Суда, но не воздушные: зачем корабелам алюминиевые сплавы

У пассажирского катамарана «Сириус» два стальных корпуса, а над ними — просторный салон с большими окнами и прогулочной палубой. Верхнюю часть судна строят из алюминиевых сплавов. Такое сочетание выбрано не ради внешнего вида: для корабела важно, сколько весит надстройка и как высоко над водой находится этот вес. На самарской верфи «Нефтефлот» работа с алюминием потребовала нового оборудования и подготовки специалистов. Зачем катамарану два металла, что происходит с алюминием при сварке и как проверяют готовое судно? Обо всём подробно рассказываем в рамках проекта «Как это работает?», реализуемого при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Почему верхнюю часть судна делают легче?

Представьте лодку с тяжёлым ящиком. Пока ящик лежит на дне, его вес расположен низко. Поднимите тот же ящик над головой — масса лодки не изменится, но удерживать равновесие станет сложнее. На большом судне вместо ящика — пассажирский салон, окна, крыша и оборудование.

У «Сириусов» два корпуса, которые находятся в воде, изготовлены из судостроительной стали. Для надстройки применяют алюминиевые сплавы: они легче стали и позволяют уменьшить массу верхней части катамарана. Проектировщик учитывает, где находятся тяжёлые детали, сколько людей может собраться у одного борта и как судно будет реагировать на наклон. Способность сопротивляться наклону и возвращаться в равновесие называется остойчивостью.

Общая масса влияет и на осадку — глубину, на которую корпус уходит в воду. Её учитывают при проектировании судна для определённых маршрутов и причалов. Но просто заменить сталь алюминием недостаточно: инженерам нужно заново рассчитать прочность деталей и соединений, а верфи — изготовить их с нужной точностью.

Катамараны «Сириус Альфа» и «Сириус Бета» спроектировало петербургское бюро «Форсс-Технологии». «Нефтефлот» строит их по заказу ГТЛК для будущей работы у перевозчика «Нева Тревел». Каждый рассчитан примерно на 300 пассажиров. Салон и прогулочные зоны должны быть удобными для людей, а их размеры, оборудование и расположение — соответствовать расчётам судна.

Как строят алюминиевую надстройку?

Сначала её разбивают на секции, которые можно изготовить в цехе. Из листов и профилей вырезают детали, придают им нужную форму и собирают вместе. Здесь важна даже последовательность работы: если установить одну секцию слишком рано, она может закрыть сварщику доступ к соединению соседней.

Большие окна тоже влияют на конструкцию. Проём прерывает сплошную металлическую стенку, поэтому проектировщик рассчитывает, как будут распределяться нагрузки вокруг него и какие детали нужны для сохранения прочности. Затем технолог подбирает порядок изготовления и сборки, чтобы рассчитанная конструкция получилась в металле.

Сварка алюминия требует особенно внимательной подготовки поверхностей. На воздухе металл быстро покрывается оксидной плёнкой. Загрязнения и влага в зоне соединения могут привести к порам — маленьким пустотам внутри шва, которые не всегда заметны снаружи. Поэтому детали перед работой очищают, сварку ведут в подходящих условиях, а готовое соединение проверяют.

Есть и менее очевидная сложность. При нагреве металл расширяется, при остывании сжимается — и готовую секцию может немного повести. Технолог продумывает порядок сварки, а после неё специалисты сверяют размеры с чертежом. Если отклонения обнаружить до монтажа соседних секций, исправить их гораздо проще.

Отдельное внимание уделяют месту встречи алюминиевой надстройки со стальной частью судна. Когда разные металлы соприкасаются в присутствии проводящей среды, может развиваться гальваническая коррозия. Конструкцию соединения проектируют с учётом этого свойства материалов. Так что вопрос «из чего строить?» для корабела всегда связан со следующим: «как это изготовить и соединить?»

Зачем катамарану надувной ангар?

«Сириус Альфу» и «Сириус Бету» заложили в сентябре 2024 года. К концу октября 2025-го на заводе сформировали основной корпус первого катамарана, а в ноябре начали формировать корпус второго. Впереди оставались монтаж оборудования, труб и электрических кабелей, окраска и сборка надстроек. Работать предстояло и зимой, когда дождь, снег и ветер мешают сварке и подготовке поверхностей.

В декабре 2025 года над местом сборки установили пневматический эллинг — большой надувной ангар. Его оболочку поддерживает воздух. Под укрытием рабочие могут выполнять сварочные, монтажные и окрасочные операции, меньше завися от погоды.

Для работы с алюминиевыми сплавами верфь приобрела отдельные сварочные аппараты. Как рассказал руководитель «Нефтефлота» Вадим Голованов, их поставила отечественная компания «Эллой». Но аппарат — только инструмент. Сварщику нужно подготовить детали и выполнить шов, технологу — выстроить последовательность операций, специалисту по контролю — проверить результат.

На «Нефтефлоте» вместе с СамГТУ изучают возможности роботизации сварки. Главный сварщик предприятия Евгений Вантеев считает её актуальной для протяжённых судовых конструкций. Такие соединения приходится выполнять на большой длине, сохраняя качество от начала до конца шва. Для этого нужны отработанная технология, исправная оснастка, стабильная работа оборудования и подготовленный оператор.

Что проверяют после сборки?

Проверка начинается ещё в цехе. Изготовленные секции сверяют с чертежами: правильно ли они согнуты, совпадают ли размеры, можно ли точно соединить их с соседними частями. Небольшое отклонение одной детали способно помешать установке следующей, поэтому дожидаться полной сборки судна нельзя.

За строительством наблюдают специалисты Российского морского регистра судоходства. Эта организация проверяет соответствие судов техническим требованиям. Проектную документацию «Сириусов» рассматривал Балтийский филиал Регистра, а за строительством следят специалисты Астраханского филиала.

«Сириус Альфу» спустили на воду 10 июня 2026 года, «Сириус Бету» — 20 августа. Спуск — ещё не пассажирский рейс. После него продолжаются достройка и испытания: проверяют двигатели, электроснабжение, управление и поведение катамарана на воде. Важно убедиться, что системы, которые раньше монтировали и проверяли по отдельности, работают вместе.

Кто работает над таким судном?

Когда смотришь на готовый катамаран, трудно представить, сколько разных задач скрыто за его гладкими бортами. Конструктор рассчитывает детали и соединения. Технолог решает, как раскроить, согнуть и собрать металл. Сборщик выставляет секции в нужном положении, сварщик соединяет их, специалист по контролю проверяет размеры и швы. Отдельные команды монтируют трубы, электрооборудование и другие системы.

Познакомиться с этими профессиями в Самаре можно через совместный проект целевого обучения СамГТУ и завода «Нефтефлот-судостроение». Он рассчитан на поступающих на факультеты машиностроения, металлургии и транспорта либо электротехники. Участники знакомятся с предприятием, получают рабочую профессию, изучают кораблестроение дополнительно к основной программе и осваивают программы, которыми пользуются на производстве. Условия следующего набора можно уточнить на странице проекта у его куратора.

Есть путь и через среднее профессиональное образование по сварке или обработке металла — с дальнейшей практикой и специализацией в судостроении. Студенты инженерных направлений СамГТУ могут узнать о дополнительной программе «Кораблестроение», которую университет ведёт вместе с заводом.

Задачи на верфи очень разные. Одному интересно рассчитывать, как поведёт себя судно с пассажирами на борту. Другому — находить порядок сборки сложной надстройки. Третьему — работать с металлом и видеть, как из отдельных листов и профилей постепенно появляется катамаран, на который скоро смогут подняться люди.

Источник: пресс-служба МАИ