Что знали об алюминии на Красном Сормове? И как им это помогло

Легкий вес, относительно высокая удельная прочность, коррозионная стойкость сделали алюминий популярным материалом для строительства высокоскоростных судов и маломерного флота. Россия долгие годы занимала ведущие позиции в использовании алюминия в судостроении. Некоторые наработки помогают и сегодня.

Желание снизить вес и увеличить полезную нагрузку судна всегда заставляло конструкторов искать новые конструкционные решения и материалы. Настоящую революцию в судостроении сулило появление алюминия. Впервые несколько грамм серебристого металла удалось получить в памятном 1825 году – алюминий в ту пору относили к драгоценным металлам и расходовали на украшения и награды. Эра широкого промышленного применения алюминия стартовала на рубеже девятнадцатого и двадцатого веков. И этому поспособствовал сотрудник петербургского Тентелевского химического завода Карл Иосиф Байер. В 1889 году он разработал способ извлечения глинозема из бокситов, и спустя десять лет килограмм алюминия стоил чуть больше двух долларов. Сумма большая по тем временам, но уже не фантастическая.

Первое в мире алюминиевое судно построили в Швейцарии в 1891 году по заказу самого Альфреда Нобеля, а вскоре шотландская верфь Yarrow & Сo, Ltd получила заказ от российского императорского флота на алюминиевый 58-футовый торпедный катер "Сокол". История красивая, правда, никаких следов этого судна разыскать при подготовке статьи не удалось.

Первым отечественным катером из алюминия, оставившим серьезный след в истории, можно считать АНТ-3, построенный Андреем Туполевым. Будущий великий авиаконструктор, взяв за основу поплавок гидроплана, создал настоящий дюралюминиевый болид с торпедой на борту. В 1927 году его глиссирующий "Первенец" превысил на испытаниях скорость в 100 км/ч.

В современной истории кораблестроения репутацию алюминия подмочил Фолклендский конфликт. История с горящей надстройкой английского эсминца "Шеффилд" произвела впечатление даже на серьезных экспертов. Компания Austal не так давно опровергла это распространенное заблуждение, сообщив, что "Шеффилд" был "полностью стальным кораблем со стальным корпусом и стальной надстройкой".

Забота о реноме алюминия для австралийской компании неслучайна – за три десятилетия лидер рынка алюминиевого судостроения реализовал более трехсот проектов судов и кораблей – в их числе крупнейший в мире тримаран USS Independence и несколько линеек скоростных пассажирских паромов и катамаранов.

В Austal отмечают высокие мореходные качества и энергоэффективность алюминиевого 127-ми метрового тримарана Benchijigua Express. По проекту Independence в настоящий момент построено уже двенадцать кораблей прибрежной зоны для американского флота.

Кстати, шанс стать производителем высокоскоростных паромов был и у "Севмаша". В начале тысячелетия компания вела переговоры о строительстве трех грузопассажирских паромов для афинской Олимпиады. Катамараны глиссирующего типа должны были развивать скорость до 45 узлов, брать на борт триста автомобилей и до тысячи пассажиров. Фирма "Агат" при содействии МСС "Сухого" разработала дизайн судов, но история не получила продолжения.

Компания Damen довольно настороженно относившаяся к перспективам больших корпусов не из стали, решилась наконец на постройку 70-метрового судна из алюминия для перевозки персонала на морские ветрогенераторные установки. Причем этот проект является не выполнением контракта с конкретным заказчиком, а попыткой нащупать новую нишу в скоростном судостроении.

Быстроходное судно проекта FCS 7011 станет самым большим однокорпусным судном из алюминия в линейке Damen. Оно будет способно развивать скорость в сорок узлов и перевозить до 250 человек на дистанцию 200 миль.

Пытаясь наглядно показать преимущества алюминия, Austral сравнила расходы на топливо двух 56-метровых патрульных кораблей из стали и алюминия. Алюминиевый корабль был на 20% экономичнее. К другим плюсам алюминиевых судов компания относит отсутствие намагниченности и значительное снижение расходов на ЛКМ. К примеру, на USS Independence краска выше ватерлинии не наносилась.

Кроме легкого веса, относительно высокой удельной прочности и коррозионной стойкости на воздухе к достоинствам алюминия можно отнести отсутствие искрообразования и неспособность намагничиваться, а самое важное, возможность повторной переработки металла и, как следствие, высокую остаточную стоимость судна при утилизации. Минусы – высокая стоимость, низкая пожаробезопасность и недостаточные механические свойства.

Как пример надежности алюминиевых судов обычно приводят историю Sacal Borino – 69-метровое трейлерное Ро-Ро судно работало в Латинской Америке и отправилось на переплавку после сорока лет эксплуатации. Как тут не вспомнить СПК советской постройки, продолжающие бороздить моря и реки планеты по сей день.

Морские алюминиевые сплавы

Для морского и речного судостроения созданы алюминий-магниевые сплавы для сварных корпусов: АМгЗ, АМг5, АМг61 и обшивки рыболовецких баркасов – Амг5. В зарубежном судостроении также используются сплавы алюминий-магний (серия 5ХХХ по их маркировке), а также сплавы алюминий-кремний-магний (серия 6ХХХ). Сплавы 6000-й серии прочнее, но в несколько раз менее устойчивы к коррозии.

Самые распространенные в гражданском судостроении марки алюминиевых сплавов для проката и экструзии профиля – 5083, 6061. Также на море широко используется сплав 6082.

Плотность алюминиевого сплава для судостроения составляет от 2640 до 2700 кг/куб м.

Подготовлено по данным Алюминиевой ассоциации

Широкому распространению алюминия в судостроении долгое время мешала слабая коррозионная стойкость в соленой воде. Выход был найдет в 1954 году, когда появился сплав 5083 (его отечественный аналог АМг4). Еще одним преимущества нового сплава стала относительная простота сварки – алюминий довольно капризный материал и не любит повторную термическую обработку. Следующий существенный шаг в развитии алюминиевых сплавов был сделан в конце прошлого века в Германии, когда появился Alustar (5059).

Сегодня многие ведущие верфи мира фокусируются на тестировании свойств новых алюминиево-скандиевыих сплавов, которые отличают высокие механические характеристики.

Алюминиевая Россия впереди планеты всей. Была

С середины прошлого века Советский Союз стал законодателем мод в скоростном судостроении. Алюминий как конструкционный материал активно использовался заводом "Алмаз", феодосийским ПО "Море", заводом "Волга" в Горьком и Хабаровским судостроительным заводом.

Для создания "Ракет", "Комет", "Метеоров" и других СПК, строительства экранопланов и десантных кораблей на воздушной подушке ("Джейранов", "Зубров", "Кальмаров" и пр.) нашим предприятиям требовались тысячи тонн алюминия в год.

Новый материал не мог обойтись без современных технологий – и в СССР раньше остального мира появились экструдированные панели с продольным оребрением, позволявшие легко и быстро создавать конструкции разных форм. Из-за высокой стоимости их использовали, в основном, в кораблестроении, а создатели отечественных пассажирских судов обходились до недавних пор листами с приварным набором, и лишь в последнее время эта практика стала меняться.

Сегодня экструдированные панели производятся на Самарском металлургическом заводе, ВСМПО-АВИСМА в Верхней Салде и на ряде других предприятий.

Авиационные корни алюминия дали о себе знать и в сегменте маломерных судов. Помните кто производил популярные тогда "Казанки", "Прогрессы" и "Оби"? КАПО им. Горбунова, Куйбышевский и Новосибирский авиационные заводы.

Кроме СССР, компетенции в сегменте судостроения развивали норвежцы, а с их помощью и австралийцы. Небольшую активность проявляли в Великобритании, и совсем чуть-чуть интересовались морским алюминием в США и Голландии.

Сегодня алюминиевые сплавы уже прочно вошли в конструкторские каталоги. Из них строят океанские яхты, моторные лодки, высокоскоростные катера, глубоководные аппараты. При строительстве крупнотоннажных судов алюминий используют в качестве конструкционного материала настроек и рубок, снижая вес и увеличивая грузоподъемность судов.

Эксперт "Корабел.ру", глава конструкторского бюро Albatross Marine Design Альберт Назаров видит перспективы алюминия в широком использовании штампованных конструкций и роботизированной сварки: "Несколько лет назад мы начали работу с автопроизводителем, открывшим отделение по судостроению. Открывшиеся возможности – прежде всего, скорость постройки судов за счет названных ранее методов – впечатляют. Менее чем за год нами спроектировано и построено четыре серийных пассажирских судна-катамарана длиной 18 м на 120 пассажиров каждый".

"Корабел.ру" планирует продолжить разговор об истории и сегодняшнем дне морского алюминия в России и предлагает всем заинтересованным сторонам присоединиться к ней. Оставляйте свои комментарии под статьей – нам интересно ваше мнение.

Материалы на тему:

Сибиряки изобрели новый сплав для корабелов

Что происходит на рынке судостали в России?

Суда большого водоизмещения из композитов – это реально?

Что знали об алюминии на "Красном Сормове"? И как им это помогло