Kadłub statku wodnego – konstrukcja przestrzenna
statku
nadająca mu kształt oraz zapewniająca mu
pływalność
. Złożona jest z elementów konstrukcyjnych, jak np.:
poszycie
(dna, burt i pokładu),
wręgów
,
stępki
,
pokładników
,
tylnicy
,
dziobnicy
,
nadbudówki
, itp. Kształt jak i wytrzymałość kadłuba zależą od przeznaczenia jednostki i wymogów określonych przepisami (np.
towarzystw klasyfikacyjnych
).
Konstrukcja kadłuba
Jednostki nawodne
Ze względu na konstrukcję, wyróżnia się:
- kadłub pojedynczy: konstrukcja składająca się z usztywnień wykonanych z kształtowników i jednej warstwy poszycia
- kadłub podwójny: konstrukcja występująca na statkach stalowych, gdzie kadłub przyjmuje formę płaskich komór wodoszczelnych rozciągających się na niemalże całej długości statku (pomiędzy grodziami zderzeniowymi na dziobie i rufie) lub w określonych rejonach statku. W eksploatacji powszechne są jednostki z jedynie z podwójnym dnem. Czasami także, dla poprawienia stateczności statku (w szczególności
pasażerskiego
), montuje się sponsony – konstrukcję z dodatkowym poszyciem, zwiększającą szerokość jednostki. Wiele państw (np. kraje
Unii Europejskiej
,
Stany Zjednoczone
) wymaga podwójnego kadłuba od wszystkich
tankowców
wpływających do ich portów.
Jednostki podwodne
Na
okrętach podwodnych
występują:
- kadłub mocny, nazywany także szczelnym, sztywnym lub naciskotrwałym: stanowi podstawową konstrukcję okrętu podwodnego dostosowaną do pracy na głębokości eksploatacyjnej. Mieści w sobie pomieszczenia załogi, wszystkie urządzenia i mechanizmy, itp. Jego wnętrze podzielone jest na przedziały oddzielone wodoszczelnymi grodziami o wytrzymałości odpowiadającej wytrzymałości kadłuba. Wykonany jest z wysoce wytrzymałej stali o wysokiej granicy plastyczności. Jego konstrukcja projektowana jest z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa w przedziale 1,5-2,5.
- kadłub lekki: jest konstrukcją zamocowaną na kadłubie mocnym okrętu podwodnego, a jego podstawową funkcją jest nadanie okrętowi kształtu zapewniającego lepsze warunki żeglugi podczas pływania w stanie wynurzenia. Może otaczać kadłub mocny całkowicie (okręt dwukadłubowy) lub częściowo (np. w górnej części lub po bokach w przypadku okrętu półtorakadłubowego, lub na dziobie i rufie w przypadku okrętu jednokadłubowego). Przedziały burtowe między kadłubami lekkim i mocnym podzielone są na przedziały i pełnią funkcję zbiorników balastowych lub paliwowych. Wymagania wytrzymałościowe stawiane kadłubowi lekkiemu w rejonie dziobu i rufy nie są tak rygorystyczne, jak ma to miejsce w przypadku kadłuba mocnego, gdyż z uwagi na nieszczelność kadłuba i swobodny dopływ wody z otoczenia, ciśnienie panujące z obu stron kadłuba jest identyczne.
Trzy strefy pracy kadłuba
Ze względu na warunki eksploatacji kadłuba, można go podzielić na następujące części:
- część podwodna (podwodzie) nazywana czasami kadłubem żywym
- pas zmiennego zanurzenia – cześć kadłuba, która ze względu na zmieniające się środowisko pracy (woda morska – powietrze) jest najbardziej narażona na korozję.
- część nadwodna
Rozróżnienie na strefy może mieć znaczenie w konstrukcji kadłuba (grubość blachy poszycia, ilość i rodzaj usztywnień).
Również do konserwacji kadłuba stosuje się farby przystosowane dla każdej ze stref.
Materiały stosowane do budowy kadłuba
Do budowy kadłubów statków wykorzystuje się głównie:
-
stal
: wykorzystywana jest tzw. stal okrętowa (nazywana też spawalną lub uspokojoną) dwóch podstawowych rodzajów: stal zwykła i stal podwyższonej wytrzymałości. Stal stosowana do budowy kadłubów musi posiadać certyfikat nadzorującego budowę
towarzystwa klasyfikacyjnego
.
-
stopy aluminium
-
laminaty
: kadłuby jednostek bezpokładowych (niewielkich gabarytowo) wykonywane z tego materiału są jednolite w swej konstrukcji. Są wykonywane na tzw. kopycie, którego zadaniem jest nadanie wewnętrznego kształtu kadłuba. Kopyto pokrywa się naprzemiennie warstwami zbrojenia (włókna szklanego, włókna węglowego, itp. w postaci maty lub tkaniny przesączonych żywicą), aż do uzyskania zaprojektowanej grubości. Kadłuby jednostek posiadających pokład budowane są w przynajmniej dwóch etapach: budowy kadłuba i budowy pokładu, a następnie ich łączenia. Dodatkowo, w przypadku większych jednostek, może istnieć konieczność zastosowania usztywnień, które są wykonywane z drewna lub metalu (stopy aluminium, stal).
- technologie przekładkowe: w tym przypadku poszyciem kadłuba jest rdzeń oblaminowany obustronnie. Rdzeniem mogą być przeróżne pianki konstrukcyjne albo drewno (najczęściej są to lekkie i dość odporne gatunki drewna: cedr lub balsa)
-
drewno
: drewnem szkutniczym są trwałe i mocne gatunki drewna(np.dąb, modrzew, sosna, mahoń). Drewno szkutnicze musi cechować się wilgotnością mniejszą niż 20% oraz brakiem sęków, pęknięć, zagrzybień, twardzicy, itp. Współcześnie elementy bardzo wygięte składa się z wielu kawałków lub klei z cienkich desek/listw, jednak w przeszłości, przy braku odpowiedniej technologii łączenia, stosowano materiał naturalnie uformowany w pożądany kształt. Zdarzało się również, że rosnące drzewa formowano z myślą uzyskania odpowiednich do konstrukcji kadłuba krzywizn.
-
sklejka
: kadłuby wykonuje się ze sklejki szkutniczej lub (częściej) wodoodpornej. Najczęściej z zewnątrz dla wzmocnienia i uzyskania lepszej ochrony przed wodą kadłuby są oblaminowywane (zbrojenie + żywica). Do grupy tej można zaliczyć też konstrukcje z poszyciem diagonalnym: jest to budowa kadłuba z kilku warst cienkich obłogów lub w przypadku większych jachtów z kilku warstw pasów cienkiej sklejki. W efekcie uzyskuje się mocny, lekki kadłub o obłych kształtach.
- siatkobeton: kadłub wykonany jest z wielu warstw cienkich siatek przesączonych specjalnie przygotowanym betonem (odpowiedniej wielkości kruszywo, mało wody zamiast niej plastyfikatory oraz wysokowytrzymały cement).
Budowa stalowego kadłuba statku
Produkcją kadłuba w
stoczni
zajmuje się wyspecjalizowany wydział nazywany
kadłubownią
.
Proces budowy kadłuba składa się z 3 podstawowych etapów:
- prefabrykacji sekcji kadłuba
- montażu sekcji w bloki
- łączenia bloków
Prefabrykacja sekcji kadłuba
Sekcja płaska kadłuba na placu montażowym
Sekcje montowane są z blach i
kształtowników
po wcześniejszym ich
natrasowaniu
, wycięciu (wypaleniu) wg kart wykroju bazujących na dokumentacji technologicznej oraz, ewentualnie, gięciu.
Sekcje mogą przybierać formy:
Montaż elementów w sekcje polega połączeniu płaskich elementów w większe płaty poprzez sczepianie (
spawanie
punktowe), a następnie spawanie jedno- lub dwustronne. Kolejną fazą jest montaż usztywnień odbywający się podobnie, jak montaż płatów blach. Często do montażu sekcji wykorzystywane są tzw. łoża montażowe gwarantujące zachowanie kształtu sekcji narzuconego przez projekt.
Montaż sekcji w bloki
Gotowe sekcje łączone są w bloki, których wymiary zwykle zamykają się przedziale do 20/20 m, a masa osiąga od 20 do kilkuset ton. Blokowy system budowy statku skraca czas konturowania jednostki oraz zapewnia lepsze wykorzystanie pochylni lub doku, gdyż montaż bloków nie odbywa się na wyżej wymienionych, a w halach montażowych. Inną korzyścią montażu w halach jest osiągnięcie lepszej jakości i poprawy warunków pracy poprzez ograniczenie wpływu czynników atmosferycznych.
Łączenie bloków
Przygotowany do wodowania kadłub na pochylni bocznej
Bloki transportowane są na
pochylnię
lub do
doku
. Transport może być realizowany poprzez suwnice ale również poprzez pojazdy kołowe przystosowane do przewożenia wielkogabarytowych bloków. Kolejność montażu bloków zależna jest od przyjętej technologii, która zwykle wiąże się rozmiarami jednostki. Jednym ze sposobów łączenia bloków jest zastosowanie "zasady piramidy", polegającej na rozpoczęciu montażu od środkowego dolnego bloku, a następnie równoczesnym dołączaniem kolejnych bloków w obu kierunkach (dziobu i rufy).
