Производители из Мичигана восстанавливают затонувший вьетнамский патрульный катер в честь ветеранов

Сотрудничество специалистов по литью и механической обработке для реконструкции утраченного компонента патрульного катера вьетнамской эпохи

Производители Eagle CNC и Eagle Alloy из Маскегона проверили свои возможности, когда решили воспроизвести ключевой компонент патрульного катера вьетнамской эпохи в виде стальной отливки. Для команды, проводившей кастинг, этот проект — нечто большее, чем просто ремонт лодки; речь идет о сохранении истории, почтении наследия тех, кто служил и жертвовал собой, и обеспечении того, чтобы их истории продолжали рассказываться будущим поколениям.

«Можно ли воссоздать эту часть?»

Именно такой вопрос задал Марк Фазакерли, осматривая проржавевшую и сломанную деталь, извлеченную из затонувшего корпуса его лодки. Это был обманчиво простой вопрос, потому что это была не просто какая-то деталь и не просто лодка. Судно представляло собой оригинальный Mark I PBR (патрульный катер, речной транспорт) времен войны во Вьетнаме, а рассматриваемая деталь представляла собой корпус насоса 60-летней давности, жизненно важный компонент системы привода. Когда корпус насоса вышел из строя, лодка неожиданно затонула в озере Маскегон.

Связь Фазакерли с PBR является одновременно профессиональной и глубоко личной. Ветеран военно-морского флота, участвовавший во Вьетнамской войне, он был почти назначен на службу в PBR, прежде чем был назначен на операции LSD (Десантный Корабль, Док). Его интерес к PBR отражает прочное чувство связи с теми, кто служил на реках во Вьетнаме, некоторые из которых являются друзьями из его сообщества в Маскегоне, служившими на борту PBR. Для Марка Фазакерли возрождение PBR было не просто ремонтным проектом; это была миссия, чтобы почтить память прошлого и тех, кто служил.

Чтобы ответить на этот призыв, вмешались компании Eagle Alloy и Eagle CNC из Маскегона, которые являются давними лидерами в области литья металлов и механической обработки. Это была подходящая связь, поскольку Марк Фазакерли также является соучредителем Eagle Alloy и сопредседателем совета директоров обеих компаний. За этим последовало многомесячное сотрудничество между инженерами, литейщиками и специалистами по механической обработке, каждый из которых привнес свой опыт, чтобы помочь восстановить частичку военно-морской истории. Результат был больше, чем просто технический успех; это была дань уважения ветеранам и свидетельство того, чего можно достичь благодаря командной работе и общим обязательствам.

Историческое значение PBR

Речные патрульные катера были одними из самых знаковых судов Вьетнамской войны. Они служили в составе Военно-морского флота Брауна, названного в честь мутных условий рек и дельт Вьетнама. Эти лодки не имели гребных винтов и могли работать на глубине всего 18 дюймов, что делало их идеальными для патрулирования мелких и узких внутренних водных путей, куда традиционные военные корабли не могли зайти.

Общие сведения о фильме:в «Апокалипсисе сегодня» лодка, на которой вверх по реке везет капитана Уилларда (Мартин Шин), является PBR.

PBR находились на вооружении с 1966 по 1973 год. Небольшие, маневренные и тяжеловооруженные, они выполняли задачи высокого риска, такие как разведка рек и каналов на наличие сил противника, остановка вражеских поставок и разведывательное патрулирование. Они также были основными судами, проводившими засады на территории противника. Экипажи действовали в условиях постоянной угрозы и частого огня, что делало дежурство ПБР одним из самых опасных заданий на войне. На борту этих судов служило около 3500 моряков, рискуя своей жизнью на театре военных действий, который часто упускают из виду.

Лодка в центре этого проекта имеет особую историческую ценность. Это Mark I PBR, первая модель, использовавшаяся во Вьетнаме. Из 161 лодки Mark I, построенной ВМФ, эта лодка № 161 — самая последняя в своем роде, которая была произведена, и единственная известная Mark I, которая все еще находится в эксплуатации.

«PBR идет в заливе Суйсун», 1966 г. (Национальный архив)

Покиньте корабль! Серьезная неудача становится возможностью

PBR Марка Фазакерли несколько раз демонстрировался на авиашоу Wings Over Muskegon, и каждый День памяти он принимает участие в мероприятии, посвященном Дню ветеранов, вместе с подводной лодкой USS Silversides. Его работа обеспечивает редкую практическую связь с прошлым и является живым напоминанием о мужестве и самопожертвовании храбрых людей, участвовавших во Вьетнамской войне.

PBR № 161 на выставке в Музее подводных лодок USS Silversides в Маскегоне, штат Мичиган

Но, как назло, выживание в войне не избавило страну от неприятностей мирного времени. Во время маршрутной прогулки лодка внезапно затонула. PBR регулярно совершал прогулки по озеру Маскегон, и именно в этот день на борту раздался сильный шум — затем без предупреждения лодка начала быстро набирать воду. Пассажирам, в том числе зятю Марка, пришлось прыгнуть за борт, поскольку лодка затонула под ними.

В течение четырех минут PBR № 161 затонул на глубине 53 футов. К счастью, на помощь пассажирам пришли близлежащие рыбаки, и никто не пострадал. Справа:рыбаки спасают пассажиров и экипаж ПБР №161.

Марк думал, что больше никогда не увидит свою лодку, но дайверы вызвались помочь, используя спасательные воздушные шары, чтобы поднять ее обратно на поверхность. После осмотра лодки причина поломки стала ясна:отломился кусок корпуса насоса. Этот компонент соединяет и защищает детали, отвечающие за откачку воды и движение лодки. Когда это не удалось, система вместо этого начала быстро перекачивать воду в лодка вместо того, чтобы выйти наружу, в результате чего она затонула.

Каждый PBR имеет два таких корпуса, по одному с каждой стороны двигательной установки. Учитывая их возраст и идентичный материал, было решено заменить их обоих. Но возникло препятствие:оригинальные детали больше не производились, а излишки ВМФ иссякли несколько десятилетий назад. Именно тогда проявилась изобретательность, и Марк увидел возможность перепроектировать деталь с небольшой помощью своих друзей.

"Если бы у меня не было прямого доступа к литейному и механическому цеху, я бы не смог воспроизвести эту деталь. На этом функциональное использование лодки закончилось бы", - сказал Марк.

Eagle Alloy и Eagle CNC приняли вызов. Объединив опыт Eagle Alloy в области литья с прецизионной обработкой Eagle CNC, они приступили к обратному проектированию детали. Это включало анализ поврежденного компонента, чтобы понять его структуру и функции, а затем отливку и обработку с нуля для еще большей производительности и долговечности.

Совместный процесс:от сканирования до трансляции

Не имея никаких чертежей для работы, Eagle Alloy и Eagle CNC тесно сотрудничали от концепции до завершения, начиная с тщательной цифровой реконструкции и шаг за шагом переходя к современному производственному процессу.

Eagle Alloy сосредоточилась на проектировании пресс-форм и подготовке отливки, тогда как Eagle CNC — производитель отделочной обработки — позаботился о том, чтобы конструкция и конечный продукт соответствовали всем необходимым спецификациям. Обе команды работали одновременно, но независимо, сохраняя согласованность, чтобы обеспечить высокое качество, минимизировать производственные проблемы и сделать весь производственный процесс более плавным.

Ниже представлен обзор пути, которым они воспользовались при замене треснутых корпусов насосов PBR.

3D-сканирование и создание 3D-моделей

Первым шагом было сканирование оригинальных корпусов насосов с использованием технологии 3D-сканирования. В результате было создано детальное цифровое изображение поверхности и формы детали. Компания Haven Metrology выполнила этот шаг и вернула 3D-сканы оригинальных деталей и подробную 3D-модель в компании Eagle Alloy и Eagle CNC. Они стали отправной точкой для проектирования формы для отливки и управления остальным процессом.

Проектирование пресс-форм и моделирование отливки

Компания Eagle Alloy взяла на себя разработку формы и моделирование литья в цифровой среде. Их штатные инженеры использовали программное обеспечение для 3D-моделирования и моделирования литья, чтобы создать план литья.

Оригинальные корпуса насоса были изготовлены из никель-твердого железа, чрезвычайно твердого, но в то же время хрупкого материала. Анализ сломанной детали выявил обширные внутренние микротрещины, и инженеры Eagle Alloy пришли к выводу, что охрупчивание с течением времени, вероятно, привело к выходу детали из строя. Переход на нержавеющую сталь лучше всего послужит изделию и обеспечит долговечность и устойчивость к экстремальным температурам. Но сначала компания Eagle Alloy должна была быть уверена, что сможет успешно изготовить деталь из альтернативного материала.

Моделирование литья, выполненное в программном обеспечении MAGMA, было ключевой частью процесса планирования, особенно потому, что для новой детали будет использоваться другой материал. Инженерам Eagle Alloy необходимо было оптимизировать литниковую систему формы и стратегию разливки, чтобы свести к минимуму вероятность появления дефектов. Справа:моделирование затвердевания корпуса насоса в МАГМА, показано поперечное сечение (сплав Eagle).

«Оригинальная деталь была изготовлена из железа, а железо течет намного лучше, чем сталь», — объяснил Джейсон Кляйн, технический директор Eagle Alloy. «Лезвия опускаются почти на 1/8 дюйма, поэтому нам нужно было убедиться, что металл попадет туда, и он будет достаточно горячим, чтобы заполнить все укромные уголки и щели».

Этот процесс, начиная с автоматизированного проектирования (САПР) и заканчивая моделированием, является частью так называемого проектирования для производства (DFM). DFM означает проектирование деталей не только с учетом производительности, но и с целью повышения эффективности и рентабельности производства. Это помогает инженерам сделать правильный выбор на ранней стадии, поэтому окончательную деталь можно с уверенностью изготовить в соответствии с необходимыми спецификациями еще до заливки металла.

В то же время Eagle CNC провела отдельный анализ. Их инженеры заметили множество несоответствий в двух оригинальных корпусах насосов, что не обязательно было сюрпризом, учитывая технологические достижения в производстве за последние 60 лет. Выбрав средний путь, компания Eagle CNC установила номинальные размеры, чтобы гарантировать соответствие новых компонентов современным производственным стандартам.

Обе компании тесно общались, чтобы гарантировать, что форма и полученная в результате литая деталь будут включать в себя достаточный станочный парк, чтобы позволить Eagle CNC вырезать критические размеры.

Кроме того, компания Eagle CNC приступила к созданию с нуля латунных вставок — подшипников вала, проходящих через корпус насоса. "Я потратил более двух часов хирургическим путем, извлекая оригинальную деталь из сломанного корпуса. Как только я извлек старую деталь из корпуса, я занялся обратным проектированием формы", - вспоминает Брэндон Мид, менеджер по технологическому проектированию в Eagle CNC.

Эти вставки позже будут нарезаны резьбой и ввинчены в корпус главного насоса, что позволит валу турбины вращаться и приводить лодку в движение.

3D-печать и литье

Как только проект формы нового корпуса насоса был готов, физическая форма была напечатана на 3D-принтере компанией Humtown Products из Огайо, которая специализируется на 3D-печатных песчаных формах. Хотя основным процессом Eagle Alloy является формование корпуса, формование с помощью 3D-печати является отличным вариантом для прототипов и небольших объемов производства.

После печати компания Humtown доставила формы в компанию Eagle Alloy для заливки металлических отливок. Справа:оператор Eagle Alloy собирает трехкомпонентный стержень в форму (Eagle Alloy).

Чтобы подобрать правильный кастинг, потребовалось несколько попыток. Сложная внутренняя структура детали привела к необходимости перехода от двухчастной к трехчастной форме для ее правильной сборки, что потребовало нескольких доработок.

Несмотря на трудности, быстрая обратная связь и сотрудничество с Humtown позволили быстро внести коррективы, и в конечном итоге команды пришли к работающей конструкции пресс-формы. Затем компания Eagle Alloy завершила заливку в своем литейном цехе, а отлитая деталь была отправлена в компанию Eagle CNC для завершения работы.

Обработка на станке Eagle CNC

В производственном процессе обработка на станке с ЧПУ часто является последним и одним из самых важных этапов:именно здесь добавляются все окончательные детали, соблюдаются критические допуски и вносятся любые другие корректировки для завершения детали.

У группы обработки уже была возможность изучить модели и спланировать программы обработки, но настоящая работа началась, когда они получили отливки от Eagle Alloy. Они установили специальные инструменты, спроектировали приспособления для удержания заготовок и тщательно измеряли на протяжении всего процесса, чтобы убедиться, что все детали подходят друг к другу и функционируют так, как запланировано.

Поскольку этот проект был очень сложным и требовалось много материальных и трудовых инвестиций, компания Eagle CNC знала, что у них нет права на ошибку. Брэндон Мид тесно сотрудничал с Operation Black Sheep, некоммерческой организацией из Маскегона, занимающейся чествованием истории PBR и ветеранов, которые в них служили. Компания Black Sheep недавно восстановила свою собственную модель Mark II PBR и предоставила ценную информацию о том, как отдельные детали соединяются друг с другом, чтобы сделать лодку функциональной. Они также хранили PBR Марка на своем складе, пока он не работал, обеспечивая легкий доступ производителям для проверки.

«Я хотел понять эту деталь и ее применение», — сказал Брэндон. "Просто увидеть отверстия в детали - это еще не все, важно знать, для чего они нужны, и понимать сопрягаемые компоненты. Это позволит определить размеры, допуски, зазоры, а иногда даже улучшить".

Слева направо:необработанное литье в Eagle Alloy; участие в монтаже на Eagle CNC; деталь после обработки на Eagle CNC

Частично основываясь на новых знаниях, которые Брэндон получил во время своих визитов в Black Sheep, Eagle CNC действительно прошла через ряд итераций своего первоначального плана. По их оценкам, обработка первой части заняла почти две недели. Вторая часть, по словам президента Eagle CNC Джейсона Кларка, заняла около четырех часов.

Eagle CNC использовала несколько станков для обработки деталей. Корпус насоса был обработан на горизонтально-фрезерном станке Doosan 5500 с использованием двух обрабатывающих приспособлений (собственно изготовленных по индивидуальному заказу) для удержания детали для обработки. Между тем, латунная вставка, проходящая через сердечник детали, была изготовлена на складе на горизонтальном токарном станке Mazak Multiplex 6200Y с полностью индивидуальными приспособлениями и программированием, разработанным Eagle CNC.

Работа Eagle CNC в качестве ключевого партнера в сотрудничестве над реконструированным корпусом насоса продемонстрировала широту их навыков обработки.

«Мы все знали, что у нас есть возможности», — сказал Джейсон Кларк. «Это здорово, когда вы можете протестировать свой инженерный отдел с помощью чего-то подобного и увидеть, как он превращается в продукт и готовое решение».

Брэндон Мид, менеджер по проектированию систем ЧПУ компании Eagle, с обеими готовыми деталями

<ем>
Слева направо:оригинальный корпус насоса; модернизированный корпус насоса

<ем>
Слева направо:оригинальный подшипник вала; модернизированный подшипник вала

Совместное производство — ключ к качеству и эффективности

Одной из самых сильных сторон этого проекта было сотрудничество между обрабатывающими и литейными компаниями внутри Eagle Group. Хотя Eagle CNC могла бы обработать деталь непосредственно со склада, этот подход был бы гораздо более материалоемким и дорогостоящим. За счет отливки детали и последующей механической обработки общая стоимость проекта была снижена на тысячи долларов. Затраты на обработку только одной заготовки могли бы увеличить стоимость в четыре раза.

Подобный вид сотрудничества является отличительной чертой подхода Eagle Group, предлагающего клиентам комплексное решение для сложных компонентов. В данном случае это также вернуло к жизни исторически значимую деталь, чего ни одна команда не смогла бы достичь в одиночку.

За пределами металла:что представляет собой проект PBR компании Eagle Group

На реализацию идеи модернизации сломанного корпуса насоса от концепции до завершения ушло четыре месяца. Новый компонент уже готов, и Eagle Group проводит несколько дополнительных ремонтных работ, чтобы привести лодку в отличное состояние. Марк Фазакерли надеется вернуть его на воду к 4 июля.

Для многих людей времен войны во Вьетнаме PBR № 161 является мощным символом. Это реальный способ сохранить историю и сохранить ее для будущих поколений.

Коллаж на верхней странице:PBR (патрульный катер, речной) на реке Ми Тхо, Южный Вьетнам, июнь 1969 г. (Национальный архив); Операторы Eagle Alloy заливают нержавеющую сталь в формы для корпуса насоса