Обрастание днища судна: болезнь и лечение
Явление это известно очень давно. Первые письменные упоминания о нем относятся к V в. до и. э. Известно, что финикийцы боролись с этим явлением весьма примитивным, но действенным способом: каждые год-два они вытаскивали судно из воды и молотками очищали днище и борта от прикрепившихся к ним моллюсков. Со временем методы борьбы становились совершеннее: стали применять многослойную обшивку корпуса, покрывали его смолой, дегтем с добавлением серы, мышьяка, пороха и т. п. смертоносных веществ. Только в Англии с 1625 по 1865 гг. зарегистрировано около 300 патентов на противообрастающие покрытия.
Итак, обрастание. Проблема эта гораздо серьезнее, чем может показаться на первый взгляд. Судите сами: по подсчетам американских ученых ежегодно на борьбу с обрастанием в мире расходуется примерно 500 млн. долларов. Зачем! — может спросить человек непосвященный. А затем, что по данным тех же специалистов потеря скорости из-за обрастания составляет 8—15%, а рост расхода топлива — до 20—35% за междудоковый период. Затем, что при благоприятных условиях для морских организмов — обрастателей — их масса на корпусе судна за два месяца может достичь 200 т!
Читатель может возразить, что все это относится и большим судам. Ничуть не бывало. Некоторое время назад в США проводились испытания целью которых было выяснить влияние обрастания днища лодки на ее скорость. Для этого на мерной миле периодически замерялась скорость 5-метровой глиссирующей лодки с 31-сильным подвесным мотором. Результаты говорят сами за себя: после месячного пребывания в морской воде лодка с одним водителем показала скорость на 14 км/ч меньше, а с шестью человеками на борту вообще не вышла на глиссирование, развив всего 16 км/ч вместо положенных при этой нагрузив 37 км/ч. Как ни странно, результаты испытаний в пресной воде тоже оказались не особенно утешительными. Хоть днище и обрастало гораздо меньше, через месяц скорость лодки с двумя человеками на борту упала на 11 км/ч, а с шестью — на 18,5 км/ч.
Что же такое обрастание? Это процесс, в результате которого часть корпуса судна или стационарного плавучего сооружения, находящаяся в воде, покрывается слоем морских растений и животных. Оно сопровождается снижением скорости судов, повышением расхода топлива, усиленным износом механизмов и, соответственно, увеличением эксплуатационных расходов. Обрастание может вызвать затруднения с подачей воды по судовым трубопроводам, оно разрушающе действует на защитные покрытия, усиливая коррозию металла. Интенсивность обрастания зависит от района плавания, а также качества противообрастающих покрытий, использованных для защиты подводной части корпуса судна.
Обрастание судов возникает, в основном, при стоянках в портах, где личинки и споры переносятся течением к судам. Обрастание во время хода наблюдается крайне редко, при этом споры водорослей и зародыши балянусов (разновидность обрастателей) прикрепляются к корпусу судна перемещающемуся со скоростью не более 0,5—1 уз. Зародыши трубчатых червей, мшанок, гидроидов и некоторых других обрастателей способны прикрепляться и при более высокой скорости. Споры водорослей и личинки, попав на корпус судна, прикрепляются настолько прочно что даже сильные удары волн не могут их сорвать. Личинки, закрепившиеся на неядовитой краске или неокрашенной поверхности, развиваются во взрослый организм; личинки, поселившиеся на ядовитой краске, не развиваются, прикрепляются недостаточно прочно и легко смываются при движении судна.
Наблюдения показывают, что менее интенсивное обрастание характерно для активно используемых судов — пассажирских, грузовых, служебных, портовых и аналогичных им. По скорости и интенсивности обрастания суда, стоящие на приколе, занимают первое место.
В еще большей степени страдают от этого явления подводные части стационарных морских сооружений и устройств: буровые платформы, эстакады, боны, буи и т. п.
В пресной воде до недавнего времени было мало организмов, относящихся к числу обрастателей. Однако развитие ряда пресноводных морей, появление каналов, связавших реки с озерами и морями, создали условия для появления обрастателей там, где до недавнего времени их не было. В Каспийском море, к примеру, появились балянусы и древоточцы, на Волге, Днепре, Дунае бурно развились ракушки и водоросли. Подводная часть катера, сфотографированная после годичной эксплуатации в Дунае (рис. 1), показывает характер обрастания при отсутствии мер защиты от него.
Как правило, обрастание начинается с появления зоны светолюбивых зеленых водорослей, которые начинают расти на уровне переменной ватерлинии, омываемой водой, где количество света, а также кислорода вполне достаточно для их жизни. Ниже этой зоны обычно начинается обрастание балянусами, количество которых возрастает по мере увеличения глубины и снижения освещенности. В средней и кормовой частях судна обрастание бывает сильнее, поскольку в носовой части вода движется более интенсивно.
Если бронзовый винт не изолирован от вала и корпуса судна, его интенсивное обрастание наблюдается после 4—6 недель с момента спуска судна на воду.
Интересно отметить, что по правилам проведения некоторых гонок вытаскивать судно из воды между этапами запрещается. Поэтому многие спортсмены, стремясь выиграть столь дорогие для них секунды, очищают корпуса от обрастателей, протаскивая под днищем яхты полотнище ткани и стирая ею прилипшие к корпусу организмы.
Длительные исследования показали, что самый эффективный способ борьбы с обрастанием современных судов — это употребление противообрастающих красок, тем более, что покрытия, используемые для защиты от коррозии подводной части корпуса, часто повреждаются и даже полностью разрушаются, если одновременно не применяются противообрастающие краски.
Противообрастающие краски выбирают в зависимости от типа судов, на которых они должны применяться; условий эксплуатации судов (море, река-море, пресноводное море, озера, реки); продолжительности навигационного периода; районов плавания судна (север, умеренный климат, юг, субтропики); характера обрастания в зоне плавания и сроков постановки судов в док.
В состав противообрастающих красок входят: пленкообразующая основа, ядовитые компоненты (соединения меди, олова, свинца, ртути, мышьяка, органических производных) пигменты (сурик железный, мумия, белила титановые или цинковые), наполнители (тальк, мел) и соответствующие растворители. Учитывая сложность состава, вредность компонентов и необходимость тонкого перетира составляющих, такие краски готовят только в промышленных условиях.
По цвету противообрастающие краски должны отличаться от противокоррозионных; это позволяет контролировать правильность нанесения их на противокоррозионные покрытия. Категорически запрещается вводить в противообрастающие краски сажу (в любом виде): в этом случае происходит резкое ухудшение их защитных свойств.
Противообрастающее действие красок определяется скоростью, с которой ядовитые компоненты выделяются с окрашенной поверхности в воду. Скорость выщелачивания ядов зависит не только от их растворимости, но и от того, как такие компоненты связаны с пленкообразующей основой краски. Известно, что скорость выщелачивания у красок изменяется от времени соприкосновения с водой. Так, например, медь, необходимый компонент противообрастающих красок, выделяющаяся со скоростью большей 10 мг/см
в сутки, предотвращает обрастание водорослями, балянусами и другими обрастателями. Скорость выщелачивания у красок хорошего качества понижается очень медленно по сравнению с первоначальным ее значением. У других красок, вначале очень эффективных, после нескольких недель средняя скорость выщелачивания приобретает почти стабильный характер, но через несколько месяцев резко падает ниже необходимого уровня. Способность красок равномерно поддерживать необходимую скорость выщелачивания в течение длительного времени зависит от пленкообразующей основы.
По характеру действия на обрастателей ядовитые краски делят на диффузионные и контактные. Поведение в морской воде красок первого типа (с нерастворимой матрицей) показано на рис. 2. В начальный момент, когда на поверхности имеется значительное количество ядовитых компонентов (рис. 2а), краска обладает более высокой эффективностью, чем это необходимо для предотвращения обрастания. По мере того, как верхние слои краски истощаются и ядовитые компоненты начинают поступать к поверхности со все более глубоко расположенных слоев краски, содержащих яды (рис. 2б) противообрастающие свойства начинают снижаться. Тогда наступает момент, когда содержание ядовитых компонентов в ламинарном потоке, омывающем поверхность, становится настолько незначительным, что начинается обрастание. Обычно это происходит, когда растворы ядовитых компонентов начинают поступать с глубины 65—75 мкм. Именно этим вызвано указание о нецелесообразности нанесения красок с диффузионными свойствами слоем больше 80 мкм: на поверхности остается скелет неразрушившейся пленкообразующей основы, делающей подводную часть шероховатой что влияет на скорость и расход топлива.
В красках контактного типа ядовитые компоненты более равномерно распределены в растворимой в морской воде пленкообразующей основе (рис. За). При эксплуатации судна одновременно с растворением ядов происходит растворение пленкообразующей основы, что обеспечивает постоянный контакт обрастателей с ядовитой основой. Удаление ядовитых компонентов и пленкообразователя сопровождается уменьшением толщины красочного слоя (рис. 3б).
Отечественная промышленность выпускает противообрастающие краски следующих марок: ХВ-53, ХВ-5153, ХС-512Э, ХС-519, ХС-522, КЧ-529, КФ-751. Из зарубежных фирм, поставляющих противообрастающие краски, следует упомянуть «Текнос-Винтер» и «Тиккурила» (Финляндия), «Иотун» (Норвегия), «Интернешнл» (Англия), «Хемпель» и «Садолин» (Дания).
В последнее время все шире используются противообрастающие краски самополирующегося типа «СПЦ», «Вэнгард», «Интерсвит», «Интерсмут» и др. Основное достоинство таких красок — устранение обрастания на срок не менее двух лет и сглаживание на окрашенной поверхности выступающих участков. Благодаря этому создается достаточно ровная, мало шероховатая подводная поверхность, позволяющая судну сохранять высокую скорость при минимальном расходе топлива.
Изменение самополирующихся покрытий при эксплуатации показано на рис. 4.
У противообрастающих красок есть и отрицательная сторона: содержащиеся в них яды, переходя в воду, убивают не только обрастателей, но и полезные морские организмы. Поэтому в 1986 г. в Англии вышел указ, запрещающий использовать противообрастающие краски на судах прибрежного плавания, поскольку из-за них погибает большое количество устриц.
Наличие в противообрастающих красках ядовитых компонентов требует соблюдение мер предосторожности при подготовке ранее окрашенных поверхностей к перекрашиванию, приготовлении и нанесении красок. Первый спой правильнее наносить кистями на длинных рукоятках. Второй спой можно наносить кистями валикового типа, подкрашивая трудно доступные участки обычными кистями. Применение краскораспылителей любого типа противопоказано вследствие образования мелко раздробленных частиц краски, плохо задерживаемых респираторами.
Схемы защиты от обрастания подводной части корпуса таковы.
Суда из легких сплавов: по одному спою противокоррозионной грунтовки, фосфатирующей грунтовки, противокоррозионной краски и противообрастающей краски.
Стальные суда: то же, но без слоя фосфатирующей грунтовки.
Суда из стеклопластика, дерева или армоцемента: то же, что и для стальных судов, но с двумя слоями противокоррозионной краски. Суда, плавающие в реках, озерах и реках, с заходом в моря, окрашивают по схемам с нанесением дополнительного слоя противообрастающей краски КФ-751 или ХС-522.
Подводные части лодочных моторов защищают от обрастания практически так же, как и корпуса судов.
Если специальные противообрастающие краски достать не удастся, вместо них можно применить менее эффективные, но доступные свинцовые краски. Лучшая из них — свинцовая зелень «ярь-медянка». Несколько хуже свинцовые бепила, свинцовый крон, свинцовый сурик и другие свинцовые краски цельных цветов. Необходимо помнить, что примешивание к свинцовым белилам масляных красок ухудшает их противообрастающие свойства.
Источник
Очистка днища кораблей: технологии, ремонт
Самые крупные суда на планете, словно магнитом, притягивают всякую морскую живность: наросты из узконогих раков, каждые из которых не более монетки, являются головной болью для всех моряков. Наросты образованные миллионами узконогих раков нарушают обтекаемость днища, снижают скорость и повышают расход топлива.
Очистить днище судна от наростов — исполинская задача
Выполняется она раз в пять лет. Но как это возможно. Без 5 минут 8 утра. Мы в сухих доках в Дубаи, где сосредоточилась мировая нефтедобывающая промышленность. Это одно из немногих предприятий, имеющих достаточную мощность, чтобы принять один из самых больших грузов в мире. Рассекающие на велосипедах рабочие скоро возьмутся за выполнение титанической работы.
Это сухогруз Антарктика. Судно не зря названо в честь континента. Его длина примерно равна 3 футбольным полям, а высота- 25- этажному зданию. Судно имеет водоизмещение 300 тысяч тонн, что в 6 раз превосходит размеры легендарного Титаника. А заводить его крайне тяжело. Выполнять эту задачу придется опытному лоцману. Ему предстоит вести судно по узкому каналу, ширина которого составляет всего 385 метров.
Без знания всех отмелей это невозможно. «Антарктика» неизбежно столкнулась бы с Аравией.
В самом большом в мире сухом доке время это не просто деньги, это большие деньги. Каждый день простоя огромных судов стоят владельцам в десятки тысяч долларов. И пока одна бригада рабочих завершает обслуживание одного судна, другая бригада готовит док к прибытию «Антарктики».
Силиконовое покрытие делает судно слишком скользким для моллюсков. В то же время бригада готовит док для следующего клиента. Чтобы завести судно в док и установить его на подпорки без ущерба для корпуса, требуется немало усилий. Вначале из дока спускают воду, и сухогруз спускается на дно. Под днище судна подводят предварительно около сотни блоков из бетона с толстой прослойкой из высокоплотной резины, каждая из которой весит 9 тонн. Судно поддерживают 279 таких блоков. Более крупная «Антарктика» потребует еще 143 блока. Здесь очень важна точность и расстояние между блоками.
Их нужно установить в соответствии с несущими вес опорами внутри. Поставь пару блоков не на то место и в корпусе может образоваться брешь, а сам он может завалиться на бок. Не просто будет выровнять судно весом 315 тысяч тонн.
9:15 утра блоки установлены. Док готов принять судно. Но время идет, а любая задержка обходится в десятки тысяч долларов убытка. Поэтому все этапы операции тщательно просчитаны. Начальник порта должен следить за четким выполнением плана.
Как только капитан отдаст приказ, док заполняется водой и из него выводят судно, чтобы дать место исполинской Антарктиде. Заведение в узкий канал судна, водоизмещением 315 тысяч тонн сама по себе задача непростая. К тому же судно заходит в сухой док обязательно задним ходом. Это значит, что капитану придется разворачивать судно на 180 градусов буквально на одном месте. И на этом транспорте нет бамперов.
Мегосухогрузы не могут разворачиваться на пяточке, поэтому капитану судна придется потребовать постороннюю помощь.
У буксиров невероятное сочетание водоизмещения и мощности. Двигатели мощность 4 тысячи лошадиных сил позволяют им сдвинуть с места одно из самых больших судов на планете. Чтобы развернуть «Антарктику» требуется 6 мощных буксиров. Разворот требует значительного времени и усилий. Но это не напрасно.
Заход в док кормой вперед упрощает доступ для оборудования к самым важным частям судна. Идеальный поворот. Он совершен лишь с помощью заднего зеркала. «Антарктика» повернулась к доку нужно стороной. Но теперь самый сложный маневр- заведение судна в док. Судно едва подходит по габаритам. Его ширина 50 метров, а ширина дока всего 66.
Зазор всего три метра с каждой стороны. В таких условиях малейшая ошибка может обернуться катастрофой, которая будет стоить миллиона долларов.
Маневровый электровоз осторожно вводит судно в док. Команда застыла в ожидании. После более часа маневрирования в доке «Антарктика» наконец заполнила собой его пространство.
12:15 дня. Судно установлено на место. Пора сухому доку оправдать свое название. Створки шлюзовых ворот, толщиной 2, 5 метра, поднимаются машинами со дна дока и перекрывают доступ к воде. Если какой-то из блоков установлен неправильно сейчас уже что- либо менять поздно. Створки удерживаются запертыми под напором морской воды. Как только они смыкаются, насосы начинают откачивать воду из дока со скоростью 25 тысяч литров в секунду. Объем этого дока 300 тысяч кубометров воды, что примерно равно 120 бассейнам олимпийского стандарта.
Но даже с такой скоростью осушить док можно не раньше, чем за 3 часа.
Как только судно прочно стало на бетонные блоки, бригада приступает к очистке корпуса. Мощная струя пресной воды, льющей из шланга под давлением, смывает с корпуса всю морскую живность. Судно вновь обретает обтекаемые формы. После очистки днища судно покрывают силиконовым составом, который, по словам производителей, защищает его от паразитов на целых 10 лет.
Источник
