CC BY
16УДК 656.62.052.4
М.Ю. Чурин, доцент ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОСАДКИ РЕКОНСТРУИРОВАННЫХ СУДОВ СМЕШАННОГО «РЕКА-МОРЕ» ПЛАВАНИЯ
В данной статье рассмотрен вопрос проявления динамической просадки реконструированных судов смешанного «река-море» плавания, выполнен анализ изменения приращений осадки в процентном отношении, определены условия безопасного движения реконструированных судов смешанного «река-море» плавания на мелководье.
Значительную часть мирового торгового флота составляют суда дедвейтом менее 5000 т. Их значительная часть имеет ограничения по районам, сезонам, удаленности от мест убежища, условиям волнения и ветра, т. е. относятся к СОРП (суда ограниченных районов плавания. В их состав включены все суда, имеющие те или иные ограничения по районам плавания, включая суда внутреннего плавания СВВП, суда смешанного плавания ССП и морские суда ограниченных районов плавания) [1]. Такие суда продолжают активно строится, составляя, например, по сухогрузным судам 47 % от общего числа всех заказов. Особенностью отечественных СОРП является то, что они были разработаны на основе судов внутреннего плавания. В конце 80-х начале 90-х годов начался новый этап развития СОРП. Как и ранее, причины нового всплеска интереса к СОРП носил сугубо экономический характер. С одной стороны, началась активная капитализация страны, появились частные судовладельцы, с другой больше прав было передано речным пароходствам, обладавшими большим количеством судов внутреннего плавания, которые потенциально могли быть конверсированы в СОРП, как нельзя лучше подходящие для работы в рамках новых экономических условиях. Рост количества СОРП за счет модернизации речных судов был весьма бурным до сотни единиц в год. Основой для внешних перевозок России в этот период были суда СОРП, существенную долю которых составили реклассифицирован-ные СВВП.
Один из вариантов реклассифицикации судов внутреннего плавания выполнялся на базе проведенных реконструкций судов, связанных с уменьшением их длины -сокращением цилиндрической вставки. Это в первую очередь коснулось судов типа « Волжский», «Волгонефть». ( табл. 1, 2 )
Таблица 1
Расчетные данные для судов типа « Волжский» [2]
Волжский пр. 05074 Волжский пр. 0574-АМ
Длина Ь, м 135,0 103,8
Ширина В, м 16,4 16,5
Осадка Т, м 3,5 3,49
Скорость ППХ, км / ч 20,0 21,0
К-т водоизмещения § 0,851 0,83
Таблица 2
Расчетные данные для судов типа « Волгонефть»
Волгонефть пр. 1577 Волгонефть пр. 1577/к
Длина L, м 128,6 102,7
Ширина В, м 16,5 16,5
Осадка Т, м 3,5 3,77
Скорость ППХ, км / ч 18,5 19,5
К-т водоизмещения S 0,845 0,857
Суда ограниченных районов плавания, как правило, осуществляют перевозки между морскими, устьевыми и речными портами. Для судов смешанного плавания, исходя из их назначения, это относится еще в большей степени. Работа судов в указанных районах характеризуется специфическими особенностями, в первую очередь стесненными условиями подходных водных путей, малыми глубинами, подверженным значительным колебаниям. В этих условиях подготовка к переходу требует дополнительных организационных мероприятий.
Требования ИМО к планированию рейса изложены в Резолюции. А 893 (21) « Руководство по планированию рейса » от 25 ноября 1999 г. [3] и в Международной Конвенции ПДМНВ 78 /95 [4], гл. VIII, (разд. А VIII/2). Требования к проведению штурманской работы при подготовке к рейсу также содержатся в части III (глава 3 «Штурманская работа при подготовке к рейсу») в руководящем документе «Наставление по штурманской службе на судах речного флота » [5]. Все эти документы содержат требование по определению минимального запаса воды под днищем при прохождении мелководных участков предстоящего перехода.
Расчет минимального запаса воды под днищем включает учет многих факторов, в том числе и учет дополнительной скоростной просадки судна при следовании на мелководье. В настоящее время существует большое количество различных методик для расчета динамической просадки судна на мелководье. Наиболее широкое применение получили следующие методики:
1) метод В. Г. Павленко для расчета приращения осадки по корме, предназначен для речных судов и толкаемых составов;
2) метод А.М. Полунина, рассчитанный для судов средних размеров (для флота сибирских бассейнов);
3) метод П.Г. Шанчурова, разработанный для определения приращения осадки кормой речных винтовых и колесных судов;
4) метод Г. И. Сухомела для определения приращения средней осадки;
5) метод А. П. Ковалева для расчета приращения кормовой осадки (усовершенствованные формулы Г. И. Сухомела);
6) универсальный метод Ремиша для морских судов с различными размерами и полнотой обводов ;
7) графический метод NPL, разработанный в Великобритании на основе модельных испытаний, теоретических вычислений и экспериментов для крупнотоннажных морских судов.
С учетом вышеизложенного, интересен вопрос об изменении характера динамической просадки судов, прощедших реконструкцию. С этой целью необходимо оценить применимость вышеприведенных методик определения динамической просадки для реконструированных судов и оценить их сходимость с результатами натурных наблюдений.
Расчеты будем производить для судов на среднем (75% от v0) и малом ходу (50% от v0), так как на мелководье, как правило, движение полным ходом не представляется возможным. Скорости судов (в м/с) на среднем и малом ходу приведены в таблице 3.
Таблица 3
Значения скорости судов
Режим движения Скорости судов на среднем и малом ходах, м/с
Волжский Волжский укороченный Волгонефть Волгонефть укороченный
Средний ход 4,17 4,375 3,86 4,05
Малый ход 2,78 2,92 2,57 2,70
Так же будем использовать различное соотношение осадки к глубине. Возьмем Т /Н равным интервалу от 0,6 до 0,9 с шагом 0,1. Каждому интервалу у каждого судна будет соответствовать своя глубина. Значение глубин сведем в таблицу 4.
Таблица 4
Расчетная глубина
Т / Н Расчетная глубина Н (м) при заданной осадке и соотношения осадки к глубине
Волжский Волжский укороченный Волгонефть Волгонефть укороченный
0,6 5,83 5,82 5,83 6,28
0,7 5,0 4,98 5,00 5,39
0,8 4,38 4,36 4,38 4,71
0,9 3,89 3,88 3,88 4,19
Результаты расчетов, проведенных по методу В. Г. Павленко [6] сведем в таблицу 5,6 и выразим в виде графиков.
Таблица 5
Динамическая просадка осадки т/х «Волжский» по методике В.Г. Павленко
Т / Н т/х « Волжский » т/х «Волжский» укороченный
а СрХ АТк, м МХ А Тк , м а СрХ АТк , м МХ А Тк , м
0,6 0,256 0,227 0,101 0,316 0,309 0,137
0,7 0,277 0,245 0,109 0,342 0,333 0,148
0,8 0,296 0,262 0,116 0,365 0,356 0,158
0,9 0,314 0,278 0,123 0,387 0,378 0,168
Таблица 6
Динамическая просадка т/х «Волгонефть» по методике В.Г. Павленко
Т / Н т/х «Волгонефть» т/х «Волгонефть» укороченный
а СрХ АТк , м МХ А Тк , м а СрХ АТк , м МХ А Тк , м
0,6 0,269 0,205 0,091 0,319 0,266 0,118
0,7 0,292 0,221 0,098 0,344 0,287 0,128
0,8 0,312 0,237 0,105 0,368 0,307 0,137
0,9 0,314 0,251 0,111 0,390 0,326 0,145
Ж - Малый ход т/х «Волжский» X - Малый ход т/х «Волжский» укороченый ♦ - Средний ход т/х «Волжский» А - Средний ход т/х «Волжский» укороченный
Рис. 1. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н
Ж - Малый ход т/х «Волгонефть» X - Малый ход т/х «Волгонефть» укороченый ♦ - Средний ход т/х «Волгонефть» А - Средний ход т/х «Волгонефть» укороченный
Рис. 2. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н
Результаты расчетов приращения осадки кормой для т/х «Волжский», т/х «Волжский» укороченного, т/х « Волгонефть» и т/х « Волгонефть» укороченной на среднем и малом ходу, рассчитанные по методу П.Г. Шанчурова, [7] сведем в таблицы 7 и 8.
Таблица 7
Динамическая просадка т/ х «Волжский» по методу П.Г.Шанчурова
Т / Н т/х «Волжский» т/х «Волжский» укороченный
СрХ А Тк , м МХ АТк, м СрХ АТк, м МХ АТк, м
0,6 0,179 0,080 0,256 0,114
0,7 0,234 0,104 0,333 0,148
0,8 0,250 0,111 0,356 0,158
0,9 0,265 0,118 0,378 0,168
Таблица 8
Динамическая просадка т/х «Волгонефть» по методу П.Г. Шанчурова
Т / Н т/х «Волгонефть» т/х «Волгонефть» укороченный
СрХ АТк, м МХ АТк, м СрХ АТк, м МХ АТк, м
0,6 0,162 0,072 0,221 0,098
0,7 0,211 0,094 0,287 0,128
0,8 0,226 0,100 0,307 0,136
0,9 0,239 0,106 0,326 0,145
На основании данных таблицы 7,8 постоим графики (Рис. 3, 4.) зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н .
■ - Малый ход т/х «Волжский» X - Малый ход т/х «Волжский» укороченый Ф - Средний ход т/х «Волжский» А - Средний ход т/х «Волжский» укороченный
Рис. 3. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н
--5 ----5 , -1 ---— 1---
II----1
0,6 0,7 0,8 0,3
т/н
■ - Малый ход т/х «Волгонефть» X - Малый ход т/х «Волгонефть» укороченый ♦ - Средний ход т/х «Волгонефть» А - Средний ход т/х «Волгонефть» укороченный
Рис. 4. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н
По методике Г. И. Сухомела [8] рассчитали динамические просадки для двух проектов т/х «Волжский» и т/х «Волгонефть» на среднем и малом ходах. Результаты расчетов представлены в таблицах 9 и 10.
Таблица 9
Динамическая просадка т/х «Волжский» по методике Г.И. Сухомела
Т / Н Волжский Волжский укороченный
СрХ АТк, м МХ А Тк , м СрХ АТк , м МХ А Тк , м
0,6 0,278 0,124 0,406 0,180
0,7 0,300 0,134 0,439 0,195
0,8 0,359 0,160 0,524 0,233
0,9 0,359 0,160 0,524 0,233
Таблица10
Динамическая просадка т/х «Волгонефть» по методике Г.И. Сухомела
Т / Н Волгонефть Волгонефть укороченный
СрХ АТк , м МХ А Тк , м СрХ АТк , м МХ А Тк , м
0,6 0,239 0,106 0,348 0,155
0,7 0,258 0,114 0,376 0,167
0,8 0,308 0,122 0,449 0,179
0,9 0,308 0,130 0,449 0,189
На основании таблиц 9, 10 постоим графики (Рис. 5, 6) зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н .
Ж - Малый ход т/х «Волжский» X - Малый ход т/х «Волжский» укороченый ♦ - Средний ход т/х «Волжский» А - Средний ход т/х «Волжский» укороченный
Рис. 5. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н
О, BOO 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000
0,6
__*- 4
а--
--- --- -- -X
";'r ~— -■-- - -■
I F=-
0.7
0,5
0,9
U - Малый ход т/х «Волгонефть» X - Малый ход т/х «Волгонефть» укороченый ♦ - Средний ход т/х «Волгонефть» А - Средний ход т/х «Волгонефть» укороченный
Рис. 6. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения T / H
Суда проекта 05074 и 0574АМ отличаются друг от друга своей длиной (длина была уменьшена на 23 %). Анализ графиков показывает, что у судна проекта 0574-АМ
(т/х « Волжский» укороченный ) приращение осадки больше, чем у судна проекта 05074 (т/х « Волжский» ). Результаты расчетов по 3-м методам (В.Г. Павленко, П.Н. Шанчуров, Г.И. Сухомел ) осредним и представим в виде таблицы 11.
Таблица 11
Зависимость приращения осадки кормой от отношения Т / Н
Т / Н Волжский СрХ ЛТК , м Волжский укороченный СрХ ЛТк , м Волжский МХ ЛТк, м Волжский укороченный МХ ЛТк, м
0,6 0,228 0, 323 0,101 0,144
0,7 0,260 0,368 0,115 0,164
0,8 0,290 0,412 0,129 0,183
0,9 0,301 0,427 0,134 0,190
На основании Таблицы 11, построим график (рис. 7) зависимости приращения осадки кормы от соотношения Т / Н .
■ - Малый ход т/х «Волжский» X - Малый ход т/х «Волжский» укороченый ♦ - Средний ход т/х «Волжский» А - Средний ход т/х «Волжский» укороченный
Рис. 7. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н
Суда типа «Волгонефть» проекта 1577 и 1577/к отличаются друг от друга своей длиной (длина была уменьшена на 20,14 %). Из расчетов графиков видно, что у судна проекта 1577/к (Волгонефть укороченный ) приращение осадки также больше, чем у судна проекта 1577 (Волгонефть). Результаты расчетов по 3-м методам (В.Г. Павленко, П.Н. Шанчуров, Г.И. Сухомел ) осредним и представим в виде таблицы 12. По данным таблицы 12 построим график (рис. 8.) зависимости приращения осадки кормы от соотношения Т/Н .
Таблица 12
Зависимость приращения осадки кормой от отношения Т / Н
Т / Н Волгонефть СрХ АТк, м Волгонефть укороченный СрХ АТк, м Волгонефть МХ АТк, м Волгонефть укороченный МХ АТк, м
0,6 0,202 0, 278 0,090 0,124
0,7 0,230 0,317 0,102 0,141
0,8 0,257 0,355 0,109 0,151
0,9 0,266 0,367 0,116 0,160
& ОД С
0,05 О
0,6 0,7 0,8 0,9
Т/Н
Ж - Малый ход т/х «Волгонефть»
- Малый ход т/х «Волгонефть» укороченый ♦ - Средний ход т/х «Волгонефть» А - Средний ход т/х «Волгонефть» укороченный
Рис. 8. График зависимости приращения осадки кормой от соотношения Т / Н
По результатам исследований, можно сделать вывод, что приращение осадки кормой от соотношения Т/Н, аппроксимируются следующими полиномными математическими зависимостями, с точностью аппроксимации (Я2) 98%.
Для т/х «Волжский» укороченный при следовании средним ходом. Я2 = 0,9833:
АТк = -0,1929 ( Т/Н)2 + 0,623 (Т/Н) + 0,0273 (1)
Для т/х «Волжский» длинный при следовании средним ходом Я2 = 0,9847:
АТк = -0,1429( Т/Н)2 + 0,448(Т/Н) + 0,0167 (2)
Для т/х « Волжский» укороченый при следовании малым ходом Я2 = 0,9856:
АТк = -0,0929(Т/Н)2 + 0,287(Т/Н) + 0,0089 (3)
Для т/х «Волжский» длинный при следовании малым ходом Я2 = 0,981:
АТк = -0,0429(Т/Н)2 + 0,17(Т/Н) + 0,0173 (4)
Для т/х «Волгонефть» укороченный при следовании средним ходом Я2 = 0,99939:
ДТк = -0,654(Т/Н)2 + 1,2857(Т/Н) - 0,2587 (5)
Для т/х «Волгонефть» длинный при следовании средним ходом Я2 = 0,9949:
ДТк = -04704(Т/Н)2 + 0,925(Т/Н) - 0,1846 (6)
Для т/х «Волгонефть» укороченный при следовании малым ходом Я2 = 0,9967:
ДТк = -0,2007(Т/Н)2 + 0,4188(Т/Н) - 0,055 (7)
Для т/х «Волгонефть» длинный при следовании малым ходом Я2 = 0,9966:
ДТк = - 0,1471(Т/Н)2 + 0,3062(Т/Н) - 0,0409 (8)
Для анализа изменения приращений осадки кормой необходимо определить приращение осадки у реконструированных судов в процентном отношении. Для этого воспользуемся формулой (9 ):
Д Т — Д Т
д _ к(Волжский укороченный) к(Волжский) ^]00% (9)
ДТ
к(Волжский)
Результаты расчетов по изменениям приращений осадок в процентах на среднем и малом ходах при отношениях Т/Н от 0,6 до 0,9 сведем в таблицу 13.
Таблица 13 .
Зависимость изменения приращения осадок от отношения Т /Н (Волжский)
Т / Н А, %
Ср. х. Мал. Х.
0,6 42,1 41,2
0,7 41,5 41,4
0,8 42,1 41,9
0,9 41,9 41,8
Полученные результаты расчетов, проведенные для т/х « Волгонефть» сведем в таблицу 14.
Таблица 14 .
Зависимость изменения приращения осадок от отношения Т /Н (Волгонефть)
Т / Н А, %
Ср. х. Мал. Х.
0,6 37,8 38,1
0,7 37,7 38,0
0,8 38,1 38,0
0,9 37,9 38,0
Из таблиц видно, что изменение приращения осадок в процентах не зависит от скорости судна. А определяется геометрическими соотношениями главных размере-ний судов . Так при уменьшении длины т/х « Волжский » на 23%, приращение осадки кормой при движении по мелководью увеличилось почти на 42 %.
Для т/х «Волгонефть» уменьшение длины судна на 20,1 % привило к увеличению динамической просадки на 37,95 % .
Для определения запаса воды под днищем (АН) с учетом просадки воспользуемся выражением (10):
А Н = Н - Т - ЛТк (10)
Результаты расчетов запаса воды под днищем запишем в таблицу 15, 16.
Таблица 15
Зависимость запаса воды под днищем от отношения Т / Н
Запас воды под днищем с учетом просадки судна на ходу, м.
T / H Волжский Н, м Волжский укороченный Н, м Волжский Ср.х. Волжский укороченный Ср.х. Волжский М. х. Волжский укороченный М. х.
0,6 5,833 5,817 2,105 2,003 2,232 2,183
0,7 5,000 4,986 1,240 1,127 1,385 1,332
0,8 4,375 4,363 0,585 0,460 0,746 0,689
0,9 3,889 3,878 0,088 - 0,255 0,198
Таблица 16
Зависимость запаса воды под днищем от отношения Т/Н
Запас воды под днищем с учетом просадки судна на ходу, м.
T / H Волго нефть Н, м Волгонефть укороченный Н, м Волгонефть Ср.х. Волгонефть укороченный Ср.х. Волгонефть М. х. Волгонефть укороченный М. х.
0,6 5,83 6,28 2,12 2,21 2,22 2,38
0,7 5,000 5,39 1,27 1,30 1,40 1,48
0,8 4,38 4,71 0,62 0,58 0,76 0,78
0,9 3,88 4,19 0,11 0,04 0,26 0,25
При выполнении перехода по внутренним водным путям РФ требуется руководствоваться «Правилами плавания по внутренним водным путям» [9]. Согласно требований правил минимальный запас воды под днищем судна должен составлять не менее (при песчаном грунте ) 0,20 см., при каменистом грунте - 0,25 см. Анализируя полученные результаты величин запаса воды под днищем, можно отметить, что на среднем ходу при отношении Т/Н = 0,9 движение обоих «Волжских» запрещается, причем движение «Волжского» укороченного вообще невозможно. В результате проведенной реконструкции «Волгонефть» укороченная получила увеличение осадки на 27 см и, следовательно , для прохождения мелководных участков при полной загрузке ей изначально требуются большие глубины. А при Т/Н = 0,9 движение средним ходом не отвечает требованиям безопасности.
На основании вышеизложенного необходимо сделать следующее заключение: реконструкции теплоходов « Волжский» проекта 05074 и теплоходов «Волгонефть» проекта 1577, проведенных для улучшения мореходных качеств судов, связанная с уменьшением их длины, довольно отрицательно сказалась на характере проявления динамической просадки при следовании на мелководье. Таким образом, после реконструкции для теплоходов «Волжский» и «Волгонефть» открылись морские районы плавания , но их движение на мелководье, в частности в устьевых участках рек и под-
ходных каналах портов, значительно осложнилось из-за увеличения динамической просадки , а как следствие и уменьшения запаса воды под днищем. Что необходимо учитывать судоводителям в практической работе.
Список литературы:
[1] Егоров Г.В. Проектирование судов ограниченных районов плавания на основании теории риска. - СПб.: Судостроение, 2007. - 384 с., ил.
[2] Технико-эксплутационные характеристики судов РФ России .
[3] Резолюция ИМО А.893 (21) « Руководство по планированию рейса» от 25 ноября 1999 года.
[4] Международная Конвенция ПДНВ 78/95, глава VIII, раздел А VIII .
[5] МРФ РСФСР. Наставление по штурманской службе на судах Минречфлота РСФСР, ч. III (НШСМ - 86 ). - Л.: Транспорт, Ленинградское отделение, 1987. - 144 с.
[6] Управление судами и составами: учебник для вузов/ Н.Ф. Соларев, [и др.]. - 2-е изд. - М.: Транспорт, 1983. - 296 с.
[7] Управление судами и составами / П.Н. Шанчуров, Н.Ф. Соларев, И.А. Щепетов. - М.: Транспорт, 1971. - 347 с.
[8] Исследование движения судов по каналам и мелководью / Г.И. Сухомел. - Киев : «Наукова думка», 1966. - 77 с.
[9] Правила плавания по внутренним водным путям Российской Федерации. - М.: Транслит, 2009. - 128 с.
THE ANALYSIS OF SQUATS OF RECONSTRUCTION'S «SEA-RIVER» GOING SHIPS
M.U. Churin
In this article it's considered the question of squat of the reconstruction's «sea-river» going ships. The article made analysis of changing of ship's draught in percents, it's determined the conditions of reconstruction's ships safety traffic on shallow water.
