проект по технологии "Ледокол"

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ

АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОД НОВЫЙ УРЕНГОЙ

МБОУ «СШ № 7»

Творческий проект

«Ледокол»

Выполнили:

ученик 7б класса

Бутаков Игорь,

ученик 8б класса

Гафаров Хайрулла

Руководитель:

учитель технологии

МБОУ «СШ №7»

Чередников Станислав Валерьевич

г. Новый Уренгой

 2016 год.

Оглавление.

I .Цели и задачи проекта.                                                                                                              3

II. Из истории вопроса.                                                                                                                  3

2.1 Обоснование возникшей проблемы.                                                                                      3

2.2 Историческая справка по теме.                                                                                              4

III. Опорная схема работы.                                                                                                          12

IV. Анализ и обоснование Выбора модели и идеи.                                                                  13

4.1 Изучение готовых чертежей.                                                                                                13

4.2 Разработка собственного варианта модели.                                                                        14

4.3 Выбор основных материалов.                                                                                               14

V. Технологическая последовательность изготовления модели ледокола.                           14

VI. Выбор инструментов и оборудования. Организация рабочего места. Охрана труда.    15

VII. Экономические расчеты.                                                                                                     16

VIII. Дизайн-анализ практической части.                                                                                 16

IX. Реклама проектного изделия.                                                                                               17

X. Самооценка проекта.                                                                                                              17

XI. Используемая литература.                                                                                                   17

XII. Приложения                                                                                                                         18

I. Цели и задачи проекта.

Цель- изготовление модели ледокола для школьной конференции.

Задачи:

- постижение основ судостроения и проектирования, освоение техники изготовления судомоделей;

-формирования умения нравственно-эстетической оценки окружающей деятельности;

-выполнения изделия.

II. Из истории вопроса.

2.1 Обоснование возникшей проблемы.

В апреле у нас в 7 школе будет проходить ежегодная научно-исследовательская конференция и мы будем тоже принимать в ней участие по теме «История ледокольного флота России». И хотя для конференции практическое изделие не обязательно мы решили разнообразить свое выступление с демонстрацией модели ледокола. В магазине найти модель ледокола трудно, заказывать в интернет-магазине дорого. Поэтому подумав, решили изготовить изделие своими руками из материалов имеющиеся в наших школьных мастерских (бруски, фанера, обрезки листовой жести, картон, пр.) Изготовление модели ледокола способствует закреплению темы: «Ручная обработка древесины», «Технология обработки листового металла»

2.2. Историческая справка по теме.

В начале тридцатых годов стало ясно, что масштабы развертывавшихся в Арктике исследовательских работ и количество проводимых транспортных судов, особенно в такие дальние районы Севморпути, как устье Лены и Колымы, требуют мощных ледоколов. Фактически таких ледоколов у нас в стране на тот момент было всего два — «Красин» и «Ермак», лишь они имели достаточно мощные трехвинтовые энергетические установки. После завершения Ленской экспедиции команда ледокола «Красин» поддержала развернувшуюся в то время средствами массовой информации пропаганду строительства мощного арктического ледокольного флота. Красинцы не только призывали начать постройку таких ледоколов, но и предлагали организовать широкую кампанию содействия строительству, начать сбор предложений по характеристикам ледоколов, принять шефство над строительством. Дальнейшие развития событий также проходили в духе того времени, когда в стране старались объединить государственное планирование и инициативу «снизу». Президиум ЦК профсоюза рабочих водного транспорта 9 декабря 1933 г. создал «Комиссию по массовому содействию строительству арктических ледоколов», а газета «Водный транспорт» начала печатать письма с пожеланиями, каким должен быть ледокол для Арктики, в том числе предложения таких известных арктических капитанов, как М. Я. Сорокин и Н. М. Николаев.

В декабре 1933 года «Красин» пришел в Ленинград, где предполагалось провести его ремонт для подготовки к навигации следующего года. Но события в Арктике в феврале 1934-го круто изменили эти планы. Почти у входа в Берингов пролив затонул ледокольный пароход «Челюскин», начались широкие спасательные операции по снятию с дрейфующих льдов его команды и экспедиционного состава. 14 февраля специальным решением правительственной комиссии под председательством В.В. Куйбышева «Красину» предписывалось срочно отправиться на Дальний Восток, для оказания помощи челюскинцам. В связи с этим ремонт ледокола и подготовка его к выходу из Ленинграда поручались Балтийскому и Кронштадтскому заводам. Рабочим этих предприятий удалось в месячный срок проделать огромную работу, и 23 марта ледокол вышел из Ленинграда, держа курс через Атлантику и Панамский канал на Дальний Восток.

По заданию Главсевморпути Судопроект приступил к разработке двух проектов ледоколов для Арктики: с паровой установкой индикаторной мощностью 10 тыс. л.с., или 7353 кВт (по прототипу «Красина»), и дизель-электрической — мощностью 12 тыс. л.с. (8824 кВт).

На стадии эскизного проектирования проекты обсуждались в июне 1934 года на специальном совещании в Совнаркоме. Хотя академик А.Н. Крылов и указывал на преждевременность постройки дизель-электрических ледоколов, совещание рекомендовало строить ледоколы по обоим проектам. Эту задачу правительство возложило на Наркомтяжпром. Однако в связи с большой программой судостроения и трудностями поставок комплектующего оборудования, от постройки ледоколов с дизель-электрическими установками пришлось впоследствии отказаться. Предусматривалось построить серию из четырех паровых ледоколов: по два на Балтийском и Черноморском заводах.

Решение правительства о строительстве этих судов не оставили без влияния и ученые, работавшие в области ледоколостроения. В журналах «Судостроение» и «Водный транспорт» начали публиковаться статьи А.Н. Крылова, Ю.А. Шиманского, Л.М. Ногида, И.В. Виноградова и др. Технический проект (главный конструктор К.К. Боханевич) выполнялся коллективом Судопроекта, рабочие чертежи создавались конструкторским бюро Балтийского завода; над ним работали такие опытные проектировщики, как В.Г. Чиликин, В. Ашик, А.С. Барсуков, В.И. Неганов, Л.В. Тагеев. Одновременно исследовались вопросы выбора предельной мощности и ее распределение по винтам, прочности гребных валов и винтов, использования переменного тока, выработки типовых корпусных конструкций, рекомендации по коэффициентам полноты, форме и обводам корпуса. Разрабатывалась креповая и дифферентная системы. Составлялся перечень вспомогательных механизмов, которые могла поставить отечественная промышленность, отрабатывались конструкции паро- и турбодинамо для электростанций. Рабочие же чертежи паровых машин мощностью 3300 л. с., для ускорения строительства, приобрели у английской фирмы «Армстронг», в свое время строившей «Ермак». Проекту был присвоен номер 51. Головной корабль, заложенный на Балтийском заводе, получил звучное имя «И. Сталин», впоследствии в 1958 году он был переименован в «Сибирь». Следующими кораблями серии были «В. Молотов» («Адмирал Макаров»), тоже ленинградской постройки, затем «Л. Каганович» («Адмирал Лазарев») и «А. Микоян» николаевской постройки.

В проекте ледоколов предусматривались следующие положения: увеличение автономности за счет уменьшения удельного расхода топлива в результате перегрева пара, подогрева питательной котельной воды; сохранение ледокольных свойств судна при полной осадке (с максимальными запасами топлива 3000 т) за счет изменения носовой оконечности («Красин» при полных запасах частично терял ледокольные способности); в некоторые корпусные конструкции вводились сварные узлы; вместо грузовых кранов с паровым приводом устанавливались электрические, для чего увеличивалась мощность судовой электростанции, предусматривалось турбодинамо, что являлось новшеством в ледоколостроении, водонепроницаемые переборки между машинными и котельными отделениями оборудовались клинкетными дверями с электроприводом, управлявшимся как с местного, так и с центрального постов (на «Красине» сообщение между отсеками осуществлялось через жилую палубу); значительное улучшение условий обитаемости команды: размещение в четырех-, двух- и одноместных каютах; создание лаборатории для научных работников на верхней палубе и т. д. Сложная форма корпуса, толстые листы обшивки, отдельные крупногабаритные детали, большое количество жилых и служебных помещений — все это создало значительные трудности при постройке ледоколов, заставив в весьма короткий срок значительно усовершенствовать организацию и технологию судостроительного производства.

Приведем основные проектные характеристики ледоколов пр. 51: длина 106,6, ширина 23,12, высота борта 11,64, осадка 7,9- 9,04 м, водоизмещение 11 тыс. т., скорость на чистой воде 15,5 уз, команда 142 чел., энергетическая установка состояла из девяти огнетрубных котлов оборотного типа (давление пара 15,5 кг/кв. см), работавших на угле, и трех паровых машин суммарной мощностью 10 тыс. л. с., частота вращения гребных валов 125 об/мин (три винта диаметром по 4100 мм имели шаг 4050 мм); электростанция с постоянным напряжением 220В состояла из двух турбогенераторов мощностью 100 кВт, пародинамо мощностью 25 кВт, аварийных дизель-генераторов 12 и 5 кВт. В состав грузовых устройств входили две лебедки общей грузоподъемностью 4 т, две стрелы суммарной грузоподъемностью 15 т; два грузовых электрокрана по 15 т и четыре крана по 3 т; предусматривались весьма мощные противопожарные и водоотливные средства.

Энергетическая установка ледокола значительно отличалась от установок транспортных судов, над которыми работало до того конструкторское бюро Балтийского завода. Три крупногабаритные машины, располагающиеся в двух машинных отделениях, значительное количество вспомогательных механизмов, четыре котельных отделения, сложная система трубопроводов — все это создавало трудности при размещении и компоновке. При этом стоит отметить, что достаточного опыта в проектировании энергетических установок ледоколов у наших конструкторов не было; кое-что приходилось делать на основе фактических данных по прототипу (так, например, выбирался диаметр, воздушных труб балластных, дифферентных и креновых цистерн). Не сразу решился и вопрос о дымовых трубах: балтийцы задумали сделать их прямыми, как у «Ермака», но конструкторы Черноморского завода, получив чертежи из Ленинграда, придали трубам наклон как у «Красина». Позднее моряки безошибочно по трубам различали ледоколы постройки Балтийского и Черноморского заводов.

К лету 1935 года, постройка развернулась широким фронтом на обоих предприятиях: шла плазовая разбивка корпуса, подготавливались листы киля, днища, шаблоны, изготавливалась технологическая оснастка и приспособления, на склады начал поступать листовой и сортовой металл. 23 октября того же года состоялась официальная закладка обоих судов на Балтийском заводе (главный строитель Г.А. Куиш), а месяц спустя — первого ледокола на Черноморском. В Ленинграде на торжествах закладки присутствовали начальник Главсевморпути О.Ю. Шмидт, Н.И. Подвойский, профессор Р. Л. Самойлович. В кили ледоколов заложили серебряные закладные планки с выгравированными на них гербом СССР и лозунгом «Пролетарии всех стран, соединяйтесь!», датой закладки и текстами о вкладе, который внесут эти ледоколы в дело освоения Арктики.

Для черноморцев постройка ледоколов оказалась особенно трудной, так как до этого они строили танкеры-теплоходы, освоив в деталях монтаж, доводку и испытания дизелей. Навыки же изготовления, сборки и монтажа паровых машин, паровых вспомогательных механизмов и огнетрубных котлов были в значительной мере утрачены. Испытывали трудности и корпусники, которым пришлось иметь дело с толстыми листами, подгонять и клепать двойную обшивку общей толщиной до 42 мм. Жесткие требования предъявлялись к испытаниям отсеков на водонепроницаемость. Перебои с поставками листового материала сказались на сроках строительства. При плановой 25%-ной технической готовности на 1 января 1936 года, фактическая составила лишь 10%. У балтийцев дела с самого начала шли лучше, так как они имели опыт ремонта ледоколов, помогавший им в ледоколостроении. Но им тоже пришлось столкнуться с большими трудностями при выполнении стапельных работ; причина заключалась в сложных обводах и конфигурации штевней, усиленном наборе в носовой части. Сборка корпуса производилась по старинке (не секционным методом), поэтому много труда тратилось на изготовление шаблонов и каркасов, «горячую» подгонку листов и набора. Особенно трудоемкими оказались согласование листов корпуса с ахтерштевнем и форштевнем, а также работы по выкружкам валов. Большую сложность представлял монтаж двойной обшивки, которая в связи с отсутствием одного листа нужной толщины выполнялась по всему ледовому поясу из двух листов. Подгонку листов сложной конфигурации толщиной 20-22 мм «один в один» без зазора, поистине можно назвать ювелирной работой. Для заполнения возможных пустот между листами двойной обшивки применяли спринцевание суриком.

Процесс изготовления и монтажа главных паровых машин также сопровождался немалыми трудностями. На стендовых испытаниях в Ленинграде главная машина развила индикаторную мощность 4000 л. с. На основе опыта, накопленного балтийцами, на Черноморском заводе удалось машины после сборки сразу же монтировать на судне.

Николаевцы 29 апреля 1937 года спустили первый ледокол на воду, ленинградцы — в августе того же года. При спуске применялось торможение цепными драгами, а также парафиновая насалка, предложенная известным специалистом по спуску судов Д.Н. Загайкевичем.

На первом черноморском ледоколе, впоследствии получившем название «Лазарь Каганович», начался завершающий этап достройки. Заранее и тщательно подобранный экипаж (капитан — известный полярный моряк Н.М. Николаев, старший помощник — А.И. Ветров) принимал активное участие в подготовке механизмов к сдаче, в швартовных и ресурсных испытаниях. Морякам требовалось лучше изучить технику, так как сразу же после приемки судна им предстояло совершить переход из Черного моря на Дальний Восток, через Суэцкий канал и Индийский океан. Опыт эксплуатации ледокола «Красин» позволил внести ряд новшеств по контролю и облегчению управления машинно-котельной установкой. У пульта управления бортовых машин был оборудован центральный пост механика с контрольно-измерительными приборами от всех машин, а также центральный пульт контроля температуры отходящих газов котлов, что позволило выравнивать их нагрузку.

В августе—сентябре 1938 года у Херсонеса и мыса Фиолент проводились ходовые испытания ледокола, построенного в Николаеве. При осадке 7,9 м и полных оборотах машин, длительная мощность составила 9506 л. с. (6990 кВт), а скорость — 15,58 уз. Удельный расход топлива колебался от 0,97 до 1,85 кг/л. с. (1,32-2,5 кг/кВт). В расчете котельной установки выявилась переоценка проектантами качества, применявшегося на флоте в те годы угля. Пар в котлах было «трудно держать», напряжение колосниковой решетки, для получения необходимого количества пара, оказалось чрезмерным.

После обстоятельной ревизии механизмов, в конце декабря 1938 года, состоялся контрольный выход первого ледокола черноморских корабелов. 11 января 1939 года. Правительственная комиссия под председательством известного полярника Э.Т. Кренкеля начала приемку судна. 3 февраля 1939 года был подписан приемный акт, и началась подготовка к выходу «Лазаря Кагановича» на Дальний Восток. Переход в десятки тысяч миль, сразу же после сдачи, оказался тяжелым испытанием, однако и судно, и команда с успехом выдержали его. В марте «Лазарь Каганович» начал напряженную работу в Дальневосточных водах: вывел из ледяных заторов в проливе Лаперуза пароход «Туркмен», в апреле впервые открыл столь раннюю навигацию в Охотском море, в июне вышел в арктическую навигацию как флагманский ледокол восточного сектора Северного морского пути. Приход на Дальний Восток мощного отечественного арктического ледокола явился решающим фактором в выполнении значительно возросших планов завоза арктических грузов по всей трассе восточного сектора и обеспечения проводки большого количества транспортных судов во льдах.

В сентябре 1939 года в порту Певек произошла встреча построенного Балтийским заводом ледокола «И. Сталин» с ледоколом «Лазарь Каганович», построенным Черноморским заводом. Итоги безаварийного перехода южным путем во Владивосток и дальнейшая работа свидетельствовали о высокой надежности оборудования и корпуса, построенного в Николаеве ледокола. При подведении итогов арктической навигации 1939 году, его экипаж удостоился высокой оценки руководства Севморпути.

В 1941 году вошли в строй остальные ледоколы: николаевцы сдали ледокол «Анастас Микоян», а ленинградцы — «В. Молотов». Последний, после ряда проводок судов в Кронштадт, оставался в блокированном Ленинграде, а «Анастас Микоян» под командованием тов. Сергеева в декабре 1941 г. вышел из порта Поти и, в условиях военного времени, совершил героический рейс через Босфор, Суэцкий канал, Красное море, Индийский океан, вокруг мысов Доброй Надежды и Горн, через Тихий океан; прибыв в середине августа в бухту Провидения, он начал ледовые проводки в восточном секторе Арктики. В годы Великой Отечественной войны подтвердилось огромное значение Северного морского пути как жизненно важной транспортной магистрали нашей страны. Трудно представить развитие событий на Севере, если бы к началу войны наш арктический ледокольный флот не пополнился четырьмя мощными ледоколами.

Постройка и сдача в эксплуатацию таких сложных по конструкции и технологии изготовления, насыщенных техническими средствами объектов, как арктические ледоколы, явились крупным успехом отечественной судостроительной промышленности предвоенных лет. А спустя 20 лет после начала строительства паровых ледоколов, в полной мере использовав накопленный при их строительстве и эксплуатации опыт, был спущен на воду атомный ледокол «Ленин» — первенец мирового атомного ледоколостроения. 

III. Опорная схема работы.

IV. Анализ и обоснование выбора модели и идеи.

4.1 Изучение готовых чертежей.

Сделать красивую модель из дерева для новичка представляет довольно большую проблему. Потому для начала мы изучили специальные журналы, книги, Интернет-ресурсы. Там мы нашли готовые чертежи моделей с помощью которых сделать корабль будет намного проще. Однако все предложенные варианты были предназначены для тех, кто занимается судомоделизмом немалое время- они достаточно сложны в изготовлении, при чтении пояснительных записок к таким чертежам часто появлялись специальные морские термины, которые нам были не совсем понятны. И мы решили на основе этих вариантов изготовить собственную модель. Пусть она не совсем точна с точки кораблестроения, но ведь мы всего лишь учимся в этом деле. Постепенно углубить свои знания в этой области технологии постройки моделей, теоретические знания по судостроению сможем во время работы над проектом.

4.2 Разработка собственного варианта модели.

И так, взяв за основу чертежи нескольких моделей ледоколов, решили разработать собственный чертеж корабля, который был прост в изготовлении, но выглядел вполне убедительно и эстетично.

4.3 Выбор основных материалов.

Для изготовления данной модели корабля будут необходимы следующие основные материалы:

- деревянный брусок для изготовления корпуса;

- фанера;

- жесть;

- картон;

- краски гуашь;

- гвозди на 10 мм;

- Клей «Момент»;

- лак бесцветный.

V. Технологическая последовательность изготовления модели ледокола.

1 этап. Изготовление чертежа будущей модели ледокола.

2 этап. Изготовление корпуса корабля. Делаем разметку, с помощью ножовки и рубанка    придаем основную форму корпуса. Напильниками и наждачной бумагой зачищаем корпус корабля.

3 этап. Размечаем на фанере надстройки корабля. Выпиливаем лобзиком. Зачищаем наждачной бумагой, склеиваем.

4 этап. Обклеиваем каркас надстроек белым картоном.

5 этап. Из жести изготавливаем винты корабля.

 6 этап. Монтируем руль и винты к корпусу.

7 этап. Размечаем борта из картона и обклеиваем корпус.

8 этап. Изготавливаем трубы.

9 этап. Покраска корпуса и надстройки гуашью.

10 этап. Склеиваем имеющиеся детали с корпусом корабля.

11 этап. Покрываем изделие лаком.

12 этап. Изготавливаем дополнительные элементы.

13 этап. Изготовление, покраска, покрытие лаком подставки.

14 этап. Окончательная сборка изделия.

VI. Выбор инструментов и оборудования. Организация рабочего места. Охрана труда.

Для изготовления модели ледокола понадобятся следующие инструменты:

- верстак с тисками;

- ножовка;

- рубанок;

- лобзик ручной;

- напильники разные;

- молоток;

- струбцина;

- дрель ручная;

-ножницы по металлу;

- наждачная бумага;

- шило;

- кисти для красок;

- кисть для лака;

- ножницы;

- разметочный инструмент.

Рабочим местом для изготовления модели служит верстак с тисками.

Правила техники безопасности при выполнении работы.

1.Перед началом работы надеть спецодежду.

2.Работы выполнять только исправным инструментом.

3.Заготовки надежно закреплять в зажимах.

4.При резке металла и опиливании металла одевать защитные очки.

5.Покрытие изделия лаком проводить в проветриваемом помещении (выполняет учитель).

VII. Экономическое обоснование.

Здесь представлен расчет себестоимости модели ледокола. Корпус, каркас надстроек изготовлен из бруска и остатков фанеры, которые были у нас в мастерской поэтому расходы на них мы учитывать не будем.

Над проектом работали в течении двух недель, ежедневно в среднем по одному часу. Учитывая сумму минимального размера оплаты труда в сумме 4330 и продолжительность своей работы в течении 15 рабочих дней, свою работу оцениваем в 405 рублей.

Поэтому общая стоимость модели ледокола составит 644 рубля.

VIII. Дизайн-анализ практической части.

Прежде чем шагнуть на палубу настоящего корабля, многие из увлеченных мечтой о море отдают свой досуг постройке кораблей и судов. Судомоделизм многогранен. Инженеру он помогает оценит правильность новой технической идеи, а школьнику попробовать свои силы в конструировании. Строя модели, молодежь приобретает различные знания и навыки. Проектирование и постройка модели знакомит с морским делом, судостроением, основами математики, физики, черчения, геометрии. Моделист должен прекрасно владеть столярным и слесарным инструментом.

IX. Реклама проектного изделия.

«Вспомните свои детские годы, когда у лужи или запруды вы, вы, надувая щеки, дули изо всех сил на первый в своей жизни парусный корабль: ореховую скорлупу, щепку с воткнутым в нее картонным флажком. А может быть, просто кусочек коры, «оснащенный» дубовым листком. Какая радость охватывала вас! Ведь вы сами творили чудо- ваш корабль плыл по ветру! И вы представляли себя на этом корабле отважным капитаном, бороздящем моря и океаны! Закажите модель ледокола у нас по адресу: Тюменская область, ЯНАО, г. Новый Уренгой МБОУ «СШ №7» Гафаров Хайрулла, Бутаков Игорь.

X. Самооценка проекта.

После долгих часов кропотливой работы модель ледокола наконец завершена. В памяти живут подробности постепенного создания модели, и успешное окончание работы вызывает чувство удовлетворения. Впечатление, которое производит настоящая модель ледокола просто огромно. Мы уверены, что модель ледокола и вообще судомоделирование увлечет так же и многих моих друзей и одноклассников, которые тоже с удовольствием будут заниматься этим увлекательным делом. А в душе у нас ощущается потребность приняться за следующий проект, чтобы улучшить то, что может быть, показалось неудачным, использовать приобретенный опыт и возникшие идеи.

XI. Используемая литература.

1. Андриенко В. Портовые и рейдовые ледоколы России // Судостроение. 2002. № 2. С. 72-77.
2. Каштелян В., Рывлин А., Фаддеев О., Ягодкин В. Ледоколы. Л. Судостроение, 1972. С. 10-13.
3. Евсеев Л. Первые советские ледоколы // Техника — молодёжи. 1976. №8. С. 48-49.
4. Стефанович А. Первые арктические ледоколы советской постройки // Судостроени. 1989. №1. С.55-57.
5. Боечин И. Великолепная четверка // Техника — молодёжи. 1995. №5. С. 26-27.
6. Широкорад А. Битва за Русскую Арктику XVI-XXI вв. М.: Вече, 2008. С.237-241.
7. Белкин С. Сокрушающие лед. М.: Знание, 1983. С. 107-119.

Приложение 1

Приложение 2 

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

Приложение 14

Приложение 15

Приложение 16

Приложение 17

Приложение 18

Приложение 19

Приложение 20

Приложение 21

Приложение 22

Приложение 23

Приложение 24