войны в США было построено более десятка таких доков подъемной силой до 15000 т.

По мере того как железные суда становились все более популярными, деревянным плавучим докам не хватало необходимой грузоподъемности для их обслуживания, что привело к переоценке железа как потенциального строительного материала для новых доков. Аналогичным образом, размеры судов продолжали увеличиваться, что привело к увеличению размеров плавучих доков до такой степени, что деревянные доки такого масштаба стали неосуществимыми. Таким образом, эволюция плавучих доков неизбежно отвечала аналогичной эволюции, происходившей одновременно с эволюцией судов.

Железные. В 1859 году Р.У. Томсон из Эдинбурга спроектировал первый полностью железный плавучий док для королевских военно-морских сил в Сурабае, остров Ява. Вместо того, чтобы строить док на британских заводах, затем после разборки и отправки через океан и сборки на месте, Томсон решил для ускорения и удешевления полностью изготовить док в Сурабае по чертежам. Рабочие на местных металлургических заводах раскатывали стальные листы, обрезали их до нужного размера, пробивали в них отверстия и отправляли на сборку как есть, не требуя придания формы или гибки каких-либо деталей на месте сборки.

Каким бы новым ни был этот метод, первое его практическое применение завершилось полным провалом: док затонул во время первого подъема. Низкое качество изготовления привело к тому, что сотни заклепок можно было «расшатать пальцами», а многочисленные «зияющие швы, заполненные деревянными клиньями» стали причиной водотечности.

В тоже время, аналогичные железные доки, спроектированные Томсаном, эксплуатировались в Кальяо, Перу и Сайгоне, Кочине, Китае, с лучшими, хотя и все еще несовершенными результатами, поскольку 17 декабря 1860 года док в Кальяо вышел из строя при подъеме 44-пушечного перуанского фрегата «Callao». Единственное доступное описание аварии гласит, что корабль соскользнул с блоков и опрокинулся, в результате чего погибло 100 человек и 88 получили ранения.

Рис. 10. Гидравлический подъемный док Кларка в Бомбее

Железо стало широко использоваться только после того, как инженер Эдвин Кларк в начале 1850-х годов спроектировал гидравлический подъемный док, в котором прямоугольные железные понтоны поднимались не насосами, а рядом гидравлических поршней, встроенных в мощные фундаменты на дне гавани.

К тому времени плавучие доки приобрели все необходимые компоненты того, что, по сути, представляет собой современный плавучий док – две башни с каждой стороны дока и возвышающиеся над основным понтоном, в которых размещалось насосное отделение, котлы и паровые машины. Основной понтон делился на водонепроницаемые отсеки, позволявшие регулировать крен и дифферент. В этот переломный период инженеры больше не стремились изобретать новые методы докования судов; скорее, они посвятили свою энергию максимальному усовершенствованию существующих технологий с использованием улучшенных судостроительных материалов.

Рис. 11. Слева первый в мире железобетонный док (Норвегия); справа современный железобетонный плавучий док грузоподъемностью 100000 т в Тузле (Турция)

Из железобетона. Из-за высокой цены на сталь и растущей стоимости пиломатериалов конструкторы искали альтернативные материалы для строительства доков. В 1917 году компания A. S. Maritim в Христиании, Норвегия, построила первый железобетонный док. Спроектированный для обслуживания только легких прогулочных судов, он имел сравнительно небольшие размеры и грузоподъемность - всего 25 метров в длину и был способен поднимать 75 тонн.

В период с 1920 по 1940 год несколько стран, в частности США, исследовали возможность использования железобетона, обнаружив, что им требуется значительно больше материала для получения такой же прочности, как у стали. Для строительства стального дока грузоподъемностью 4000 тонн потребовалось бы 450 тонн стали в корпусе, в то время как для бетонного дока требуется 3800 тонн бетона в корпусе для достижения такой же грузоподъемности.

Тем не менее, бетонные плавучие доки обладали множеством преимуществ перед стальными, а именно, снижением первоначальных затрат до 70%, практически отсутствием затрат на техническое обслуживание, связанных с коррозией, более дешевым ремонтом и повышенной устойчивостью к протечкам воды и пожарам. Бетонные доки нашли свою нишу в военно-морском флоте – начало 2-й мировой войны привело к значительному росту спроса на альтернативные строительные материалы.

Железобетонные доки получили распространение и в СССР. В связи с нехваткой металла в 1926 году молодая Страна Советов, опираясь на опыт американских и европейских специалистов, освоивших применение железобетона для постройки судов еще в 1-ю мировую войну, принимает очередное решение – организовать и построить величайшие в мире железобетонные доки для нужд флота.

И первый такой плавучий док был построен в 1930 году на базе Ленинградского завода им. Марти (ныне Адмиралтейский завод). Руководили строительством корабельные инженеры М.М. Обольянинов и В.П. Костенко. Монолитная конструкция состояла из 2 секций, каждая из которых имела 45 м в длину и 26 м в ширину, и была рассчитана на грузоподъемность 2000 т. (Этот док до сих пор без капремонта находится в эксплуатации на Канонерском заводе Санкт-Петербурга!).

Самые большие в то время в мире железобетонные доки (подъемной силой 4000 и 6000 т) были спроектированы и построены в СССР под наблюдением видных советских судостроителей – А.Н. Крылова, П.Ф. Папковича и Ю.А. Шиманского. Эти доки имели высокие технические показатели: на 1 т подъемной силы приходилось лишь 1,6 т веса дока порожнем, в то время как за рубежом этот вес составлял не менее 2,0 т.

Для преодоления низких показателей прочности бетона при растяжении может быть использовано предварительное напряжение бетона. Этот метод был применен в одном из крупнейших железобетонных доков в мире в Тузле, Турция.

Большинство плавучих доков имели монолитную конструкцию прямоугольной формы, что породило специфическую трудность: сами плавучие доки, оказывающие услуги по очистке и ремонту другим судам, не имели возможности ремонтироваться, так как из-за больших размеров их не мог принять ни один из существующих сухих доков.

Секционные. В 1834 году с разработкой капитаном Джоном Томасом секционного плавучего сухого дока, будущее плавучих доков навсегда изменилось. Этот док значительно отличался от ранних плавучих доков тем, что был разделен на девять равных секций, каждая из которых состояла из построенных полностью из дерева понтонов размером 18 метров в длину, 1,2 метра в ширину и 1,6 метров в высоту. Эти понтоны, соединяясь вместе, образовывали секции желаемой длины.

Рис. 12. Слева чертеж раннего секционного дока Джона Томаса; справа – спуск железного секционного дока в Кальяо (1866)

Затем последовали другие секционные доки. Например, в 1839 году нью-йоркская компания Sectional Dock Company построила секционный док по проекту Финеаса Берджесса и Дэниела Доджа. Секционный плавучий док Доджа-Бёрджесса в общем состоял из 10 понтонов. Соединенные запирающими бревнами секции потеряли свойственную прежним конструкциям доков излишнюю гибкость. Под установленной на ферменных конструкциях крышей располагались насосы. Рама крепилась к центральным понтонам.

Секционные доки впервые предоставили возможность самодокования, когда рабочие отсоединяли отдельные секции и поднимали их на оставшиеся части конструкции для очистки и ремонта. Кроме того, независимая работа каждой секции в составе секционного дока позволяет разделить их на несколько небольших доков различных размеров для размещения судов любого размера и повышения общей производительности.

Самыми крупными и технологически инновационными секционными доками стали доки, построенные во время второй мировой войны Advance Base Section Dock, или ABSD. Эти доки состояли из 10 секций, каждая длиной 78 и шириной 24 м, способных самостоятельно производить подъемную силу в 10000 тонн. При соединении болтами 10 из этих секций образовывали док длиной 282,5 и шириной 78 м грузоподъемностью около 100 000 тонн.

Чтобы облегчить буксировку, проектировщики обтекали нос и корму каждой секции так, чтобы они повторяли очертания корабля. Высокие башни можно было складывать на палубу на время перехода секции в океане.

Секций доков ABSD было построено всего 150 общей грузоподъемностью 1,2 млн. т. Каждая отдельная секция дока представляла собой мореходное сооружение, оборудованное для длительного океанского плавания. На ней имелись жилые помещения для личного состава, камбуз, паровое отопление, дизель-генераторы, холодильники, вентиляция, якорное и швартовное устройство, зенитное вооружение.

Рис. 13. Док для линейных кораблей с понтонами судовой формы типа ABSD

Большим недостатком секционных доков была их недостаточная жесткость. Секции соединялись друг с другом просто с помощью креплений, болтов или какой-либо более или менее гибкой формы соединения, так что док не был жестким целым, а состоял из отдельных блоков, свободно соединенных друг с другом. Из этого следует, что существовал риск, во-первых, перегрузки судна из-за неравномерного приема балласта, а во-вторых, разрыва соединений.

Рис. 14. Секционно-понтонный плавучий док конструкции Ренни: понтоны крепились к сплошным боковым стенам болтами

В 1862 году инженер Джордж Ренни спроектировал железный плавучий док по той же схеме, что и Томас, который был отправлен по частям и собран в Картахене для использования испанским военно-морским флотом. Все элементы дока были из кованого железа, за исключением палуб и привальных брусьев, которые были деревянными. Особенностью, отличающей эту конструкцию от предыдущих секционных доков, были цельные боковые стенки, расположенные поверх ряда секционных понтонов, – конструкция, повсеместно называемая типом Ренни.

Боковые стенки опираются на верхние поверхности понтонов, к которым они крепятся с помощью прочных шарнирных соединений, выступов и конусообразных штифтов. При самостоятельной сборке любой понтон, требующий ремонта, открепляется снизу от боковых стенок и док погружается на достаточную глубину, чтобы его можно было извлечь. Затем остальная часть дока погружается, секция поворачивается наполовину и всплывает на поверхность, а вся конструкция поднимается.

Несмотря на то, что продольная жесткость дока в сборе значительно превосходит жесткость старых секционных доков, этого было недостаточно, чтобы полностью исключить риск аварии. Поскольку понтоны никак не соединены между собой, все сопротивление изгибу должны оказывать только стенки. Палубы этих доков часто прогибались при подъеме коротких и тяжелых судов, или они сильно повреждались при работе в условиях волнения. Летом 1903 года у дока этого типа, грузоподъемностью около 8000 тонн и длиной 436 футов, во время шторма в Ла-Манше чуть не проломилась задняя часть, и понтоны были окончательно деформированы.

Развитие коммерческих плавучих доков в первой четверти ХХ века состояло в основном в увеличении общей вместимости дока, как по размерам, так и по тоннажу, при одновременном перемещении определенных элементов и соединений в более выгодное положение, сохраняя при этом форму сечения.

Рис. 15. Расположение понтонов плавучего дока «Гавана»

В 1874 году инженеры Латимер Кларк, брат вышеупомянутого Эдвина Кларка, и Джон Стэндфилд объединили свои таланты, создав одну из самых выдающихся компаний по проектированию доков в истории, которая менее чем за 30 лет до конца столетия построила 41 док и еще 52 дока в период с 1904 по 1926 год.

Стальной вектор

Наиболее значительным усовершенствованием в докостроении ХХ века явилось использование стали в качестве основного конструкционного материала. В Гаванском доке, спроектированном в 1897 году, впервые была применена эта новая технология. Классифицированный как секционный плавучий док, этот док состоял из пяти понтонов, отвечающих за подъем. Несмотря на сходство с доком Ренни, основным преимуществом дока Гавана является возможность перемещения понтонов между боковыми стенками, а не под ними, что обеспечивает увеличение глубины боковых стенок и большую продольную жесткость.

Доступ к подводным участкам понтона обеспечивается поднятием понтонов. Это достигается путем отвинчивания соединений понтона с боковой стенкой, погружения дока и подъема отстегнутого понтона на более высокое положение, где он, затем, снова крепится к боковым стенкам. После этого док всплывает, извлекая понтон из воды.

Гаванский док представлял собой один из крупнейших плавучих доков в мире на момент постройки длиной 137 метров и грузоподъемностью 10 000 тонн.

Сравнимый во многих отношениях со своими предшественниками, Гаванский док имел несколько уникальных черт, которые стали характерными для доков типа «Гавана»: заостренные, выступающие концевые понтоны, напоминающие секционный самодокующийся док Стэндфилда 1889 года, и ступенчатые концевые стенки.

Однако этот док меркнет по сравнению с 220-метровым плавучим доком, построенным для Гамбурга в 1907 году грузоподъемностью 36000 т. В этом доке были использованы габаритные возможности, которые недавно стали доступны благодаря использованию стали в качестве основного строительного материала.

Рис. 16. Характерные черты плавучих доков компании Clark & Standfield - заостренные концевые понтоны и ступенчатые боковые стенки

Однако коррозионные свойства соленой воды не только создавали серьезные проблемы подводным соединениям секционных доков на болтах, но губительно действовала на все металлические элементы ниже ватерлинии, особенно внутри понтонов. Немногим более чем за пять лет внутренняя часть понтонов Гаванского дока проржавела до такой степени, что потребовался ремонт почти на 100 000 долларов, прежде чем они вернулись в рабочее состояние.

В объявленном конкурсе на постройку плавучего дока для ремонта линкоров на Филиппинских островах ВМС США значительно повысили требования к прочности. Одним из условий было размещения всех соединений самодокования и передачи напряжения выше ватерлинии при наименьшей осадке. Победил в конкурсе предложенный в 1902 году проект помощника инженера Мэрилендской сталелитейной компании Хенрика Ханссона.

Созданная им конструкция дока «Dewey», названного в честь адмирала времен испано-американской войны Джорджа Дьюи, представляла собой секционную конструкцию из трех частей, в которой боковые стенки и центральный понтон образуют единую конструкцию, обеспечивающую максимальную жесткость, доступную в секционном доке. Центральный понтон был разделен на 24 водонепроницаемых отсека, остальные – на 18. Все они обслуживались 24-дюймовыми центробежными насосами, расположенными в одной из боковых стен.

Стенки центрального понтона были непрерывными и проходили по всей 152-метровой длине дока, хотя сам понтон имеет длину всего 96 метров. Выступающие боковые стенки опирались на палубу соседних концевых понтонов, что позволяет расположить соединительные швы выше минимальной ватерлинии, как это предусмотрено в контракте. Длина центральной секции позволяла одновременно состыковывать две меньшие концевые секции, в то время как две концевые секции могли совместно поднимать центральный понтон, используя специальный набор дополнительных боковых стенок, предназначенных для крепления центрального понтона во время этой процедуры.

Однако дополнительный вес вторичных боковых стенок стоил доку некоторой подъемной силы, поскольку эта новейшая конструкция поднимала суда только до 16 000 тонн, что на 2000 тонн меньше, чем у аналогичного дока гаванского типа.

Рис. 17. Последовательность самодокования дока «Дьюи»

С 28 декабря 1905 года по 9 июля 1906 года док совершил беспримерный в то время океанский переход на буксире на расстояние 12 000 миль от восточного побережья США через Атлантику в Средиземное море, через Суэцкий канал, Красное море и Индийский океан в Олонгапо, о. Лусон, Филиппины. Для буксировки было задействовано четыре корабля: USS Caesar (AC-16), USS Brutus (AC-15) под командованием лейтенанта В. Л. Коттмана, USS Glacier (AF-4) и USS Potomac (AT-50).

Рис. 18. Самодокующийся док AFDM-5 подъемной силой 7000 т

Трехсекционные взаимно соединяющиеся плавучие доки AFDM. Чтобы избежать дополнительных металлоконструкций, связанных с выступанием балки концевых понтонов за боковые стенки, как в доке «Дьюи», в доке используется взаимно соединяющаяся блокирующая боковых стенок. Док обладает хорошей продольной прочностью, поскольку в его центральной части можно использовать сплошной материал как для понтона, так и для боковых стенок.

Рис. 19. Плавучий док со скользящим кессоном

В плавучем доке со скользящим кессоном (Sliding Caisson Type) основная часть боковых стенок дока может быть сдвинута вверх или вниз и закреплена на другом уровне, что позволяет либо освободить понтон от воды (боковые стенки опущены), либо очистить боковые стенки (боковые стенки подняты).

Отметим, что компанией «Кларк и Станфильд» в 1885 году был построен первый на Дальнем Востоке плавучий док для порта Владивосток.

Рис. 20. Операция в порту Николаев с использованием судоподъемного дока

Рис. 21. Слева однобашенный док с выносной опорой (аутригером), справа – самодокование дока с одной башней

По проекту компании «Кларк и Станфильд» для николаевского адмиралтейства был построен однобашенный плавучий док, который позволял выполнять докование как обыкновенных судов, так и круглых броненосцев, названных «поповками», и яхты «Ливадия».

Остойчивость такого сооружения в процессе его погружения или всплытия обеспечивалась с помощью понтона-противовеса, прикрепленного к доку с помощью тяг в виде параллелограмма.

Такие доки и в настоящее время служат для извлечения судов из воды и установки на понтоне или кильблоках на берегу. Это изобретение помимо снижения стоимости судоподъёмного сооружения позволило приблизить условия работы в плавучем доке к более благоприятным условиям открытого стапеля. Кроме того, очень просто выполняется самодокование однобашенных доков, если они состояли из нескольких секций.

Рис. 22. Типичный процесс докования понтона и док-матки

Док-матка и док-понтон

Принцип разделения функций между компонентами плавучего докового комплекса был использован Ф. фон Клитцингом при создании плавучего докового комплекса, состоящего из док-матки и док-понтонов.

Двухкомпонентный док состоит из двух полностью функциональных и независимых друг от друга плавучих доков, которые могут быть объединены в единый плавучий док.

Рис. 23. Док класса ARD

Бюро верфей и доков в 1924 году начало исследования, длившиеся почти десять лет, относительно мобильности плавучих доков. Кульминацией этих исследований стало выделение военно-морским ведомством в 1933 году средств на строительство экспериментального плавучего дока грузоподъемностью 2200 тонн, получившего обозначение ARD-1 (Auxiliary Repair Dock). Этот новый док функционировал как классический плавучий док с внутренним пространством в виде бассейна, ограниченного откидными воротами, соединенными с одним отсекаемым понтоном для дополнительной плавучести.

Док ARD-1 имел моноблочную конструкцию и не мог самодоковаться, что требовало дополнительного бассейна большего размера, чем сам док. Одним из ключевых компонентов, необходимых для военно-морских доков, которых нет в коммерческих доках, была высокая автономность. Эксплуатация дока на заранее подготовленной базе требовала возможности генерировать и снабжать его собственной электроэнергией, водой и воздухом, поэтому проектировщики оснастили ARD-1 дизель-электрическими двигателями, впервые для любого плавучего дока.

Рис. 24. Поврежденный эсминец «Cole» на борту судна-дока

Идея ARD нашла продолжение на судах-доках, которые используются компаниями по добыче углеводородов на морском шельфе для транспортировки крупных нефтяных вышек, кранов, плавучих платформ, плавучих отелей и плавучих электростанций. Вместо закрытого докового бассейна на них оборудована большая и открытая грузовая палуба.

Еще одно направление совершенствования плавучих судоподъёмных сооружений – повышение эффективности их использования благодаря созданию более благоприятных условий выполнения ремонтных работ. Для этого на доках устанавливаются специальные закрытия торцов от ветра, локальные и общие укрытия от осадков, тепловые воздушные пушки, обогреватели, камеры микроклимата и другие технические средства.

Венцом технических решений на этом пути стало создание во 2-й половине ХХ века плавучих доков-эллингов, внутридоковое пространство которых полностью защищено от воздействия внешней среды. Это позволяет поддерживать необходимый микроклимат с заданными параметрами воздушной среды, что не только улучшает условия работы и обеспечивает их качество, но и сокращает длительность технологических процессов, т.к. условия их выполнения практически не уступают условиям работы в цехах судостроительных и судоремонтных предприятий.

Аварийность

Аварии с плавдоками происходят по самым разнообразным причинам. Так же, как любые суда и плавучие сооружения, они подвержены всем рискам от воздействия окружающей среды.

Одним из примеров воздействия неблагоприятных гидрометеоусловий может служить срыв со швартовов плавучего дока AFDM-2 длиной 187 м и шириной 35 м, в котором находилось грузовое судно «Элизабет Лайкс», ураганом «Бетси» в сентябре 1965 года в порту Нового Орлеана. Гонимый ветром дувшим скоростью до 120 узлов, вверх по течению реки Миссисипи, док столкнулся со встречным судном, получив обширные повреждения, затонул, а находившееся в доке судно было сорвано с кильблоков, и продрейфовало еще около полмили, прежде чем село на мель. Устранение последствий этой катастрофы обошлось в примерно 1 млрд. долл.

В сентябре 2020 г. в бухте Улисс во Владивостоке во время тайфуна «Майсак» ураганный ветер сорвал плавучий док предприятия «Восточная верфь». Техническое сооружение отошло от причала и отправилось дрейфовать по бухте, где находится флот.

Имелись случаи падения доковых кранов в результате воздействия ветровой нагрузки или аварийных крена или дифферента.

Рис. 25. Срыв плавучего дока в бухте Улисс во время тайфуна «Майсак»

Поскольку экстремальные погодные условия относятся к действиям непреодолимой силы, то ущерб от их воздействия можно предотвратить или уменьшить только с помощью организационно-технических мероприятий.

К таким мероприятиям, выполняемым после получения штормового или другого рода предупреждения, относятся: изменение курсового угла во время перегона дока морем или укрытие дока в порту-убежище; увеличение осадки дока для уменьшения парусности и снижения нагрузок на корпус; дополнительное раскрепление дока на штатном месте стоянки, доковых кранов и других технических средств крепежными средствами.

Одной из наиболее ценных характеристик современного плавучего дока является его мобильность. Такой док можно построить в самом дешевом месте и перевести к месту предполагаемой эксплуатации. Поэтому мобильность стала одним из самых весомых аргументов в пользу плавучих доков. Однако на практике буксировка этих сооружений была очень сложной задачей.

Буксировка доков. Мореходные качества плавучих доков (сопротивление движению, заливаемость и управляемость) для морского плавания крайне неудовлетворительны. Форма корпуса доков, за редким исключением, представляет собой параллелепипед с возвышающимися по бокам башнями. Вполне понятно, что при буксировке доки испытывают большое сопротивление воды и воспринимают сильнейшие удары волн в носовой транец, также задерживающие ход и отрицательно влияющие на местную и общую прочность корпуса. Сопротивление дока при прочих равных условиях в 3-4 раза больше сопротивления транспортного судна.

Управляться своими средствами доки не могут, так как не имеют рулевого устройства, поэтому при проходе через узкости приходится прибегать к помощи вспомогательных буксиров. Возвышающиеся башни создают большую площадь парусности и при боковых ветрах вызывают значительный дрейф, который иногда бывает так велик, что буксирующие суда не в состоянии вести док по заданному курсу. Поэтому первые плавучие доки доставлялись морем по частям, а окончательная сборка производилась на месте.

Британской империи в период расцвета было важно располагать необходимыми ремонтными мощностями на своих военно-морских базах, разбросанных по всему миру. Самым важным сооружением, имевшимся в любом подобном месте, был док, который обеспечивал полный доступ ко всем внешним частям корпуса. Одним из наиболее впечатляющих решений этой проблемы стало строительство плавучего дока для Бермудских островов.

Рис. 26. Буксировка первого бермудского дока

Рис. 27. Вспомогательный крейсер HMS «Psyche» в доке на Бермудах, 1900 г., справа – док накренен для очистки

Бермудские острова занимают стратегическое положение, что позволяло контролировать практически всю Атлантику. Однако для сооружения сухого дока на Бермудах имелись трудности. Кораллово-известняковый субстрат, из которого были сложены острова, имел пористую структуру, и вырытый котлован быстро заполнялся водой. Да и сам материал по прочности значительно уступал камню. Кроме того, работы потребовали бы огромных трудозатрат и тысяч тонн бетона, а население островов даже к концу XIX в. не превышало 9 тыс. человек. Поэтому оптимальным решением стала постройка плавучего дока в Англии и его последующая буксировка.

Первый Бермудский док, построенный по заказу Адмиралтейства в 1868 году для использования Вест-Индской эскадрой, был выполнен из железа – до полноценного использования стали оставались еще десятилетия. Полые стены состояли из 24 водонепроницаемых камер и могли быть опорожнены восемью паровыми насосами, установленными на верхней части стен дока. В результате получилась конструкция длиной 103 метра и расстоянием между вертикальными стенами 25,5 метров. Предполагалось, что он будет принимать суда водоизмещением до 11000 тонн, включая новые британские броненосцы. Водоизмещение самого дока составляло 8400 тонн.

Буксировка такого масштаба и протяженности – с учетом отклонений от курса она составляла чуть менее 4000 морских миль – ранее не предпринималась. Выбор времени был необходим для того, чтобы свести к минимуму вероятность неблагоприятных погодных условий. Соответственно, начало буксирной операции было отложено до июня 1869 года. Концепция сложной океанской буксировки еще не была разработана, и поэтому двум крупнейшим британским броненосцам «Agincourt» и «Northumberland» было поручено провести первый этап буксировки из Британии на Мадейру.

Этот переход прошел без происшествий, как и второй этап, от Мадейры до Бермудских островов, выполнение которого было возложено на «Warrior» и однотипный с ним «Black Prince». Средняя скорость каравана составляла 4,8 узла, а на двух участках даже превысила 6 узлов. Этому способствовало то, что открытые концы дока закрывались заостренными обтекателями для уменьшения лобового сопротивления, а при попутном ветре на доке устанавливался парус. Помогал маневрированию колесный шлюп-ветеран «Terrible», на который был заведен буксирный конец с кормы дока.

При проектировании учли, что док будет эксплуатироваться в теплых водах, где морская растительность, вероятно, приведет к обрастанию подводных клапанов и трубопроводов и потребуется регулярная очистка. Создатели Бермудского дока надеялись, что U-образная конструкция корпуса решит эту проблему, позволив ему легко накреняться. Отсеки с одного борта откачивались досуха, а с другого заполнялись до тех пор, пока док не накренялся настолько, что его дно не выходило из воды. После очистки одной половины, процесс повторялся для другого борта.

Однако, чтобы добраться до самого дна, док приходилось накренять настолько, что возникала серьезная опасность его опрокидывания. Поскольку однажды это едва не произошло, на судебном процессе в Портсмуте, постановили дальнейших подобных попыток не предпринимать. В конце концов, док настолько оброс и проржавел, что было решено залить понтон и часть стен бетоном и использовать его как обычный сухой док с воротами. С тех пор плавучие доки используются в основном прямоугольной формы.

Рис. 28. Плавучий сухой док «Дьюи» на буксире следует на Филиппины, 1906 г.

При буксировке первого железного плавучего дока на Бермуды использовались носовой обтекатель и паруса. В случае с «Дьюи» по неизвестным причинам (очевидно, финансовым) не было таких устройств, которые помогли бы буксировать судно на 13000 миль из США на Филиппинах. Во время этого рейса экипаж столкнулся практически со всеми мыслимыми проблемами и задержками, от оборванных тросов до вышедших из строя двигателей буксиров и штормового волнения, и рейс продолжался 150 дней со средней скорости 90 миль в сутки.

Наибольшее количество буксировок доков до 2-й мировой войны принадлежало компании L. Smit and Company Sleepdienst из Роттердама. Самой продолжительной буксировкой такого рода была буксировка, выполненная буксирами Zivarte Zee и Witte Zee в 1931 году, когда они доставили док водоизмещением 17000 тонн из порта Тайн в Веллингтон, Новая Зеландия. Это замечательное плавание протяженностью более 12000 миль заняло всего 166 дней.

Во время войны буксировки плавучих доков многократно осуществлялась на всех морских театрах. Так, английскими военно-морскими силами было отбуксировано на дистанцию в общей сложности 112000 миль несколько десятков доков, имевших суммарную грузоподъемность 225300 т. Потери, составившие около 22200 т грузоподъемности, были понесены только от штормов. Прочность некоторых построенных доков оказалась недостаточной. При буксировках они гибли в океане. Так, погибло несколько доков, построенных в США для Англии. Один из них, деревянной конструкции, грузоподъемностью 3000 т буквально рассыпался в Атлантике во время шторма.

После войны буксировка доков продолжалась. Многие доки возвращались в порты и базы, где они базировались перед войной, некоторые передавались гражданским владельцам и буксировались по их указаниям.

Рис. 29. Буксировка плавучего дока 4-М

Буксировки доков в СССР. Советский Союз в этом отношении значительно отставал. Знаменательным событием стала буксировка дока 4-М грузоподъемностью 60 тыс. т, доставшегося по репарациям после поражения нацистской Германии, из Кронштадта в Сухой лиман, где в то время велось строительство нового порта Ильичевск на Черном море летом 1961 г.

Это задание выполнил первый в СССР крупнотоннажый танкер «Пекин», который имел массу (более 40000 т), близкую массе транспортируемого объекта, а также мог взять в свои танки топливо для экспедиции на весь путь. Для проводки дока в узких местах и при сильных боковых ветрах в помощь «Пекину» выделили три буксира-спасателя – «Посейдон», «Аргус», «Атлант», а также ледоколы «Сибиряков», на втором этапе «Владимир Ильич».

В последующий период судами ЭО АСПТР ММФ СССР было провелено 1035 буксировок, из которых 285 – дальние переводы объектов с одного бассейна на другой. Аварии плавучих доков во время перегонов происходили из-за экстремальных погодных условий или навигационной ошибки, но чаще это случается как результат неудовлетворительной подготовки буксируемого объекта.

Конструкция и прочность корпусов доков, их судовых устройств и оборудования приспособлены, за редким исключением, для работы в защищенных от волнения местах. Поэтому подготовка доков к морской буксировке включает значительный объем работ.

При планировании и организации перегона методом буксировки должны использоваться «Руководство по безопасности буксируемых судов и других плавучих объектов, включая установки, сооружения и платформы, в море», принятое Резолюцией ИМО А.765(18) от 04.11.1993, «Руководство по безопасной океанской буксировке», рекомендованное циркуляром ИМО MSC/Circ.884 от 21.12.1998, а также «Рекомендации по обеспечению мореходных качеств и назначению ограничений по условиям погоды во время совершения перегонов».

Правила освидетельствования судов в связи с перегонами вне установленного района плавания изложены в разделе 8 части II Руководства по техническому наблюдению за судами в эксплуатации.

Рис. 30. Последние минуты дока 9К

Рис. 31. Место затопления дока 9К

1 декабря 2015 г. В 00:25 местного времени в Южно-Китайском море во время буксировки из порта Советская Гавань в порт Батам (Индонезия) буксиром-спасателем «ИРБИС», в штормовых условиях плавания плавучий док 9К потерял плавучесть и затонул. Док был построен в СССР в 1973 и имел следующие характеристики: длина 139.5, ширина 32.4, высота борта 17 м,

Расследованием установлено, что оценка прочности дока при перегоне не проводилась. Коррозионный износ и фактическое состояние бетонных конструкций для плавучего дока 9К не были учтены, так как дефектация плавучего дока 9К не производилась. Остойчивость не рассматривалась и не была известна, рекомендации по остойчивости на перегон отсутствуют.

Проектом перегона предусмотрены ограничения при буксировке дока: ветер до 16 м/с (6 баллов); море – 3,5 м (до 5 баллов); скорость буксировки – 4 узла. Перегон дока осуществлялся не в сентябре-октябре, как это было запланировано проектом перегона, а в ноябре-декабре 2015 года в период осенне-зимних штормов.

Капитан буксира «ИРБИС» перед началом буксировки и выходом в рейс не проводил практических занятий с командным составом и членами аварийной партии по особенностям устройства и конструкций дока, расположению аварийного материала и закрытий в корпусе, надстройках и рубках, по возможности быстрого доступа в отсеки и замеров с палубы воды в отсеках и цистернах буксируемого объекта, по изучению инструкций запуска дизель-генераторов, мероприятий по расположению, открытию-закрытию клапанов для осушения отсеков дока в случае возникновения аварийной ситуации. Аварийная партия оказалась не готова к действиям в аварийной ситуации по осушению и спрямлению дока из-за отсутствия на борту буксира «ИРБИС» рекомендаций по спасанию буксируемого судна при возникновении аварийной ситуации во время буксировки.

В процессе буксировки плавучих доков усилия в буксирном тросе достигают значительной величины и намного превосходят усилия, возникающие при буксировке обычных судов. Так, сопротивление буксировке со скоростью 6 уз. судна водоизмещением 10000 т не превосходит 6 т, тогда как сопротивление дока такого же водоизмещения при той же скорости достигает 40 т; сопротивление движению более крупных доков доходит до 100 т и более. Учитывая, что самые крупные тросы имеют разрывное усилие около 200 т, при выборе тросов для буксировки доков нередко идут на снижение обычно применяемого четырехкратного запаса прочности, компенсируя это ограничением скорости буксировки, т.е. числа оборотов главных двигателей судна-буксировщика.

Также в целях обеспечения целостности буксирных тросов длину буксирных концов в походе увеличивают до 600-700 м, а провисание – до 90-100 м. На мелководных участках во избежание задеваний за грунт, длину буксирных концов приходится уменьшать.

Рис. 32. Гибель дока ПД-11

9 июня 2017 года. В 22:40. Ледокол «Капитан Косолапов» вышел из порта Северодвинск в Двинский залив Белого моря с железобетонным доком ПД-11 на буксире. Длина буксира составляла 370 метров. На следующий день встречный ветер усилился порывами до 10-12 м/с при волнении моря 3 балла. Длина буксира была увеличена до 440 метров.

11 июня вахта на мостике ледокола обнаружила постепенное увеличение дифферента на буксируемом доке.

С ледокола была направлена шлюпка с аварийной партией, возглавляемой старшим помощником капитана, которая произвела наружный осмотр плавдока. Во всех доступных помещениях дока поступления воды не обнаружено, а замеры уровня воды в отсеках выполнить не представлялось возможным ввиду отсутствия мерительных труб (не предусмотрено конструкцией плавдока). Причина возникновения дифферента не была установлена, и было принято решение продолжить буксировку в Мурманск, но к утру док затонул.

Плавучий док ПД-11 не был подготовлен к разовому перегону в полном соответствии с требованиями нормативных документов: не предусмотрена возможность откачки воды из отсеков плавдока судовыми насосами или насосами судна-буксировщика, а для предотвращения чрезмерного заливания палубы в носовой оконечности не был установлен волноотбойник достаточной прочности. Буксировка плавдока была начата при неблагоприятном прогнозе погоды, когда прогнозируемые величины силы ветра превышали установленные ограничения для перегона, указанные в Проекте перегона, на величину более 3 м/с.

Согласно требованиям «Инструкции капитану буксировщика», при любой аварийной ситуации на плавдоке следует отбуксировать его в ближайшее укрытие, силами личного состава судна-буксировщика произвести осмотр для установления места, размеров и характера повреждения, принять меры по заделке пробоины или ликвидации аварии, откачиванию влившейся воды. Однако, при обнаружении дифферента ПД-11 курс буксировки не изменился, караван в ближайшее укрытие (район острова Сосновец) не пошёл.

Рис. 33. Пожар на судне в доке

Пожарная опасность. В процессе строительства и ремонта судов выполняется значительный объем малярных, изоляционных, сварочных, газорезательных и других пожароопасных работ. Поэтому, несмотря на принимаемые меры, на судостроительных и судоремонтных предприятиях отмечается значительное число пожаров. 70% из них возникает непосредственно на судах, находящихся на стапелях, в эллингах, доках, на акватории заводов. Сложная планировка, особенности временного пребывания судна на заводе, отсутствие безопасных путей эвакуации увеличивают вероятность возникновения пожара, создают большие трудности по его ликвидации.

Пожары на судах, стоящих в доке, протекают в очень сложной обстановке. Трудно эвакуировать людей с судна в док и с дока на берег и подавать средства тушения из-за ограниченного доступа.

Пожары на борту судов, находящихся в сухом доке, за исключением случаев, когда они происходят внутри жилых помещений судна, наиболее вероятны в грузовых отсеках или зонах цистерн после проведения горячих работ, таких как сварка или резка стали, в самом грузовом отсеке или смежном с ним отсеке. Машинное отделение корабля, конечно, всегда подвержено риску в любое время. Решение такой задачи в доке может быть сопряжено с неожиданными трудностями, которые не встречаются в обычных морских условиях.

При пожаре на судне в доке теряется преимущество охлаждающего эффекта корпуса забортной водой и бесперебойной подачи воды при неработающих забортных приемниках. Обычные средства доступа и связи также могут вызывать беспокойство на борту судна, находящегося в доке.

Участки палубы между входом на судно и местом пожара могут быть загромождены ремонтным оборудованием, в корпусе порезаны вырезы или демонтированы закрытия или выполняться другие операции, осложняющие действия пожарных.

Для производства резки и сварки металла в самых разных местах размещаются многочисленные газовые баллоны, которые могут находиться в непосредственной близости от выделяющегося тепла от пожара. Эти газовые баллоны чрезвычайно опасны при непосредственном контакте с источником тепла и могут превратиться в снаряд смертоносной взрывной силы. Осколки также могут разлетаться в разных направлениях с разрушительными последствиями, если газовый баллон взорвется.

Огнетушащей средой для большинства пожаров обычно используется вода (за исключением электрооборудования под напряжением и горящего топлива). Однако следует еще раз подчеркнуть, что использование большого количества воды (при условии ее наличия) на борту судна в доке крайне нежелательно. Большие объемы воды, поступающие на судно, наряду с хорошей огнетушащей способностью, могут вызывать чрезмерные нагрузки на кильблоки. Такие напряжения могут привести к разрушению несущей конструкции судна и серьезным повреждениям корпуса.

Во время любого пожара на борту судна можно ожидать образования большого количества дыма. Такое количество дыма нелегко рассеивается в пределах дока и может создавать проблемы с видимостью и связанные с этим трудности для пожарных, что требует использование дыхательными аппаратами. Дым также препятствует деятельности на причале мобильных подразделений, оказывающих помощь на берегу. Эти подразделения должны учитывать расположение водяных гидрантов и расстояние, на котором отходят ответвления от причала, чтобы добраться до борта судна – явно непростая задача в задымленной атмосфере, на краю крутой стены сухого дока.

Возгорание на борту судна или в другом месте в пределах докового комплекса всегда нежелательно, но факт остается фактом - это возможно практически в любое время дня и ночи. В том случае, если такая возможность станет реальностью, в уравнение автоматически должны вступить здравый смысл и приобретенная подготовка. Как и в случае пожара в любом другом месте, тревога должна быть поднята как можно скорее после обнаружения пожара.

Анализ пожаров на строящихся и ремонтируемых судах показывает, что обеспечение пожарной безопасности на них возможно при достаточно тесном взаимодействии органов пожарной охраны, администрации заводов и судов, четко организации огневых и огнеопасных работ, соблюдении правил пожарной безопасности, своевременном и умелом использовании первичных средств тушения.

Но большинство происшествий носит специфический характер и присуще только плавучим докам. Это опрокидывание судна в доке или его падение с килевой дорожки, повреждения конструкций дока и судна в результате навалов при вводе в док, а также смещение дока со штатного места стоянки, что приводит к его посадке на бровку ямы погружения.

Рис. 34. Навалы судов в доке

Навалы судов. Навалы вводимых в док судов на стенки и углы башен практически неизбежны. Для предотвращения аварий и поломок на внутренних углах башен следует устанавливать мощные вертикальные вращающиеся или мягкие неповоротные кранцы. Ось и крепления подшипников и подпятников поворотных кранцев должны быть рассчитаны на усилие, равное, по меньшей мере, двойному тяговому усилию концевого шпиля.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации судоподъемных сооружений доковые операции должны осуществляться при достаточном количестве буксиров. Запрещается производить постановку судна в док и вывод из него своим ходом.

Ввод судов в док и вывод из дока, а, следовательно, и перестановка могут производиться при ветре, приходящем в борт судна в момент входа в док силой до 4 баллов, а при ветре других направлений – до 5 баллов. В тех случаях, когда сила ветра больше, от перестановки рекомендуется воздержаться.

Многие современные суда имеют при водоизмещении порожнем построечный дифферент на корму 2-3°, что вызвано кормовым расположением энергетической установки и другими причинами. Аварийные суда могут иметь дифферент, вызванный затоплением отсеков в оконечности. При подъеме в док судна с дифферентом оно вначале опирается на килевую дорожку в одной точке, в которой приложена реакция концевого кильблока. По мере уменьшения угла между килевой линией судна и килевой дорожкой в процессе всплытия (осушения) дока величина этой реакции растет и достигает максимума в момент, предшествующий посадке судна на всю килевую дорожку.

Рис. 35. Падения судов в доке

Отрицательные последствия постановки судна с дифферентом заключается в том, что реакция концевого кильблока может в несколько раз превышать его несущую способность (кильблок может разрушиться) и допустимые нагрузки на корпуса судна и плавучего дока (исходя из их местной прочности). Кроме того, появление реакции концевого кильблока равносильно снятию груза с основной плоскости судна, поэтому приводит к соответствующему увеличению аппликаты центра тяжести судна, а, следовательно, к уменьшению значения его поперечной метацентрической высоты.

При постановки в только вступивший в строй док AFD-23 грузоподъемностью 50000 тонн линкора британских ВМС «Valiant» в январе 1944 года в Тринкомали, Цейлон была оторвана от центральной части кормовая часть дока, которая ушла на морское дно на глубину 180 футов. Линкор при этом погнул гребные валы, но удержался на плаву.

Это пример того, что конструкция дока не выдержала сосредоточенной нагрузки короткого корабля с большой массой. AFD-23 был построен по американскому проекту «Dewey» и в нем не был предусмотрен достаточный запас прочности.

Рис. 36. Авария дока AFD-23

Чтобы не допустить соскальзывание судна с кильблоков в зимнее время после ввода судна и перед всплытием дока производится водолазный осмотр и удаление льда под корпусом судна. Излишне напоминать, что во время доковых операций все иллюминаторы на судне должны быть плотно закрыты.

Рис. 37. Затопление дока

Рис. 38. Информация на экране операторской станции: посадка дока и деформации корпуса (справа) и контроль положения судна в доке (слева)

Выводы

Анализ ситуаций, предшествовавших ряду аварий плавучих доков при их погружении или всплытии, показал, что одной из причин, приводящих к таким последствиям, являются некорректные действия команды, вызванные отсутствием достоверной оперативной информации о состоянии дока и его технических средств. В первую очередь, это относится к информации об осадке, крене, дифференте, прогибе (или перегибе) корпуса дока, об уровнях балласта в его отсеках, а также о зазорах между корпусом докуемого судна и доковыми конструкциями.

На Мурманской судоверфи на металлическом плавдоке грузоподъемностью 12000 т производилась балластировка для приема крупнотоннажного судна. Оптический прогибомер во время операции не использовался, поскольку его зрительная трубка была утеряна во время длительного отстоя. Как следствие, корпус дока, имевший значительный коррозионный износ, получил недопустимый перегиб, днище провалилось в балластные отсеки, и док затонул.

Современные компьютеризованные контрольно-измерителььные системы с вводом показаний от акустических, пьезоэлектрических и гидростатических датчиков позволяют получать полную информацию об осадке, крене, дифференте, параметрах прочности дока, положении докуемого судна, а также дистанционно управлять рабочими процессами.

Рис. 39. Проект ПО63 «Висла»

Рис. 40. Плавучий док ПД-50

Трагедия ПД 50. В последние годы участились тяжелые аварии плавучих доков возрастом свыше 30 лет вследствие неудовлетворительного технического состояния и предельного коррозионного износа. Корень причины многих из них кроется в принципиальных просчетах проектирования, которые не позволили обеспечить длительную эксплуатацию крупных доков.

Заместитель главного конструктора АО ЦМКБ «Алмаз» д.т.н. А.Г. Смирнов в своей статье «Ахиллесова пята плавучего дока ПД-50» («Судостроение №5 2021 г.) исследовал генезис катастрофы, произошедшей 29 октября 2018 года на АО «82 судоремонтный завод» при выводе из дока тяжёлого авианесущего крейсера «Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов». При выполнении этой операции плавучий док ПД-50 получил крен на правый борт и от значительных повреждений корпуса затонул.

Согласно первоначальному проекту, разработанному советскими конструкторами в 1976 году, плавучий док грузоподъемностью 70000 т (шифр ПО69 «Висла») должен был иметь водоизмещение порожнем 58390 т. Для возможности самодокования без вывода из эксплуатации была выбрана понтонно-секционной конструкция Ренни, которая также позволяла строить секции в разных местах с последующей стыковкой на плаву. Однако выяснилось, что ввиду загруженности отечественных верфей выполнить заказ в планируемые сроки не представляется возможным.

Пришлось объявить международный конкурс, который выиграла шведская компания Gotaverken Arendal, находившаяся на грани финансового краха. Шведский проект в корне отличался от первоначального: вместо простой конструкции Ренни использовалась схема расположения понтонов и стен, заимствованная у американского дока Dewey. В целях экономии металла собственная масса дока была снижена почти вдвое (водоизмещение порожнем стало 34810 т), был значительно облегчен набор, а длину довели до 330 метров. Правда, о ликвидации запаса прочности скромно умолчали. Зато в качестве бонуса док получил просторный кинотеатр и кухню ресторанного типа.

Судьба дока сразу не сложилась. Уже во время испытаний на судостроительной верфи в 1979 году его корпус и набор были деформированы. Ввиду затянувшегося ремонта перегон дока в Мурманск пришлось осуществлять в период осенних штормов. При этом в результате обрыва буксирного троса док был выброшен на камни и получил повреждения. Аварийно-восстановительный ремонт производился в авральном режиме и с низким качеством; часть повреждений и остаточные деформации дока так и не были устранены до последних дней, что не могло не сказаться на общей прочности.

Процедура самодокования доков этого типа на практике оказалась весьма трудоемкой и сложной; сама компания к ней никогда не прибегала и вскоре обанкротилась, так и не предоставив документацию по этому вопросу. Для самодокования требовался вывод из эксплуатации, но об этом не могло быть и речи, поскольку это был единственный док на всем северном бассейне, способным принимать крупнотоннажные суда. Так постепенно док ПД-50 обветшал и превратился в объект повышенной опасноси.

Рис. 41. Плавучий кессонный док из композитного материала

Проблема коррозии металлических доков может быть решена путем использования композитных материалов. Кроме известного железобетона и достаточно хорошо освоенного стеклопластика, к этим материалам относятся композиции на металлической и неметаллической основе с использованием различных упрочнителей (волокон, нитевидных кристаллов, дисперсионных частиц). Класс композитных материалов настолько широк, что невозможно говорить об их свойствах в целом, тем более, что прогресс в разработке композитных материалов показывает возможность создания материалов практически с любыми заданными свойствами, включая долговечность.

Технологические достижения в области подводного телевидения и ультразвуковой дефектоскопии позволили осматривать корпус без докования, улучшенные защитные покрытия и катодная защита продлили сроки службы до ремонта, в результате чего новое строительство секционных доков полностью прекратилось к 1978 году.

Стремление к более легким, прочным и дешевым коммерческим докам привело к возрождению строительства коробчатых или «кессонных» (caisson docks) доков, подобных первым докам с воротами.

Рис. 42. Вертикальный судоподъемник и самоходная судовозная тележка

Судоподъемники. Все большее количество верфей в мире обходятся без доков. Широкое распространение вертикальных судоподъемников началось в 1960-70-х годах и связано с использованием тросовых судоподъемников, преимущественно системы «Синхролифт». С их развитием росла и грузоподъемность, которая в некоторых моделях достигла 45000 т. После подъема лифтом судно передается на судовозные тележки и транспортируется на стапельную площадку на берегу, а лифт готов к приему следующего судна. Спуск судна после ремонта осуществляется в обратном порядке. Хотя метод докования "синхролифт" представляет собой модернизированную версию гидравлического подъемника Clark, разработанного более 100 лет назад - это один из самых современных способов докования судна на сегодняшний день.

По мнению специалистов, причиной 80% аварий на водном транспорте являются неправильные действия судового персонала. По всей видимости, это справедливо и для плавучих доков. Операции в доке требуют координированных действий экипажей судов, буксиров и персонала дока. Поэтому всем участникам процесса необходимо уметь применять методы управления ресурсами.

В Дальневосточном морском тренажерном центре Морского государственного университета им. адмирала Г.И. Невельского организованы курсы повышения квалификации персонала дока. Оборудование центра позволяет проводить любой тренинг.