азвитие судостроения и судостроительной науки
ЧЕЛПАНОВ И.В.
Л Е К Ц И Я № 1.1
Тема: Человек и море
Текст лекции по дисциплине «Объекты морской техники»
Санкт-Петербург
Введение
Около72 % поверхности нашей планеты занимает Мировой океан, объём водных масс которого в 18 раз превышает расположенный выше уровня моря объём материков. В нём содержится 1370 млн.м3 воды.
Мировой океан— это все морские пространства Земли: четыре океана со всеми прилежащими морями, которые возникли и существуют как взаимосвязанное единство, заключающее в себе 96% всей массы воды, имеющейся на планете.
Для жизни на Земле океан имеет громадное значение, являясь не только источником влаги и регулятором тепла, но и основным поставщиком кислорода.Фитопланктон океана в процессе фотосинтеза вырабатывает около 70% кислорода,потребляемого на планете.
Море играет определённую роль в расселении человечества. Половина населения земного шара живет на расстоянии не более 200 км от моря в пределах наиболее благоприятных климатических условий.
Во многих странах основную часть пищевых животных белков обеспечивает рыболовство — древнейший промысел человечества.
Мировой океан — это не только пространство и масса воды, но также и кладовая минеральных ресурсов и самовозобновляющихся живых сил природы. Большое будущее имеют подводные фермы для выращивания рыбы, морских моллюсков и черепах. Мясо моллюсков по питательности равноценно молоку. Мидии, выращенные на подводных фермах, обходятся в 5 раз дешевле, чем добыча их в море.
Велико значение морей и рек как транспортных артерий.Преимущества водного транспорта заключаются в его экономичности и большой пропускной способности. За последнее время тоннаж мирового флота почти удвоился. Освоена постройка и эксплуатация супертанкеров и огромных пассажирских лайнеров (табл. 1.1 и 1.2).
Кроме того, в ближайшем будущем океан будет реально рассматриваться как основной источник тяжёлого изотопа водорода — сырья для термоядерной энергетики. Другими словами, Мировой океан — это такая экосистема, от состояния которой в решающей степени зависит жизнь и благополучие человечества.
Главная причина обращения к проблемам Мирового океана — это жизненная необходимость освоения его ресурсов ради удовлетворения потребностей человека.
Таблица 1.1.
Крупнейшие танкеры мира
Наименование судна | Год постройки | Страна | Грузо-подъёмность | Длина, м | Ширина, м |
Глюкауф | Великобритания | 91,4 | 11,3 | ||
Гарри Г. Сейдел | Великобритания | 156,1 | 20,7 | ||
Пенсильвания | США | 181,3 | 25,6 | ||
Тина Онассис | Германия | 220,5 | 29,0 | ||
Юниверс Лидер | Япония | 248,8 | 38,1 | ||
Манхеттен | США | 271,9 | 40,2 | ||
Эссо Скотия | Германия | 329,0 | 51,8 | ||
Юниверс Кувейт | Япония | 330,0 | 53,3 | ||
Ниссеки Мару | Япония | 347,0 | 54,5 | ||
Глобтик Токио | Япония | 378,8 | 62,0 | ||
Эссо Атлантик | Япония | 406,6 | 71,1 | ||
Батиллус | Франция | 414,2 | 63,0 | ||
Прериаль | Франция | 414,2 | 63,0 | ||
Сивайз Джай-ент | Япония | 440,0 | 68,8 |
Таблица 1.2
Крупнейшие пассажирские суда мира
Наименова-ние судна | Год и место постройки | Судовледелец (компания) | Валовая вместимость, рег. т | Мощность ГЭУ, л.с. | Скорость, уз | Пассажиров |
Дёйчланд | Германия | Гамбург–Америка Лайн | 23,5 | |||
Мавритания | 1907,Велико-британия | Кунард Лайн | 25,0 | |||
Титаник | 1912,Велико-британия | Уайт Стар Лайн | 21,5 | |||
Фатерланд | 1913 Германия | Гамбург–Америка Лайн | 23,0 | |||
Нормандия | Франция | Френч Лайн | 28,0 | |||
Куин Мэри | 1936,Велико-британия | Кунард Лайн | 28,0 | |||
Куин Элиза-бет | 1939,Велико-британия | Кунард Лайн | 28,5 | |||
Юнайтед Стейтс | США | Юнайтед Стейтс Лайнз | 34,0 | |||
Канберра | 1961,Велико-британия | Пенинсулар энд Ориентал | 27,5 | |||
Куин Элизабет-2 | 1969,Велико-британия | Кунард Лайн | 30,0 | |||
Максим Горький | Германия | ММФ СССР | 22,0 | |||
Ройал Викинг Скай | Финляндия | Ройал Викинг Лайн | 21,5 | |||
Финнейт | Финляндия | Финнлайнз | 30,5 | |||
Европа | Германия | Гапаг-Ллойд Аг | 22,0 | |||
Ройал Принсесс | Финляндия | Пенинсулар энд Ориентал | 22,0 | |||
Холидей | Дания | Карнивэл Круз Лайн | 21,8 |
азвитие судостроения и судостроительной науки
Начало судостроения и судоходства на территории нашей страны следует отнести ко временам глубокой древности. Уже более 3000 лет тому назад предки славян плавали по рекам, озёрам и морям, охотились на морского зверя на древнейших судах, выдолбленных из брёвен или сплетённых из прутьев и обшитых древесной корой или кожей. Об этом свидетельствуют, например, наскальные рисунки, обнаруженные на побережье Белого моря, а также найденные на дне Южного Буга и на берегу Ладожского озера долбленые челны-однодеревки длиной 7 и 3,5 м. Их сменили более сложные и мореходные лодии (ладьи), на которых размещалось до 40 чел. и более. Начиная с IV в., восточные славяне плавают не только по Чёрному, Азовскому и Каспийскому морям, но и по Средиземному морю.
В 1151 г. при киевском князе Изяславе Мстиславовиче впервые появляются лодии с палубой, которая защищала гребцов от стрел и служила помостом для ведущих бой воинов: «...исхитрил Изяслав лодье дивно: беша бо в них гребьци гребуть невидимо, токмо весла видети, а человек бяше не видети, бяхуть бо лодье покрыты досками, бяхуть же борцы стояще горе во бронях и стреляюще, а кормника 2 беста, един на корме, а другой на носе, и аможе хотяхуть тамо пойдяхуть, не обращающа лодьями». Как видно из летописного текста, эти лодии имели два рулевых весла: в носу и в корме, что позволяло судну легко маневрировать и менять направление движения.
Периодом быстрого развития судостроения в северных районах нашей родины были IX—XI вв. Древние новгородцы, искусные судостроители и мореходы, ведут оживлённую торговлю с прибалтийскими странами, покоряют обширные территории по Волге, Каме, Северной Двине, Печоре, Бело-морскому побережью и даже в Западной Сибири, вплоть до устья Оби. Их плоскодонные, вооружённые прямым парусом и веслами, шитики при длине 15 м и ширине 3 м могли перевозить до 30 т груза, а ушкуи (тип лодии) вмещали до 30—50 чел.
В XII в. центром русского, судостроения становится северное Поморье. Потомки новгородцев ходят в Белое и Баренцево моря, промышляют рыбу и морского зверя в Северном Ледовитом океане, а поморы доходят до Новой Земли и Шпицбергена. В это время наибольшее распространение получили поморские промысловые суда — карбасы, длиной до 12 м, шириной до 2—3 м и осадкой при грузоподъёмности 5-8 т примерно 0,7 м. Карбас имел две мачты с прямыми рейковыми или шпринтовыми парусами. Поморские лодьи обладали хорошей устойчивостью и мореходностью, имели длину до 25 м, ширину до 8 м, грузоподъёмность до 150, а иногда даже до 200 т и более. Корпус лодии разделялся поперечными переборками на три отсека, кроме внешней имелась внутренняя обшивка, которая стягивала набор судна. Три мачты несли прямые паруса.
Постоянная борьба с печенегами, половцами и феодальные междоусобицы ослабили Киевскую Русь, а монголо-татарское нашествие в XIII в. надолго затормозило развитие русского государства и лишило Русь выходов к южным и западным морям. Морское судоходство и судостроение сохранилось лишь на Белом море. И только в XV—XVI вв. запорожские казаки вновь начали строить на Днепре так называемые дубы, или чайки, на которых они совершали смелые набеги на турецкие берега. Длина чайки до 18 м, ширина до 3,7 м, водоизмещение до 100 т, судно вмещало до 50—70 человек с полным вооружением и боеприпасами. Ходили чайки на вёслах, хотя при попутном ветре ставилась мачта с прямым парусом.
Анализ развития отечественного флота показывает, что ещё до Петра I русское судостроение прошло большой и сложный путь от речных судов к морским, от безнаборных к наборным, от гребных к парусным. Основание в конце XV в. в Соловецком монастыре верфи для постройки промысловых судов можно считать началом организованного морского судостроения в России. В 1552 и 1556 гг. Казань и Астрахань, после их завоевания Иваном Грозным, становятся центрами строительства судов для Каспийского моря.
В 1599 г. посол Бориса Годунова Афанасий Власьев прибыл в Архангельск «на двух больших морских судах, купленных и снаряжённых в Любеке», а затем основал «на реке Тазе в земле самоедов город Мангазею», где начали строить суда для плавания по Ледовитому океану. В 1602 г. по приказу Бориса Годунова были построены верфи в Архангельске, а затем в Нижнем Новгороде. Первый русский военный корабль «Орёл» был построен в 1669 г. на верфи в селе Дединове, там, где р. Москва впадает в Оку. Таким образом, прав был Пётр I, когда, говоря о русском судостроении XVI — XVII вв., времен Ивана Грозного, Бориса Годунова, царя Михаила Федоровича, утверждал: «От начинания сего, яко от доброго семени, произошло нынешнее дело морское».
Выдающуюся роль в развитии отечественного судостроения сыграл Пётр I. Освободив с помощью флота Азов, он сумел побороть консерватизм своих противников, и 26 октября 1696 г. Боярская дума приняла историческое решение: «...Морским судам быть...» Это предложение Петра I, поддержанное Думой, стало основанием для создания русского регулярного военно-морского флота. Понимая большое государственное значение поставленной задачи, Петр I широко развернул строительство верфей, портов, гаваней, заботился о развитии отечественной и, прежде всего, судостроительной науки, большое внимание уделял подготовке своих отечественных специалистов и особенно мастеров-кораблестроителей. Под его руководством начинается строительство верфей в Архангельске, Воронеже, Старой Ладоге, Олонце, Новгороде, Пскове, на реках Луге, Паше, Ижоре и Сяси — всего около 30. С-Петербург стал настоящим центром русской техники и культуры, морской столицей страны. Главное Адмиралтейство, Кроншлот (Кронштадт), Ижорские заводы, верфь «Галерный двор» (ныне ФГУП «Адмиралтейские верфи»), Охтинская верфь, Галерный порт на Васильевском острове — всё это обеспечивало нужды судостроения.
В 1701 г. в Москве была основана первая в России школа «Математических и навигацких, т. е. мореходных хитростью искусств учения», в 1716 и в 1724 гг. в Санкт-Петербурге были основаны Морская академия и Академия наук, которые сыграли значительную роль в подготовке отечественных судостроительных кадров и в развитии судостроительной науки. В 1722 г. был опубликован «Регламент об управлении Адмиралтейства и верфи», в котором были отражены введённые при Петре I усовершенствования в технологии постройки судов, изменения в организации труда на верфях, чётко разграничивались специализации корабельных мастеров по классам судов и по видам выполняемых ими работ. Для подготовки кадров судостроителей при верфях создавались адмиралтейские ремесленные школы. В 1749 г. член Петербургской академии наук, выдающийся учёный Л. Эйлер издаёт первый в мире классический труд по теории корабля «Scientia Navalis» — «Морская наука, или трактат о строении кораблей и управлении ими», а в 1773 г.— «Полную теорию строения и управления кораблей». Выдающийся русский ученый, преподаватель Морского шляхетского корпуса Н. Г. Курганов внёс большой вклад в развитие теории корабля и обучение судостроителей. Ими были выпущены: «Универсальная арифметика...» (1757), заменившая «Арифметику» Магницкого, «Генеральная геометрия» (1765), «Книга о науке военной» (1777), а также переводы трудов Буге, посвящённых строению и управлению кораблями. В конце XVIII в. С.-Петербурге открывается Училище корабельной архитектуры в котором впервые в России началу готовить теоретически грамотных судостроителей. В начале XIX в. академик П. Я. Гамалея создаёт свой четырёхтомный труд «Высшая теория морского искусства», в котором он развил и дополнил учение Эйлера о корабле.
После смерти Петра I в судостроении наступил период затишья и заcтоя. И только в конце XVIII в. начался новый подъём, связанный с развитием молодого Черноморского и Балтийского флотов. Была заложена Херсонская судостроительная верфь (1778), Севастопольское Адмиралтейство с верфью для ремонта и строительства судов (1783), крупнейшая судостроительная база в г. Николаеве (1789), а в 1794 г. началось строительство Одессы — базы ремонта и постройки транспортных судов. За этот же период полностью обновлённый Балтийский флот прочно закрепил свои передовые позиции на Балтике.
Судостроение в XVIII в. и начале XIX в. в нашей стране развивалось в направлении дальнейшего совершенствования судов парусного флота, их оснащения и вооружения. Улучшалась мореходность и ходкость кораблей, совершенствовались технология постройки и конструкция судов. Произошло окончательное разделение судов на военные и торговые. Более интенсивно начало развиваться торговое мореплавание. В первой половине XIX в. активное участие в создании отечественного парусного флота принимали видные судостроители А. М. Курочкин, братья Амосовы и их племянник И. А. Амосов, А. А. Попов, М. М. Окунев, С, О. Бурачек и др. В эти годы выходят ценное пособие корабельного мастера А. Земкова «Об искусстве деления мачт-макерских вещей» (1828), первая работа о сопротивлении судостроительных материалов С. О. Бурачека «Теория крепости лесов и металлов с приложением к строительству кораблей» (1835), учебник инженера В. Беркова «Начальные правила, или теоретические основы корабельной архитектуры» (1836), а также ряд работ потомственного судостроителя, учёного и корабельного инженера М. М. Окунева «Опыт сочинения чертежей военным судам» (1836), «Краткое руководство по теории кораблестроения» (1841) и фундаментальный труд «Теория и практика судостроения» (1865), намного опередившей своё время.
Крымская война (1853—1856) убедительно доказала несостоятельность парусного деревянного флота. На смену пришли паровые корабли. На пороге XX в. появились паровые турбины, которые полностью вытеснили паровую машину с крупных океанских судов и боевых кораблей. В 1903 г. в Сормове был построен первый в мире теплоход — речное наливное судно «Вандал», оборудованное тремя отечественными дизелями мощностью по 120 л. с. каждый.
До Великой Октябрьской социалистической революции гражданское судостроение в России развивалось очень медленно. Перед первой мировой войной Россия имела около 700 судов валовой вместимостью (объём грузовых помещений) примерно 900 тыс. peг. т (1 peг. т = 2,83 м3), более 90 % внешнеторговых перевозок выполняли суда иностранных судовладельцев.
Советское морское судостроение ведёт своё начало с января 1925 г, когда на Балтийском судостроительном заводе в Ленинграде была заложена первая серия лесовозов грузоподъёмностью 3000 т. К 1939 г. морской флот нашей страны в два раза превысил дореволюционный уровень, причём более половины судов было отечественной постройки.
Фашистская Германия нанесла огромный ущерб судостроительной промышленности. Однако опыт, приобретённый в годы первых пятилеток, позволил не только быстро восстановить судостроительные заводы, но и реконструировать их на новой технической основе. В послевоенные годы происходило неуклонное увеличение объёма производства, расширение номенклатуры строящихся судов, непрерывное их совершенствование в техническом отношении. Советские суда отличались высоким техническим уровнем, комплексной автоматизацией энергетических установок и других технических средств, хорошими мореходными качествами и экономичностью.