Содержание
Введение
1. Историческое развитие кораблестроения
2. Становление кораблестроения
3. Расцвет парусного флота и переход кмеханическому движению
Список литературы
Введение.
Судостроениеодна из древнейших отраслей промышленности. Начало его отделено от нас десяткомтысячелетий.
История кораблестроенияначинается от появления первых плотов и лодок, выдолбленных из целогодеревянного ствола, до современных красавцев-лайнеров и ракетных кораблей,уходит своими корнями в глубокую древность. Она столь же многогранна инасчитывает столько же веков, как и сама история человечества.
Главнымстимулом возникновения мореплавания, равно как и связанного с нимкораблестроения, явилось развитие торговли между народами, разделеннымиморскими и океанскими просторами. Первые корабли передвигались с помощью весел,лишь изредка используя в качестве вспомогательной силы — парус. Затем,приблизительно в X — XI веках, наряду с гребными судами появились чистопарусные суда.
Судостроительнаяпромышленность, являясь одной из важнейших отраслей народного хозяйства иобладая научно-техническими и производственным потенциалом, оказывает решающеевлияние на многие другие смежные отрасли и на экономику страны в целом, а такжена её обороноспособность и политическое положение в мире. Именно состояниесудостроения является показателем научно-технического уровня страны и еёвоенно-промышленного потенциала, аккумулируя в своей продукции достиженияметаллургии, машиностроения, электроники и новейших технологий.
1.Историческое развитие кораблестроения
Снезапамятных времен люди использовали водные просторы — реки, озера, море –сперва как охотничьи угодья, а затем как удобные дороги для переезда иперевозки грузов. Первые примитивные суда появились за долго до колеснойповозки. Человек вышел в море на самой заре своего становления. Мифологиястаринные описания путешествий и саги позволяют собирать о судах сведения.порой в них весьма детально сообщается о постройке и оснастке «первыхсудов», с указанием, что построили их люди по воле богов. Так обстоит делос Ноевым ковчегом.
Самый старыйчелн-однодеревка из Пессе, Гранинген (Нидерланды), -6315 + 275 г. до н.э. Ужепримерно 2500 лет до н.э. суда были различными: для перевозки грузов, дляперевозки пассажиров. Они приводились в движение шестами, веслами и парусами. Вте времена суда были в основном военными, торговыми или рыбацкими. Позднеепоявились суда для отдыха, на которых плавали просто ради развлечений.
Такое судноримский император Калигула (37 — 41 гг. н.э.) приказал построить для своейувеселительной поездки на озере Нэли. Необычно широкая и плоская конструкциясудна объясняется его назначением: корабль для придворных увеселений.Собственно корпус был набран из дерева, а в качестве подпор верхней палубыиспользовали полые балки из обожженной глины. Для обеспечения непроницаемости исохранности судна доски внешней обшивки были покрыты свинцовыми пластинами,внутренний настил состоял из мраморных плиток.
На Русисудостроение и мореплавание были известны с самых отдаленных времен. Наскальныерисунки, датируемые примерно 3000 лет до н.э., изображающие охоту с гарпуном наморского зверя встречались на побережье Белого моря.
Одно издревнейших судов, обнаруженных на территории России, датируют примерно 5в. дон.э.
Во всехславянских языках существует слово корабль. Корень его — «кора» — лежит в основе таких слов, как «корзина». Древнейшие русские судаделались из гибких прутьев, как корзина и обшивались корой (позднее — кожами).Известно, что уже в 8 в. наши соотечественники плавали по Каспийскому морю. В 9и первой половине 10 в. русские являлись полными хозяевами Черного моря, и недаром в то время восточные народы называли его «Русским морем».
В 12 в. наРуси впервые были построены палубные суда. Палубы, предназначенные дляразмещения воинов, одновременно служили защитой гребцам. Славяне были искуснымисудостроителями и строили суда различных конструкций:
— шитик — плоскодонное судно с навесным рулем, оснащенное мачтой с прямым парусом ивеслами;
— карбас — оснащался двумя мачтами, несущими прямые рейковые или шпринтовые паруса;
— поморскаялодья — имела три мачты, несушие по прямому парусу;
— раньшина — судно, где корпус в подводной части имел яйцевидную форму. Благодаря этому присжатии льдов, среди которыхприходилось плавать, судно «выжималось» наповерхность, не подвергаясь деформациям и снова погружалось в воду прирасхождении льдов.
Организованноеморское судостроение в России началось в конце 15 в., когда в Соловецкоммонастыре была основана верфь для постройки промысловых судов. Позднее уже в16-17 вв. шаг вперед сделали запорожские казаки, совершавшие на своих«Чайках» рейды на турок. Методика постройки была такой же как приизготовлении киевских набойных лодей (чтобы увеличить размер судна к долбленойсередине с боков прибивалось несколько рядов досок).
В 1552 годупосле взятия Иваном Грозным Казани, а затем и завоевании в 1556 г. Астрахани,эти города становятся центрами строительства судов для Каспийского моря.
При БорисеГодунове были предприняты безуспешные попытки основать в России военный флот.
Первое вРоссии морское судно иноземной конструкции «Фридерик» было построенов 1634 г. в Нижнем Новгороде русскими мастерами. В 1667-69 г. на верфи в с.Дединове был построен морской корабль «Орел» организатором постройкибыл боярин Ордын-Нащекин. Дальнейшее развитие русского флота тесно связано сименем Петра Первого.
В июне 1693г. Петр I заложил в Архангельске первую казенную верфь для постройки военныхкораблей. Через год Петр снова посетил Архангельск. К этому времени 24-пушечныйкорабль «Апостол Павел», фрегат «Святое Пророчество»,галера и транспортное судно «Фламов» образовали на Белом море первуюрусскую военную флотилию. Начялось создание регулярного военно-морского флота.
Весной 1700г. был построен 58-пушечный корабль «Гото Прдистинация». В 1702 г. вАрхангельске были спущены два фрегата: «Святой Дух» и«Меркурий». В 1703 г. был заложен Санкт-Петербург центром которогостало Адмиралтейство — самая большая судостроительная верфь в стране. Первымкрупным судном, сошедшим со стапеля Адмиралтейской верфи был построенный ФедосиемСкляевым и Петром Первым в 1712 г. 54-пушечный корабль «Полтава». К1714 г. Россия имела свой парусный флот.
Самым большимсудном петровского времени был 90-пушечный корабль «Лесное» (1718г.).
При Петре Iбыли введены следующие суда:
— корабли — длиной40-55 м., трехмачтовые с 44-90 пушками;
— фрегаты — длиной до 35 м., трехмачтовые с 28-44 пушками;
— шнявы — длиной 25-35 м., двухмачтовые с 10-18 пушками;
— пармы,буера, флейты и др. длиной до 30 м.
В 1719 г.крепостной Ефим Никонов обратился к Петру с челобитной о разрешении напостройку модели первого «потаенного» судна. Первое испытание,состоявшееся в 1724 г. окончилось неудачей, а после смерти Петра I все работыбыли прекращены.
Периодзатишья, пережитый русскими судостроителями после смерти Петра I сменился вовторой половине 18 в. новым подъемом, а к концу 18 в. был создан Черноморскийфлот.
В начале 19в. была введена технически обоснованная классификация судов. В правлениеАлександра I судостроительные работы были сокращены, но речное судостроениепродолжалось. Появился весьма совершенный для своего времени (кон. 18 в.) типдеревянного грузового судна — расшива.
В 1782 г.было построено «водоходное судно» Кулибина. В начале 19 в. удачную«машину» с использованием для тяги лошадей изобрел мастер Дурбажев.
Первыйрейсовый пароход на линии Петербург-Кронштадт был построен в 1815 г. Надошедшем до нас видно, что труба его кирпичная. На более позднем рисунке трубажелезная.
В 1830 г. вПетербурге было спущено на воду грузопассажирское судно «Нева»,имевшее кроме двух паровых машин еще и парусное вооружение. В 1838 г. вПетербурге прошел испытания на Неве первый в мире электроход. В 1848 г. Амосовпостроил первый в России винтовой фрегат «Архимед».
Особеннобурно стало развиваться пароходство на Волге и других реках после отменыкрепостного права в 1861 г. Главным судостроительным предприятием сталоснованный в 1849 г. Сормовский завод. Здесь были построены первые в Россиижелезные баржи и первый товаропассажирский пароход. Первое в мире применение двигателяДизеля на речных судах было осуществлено также в России в 1903 г.
Во второйполовине 19 в. на смену деревянным кораблям пришли железные. Любопытно, что вРоссии первыми военными металлическими кораблями оказались две подводные лодкив 1834 г. В 1835 г. было построено полуподводное судно «Отважный».Оно погружалось ниже уровня моря оставляя над водой только дымовую трубу. Вначале 19 в. на судах появились паровые машины, а использование сначалакованного железа, а затем прокатной стали в качестве конструкционного материалапри постройке судов привело в 1850-60 гг. к революции в судостроении.
Переход кстроительству железных судов потребовал введения нового технологическогопроцесса и полного преобразования заводов.
В 1864 г.была построена первая в России броненосная плавучая батарея. В 1870 г. всоставе Балтийского флота было уже 23 броненосных корабля. В 1872 г. построенброненосец «Петр Великий» — один из сильнейших кораблей в мире по темвременам.
ДляЧерноморского флота А. Попов разработал проект броненосца береговой обороныНовгород в 1871г.
В 1877 г.Макаровыми были сконструированы первые торпедные катера в мире. В том же годубыл спущен первый в мире мореходный миноносец «Взрыв».
Русскоетранспортное судостроение конца 19 в. значительно отставало от военного. В 1864г. было построено первое ледокольное судно «пайлот». В 1899 г.построен ледокол «Ермак» (плавал до 1964 г.) .
2.Становление кораблестроения
кораблестроениесудостроительный флот
Современнаяисторическая наука не определяет каких-либо точных дат о строительстве первыхморских судов, однако во всех письменных свидетельствах, дошедших до нашихдней, упоминается о морских судах и о существовании морских торговых путей,связывавших между собой практически все человеческие цивилизации на побережьеМирового океана. Хронологически связанная история средиземноморских цивилизацийни в коей мере не отрицает развитой восточной морской инфраструктуры, издревлесуществовавшей в Тихом и Индийском океанах. В легендах и повествованияхдревнегреческого философа Платона упоминается даже о еще более древней морскойцивилизации – Атлантиде, владычествовавшей не только на европейском иафриканском побережьях Атлантики, но также и на американском континенте, причемс хронологическими ссылками на 9000 лет до нашей эры.
Подобноудивительным историческим памятникам наземного строительства и уникальным потехнологической сложности и красоте шедеврам городской архитектуры древности,столь же совершенный морской флот существовал во все времена человеческойцивилизации и всегда являлся олицетворением самой передовой научной мысли ипроизводственного потенциала морских государств. Исторические свидетельства одальних походах древних мореплавателей не позволяют отвергать их уменияопределять местоположение судна вдали от берегов в ясную или облачную погоду,днем или ночью, также как и их познания о морских течениях, приливах и отливах,верности предсказаний погоды и морских ветров. Кроме чисто теоретическихнавигационных и астрономических наук, географических познаний в морских лоцияхи путевых манускриптах, искусство мореплавания требует сохранения и передачи изпоколения в поколение неписаного практического опыта, поддержания высокогоценза моряков, способных принимать уверенные, точные и смелые решения окораблевождении на штормовых ветрах открытого моря и опасных фарватерахприбрежных маршрутов.
Древниекосвенные свидетельства об архитектуре кораблей и условиях мореходства нередкоподтверждают высокое морское искусство восточно-азиатских стран, откуда вСредиземноморье приходили кораблестроительные технологии, новые техническиесредства и навигационные науки о дальнем кораблевождении.
Общепризнаннаяи документально неразрывная история мореплавания берет свое начало только отсредневековой Европы, от могучего и многочисленного венецианского флота. Впериод крестовых походов (1096-1270 гг.) Венеция была основным поставщикомкрупных судов – нефов. В последующие века конструкция этих судов постоянноизменялась, и к началу XVI века венецианский четырехмачтовый неф имел вполнесовершенную форму корпуса и значительные размеры. Фок- и грот-мачты неслипрямые паруса, второй грот- и бизань-мачты – латинские. Такое парусноевооружение позволяло ходить довольно круто к ветру.
До начала XXвека каждый крупный корабль считался уникальным инженерным сооружением, впроектировании и строительстве которого непосредственное участие принимали самиже мореплаватели, имевшие большой опыт морских походов и безаварийногокораблевождения в сложных и штормовых условиях плавания.
Ответственностьза мореходные качества и безопасность мореплавания новых кораблей полностьюложилась на этих же старых морских капитанов, в ожидании новых дальних походовстановившихся береговыми корабелами, строившими для своих же будущих походовновые корабли с учетом как исторического опыта кораблевождения, так исобственных практических навыков и знаний особенностей эксплуатации корабля вокеанском плавании. Таким образом, преемственность кораблестроительной наукижестко поверялась способностями проектировщиков – капитанов, а такжеподчиненных им экипажей к выполнению длительных морских экспедиций, сохранениюбоеспособности корабля и своих жизней в жестких условиях плавания на ими жеспроектированных кораблях.
Можно принятьза истину утверждение, что если определенные проектные решения по форме корпусаи корабельной архитектуре сохранялись веками и тиражировались одновременно внескольких странах, то соответствующие корабли можно считать вполне мореходнымиили оптимальными по условиям плавания в заданных районах океана или, на морскомсленге, удовлетворяющими требованиям «хорошей морской практики» (наилучшим иисторически выверенным техническим решениям, отвечающим современным условияммореплавания).
Очевидно, чтохорош не тот корабль, который может плавать вообще, а только тот, который всостоянии ответить предъявляемым к нему требованиям по автономности,грузоподъемности, скорости хода и управляемости в простых и сложных условияхплавания. Во все времена от начала мореплавания человек пытался как можно лучшеприспособить судно к взаимодействию с окружающей водной и воздушной средой. Аименно в шторм эти две среды – водная и воздушная, взаимодействуя между собой,порождали наиболее опасные факторы. Это грозные волны под шквально-ураганнымиветрами.
Длительныевремя опыт строительства речных и морских судов приобретался методом проб иошибок, что приводило к весьма продолжительным историческим срокам в эволюциисудостроения. Нередко достигнутый опыт погибал вместе с его носителями –моряками. Последователи вынуждены были повторять их путь или создавать что-либоновое в области судостроения и мореплавания.
Первое, кчему пришли моряки мыслящие: борьба с разбушевавшейся стихией абсолютнобезнадежна. Гребцы в штормовых условиях довольно быстро выбиваются из сил, авесла, если их не убрать, ломаются и калечат гребцов. Парус обрывает, мачтуломает – в итоге на поверхности штормового моря остается неуправляемое судно сэкипажем, грузом и пассажирами, молящими всех известных богов о пощаде. И вот втакие тревожные часы, кроме молитв и воззваний, истинные моряки отмечали, чтоширокие и округлые корпуса с высокими скулами способны удерживаться лагом накрупной волне, практически не заливаясь, а круглые, как бочонки – менее всегокренит и ломает под ударами волн, даже если на зауженных палубах нередкоразгуливают грозные волновые потоки. Непротивление штормовой стихии, какглавное правило непротиворечивого проектирования, ярко проявляется в формекорпуса и общекорабельной архитектуре всех наиболее известных историческихкораблей и судов океанского плавания.
Появлениепарусных судов неограниченного района плавания привело к эпохе Великихгеографических открытий, когда в течение нескольких десятилетий конца XV –начала XVI веков испанский флот посетил практически все удаленные районыМирового океана. Но уже в середине XVI века «Непобедимая испанская армада»потерпела сокрушительное поражение от штормовой стихии в плавании вокругостровов Великобритании, когда при отсутствии минимальногонавигационно-гидрографического обустройства побережья, точных навигационныхкарт и необходимых знаний о гидрометеорологических условиях района плавания,большая часть кораблей великой эскадры оказалась на камнях и мелях вблизипобережья.
И нынесуществует немало прибрежных акваторий Мирового океана, необеспеченных гаванями– убежищами от штормовых ветров. При плавании в таких открытых акваторияхкорабли и суда могут полагаться только на опыт капитанов и на собственныештормовые мореходные качества. В определенной степени к таким опасным районамотносятся прибрежные акватории вблизи Сахалина, Камчатки и Курильских островов,где штормовая мореходность является важнейшим условием поддержанияэффективности морских транспортных коммуникаций и обязательным требованием длясудов и морских инженерных сооружений, занимающихся освоением морских природныхресурсов.
3. Расцветпарусного флота и переход к механическому движению
Возвращаясь квопросам проектирования реальных исторических кораблей, можно отметить, что помере совершенствования принципов приведения корабля в движение, уже на галерахи парусных кораблях (фрегат «Паллада») отмечаются случаи обеспечения режимовштормового плавания за счет активного использования штормовых парусов, чтопозволило несколько упростить форму корпуса и архитектурный облик этихкораблей, а также обеспечить существенно лучшие ходовые качества на умеренномволнении (клипер «Катти-Сарк»).
Русский флотсоздавался под влиянием европейской кораблестроительной школы, которая к томувремени достигла уровня проектирования наилучших по мореходным качествампарусных судов. Кораблями английской архитектуры корпуса являлись первыйрусский корабль «Орел», а также построенные на Дальнем Востоке пакетботы «Петр»и «Павел». Основные корабли Петра I относились к голландской корабельной школе,они уже не имели развитой кормовой надстройки и были достаточно высокобортнымив носовой части. Это означало, что по аналогии с балтийскими странамикораблестроительная программа Петра I в первую очередь учитывала потребности вобеспечении ближних морских коммуникаций на Балтике и в северных морях.
В XVIII векепарусное вооружение достигает абсолютного совершенства, теперь уже нетнеобходимости решать задачу безопасного штормового плавания только путемпроектирования специальной формы корпуса. Для противостояния штормовомуволнению и ураганному ветру активно используется парусное вооружение.Мореплавателям ставится задача поддержания заданного курса и максимальнойскорости хода даже в условиях очень свежих ветров и умеренных штормов, прикоторых малотоннажные каравеллы эпохи Великих географических открытийобязательно переходили в режим штормования без хода. Палуба парусного корабляспрямляется и становится непрерывной, а иногда – почти горизонтальной, как уфрегата «Паллада». Для улучшения маневренности теперь широко используетсяразнообразное косое парусное вооружение, на слабых ветрах реи прямых парусовудлиняются лиссель-спиртами, а в штормовую погоду судно уверенно держит курс спомощью специальных штормовых парусов, либо используются рифы на нижних парусахдля уменьшения их площади.
Если силаурагана превышает возможности экипажа по управлению парусами, то остаетсярадикальное аварийное средство: «фок-мачту — за борт» в качестве плавучегоякоря, что превращает штормующий быстроходный парусник в его историческийпрототип с парусностью, смещенной в корму за счет оставшихся мачт, и носом,прижатым к воде силой сопротивления буксируемой фок-мачты. К сожалению,современные суда с механическими двигателями не имеют аналогичных аварийныхсредств, и при этом эксплуатация двигателей и рулевых машин в штормовыхусловиях зачастую ведется с серьезными или даже опасными перегрузками.
Начало XIXвека отмечается строительством первых судов с паровыми машинами. В 1815 годупервый русский колесный пароход, который называли «стимботом» или «Елизаветой»,встал на линию Петербург – Кронштадт. В 1819 году американский колесный пароход«Саванна» пересек Атлантику от Нью-Йорка до Ливерпуля за 24 дня,пройдя всего лишь малую часть пути под парусами.
Механическийпривод значительно повышает мореходность корабля, что обусловлено возможностьюподдержания хода произвольным курсом при любом состоянии волнения. Эффективныймеханический движитель способен преодолевать натиск штормовой стихии, и принебольшом навыке рулевого в динамике лавирования между волнами может спасти отопрокидывания любое, даже самое несуразное плавучее сооружение. Новыйдвигатель, являясь сложным механическим сооружением, привлек на борт кораблейвысококвалифицированных специалистов – механиков, которые в силу своеймолодецкой изобретательности стали привносить на флот психологию силового«покорения» моря, вместо традиционных морских правил непротивления морскойстихии.
Но все же напервых порах требования эффективности и экономичности мореходства довольнобыстро привели к появлению новых «неписаных» правил хорошей морской практики,таких же как и в парусном флоте, составленных с использованием реального опыташтормового судовождения. Новые океанские корабли всех стран мира довольнобыстро приобрели одинаковую внешнюю форму, что является необходимым признакомсуществования общемировых критериев оптимальности в проектировании корабля, чтосвидетельствовало также и о едином подходе к обеспечению мореходности корабляна умеренном волнении и в штормовых условиях плавания.
Но все жепервые гребные колеса устанавливались на парусных судах в качестведополнительного движителя, а в силу технического несовершенства главныхдвигателей такие пароходы обладали всеми недостатками весельного судна:
— Широкаяпалуба;
— Уязвимостьдвижителя — гребного колеса;
— Сложности виспользовании гребного колеса на крупном волнении.
Первоекрупное судно «Great Britain», оснащенное гребным винтом, было построено вБристоле в 1843 году. Затем в течение 50 лет форма корпуса всепогодного корабляпретерпевает последовательные эволюционные изменения, которые, тем не менее,всегда и в полной мере наследовали лучшие свойства своих парусных и весельныхпредшественников.
Несомненно,что в обводах корабля, построенного в начале XX века, можно прочитатькомпромиссные решения между покорностью и противостоянием перед морскойстихией:
Таран-бульбпродолжает служить средством для стабилизации корпуса и сохранения устойчивостина курсе в условиях волнения. Тем более важно, что для высокой скорости хода,по сравнению с галерой на веслах, этот бульб благоприятно сказывается науменьшении волнового сопротивления также и на спокойной воде;
Заострениеоконечностей и малая полнота надводных объемов в носу и в корме способствуютходкости на волнении и благоприятно сказываются на уменьшении килевой качки ипредотвращении слеминга;
Завал бортовв средней части корпуса предотвращает концентрированные удары волн понадводному борту корабля, а округлый мидель-шпангоут и в целом веретенообразныйи симметричный относительно центральной линии корпус не допускают сильногорыскания и потери хода при движении почти любым курсом относительно штормовоговолнения;
Практически увсех кораблей отмечается срез форштевня под водой ниже тарана, что способствуетустойчивости на курсе при накренениях на качке и в то же время позволяеткорпусу свободно рыскать при косой встрече с крупными волнами и зыбью;
Так же, как усредиземноморской галеры, строятся узкие корпуса кораблей для достижениявысокой скорости хода;
Зауженнаяобщая ширина палубы и длинные продольные надстройки служат целям сохраненияштормовой остойчивости в условиях повышенной заливаемости верхних палуб;
Достаточнонизкий надводный борт и малая парусность надстроек дают большие возможности поуправлению кораблем и маневрированию в условиях сильных ветров.
Идеальнойархитектурой корпуса по всем названным критериям обладали многие эскадренныеброненосцы, а также крейсера и эсминцы, построенные в конце XIX – начале XXвеков. Не меньшей мореходностью обладали и линейные корабли первой половины XXвека, имевшие заниженные и заостренные бак и ют, а основной объем корпуса у нихсосредотачивался в средней части. Это обеспечивало устойчивое движение наволнении, при котором не возникало интенсивной килевой качки, и соответственновозможность опасной заливаемости оконечностей исключалась за счет уменьшенияобщей площади и непрерывности верхних палуб бака и юта, а также отсутствиемфальшбортов и большой погибью палубных бимсов.
Списоклитературы
1. История отечественногосудостроения. В пяти томах. Под редакцией акад. И.Д.Спасского. СПб:«Судостроение», 1994.
2. Курти О. Постройкамоделей судов. Энциклопедия судомоделизма. Л.: Судостроение, 1977.
3. Митрофанов В.П.,Митрофанов П.С. Школы под парусами. Л.: Судостроение, 1989.
4. Хмельнов И.Н., ТурмовГ.П., Илларионов Г.Ю. Надводные корабли России: история и современность.Владивосток: Уссури, 1996.
5. Половинкин В.Н. История исовременность отечественного кораблестроения. Великие люди и великие дела. –Коломна, 2002г.