Λίγα Λόγια για την Ιστορία και την Κατασκευή των Αλουμινένιων Σκαφών

Το αργίλιο ή αλουμίνιο (aluminium) με σύμβολο Al είναι ένα αργυρόλευκο μέταλλο, στοιχείο που ανήκει στην ομάδα IIIA (13) του περιοδικού συστήματος, μαζί με το βόριο. Είναι από τα πιο ελαφρά μεταλλικά στοιχεία σε ειδικό βάρος, περίπου το 1/3 του χάλυβα. Υπάρχει άφθονο στο φλοιό της Γης και είναι το 3ο αφθονότερο χημικό στοιχείο στον πλανήτη μας, μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο. Από την άλλη πλευρά, απαντάται, συνήθως, ενωμένο σε περισσότερα από 270 διαφορετικά ορυκτά.
Η πρωταρχική πηγή για τη βιομηχανική παραγωγή του μετάλλου είναι ο βωξίτης.

Το μεταλλικό αλουμίνιο έχει (φαινομενικά) υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Αυτό στην ουσία συμβαίνει γιατί με την έκθεση του μετάλλου στην ατμόσφαιρα σχηματίζει στιγμιαία ένα λεπτό επιφανειακό, μη ορατό, στρώμα οξειδίου, το οποίο και εμποδίζει τη βαθύτερη διάβρωσή του. Επίσης, εξαιτίας της σχετικά χαμηλής του πυκνότητας και της εγγενούς χημικής τάσης του, δημιουργεί μεγάλη ποικιλία κραμάτων.

Λόγω της εξαιρετικής αντοχής του στη διάβρωση, υπερτερεί του σιδήρου και του χάλυβα. Το καθαρό αλουμίνιο είναι αρκετά μαλακό και όλκιμο. Υφίσταται εύκολα κατεργασία με χύτευση και με αφαίρεση υλικού. Επίσης, παρουσιάζει πολύ καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Το αλουμίνιο με περιεκτικότητα 2,5–6,3% χαλκού είναι κράμα με υψηλή αντοχή και ονομάζεται ντουραλουμίνιο.Όταν το κράμα αλουμινίου θερμανθεί σε θερμοκρασία 500 βαθμών Κελσίου, ο χαλκός διαλύεται μέσα στο καθαρό αλουμίνιο. Εκτός του χαλκού περιέχονται και άλλα πρόσθετα κραματικά στοιχεία μαγνήσιου και σπανιότερα, μαγγανίου και πυριτίου. Το ντουραλουμίνιο ανακαλύφτηκε από τον Γερμανό χημικό και μεταλλουργό Alfred Wilm το 1906.

Σε γενικές γραμμές, τα ντουραλουμίνια παρουσιάζουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, οι οποίες οφείλονται στη σκλήρυνσή τους με δημιουργία κατακρημνισμάτων και χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην αεροναυπηγική, λόγω του χαμηλού τους βάρους και της εξαιρετικής τους αντοχής.

Άλλα κράματα αλουμινίου χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία, τη ναυπηγική, τη διαμόρφωση οικιακών συσκευών καθημερινής χρήσης, κ.α.

Κατ' αρχάς, οι κατασκευαστές θεωρούσαν ότι το αλουμίνιο ήταν ένα ακατάλληλο υλικό για την κατασκευή σκαφών. Από την πλευρά, όμως, των ναυπηγών τα πράγματα ήταν διαφορετικά, γιατί έβρισκαν τα πολλά πλεονεκτήματα και τα ελάχιστα μειονεκτήματα του υλικού.

Η κατασκευή σκαφών από αλουμίνιο δεν είναι και κάτι το νέο. Το πρώτο αλουμινένιο σκάφος ήταν μια λάντζα που μετέφερε νέφτι, μήκους 5,20μ με το όνομα "Zephir" στην Ελβετία το 1890.Το πιο παλαιό αλουμινένιο σκάφος, γνωστό στις μέρες μας είναι το μηχανοκίνητο "Diana II" μήκους 16,80μ για μεταφορά επιβατών που κατασκευάστηκε στην Αγγλία το 1931, χρησιμοποιήθηκε σαν βοηθητικό στο 2ο Παγκόσμιο Πόλεμο και υπάρχει ακόμη και σήμερα.
Στις αρχές του 2ου Παγκοσμίου Πολέμου, στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής αναπτύχθηκε σε υψηλό βαθμό η στεγανοποίηση των συνδέσεων και ματίσεων των κατασκευαστικών μελών των αλουμινένιων σκαφών με περτσίνια.

Σε όλες τις ανεπτυγμένες χώρες και αγορές, η εκτίμηση γι' αυτό το υλικό είναι ήδη εδραιωμένη. Σε μικρά και μεγαλύτερα ναυπηγεία κατασκευάζονται με παραγωγικές διαδικασίες, κανό, βάρκες, ταχύπλοα, κρούιζερς, ιστιοφόρα, καταμαράν, περιπολικά και ταχύπλοα σκάφη για το Λιμενικό και τις Ένοπλες Δυνάμεις διαφόρων χωρών κ.α.

Για την κατασκευή ενός αλουμινένιου σκάφους χρησιμοποιούνται διάφορα κράματα φύλλων (ελασμάτων) και μορφοαλουμινίων (προφίλ), με αντίστοιχους Κωδικούς, ανάλογα με τη χρήση, την ποιότητα και το κόστος.

Οι πλέον χρησιμοποιούμενοι για συγκολλήσεις (όχι για περτσίνια), είναι για τα ελάσματα με Κωδικό κράματος Νο 5052 ή 5086, για τα "τυποποιημένα προφίλ" (λάμες, γωνίες, μπάρες, κλπ.) Νο 5083 ή 6061-Τ6 και για τα "προφίλ κατά παραγγελία" Νο 6063-Τ5.

Ελάσματα διαφόρων κραμάτων, χρησιμοποιούνται από πάχη 1,50 - 65 χιλιοστά, με αντίστοιχα βάρη από 4,30 - 172 κιλά/τετρ. μέτρο. Σε περιπτώσεις διαμόρφωσης καταστρωμάτων, δαπέδων και άλλων χώρων, χρησιμοποιούνται ''αντιγλιστρικά ελάσματα με ρομβοειδείς προεξοχές'', για λόγους προστασίας των επιβαινόντων, σε περιοχές που δε γίνονται επενδύσεις με κατάλληλη ξυλεία.

"Τυποποιημένα προφίλ" διαφόρων διατομών, όπως γωνιές, προφίλ "Τ", "Ζ", "Π", "Η", λάμες, μπάρες, σωλήνες, κ. α., διατίθενται στο εμπόριο, σε διάφορες διατομές, για τη διαμόρφωση των διαφόρων κατασκευαστικών μελών ενός σκάφους.

Πριν από πολλά χρόνια, η ένωση των μετάλλων, μεταξύ τους, γίνονταν με περτσίνια. Στις μέρες μας, τα περτσίνια αντικαταστάθηκαν με την ηλεκτροκόλληση, εκτός από ορισμένες περιπτώσεις, που απαιτείται ακόμη η χρήση τους.

Υπάρχουν διάφοροι μέθοδοι συγκόλλησης αλουμινίου, αλλά οι πλέον σύγχρονοι είναι με "Αργκόν" ή με "Πλάσμα".
Η διαδικασία συγκόλλησης με "Αργκόν" δημιουργεί καθαρές συγκολλήσεις σε όλες τις θέσεις (επίπεδες, οριζόντιες, κάθετες και ουρανού) και εκεί που η εμφάνιση μετράει.
Η διαδικασία συγκόλλησης με "Πλάσμα" μπορεί να έχει αρκετές ομοιότητες με τη διαδικασία με "Αργκόν", αλλά έχει περισσότερα πλεονεκτήματα απ’ αυτήν. Είναι ιδανική για πάχη που δεν ξεπερνούν τα 8 χιλιοστά.

Πάντως, σε γενικές γραμμές, η ταχύτητα συγκόλλησης αλουμινίου είναι σχεδόν τριπλάσια από την αντίστοιχη με του χάλυβα.

Οι Βασικές Οδηγίες και Λεπτομέρειες για την σύνδεση των διαφόρων κατασκευαστικών μελών των αλουμινένιων σκαφών είναι απαραίτητες σύμφωνα με τους αντίστοιχους Διεθνείς Κανονισμούς, για ποιότητα και αντοχή.

Εδώ, θα πρέπει να σημειωθεί ότι, το "σκέλος συγκόλλησης" (πάχος συγκόλλησης) καθορίζεται από τις πλευρές του ισόπλευρου τριγώνου που διαμορφώνεται και ισούται με το πάχος του λεπτότερου ελάσματος ή κατασκευαστικού μέλους που θα συγκολληθεί μείον 1,6mm. και ισχύει για πάχη μέχρι 13mm.
Για τη συγκόλληση παχών από 13–25mm., ισούται με το πάχος του λεπτότερου που θα συγκολληθεί μείον 3,2mm.

Σε περιπτώσεις συγκολλήσεων "τυποποιημένων προφίλ" πάνω σε ελάσματα, αυτές γίνονται, αναλόγως των περιπτώσεων, "Αλυσιδωτές" ή "Ζικ-Ζακ".

Στις μέρες μας, η εξέλιξη της τεχνολογίας κατασκευής και η βιομηχανοποίηση παραγωγής σκαφών αλουμινίου βρίσκεται σε υψηλό επίπεδο.

Η κοπή των διαφόρων μελών του σκάφους πάνω σε ελάσματα, γίνεται με κάποιο κατάλληλο τύπο Παντογράφου,όπως του ART CNC Aluminium Router ή το Robotic CNC Plasma, που δημιουργo΄υν μια λεία και με μεγάλη ακρίβεια κοπή, ανάλογη των αντίστοιχων Αναλυτικών Σχεδίων Φυσικού Μεγέθους, που διατίθενται γι'αυτή την παραγωγική διαδικασία και η οποία πραγματοποιείται σε μικρό χρονικό διάστημα.

Ανεξάρτητα της Μεθόδου Διαμόρφωσης και Εφαρμογής των κατασκευαστικών μελών ενός σκάφους, τις περισσότερες φορές, η Ανέγερσή του γίνεται Ανάποδα, πάνω σε μια Σχάρα Ανεγέρσεως, η οποία κατασκευάζεται και στηρίζεται Απόλυτα Οριζοντιωμένη πάνω σε τσιμενταρισμένο δάπεδο.

Πρώτα διαμορφώνεται και εφαρμόζεται ο Σκελετός του πάνω στη Σχάρα και στη συνέχεια στηρίζονται τα πετσώματα πυθμένα και πλευρών. Ακολουθεί η προσεκτική αναστροφή του κουφαριού και η συνέχιση των εργασιών, μέχρι την αποπεράτωσή τους.

Άλλες, πλέον οργανωμένες εταιρείες, χρησιμοποιούν για τη διαμόρφωση του κουφαριού, ειδικές μεταλλικές περιστρεφόμενες βάσεις, ώστε να προσφέρεται μια άνετη και εποπτική εργασία.

Σε περιπτώσεις κατασκευής μικρών σκαφών, με πλατύ πυθμένα ή με πυθμένα τύπου "V", μερικές φορές, η Ανέγερσή τους γίνεται κανονικά. Η κατασκευή ξεκινά πρώτα με τη διαμόρφωση και την εφαρμογή του πετσώματος πυθμένα. Το πέτσωμα στηρίζεται δεξιά και αριστερά της Κεντρικής Γραμμής και μετά ακολουθούν οι νομείς, οι διαμήκεις ενισχύσεις και τα υπόλοιπα κατασκευαστικά του μέλη σε συνδυασμό με τις πλευρές του.
Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η Μέθοδος, χρησιμοποιείται, περισσότερο, σε χώρες όπου διάφορες εταιρείες διαθέτουν όλα τα μέλη ενός αλουμινένιου σκάφους σε ''Κιτ'', συμπεριλαμβανομένου και του πετσώματός τους, μαζί με Σχεδιαγράμματα και Οδηγίες για Ιδιοκατασκευαστές.

Σε γενικές γραμμές, έχει αποδειχτεί στην πράξη ότι η Σειρά Εργασίας είναι συνάρτηση των απαιτήσεων της κατασκευής, της εμπειρίας του ανθρώπινου δυναμικού και των μηχανημάτων που διατίθενται.

Κύρια Χαρακτηριστικά:
Μήκος Ολικό 9,24μ.  Πλάτος Μέγιστο 3,40μ.
Έξαλα Πλώρης 1,34μ.  Έξαλα Πρύμης 1,18μ.  Βύθισμα 0,57μ.

Μέθοδος Κατασκευής:
Μονοκόμματοι Νομείς με Διακεκομμένες Διαμήκεις Ενισχύσεις.

Scantlings:

Πάχος Ελασμάτων (Κωδικός κράματος 5086) και Διατομές Μορφοαλουμινίων (προφίλ) (Κωδικός Κράματος 5083).

Πυθμένας, Νεροδιώχτης, Πλευρές και Παπαδιά. 4mm. 

Κατάστρωμα, Φρακτές, Πλευρές και Οροφή Υπερκατασκευής. 3mm.

Έδρες Νομέων. 6,5mm κάθε 300mm.

Κοράκι. 12mm.

Παπαδιά (Καθρέπτης). 4mm.

Οριζόντιο Έλασμα Καρένας. 12x140mm.

Πλευρές και Οροφή Υπερκατασκευής. 3mm.

Φρακτές (Τοιχώματα). 3mm.

Έδρες Νομέων. 6,5mm κάθε 300mm.

Συνδετικοί Αγκώνες Νομέων στις Πλευρές και τον Πυθμένα. 60x260mm κάθε 300mm.

Κάθετες Ενισχύσεις Βάσης Μηχανής. 6,5mm.

Οριζόντιες Ενισχύσεις Βάσης Μηχανής. 8mm.

Καρένα. Κάθετη Λάμα 12x80mm.

Μονοκόμματοι Νομείς. Λάμες 6,5x50 κάθε 300mm.

Ζυγά Καταστρώματος. Λάμες 6,5x40/65mm κάθε 300mm.

Διαμήκεις Ενισχύσεις Τσακίσματος και Καταστρώματος. Στρογγυλή Μπάρα διαμέτρου 12,50mm.

Κάθετη Λάμα στο Τσάκισμα των Πλευρών. 10x75mm.

Διακεκομμένες Διαμήκεις Ενισχύσεις Σκάφους. Λάμες 6,5x50mm κάθε 450mm.

Μπικεριές για τη στήριξη των Πλευρών της Υπερκατασκευής. Λάμες 4,5x120mm.

Ζυγά Οροφής Καμπίνας και Ενισχυτικά Πλευρών της. Λάμες 4x4mm.

Κάθετες Ενισχύσεις Παπαδιάς. Λάμες 6,5x50mm κάθε 300mm.

Οριζόντιες Ενισχύσεις Παπαδιάς. Λάμες 6,5x125 κάθε 600mm.

Ενισχύσεις Φρακτών. Λάμες 5x50mm κάθε 300mm.

Κύρια Χαρακτηριστικά: 

Μήκος Ολικό 13,40μ.  Πλάτος Μέγιστο 4,12μ.

Έξαλα Πλώρης 1,80μ.  Έξαλα Πρύμης 1,40μ.  Βύθισμα 2,00μ.

Ιστιοφορία τύπου Yawl (Γιόολ) 88,50τ.μ.

Μέθοδος Κατασκευής:
Μονοκόμματες Διαμήκεις Ενισχύσεις και Διακεκομμένους Νομείς.

Scantlings:
Πάχος Ελασμάτων (Κωδικός κράματος 5086) και Διατομές Μορφοαλουμινίων (προφίλ) (Κωδικός κράματος 5083).

Πυθμένας Σκάφους. 5,5mm.

Πλευρές Σκάφους. 4,5mm.

Κατάστρωμα. 4mm.

Παπαδιά (Καθρέφτης). 5,5mm.

Έλασμα Καρένας στον Πυθμένα της. 12mm. 

Πλευρικά Ελάσματα Καρένας και Κάθετες Ενισχύσεις της. 10mm.

Κοράκι. 12mm.

Πλευρές και Οροφή Υπερκατασκευής.3mm.

Φρακτές (Τοιχώματα). 5mm.

Έδρες Νομέων και Εγκάρσια Διαχωριστικά Καρένας. 6,5mm με Φλάντζα 50mm κάθε 300mm.

Κάθετες Ενισχύσεις Βάσης Μηχανής. 6,5mm.

Οριζόντιες Ενισχύσεις Βάσης Μηχανής. 8mm.

Κάθετη Λάμα Καρένας. 12x110mm. 

Μονοκόμματες Διαμήκεις Ενισχύσεις Καρένας. Λάμες 6,5x70mm κάθε 300mm.

Μονοκόμματες Διαμήκεις Ενισχύσεις Σκάφους. Λάμες 6,5x90mm κάθε 300mm.

Διακεκομμένοι Νομείς. Λάμες 9x90 κάθε 900mm.

Ζυγά Καταστρώματος. Λάμες 6,5x70 κάθε 300mm.

Μπικεριές για τη στήριξη των Πλευρών της Υπερκατασκευής. Λάμες 4,5x120mm.

Ζυγά Οροφής Καμπίνας και Ενισχυτικά Πλευρών της. Λάμες 5x50mm.

Κάθετες Ενισχύσεις Παπαδιάς. Λάμες 6,5x90mm κάθε 300mm.

Οριζόντιες Ενισχύσεις Παπαδιάς. Λάμες 9x140 κάθε 680mm.

Ενισχύσεις Φρακτών. Λάμες 5,5x75mm. κάθε 300mm.

Σε περιπτώσεις σύνδεσης 2 διαφορετικών μετάλλων (διμεταλλικές συνδέσεις), συνήθως ναυπηγικού χάλυβα (Steel 37) με αλουμίνιο, (χαλύβδινο σκάφος με υπερκατασκευή από αλουμίνιο), απαιτείται η προστασία της σύνδεσης, αποτρέποντας την απ΄ευθείας επαφή τους, για λόγους διάβρωσης του χάλυβα και του αλουμινίου. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός ενδιάμεσου παρεμβύσματος. Ένα από τα πλέον αξιόπιστα, σύμφωνα με τους "Διεθνείς Κανονισμούς και Πρότυπα" είναι το Delta Strip ή Delta Couple από την DuPont, γνωστό στην Ευρώπη σαν TriClad.
Αυτό το παρέμβυσμα είναι διαμορφωμένο από 3 μεταλλικούς αγωγούς αεροστεγώς πρεσαρισμένων μεταξύ τους. Ο κάτω είναι από χάλυβα (LRA Shipplate Gr.A) ή (St.52-3N). O ενδιάμεσος από καθαρό αλουμίνιο (Al.99,5% - κράμα 1050A) και ο επάνω από αλουμίνιο πολύ ανθεκτικό στη διάβρωση (Αl-Mg4,5-Mn - κράμα 5083).
Για τη σύνδεση του παρεμβύσματος με το σκάφος και το αλουμίνιο, πρώτα ποντάρεται το παρέμβυσμα με το χαλύβδινο σκάφος και στη συνέχεια με την αλουμινένια υπερκατασκευή.
Η τελική συνεχής συγκόλληση ξεκινάει πρώτα με το παρέμβυσμα και την υπερκατασκευή και στη συνέχεια με το παρέμβυσμα και το σκάφος.