Корабли из бетона? Не может быть!

Почему бетонные корабли плавают?

Древний человек, строивший первые плавучие средства, не особенно задумывался над теоретическими основами судостроения. Для него ответ на вопрос, из чего строить лодку или плот, был предельно прост: из того, что плавает! Первые лодки люди мастерили из легкой древесины, а там, где древесины мало, из нее делали только каркас, который обтягивали кожей. В Древнем Египте строили папирусные лодки. На деревянных кораблях люди плавали не одно столетие и отлично знали недостатки древесины: она не очень-то прочна и хорошо горит. Однако заменить ее более подходящим материалом долгое время не удавалось.

После открытия закона Архимеда стало ясно, что действующая на судно выталкивающая сила зависит только от объема вытесненной корпусом воды. При этом совершенно не важно, как устроено внутри плавучее средство и из какого материала оно состоит. Важно только одно: средняя плотность корабля должна быть меньше плотности воды.

Освоив в XIX веке промышленное производство листовой стали, люди стали строить металлические суда. Сталь значительно прочнее дерева и не горит, что особенно важно для боевого корабля. Практически все корпуса плавучих средств сейчас делают из стали или легких сплавов алюминия и титана.

А теперь вернемся к железобетону и сравним его плотность с плотностью стали. Кубический метр стали имеет массу около 7800 кг. Средняя плотность железобетона 2500 кг/м³, т. е. в 3 раза меньше, чем у стали. Так почему не построить корпус корабля из железобетона?

История

Садовник Жозеф Монье, живший во Франции в XIX веке, пытался создать новый материал для кадок, в которых росли пальмы. Деревянные бочки гнили и выдерживали недолго. Кадки из обожженной глины не гнили, но под давлением корней растущего дерева легко трескались. В обоих случаях через 2–3 года приходилось пальму пересаживать.  

Монье вставил маленькую бочку в большую, залил пространство между ними раствором цемента и погрузил в этот раствор конструкцию из сплетенной стальной проволоки. Посудина получилась удивительно прочной, поэтому в 1867 году Монье решил запатентовать свое изобретение. Позже он запатентовал еще несколько железобетонных изделий, но эти изобретения далеко не сразу нашли широкое применение.

Независимо от Монье идея залить цементным раствором железную сетку пришла в голову инженеру Жану Луи Ламбо. Именно он додумался первым построить железобетонную лодку, которую продемонстрировал на Всемирной выставке в Париже в 1855 году. Идея привлекла внимание судостроителей, поэтому Ламбо решил запатентовать проект своей лодки. По данному проекту было построено три судна, одно из которых прослужило полсотни лет. Сначала по этой технологии строили только лодки и яхты. Первое бетонное судно с двигателем создал норвежец Николай Фегнер в 1917 году. Затем такой корабль построили в Америке.

С началом эксплуатации бетонных судов выявились их преимущества:

1. Прочность на сжатие выше, чем у металлических и деревянных. Особенно это важно, когда корпус затирает лед. Металлические листы в таких условиях гнутся, а затем рвутся заклепки или расходятся сварные швы. Железобетон, в отличие от стали и дерева, отлично выдерживает нагрузку на сжатие.
2. Если образуется пробоина в корпусе, устранить ее гораздо проще. Достаточно сделать опалубку и залить дефект бетоном. С этим справляются строительные рабочие.
3. Строительство корпуса обходится значительно дешевле и не требует от рабочих высокой квалификации.
4. Бетон не ржавеет и в морской воде служит дольше стали.
5. В отличие от металла, на каменной поверхности в трюме не образуется конденсат. Это важно для перевозки грузов, чувствительных к влаге.

С началом Первой мировой войны для изготовления оружия и боевой техники понадобилось огромное количество металла. Даже металлургическая промышленность развитых стран не смогла полностью удовлетворить эту потребность. Дефицит стали потребовал быстрой замены другими материалами. Президент США В. Вильсон подписал постановление о строительстве 24 судов из железобетона. Однако до конца войны удалось построить только половину этого количества. Поскольку война уже закончилась, на этих кораблях американские солдаты возвращались домой.

Вторая мировая война тоже вызвала дефицит металла. На этот раз строительство бетонных судов в Америке началось без промедления. Всего было построено 24 корабля и около восьми десятков барж. Технология времен Первой мировой была усовершенствована. Новые суда были легче и прочнее, а строились в рекордные сроки — всего за месяц. Использовали их для перевозки грузов и личного состава войск.

Почему их больше не используют?

По сравнению со стальными, железобетонные корабли имеют существенные недостатки:

1. Для придания бетонным корпусам прочности, сравнимой со сталью, приходится увеличивать их толщину. С ростом толщины стенок вес конструкции также возрастает. А это требует большей мощности двигателя и повышенного расхода топлива, что снижает рентабельность перевозок.
2. Бетон устойчив при статических нагрузках, но сильных ударов он не выдерживает. По этой причине боевые корабли делают только из металла.

Основными причинами строительства железобетонных судов были:

- небольшой расход стали на корпус;
- низкая стоимость;
- быстрота строительства.

Во время войны эти факторы играли определяющую роль. В мирное время гораздо важнее рентабельность перевозок, поэтому для транспортировки выгоднее металлические суда. Бетонные суда имеет смысл использовать как стояночные плавсредства: танкеры для сжиженного газа, нефтехранилища, плавучие буровые платформы, гостиницы и рестораны на воде.

Но все же и в транспортном судостроении есть в наши дни ценители ретро-технологий. Например, на просторах Волги близ г. Тольятти можно увидеть бетонную яхту, построенную в 1959 г. Семейная реликвия до сих пор на плаву и активно используется.

Источник