CC BY
17SUBSTANTIATION FEATURES OF ARCHITECTURALLY-CONSTRUCTIVE TYPE OF THE PASSENGER SHIP FOR «THE GOLD RING» CRUISE
A. A. Korolyova
The analysis of a tourist river route Nizhniy Novgorod — Moscow - Nizhniy Novgorod, named «The Gold ring» is made. Passenger ship characteristic for operation on the lines providing high comfort of a trip are proved.
УДК 629.122/. 123.001.2
Ю. А. Кочнев, аспирант, ВГАВТ.
603950, Нижний. Новгород, ул. Нестерова, 5а.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ХАРАКТЕРИСТИК
«МАЛЫХ» ТАНКЕРОВ НА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проанализированы элементы и характеристики современных танкеров малой грузоподъёмности. Полуиены статистические зависимости для их нахождения ча начальном этапе проектирования
Мировая потребность в нефти и нефтепродуктах увеличивается ежегодно, для России, являющейся экспортёром углеводородов задача их доставки актуальна. В последние годы были построены ряд танкеров, но в основном для иностранных судовладельцев. Существующий Российский танкерный флот достаточно физически и морально устарел и требует обновления.
По данным на 2004 год в эксплуатации находилось 145 танкеров внутреннего плавания грузоподъёмностью 5000 т и средним возрастом 28 лет и всего 5 судов моложе 20 лет. Танкеров с грузоподъёмностью 600 т- 121, их средний возраст 37,2 года [1]. Численность нефтеналивных судов смешанного плавания с классом Российского Речного Регистра по данным 2008 года- 195. Средний возраст составляет от 30 до 34 лет [2].
Постоянно ужесточающиеся требования международных конвенций и различных классификационных обществ, в области защиты окружающей среды и иных требований к судам, в конечном счёте, приведут к тому, что старым отечественным судам заход в иностранные порты будет запрещён.
В то же время безперевалочная перевозка нефтегрузов из внутренних Российских портов в порты Европы позволит сократить расходы по доставке грузов и тем самым увеличить прибыль судовладельцев. Но суда смешанного (река-море) плавания имеют ряд особенностей, прежде всего это ограничения по главным размерениям, связанное с прохождением гидросооружений на внутренних водных путях. Поэтому выбрать длину, ширину, осадку судна оптимальными с точки зрения компоновочных решений и минимальных эксплуатационных расходов крайне необходимо. Часто в борьбе за наибольшую фузоподъёмность размеры судна в плане выбираются исходя из габаритов судового хода максимальными, что вряд ли положительно скажется на его технико-экономических показателях. В связи с этим вопрос о выборе элементов и характеристик новых наливных судов смешанного плавания открыт и очень важен уже на начальных стадиях проектирования.
Выполненный статистический анализ элементов и характеристик танкеров последних лет постройки, представленных в таблице, позволяет сделать следующие выводы.
Таблица
Элементы и характеристики танкеров
Элементы и характеристики Номера п ооектов танкеров
19612 •ч-1 17103 4450 ЮТ22 о> я 1677 г-г- а. ЮТ09 Р5411 о •л гч о ГЦ
Длина между перпендикулярами, м 139 139 134 81,8 135 75 121 105 88,28 74,9 138,8 133,4 143,1
ширина, м 16,6 16,6 16,6 15,7 16,6 15,7 16,6 14,8 12 13,35 16,7 17,3 17,3
Высота борта и 7,4 6,1 6,1 7,8 6 7,8 6,9 4,4 5,8 7,45 6.4 8,3 10,1
Эсадка 5,09 3,74 3,86 5,75 4,6 5,5 4,15 2,88 5,44 4 5,2 7
Объём трюмов, м3 8227 6720 6580 5150 7850 4200 5903 3045 2513
Цедвейт, т 7800 5400 5420 4450 6900 3400 4987 2812 2678 6670 8800 11880
Скорость, уз 10 10 10 12,5 10.5 11,5 11,3 10,2 12 10 11,2 10,3
Мощность, <Вт 1860 1860 1860 2480 2400 2000 2200 1028 920 2388 2280 2400
Чистая вместимость, регистровых, т. 1987 1313 1228 1360 2300 2900
Валовая вместимость, регистровых, т. 5143 4378 4211 3470 4700 2290
5 0,893 0,898 0,893 0,801 0,883 0,778 0,868 0,827
Коэффициент утилизации г/ 0,744 0,697 0,707 0,753 0,761 0,666 0,692 0,732 0,669 0,758 0,748
17В 8,37 8,37 8,07 5,21 8,13 4,78 7,29 7,09 7,36 5,61 8,31 7,71 8,27
влг 3,26 4,44 4.3 2,73 3,61 2,85 4 5,14 2,45 4,18 3,33 2,47
0,024 0,034 0,034 0,045 0,033 0,051 0,039
Рг 0,047 0,052 0,052 0,07 0,051 0,068 0,06 0,066 0,077 0,049 0,05
Удельный погрузочный объём, т/м3 0,924 0,774 0,793 0,841 0,762 0,779 0,881 0,971
Ьгруз.зоны/Ь 0,72 0,71 0,733 0,751 0,68 0,589 0,673 0,725
ЬВН, м3 17074 14075 13568 10017 13446 9184 13859 6837 6144 7449 14834 19154 25012
Зависимость коэффициента утилизации по дедвейту при различных скоростях хода (у) и высотах волны (И) может быть представлена следующими формулами:
7]01у = 0,657 +1,484 X ШГ X 10"5 ± 0,020 V = 10 уж, А = 6 - 7 м
Т}пи, = 0,619 +1,553 х £> х 10"5 ± 0,007 V = 10 -12 узл; И = 7 - 8,5 м
Поцг = 0,682 +1,765х¿Жх 10"5 ± 0,037 V = 10-10,8 узл-, Л = 3-3,5м
т]ш = 0,651 + 3,339 х х Ю-5 ± 0,007 V = до 10 узл- И = 2м
Графически данная зависимость представлена на рис. 1.
(О
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Г^.т ♦ у=1 Оузп, Ь=6-7м ■у=10-12 узл, Ь=7-8,5м
А 10-10,8 узл , Ь=3-3,5м х у < 1 Оузп, Ь=2м
Рис. I. Зависимос ти коэффициента утилизации от дедвейта
Расчётная длина судна зависит от дедвейта как показано на рис. 2 и может быть выражена следующей линейной зависимостью:
140,00 120,00 100,00 80,00 60,00
Ь = 72,85 + 5,82 хМхЮ ±15,9 -
(2)
х
X X* *-
О 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Ош.т
Рис. 2. Зависимость длины судна от дедвейта
Для судов смешанного (река - море) плавания из условий прохождения шлюзов на внутренних водных путях актуальным является нахождение наибольшей длины. Отношение наибольшей длины к длине между перпендикулярами в зависимости от дедвейта может быть получено по формуле (3) или по рис. 3:
¿^/¿ = 1,058-8,458x0^x10"7 ±0,069 (3)
1.нб/Ъ 1,14
1,12
1.1
1,08
1,06
1,04
1,02
1
X X
7000 4000 ¿ООО 8000 10000 17.000 14000 О^.М
Рис. 3 Отношение наибольшей длины к длине между перпендикулярами
Длина грузовой зоны необходима для обоснования общей длины судна. Зависимость её отношения к общей длине от грузоподъёмности может быть определена по рисунку 4 или рассчитана по формуле:
1,Т =0,542 + 2,756хРх1<Г5, (4)
где Р - грузоподъёмность судна, т.
1гт
0,55--^---
0,5 -I-,-,-,-,
О 2000 4000 6000 8000 DW,T
Рис. 4. Зависимость длины грутовой зоны от дедвейта
Ширина для судов смешанного (река-море) плавания определяется из условия прохождения шлюзов, но при небольшой грузоподъёмности она может быть существенно меньше. Для существующих судов ширина (м) определяется формулой (5) или по рисунку 5:
В = 11,42 + 8,1 х/ЖхЮ ± 5,08
(5)
В, м
24,00
22,00 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00
X X
х &
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Dw,T
Рис. 5. Зависимость ширины судна от дедвейта
Вместимость танкера во многом зависит от высоты борта, которая также оказывает влияние на общую прочность судна. Аналитически величина высоты борта (м) может быть получена по формуле:
Н = 5,078 + 4,556 х £> IV х10"4 ±1,187 (6)
Графически зависимость высоты борта представлена на рис. 6
О 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Оте.м
Рис. 6. Зависимость высота борта судна от дедвейта
Одной из величин характеризующей размеры грузового судна является кубический модуль (ЬВН). Он может быть определён по рисунку 7 или по формуле (м3):
ЬВЯ =376+2,336хД»'±5600 (7)
ЬВН, м3
30000
25000 20000 15000 10000 5000
ЪГ**-
1000
3000
5000
7000
ЭОООПуу.Т
Рис. 7. Зависимость кубического модуля от дедвейта судна
Величиной, характеризующей ходкость судна, является число Фруда по длине. Скорость хода у существующих судов лежит в пределах 8,9... 15,5 узл. Следует отметить, что правила Российского морского регистра судоходства требует минимальную скорость в 10 узл. Значение скорости определяется величиной мощности и параметрами формы корпуса, в том числе относительной длиной ( / = ь/^Гу). Её зависимость от числа Фруда представлена на рис. 8. Аналитически зависимость имеет следующий вид:
/ = 9,14 - 289 х/У± 0,44 (8)
7,5
6,5
5,5
4,5
х х
0,13
0.15
0,17
0,19
0,21
0,23 Гг
Рис. 8. Зависимость относительной длины судна от числа Фруда
Коэффициент общей полноты распределяется как показано на рис. 9 или может представлен следующей формулой:
<У = 0,983 -13,399 хРг± 0,021 (9)
5
0,92 0,9 0,88 0,86 0,84 0,82 0,8 0,78 0,76
!!5Г
-5?-
-|-г-
0,14
0,16
0.18
0,20
0.22 Гг
Рис. 9. Зависимость коэффициента общей полноты от числа Фрула
Соотношение главных размерений влияющих на ходкость судна (Цв), остойчивость (В/Т) и общую прочность (¿//У ) представляются на рисунках 10, 11, 12 соответственно и формулами 10, 11.
¿/й = 3,352+0,034x1 ±0,909 (Ю)
¿/Я = 2,882-0,122x1 ±4,744 (Ц)
ив
10,00
9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00
X
X * у ус -тР
X
------ X
_____ Xх X X
X х?<
55.00 75,00 95,00 115,00 135,00 1.,м Рис. 10. Зависимость 1./В от длины судна
В/Т
5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00
х х 5 ■
х X
5000
10000
15000 ]3№,т
Рис. 11. Распределение отношения В/Т от дедвейта судна
ия
28
23 18 13
X х X
Х * $ -------
X „ X
х Х* х
65,0 85,0 105,0 125,0 145,0 Ь,м
Рис. 12. Зависимость 17Н от длины судна
В условиях высоких цен на топливо, актуальны качественные показатели по судну в целом, среди них, например, такой как затраты мощности на единицу транспортной производительности, который можно выразить следующей формулой:
—— = 0,804 ± 0,002, (12)
О и*-V
где N - мощность главных двигателей кВт; V - скорость хода, км/ч.
Графически данная зависимость представлена на рис. 13.
0,10
0,08 0,06 0,04 0,02 0,00
V х
-XX-
50000
100000
х
150000
20000СШ^
Рис. 13. Затраты мощности на единицу транспортной эффективности
Ещё одним качественным показателем по судну является удельная вместимость трюмов - объём грузовых танков, приходящийся на 1 т. грузоподъёмности. Она характеризует рациональность использования корпуса судна под грузовые танки. Данный показатель представлен на рис. 14. Аналитический вид следующий:
р = 0,689 + 2,541X Р X10"5 ± 0,056
(13)
Ц, т/м3
0,95
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Р.Т Рис 14 Зависимость удельной вместимости трюмов от грузоподъемности
Для портовых сборов, а также одной и характеристик размеров судна является его вместимость: чистая и валовая.
Величина чистой вместимости может быть определена по формуле:
ЫТ = 0,345 хДИ'- 288 ±254 (14)
Выражение для валовой вместимости имеет вид:
ОТ = 683+ 0,594x0)^ ±303 (15)
Графики зависимостей чистой и валовой вместимостей показаны на рисунках 15, 16 соответственно.
ИТ
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
2000
4000 6000 8000 10000 12000 14000х>^х
Рис. 15. Зависимость чистая вместимости танкера от дедвейта
ОТ
8800
7800 6800 5800 4800 3800 2800 1800
2500 4500
6500
8500
10500 12500
Рис 16. Зависимость валовой вместимости танкера от дедвейта
Архитектурно-конструктивный тип современного танкера представляет собой судно с кормовым расположение машинного отделения и надстройки, грузовой зоной в средней части, баком и ютом, в некоторых случаях применяется бульбовая форма носовой оконечности. Для перехода в носовую часть судна имеется переходный мостик. Танкера оборудуются специальными системами, одной из основных является грузовая. На существующих судах последних лет постройки применяются погружные насосы для каждого танка. Однако есть варианты с применением таких насосов, обслуживающих группу танков. На более старых судах применяется отдельное насосное отделение. Оно может располагаться как в районе миделя судна, так в нос от машинного отделения. При переоборудовании, как правило, сохраняется существующая схема.
К особенностям конструкции можно отнести применение иа некоторых танкерах внешнего набора на палубах в районе грузовой зоны. Система набора корпуса в средней части на новых судах продольная.
На современных танкерах применяются различные типы ДРК. Существуют проекты судов как с винторулевыми колонками, так и с винтами в поворотных насадках, а также винт и перо руля.
Выполненный анализ позволяет заключить, что при проектировании новых судов определение главных элементов, выбор типа машинной установки или грузовой системы по статистике не всегда корректно. Также нельзя утверждать, что данные значения для существующих судов обосновывались комплексно, а не принимались исходя из небольшого ряда ограничений. Рассмотренные величины и особенности конструкции в значительной мере сказываются на эксплуатационных показателях и при не точном определении увеличат расходы по судну, что в современных условиях не приемлемо. Необходимо оптимизировать проектные параметры, рассматривая различные схемы компоновки и соотношения главных размерений. Только в этом случае можно будет утверждать, что спроектированный танкер наилучший для выполнения поставленных передним задач.
Список литературы
[1] Ефремов Н. А. Повышение перевозочного потенциала речного флота России в современных условиях. - М: По Волге, 2004.
[2] Егоров Г., Ефремов Н. А. Суда смешанного «река-море плавания в экономике России // Морской флот. - № 3. - 2008 - С. 15-22.
DEFINITION OF ELEMENTS AND CHARACTERISTICS OF "SMALL" TANKERS ON INITIAL DESIGN STAGES
J. A. Kochnev
Elements and characteristics of modern tankers of small carrying capacity are analyzed. Statistical dependences for their finding at the designing initial stage are received.
УДК 629.122.456.001.2
Ю. А. Кочней, аспирант.
А. В. Масленников, студент, ВГАВТ.
603950, Нижний Новгород, Нестерова, 5а.
ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПОСТРОЙКИ КОМБИНИРОВАННОГО СУДНА ТАНКЕР-КОНТЕЙНЕРОВОЗ
Рассматривается вопрос целесообразности создания комбинированного судна. Предложена математическая модель, позволяющая на начальном этапе проектирования определить главные размерения и оптимальное количество перевозимых контейнеров.
Предполагается, что к 2015 году судами река-море плавания будет перевозиться грузов в 1,7 раза больше чем в 2007 году [1], [2]. При этом потребность в танкерах смешанного плавания дедвейтом -7000 т. составит ок. 70 ед., а танкеров класса М-СП типа «Лена» дедвейтом -3400 т. - 7 ед., речных нефтеналивных барж - 20-30 ед. По данным того же издания перевозка грузов в контейнерах судами под Российским флагом увеличиться с 30,3 млн. т до 70 млн.т. в 2015 и 150 млн. т. в 2030 г.
Объективным недостатком нефтеналивных танкеров является их загрузка только в одном направлении. Решить данную проблему возможно созданием комбинирован-
