CC BY
30УДК 629.55.04-035.3:628.54
А.И. Филиппова, магистрант ФГБОУ ВО «ВГУВТ» Н.Ш. Ляпина, к.х.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДОЛИ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ СУДНА ПОРОЖНЕМ
Ключевые слова: судно, древесные материалы, массовая доля, водоизмещение судна порожнем, зависимость, отходы.
В статье рассмотрены вопросы разработки методики определения доли древесины в составе судов. Выполнен сбор информационных данных по проектам судов различных категорий. Проведено статистическое исследование количества древесины в составе корпуса и надстройки судна. Определены зависимости доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнем.
Создание средств для передвижения по воде ведёт свою историю с древнейших времён. Впервые такие средства появились не позднее периода к неолиту (новый каменный век), когда уже были созданы каменные орудия труда и человек получил возможность обрабатывать дерево - наиболее древний строительный материал - тысячелетиями служивший человеку для постройки судов [1].
В настоящее время на учёте только Российского Речного Регистра состоит около 22,5 тыс. судов разных типов и классов: наливные, сухогрузные, пассажирские суда, суда смешанного (река-море) плавания. Большое количество данных судов морально и физически устарело и требует значительных затрат на поддержание требуемого для безаварийной эксплуатации технического состояния. Однако, рост степени износа и возраста судов требует всё возрастающих затрат на поддержание их технического состояния. В какой-то момент они могут оказаться сопоставимыми с прибылью от эксплуатации данного судна. Перед судовладельцем неизбежно встаёт вопрос выбора: либо дальнейшая эксплуатация судна после капитального ремонта (часто сопряжённого с переоборудованием, модернизацией или реновацией), либо выведение судна из эксплуатации в холодный отстой или для последующей «цивилизованной» утилизации [2, 3]. Холодный отстой для таких судов обычно заканчивается тем, что они переходят в разряд «брошенных» судов. Теряя свою плавучесть, находясь в затопленном или полузатопленном состоянии, они захламляют береговую линию водоёмов и заводских акваторий, создают угрозу для безопасного судоходства [4].
В РФ сегодня эксплуатируется большое количество судов, уже выработавших свой эксплуатационный ресурс, либо близких к этому порогу. По оценке специалистов: «Сейчас средний возраст грузового флота в России - 32 года, пассажирского -33 года, круизного - 41 год. Более 75 % самоходных грузовых судов и буксиров имеют возраст свыше 25 лет. В последние пять лет вывод из эксплуатации грузового флота превышало ввод новых судов в 20 раз. По экспертной оценке, до 2030 года владельцам придётся поставить на прикол 534 судна, из них в европейской части страны - 416 судов, по Амурскому бассейну - 21 судно, по Енисейскому - 23 судна, по Кубанскому бассейну - 12 судов, по Ленскому - 9, по Оби - 46, по Северной Двине и Печорскому бассейнам - 7». Это достаточно долгий период для того, чтобы некогда эксплуатируемые суда, были списаны и подвергнуты утилизации [5].
Под термином «утилизация» понимают этапы, включающие: разработку документации для ее проведения; демонтаж оборудования, устройств; разделка судна на крупногабаритные элементы; выделение из общей массы металлургического компо-
нента; переработка кабелей, покрытий; захоронение не утилизируемых материалов и части оборудования [6, 7].
Раздельный сбор отходов, образующихся при разделке судна, в настоящее время предполагается лишь для металлосодержащих компонентов [8]. Древесные же материалы чаще всего попадают в число промышленных отходов, не подвергающихся сепарации и вывозимых с предприятий для захоронения за определенную плату. Хотя именно их можно было использовать в качестве вторичного сырья [9].
Для того чтобы оценить количество образующихся древесных материалов при разделке судов было проведено исследование нескольких категорий судов с различным содержанием древесных компонентов. Для анализа были выбраны следующие категории судов: пассажирские суда, танкеры, сухогрузные теплоходы.
Для каждой группы были рассмотрены суда, имеющие в проектных материалах весовую нагрузку по дереву. Также для получения статистики были выписаны следующие данные: длина, ширина и высота судна, а также водоизмещение судна по-рожнём.
На основании полученных данных, с помощью программы Microsoft Excel, были построены графические зависимости доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнем. На графиках для различных типов судов получены аппроксимирующие кривые и их уравнения, которые дают возможность более наглядно увидеть эти зависимости.
Оценку массовой доли древесных материалов производили отдельно для каждой категории судов.
Пассажирские суда. Для оценки массовой доли древесных материалов при разделке пассажирских судов было отобрано 12 судов имеющих в проектных данных весовую нагрузку по дереву [10, 12, 13, 14, 15, 16, 17]. Все проектные сведения представлены в таблице 1.
Таблица 1
Сводная таблица массы древесных материалов и главных размерений пассажирских судов
№ Проект судна Масса древесных материалов, Мд, т Длина судна, L, м Ширина судна, В, м Высота судна, Н, м Водоизмещение порожнем, D, т Доля дерева, Мд ■ 100%
1 № Р132 6,66 32,8 2,5 2,7 125,3 5,32
2 № 81 6,10 33 6 2,6 120 5,09
3 № 1570 18,42 40,6 6,7 2,5 151,8 12,13
4 № 1630 18,48 40,6 6,7 2,5 151,8 12,17
5 № Р104 3,57 41 4,6 3,18 81,1 4,40
6 № 2044 0,35 10,5 3,52 1 8,69 4,03
7 № Р118 1,81 19 4,75 1,3 35,75 5,06
8 № 17091 0,54 21 3,6 2,6 13,5 4,00
9 № 14200 0,67 23,8 4 3 16,8 3,99
10 №1746 1,24 25,8 6,5 5,5 24,4 5,08
11 № 352 1,04 27,44 4,4 3,2 20,4 5,10
12 № Р69 1,14 30,4 3,65 1,4 38,25 2,98
В программе Microsoft Excel построена графическая зависимость доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнем (рис. 1). На графике показана аппроксимирующая кривая, отображающая принятую нами степенную зависимость между долей древесных материалов и водоизмещением судна порожнем для пассажирских судов, а также уравнение этой кривой.
Подставив в уравнение у = 1,9088 х0,2695, вместо х водоизмещение судна порожнём Б (из таблицы 1) получим примерное значение доли древесных отходов в составе разделываемого судна.
в о
ы н с е в е
14 12 10 8 6 4
£
12,17
12,13
у = 1,9088х0,2695
5^5,08 4,03 * ' 5,06
4,4
5,09
5,32
4 3,99
2,98
0 20 40 60 80 100 120 140 160 Водоизмещение судна порожнём, т
Рис. 1. График зависимости доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнём (пассажирские суда)
Танкеры. Для оценки массовой доли древесных материалов при разделке танкеров было отобрано 14 судов имеющих в проектных данных весовую нагрузку по дереву [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]. Все проектные сведения представлены в таблице 2.
Таблица 2
Сводная таблица массы древесных материалов и главных размерений танкеров
2
0
№ Проект судна Масса древесных материалов, Мд, т Длина судна, Ь, м Ширина судна, В, м Высота судна, Н, м Водоизмещение порожнём, Б, т Доля дерева, Мд -^■100%
1 № 587 43,9 107,5 13,4 4,8 1000 4,39
2 № 576Т 21,6 107,2 13 4,8 820 2,63
3 № 81180 9,88 83 12 3,5 843 1,17
4 №1754Б 17,68 86,14 12,5 3,2 441 4,01
5 № 866М 17,46 62 9,2 2,8 289,4 6,03
6 № 866 16,5 62 9,2 2,4 254,7 6,48
7 № Р42 19,18 62 9,2 2,8 336 5,71
8 № 550 43,9 128,6 16,5 5,5 1368 3,21
9 № 1577 44,3 128,6 16,5 5,5 1502 2,95
10 № Р77 20,9 105 14,8 4,4 938 2,23
11 № Р42М 17,67 63,7 9,2 2,6 797,8 2,22
12 № 1754А 14,41 85,14 12,5 2,5 441 3,27
13 № 1754 15,9 85 12,5 2,5 441 3,61
14 № Р135 13,03 56 9,2 2,1 271,6 4,79
В программе Microsoft Excel построена графическая зависимость доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнем (рис. 2). На графике показана аппроксимирующая кривая, отображающая принятую нами степенную зависимость между долей древесных материалов и водоизмещением судна порожнем для танкеров, а также уравнение этой кривой.
Подставив в уравнение y = 97,447 х-0,522, вместо х водоизмещение судна порожнём D (из таблицы 2) получим примерное значение доли древесных отходов, ожидаемых при утилизации судов.
« о
S
а
g
о «
«
о П
2,95
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Водоизмещение судна порожнём, т
5
4
3
2
1
0
0
Рис. 2. График зависимости доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнём (танкеры)
Сухогрузные теплоходы. Для оценки массовой доли древесных материалов при разделке сухогрузных теплоходов было отобрано 38 судов имеющих в проектных данных весовую нагрузку по дереву [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]. Все проектные сведения представлены в таблице 3.
Таблица 3
Сводная таблица массы древесных материалов и главных размерений сухогрузных теплоходов
№ Проект судна Масса древесных материалов Мд, т Длина судна, L, м Ширина судна, В, м Высота судна, Н, м Водоизмещение порожнём, D, т Доля дерева, Мд -^•100%
1 № 1743.1 1,09 105 14,8 5 1190 0,1
2 № 1743 1 105 14,8 5 1040 0,1
3 № Р32.3.2 30,30 108,6 14,8 4,3 1135 2,66
4 № Р32БУ 29,96 108,6 14,8 4,3 1120 2,68
5 № 2-95А 32,43 110 13 5,5 1212 2,68
6 № 2-95A/R 36,44 110 13 5,5 1362 2,53
7 № 791 30,5 110,15 13 5,5 1140 2,68
8 № Р32 10,93 96,6 14,8 4,3 918 1,19
№ Проект судна Масса древесных материалов Мд, т Длина судна, L, м Ширина судна, В, м Высота судна, Н, м Водоизмещение порожнём, D, т Доля дерева, Мд -^•100%
9 № Р32А 20,86 96,6 14,8 4,3 925 2,26
10 № 21-88 40,84 100 12,2 4,9 1212 3,37
11 № Р25Б 15,93 96 12,5 3,4 606 2,63
12 № Р19 10,42 93 12 4,4 674 1,55
13 № Р97И 15,8 90 15 2,8 641,9 2,46
14 № Р97Т 15,8 90 15 2,8 601 2,63
15 № Р97 9,83 90 15 2,8 570 1,73
16 № 576 11 90 13 4,8 667,4 1,65
17 № 11 54,2 90 13 4,8 1386 3,91
18 № Р25 10,24 85 12,5 3,4 447 2,29
19 № Р25А 10,3 85 12,5 3,4 481 2,14
20 № 936 20,27 83,7 11 4 459 4,42
21 № Р168 17,99 83 12 3,5 722 2,49
22 № 559Б 8,58 79,9 15 2,8 402 2,13
23 № ТУ-3100 А 35,1 76 11 3,5 531 6,61
24 № 573 36,6 75 11 3,5 813 4,50
25 № 829 19,4 71,8 11,5 3 426 4,55
26 № 27-410 31,37 66,5 8,16 2,5 252 12,45
27 № Р40 16,75 65 14 2 260 6,44
28 № 276 31,37 64,8 8,16 2,6 300 10,46
29 № 414А 15,3 63,6 10 2 306 5,00
30 № 414Н 17,8 63,14 10 2 217 8,20
31 № 414Б 17,8 62,2 10 2 241 7,39
32 № 765А 41,4 62 9,2 2,4 225 18,40
33 № 765рф 42,8 62 9,2 2,8 249,5 17,15
34 № 2036 12,3 85 12,5 3,4 415 2,96
35 № Р86А 11,39 78 15 2 424 2,69
36 № 81110 10,39 78 15 2 459 2,26
37 № 912В 11,70 61,5 9 2,2 274,4 4,26
38 № 272Т 10,25 65,2 14 2 239,3 4,28
В программе Microsoft Excel построена графическая зависимость доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнем (рис. 3). На графике показана аппроксимирующая кривая, отображающая принятую нами степенную зависимость между долей древесных материалов и водоизмещением судна порожнем для сухогрузных теплоходов, а также уравнение этой кривой.
Подставив в уравнение y = 2467,9 х"1'064, вместо x водоизмещение судна порожнём D (из таблицы 3) получим примерное значение доли древесных отходов, ожидаемых при утилизации судов.
Рис. 3. График зависимости доли древесных материалов от водоизмещения судна порожнем (сухогрузные теплоходы)
Средние значения проектных сведений для различных типов судов представлены в таблице 4.
Таблица 4
Средние значения массы древесных материалов и главных размерений для различных типов судов
№ Тип судна Масса древесных материалов, Мд, т Длина судна, Ь, м Ширина судна, В, м Высота судна, Н, м Водоизмещение порожнем, Д т Доля дерева, Мд -^•100%
1 Пассажирские суда 5,00 28,83 4,74 2,62 65,65 5,78
2 Танкеры 20,88 87,30 12,12 3,53 695,96 3,76
3 Сухогрузные теплоходы 20,96 84,36 12,53 3,46 645,88 4,34
Данный статистический подход позволит в последствие уменьшить трудоемкость расчета образования отходов при утилизации судов подобных проектов, у которых по разным причинам отсутствует проектная документация. Если среди брошенных или подготавливаемых к списанию судов подобные проекты отсутствуют, то воспользовавшись уравнениями полученных кривых можно оценить количество древесных материалов, ожидаемых при разделке судна. Это актуально для старых судов, поскольку проектная документация, после 40 лет эксплуатации, может быть утеряна или пришла в негодность.
На наш взгляд, подобным образом можно оценить массовую долю древесных материалов, образующихся при утилизации других категорий судов.
Список литературы:
[1] Судостроение [Электронный ресурс]. - режим доступа: http://refoteka.ru/r-93459.html
[2] Cairns, G 2014, 'A critical scenario analysis of end-of-life ship disposal: The «bottom of the pyramid» as opportunity and graveyard', Critical perspectives on International Business, vol. 10, no. 3, pp. 172-189.
[3] Gregson N., 2011, 'Performativity, corporeality and the politics of ship disposal', Journal of cultural economy, 4 (2). pp. 137-156. [Электронный ресурс]. - режим доступа: http://dro.dur.ac.uk/ 10411/
[4] Студнев С.В. Совершенствование организационно-технологических принципов подготовки производства на заключительном этапе жизненного цикла судна : дис. ... канд. техн. наук. - Н. Новгород, 2015. - С. 11-19.
[5] Распоряжение Правительства РФ от 29.02.2016 № 327-р «О Стратегии развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации на период до 2030 года».
[6] Ronald W. Hess, Denis Rushworth, Michael V. Hynes, John E. Peters., 2001, 'Disposal options for ships'. [Электронный ресурс]. - режим доступа: https://www.questia.com/read/104294600/disposal-options-for-ships
[7] Developments and issues on recycling of ships. Article by Dr. Nikos Mikelis, presented at the East Asian Seas Congress, Haikou City, Hainan Province, PR China, 12-16 December 2006. [Электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.imo.org/includes/blastData.asp/doc_id=7420/ Developments.pdf
[8] Бурмистров Е.Г., Сычева И.А. «Организационно-технологический аспект проблем утилизации судов». Материалы научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности функционирования и развития транспорта Поволжья». - ч. 1, ФГОУ ВПО ВГАВТ, Н. Новгород, 2003, с. 97-100.
[9] Филиппова А.И., Ляпина Н.Ш., Мясникова И.Б. Проблемы извлечения и использования вторичных материалов на заключительном этапе жизненного цикла судна // Студенческий: электрон. научн. журн. 2017. № 18(18). URL: https://sibac.info/journal/student/18/87157
[10] Справочник по серийным транспортным судам. Том 1. Грузо-пассажирские и пассажирские суда, суда на подводных крыльях, суда на воздушной подушке, суда для переправ. М.: «Транспорт», 1972, - 224 с.
[11] Справочник по серийным транспортным судам. Том 2. Сухогрузные теплоходы, танкеры и рефрижераторы. М.: «Транспорт», 1973, - 296 с.
[12] Справочник по серийным транспортным судам. Том 5. Пассажирские и грузопассажирские суда: суда для переправ; грузовые сухогрузные теплоходы; танкеры; толкачи и буксирные теплоходы. М.: «Транспорт», 1967, - 184 с.
[13] Справочник по серийным речным судам. Том 6. Пассажирские, грузопассажирские суда, грузовые сухогрузные теплоходы, танкеры, толкачи и буксиры, несамоходные грузовые суда. М.: «Транспорт», 1970, - 144 с.
[14] Справочник по серийным речным судам. Том 7. Пассажирские суда, сухогрузные теплоходы и танкеры, толкачи, буксиры, баржи, прочие суда. М.: «Транспорт», 1981, - 232 с.
[15] Серийные речные суда. Том 8. Пассажирские суда, сухогрузные теплоходы и танкеры, толкачи, буксиры, баржи, прочие суда. М.: «Транспорт», 1987, - 232 с.
[16] Справочник по серийным речным судам. Том 9. Пассажирские суда, сухогрузные теплоходы, танкеры, толкачи, буксиры. М.: 1993, Издание А.О. «Трансконсальтинг», 1994, - 13 п.л. - 232 с.
[17] Справочник по серийным транспортным речным судам. Том 10. Пассажирские суда; сухогрузные теплоходы; танкеры; толкачи-буксиры; баржи. М.: А.О. «Минибот», 1994, - 142 с.
THE ESTIMATION OF THE SHARE OF WOOD-BASED MATERIALS FROM THE DISPLACEMENT OF EMPTY VESSEL
A.I. Filippova, N.Sh. Lyapina
Key words: vessel, wood materials, mass share, displacement of empty vessel, dependence, waste.
In the article the questions of the development of methodology of determining the share of wood in the ship composition. The collection of information data on the projects of various categories ships was carried out. A statistical study of the amount of wood in the hull and
superstructure is made. The dependence of the share of wood-based materials from the displacement of the empty vessel is defined.
Статья поступила в редакцию 26.12.2017 г.
УДК 629.535.4
Е.А. Черепкова, к.т.н., доцент, ФГБОУВО «ВГУВТ».
Н.И. Кшталтный, аспирант ФГОУ ВО «ВГУВТ», главный эксперт ВВФ РРР 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В СУДОСТРОЕНИИ
Ключевые слова: альтернативные источники энергии, парусные суда, ветрогенера-тор, роторные суда, солнечные панели.
Рассматривается вопрос применения альтернативных возобновляемых источников энергии в судостроении. Приведен зарубежный опыт применения судов с использованием силы ветра и солнца. Приведены типы солнечных панелей.
Стремительное развитие научного и инжинирингового потенциала в судостроении, увеличило тенденцию внедрения энерго- и экологически эффективных технологий в отрасли. Наметилась устойчивая тенденция применения технологий, использующих возобновляемые источники энергии, которые могут привести к замещению иных на 30% [1]. Данные технологические решения основаны на использовании сил ветра, воды, земли и солнца. К подобным устройствам можно отнести ветровые турбины, солнечные электростанции (СЭС), солнечные фотоэлектрические системы (ФЭС), геотермальные электростанции (ГеоЭС), гидроэлектростанции (ГЭС) и приливные турбины (ПТ). Также наметилась тенденция применения водорода в энергетике. Экспертами ожидается, что через 10-15 лет водород в технически развитых странах начнет активно вытеснять и постепенно вытеснит органические энергоносители с рынка энергии [2].
Большая часть из указанных выше технологических решений находится на начальных этапах развития применительно к судостроению.
Оценка возможности применения наиболее перспективных методов энергосбережения за счет альтернативных источников энергии в судостроении представлена в табл. 1, где максимальный показатель соответствует 10 баллам [3].
Таблица 1
Оценка возможности применения альтернативных методов энергопотребления на судах
Методы энергопо- Завершенность Простота в ис- Потенциал в Окупае- Итого
требления технологии пользовании разработке мость
Ветер 6 10 10 6 32
Волнение 3 3 1 1 8
Солнечная энергия 5 8 7 6 26
Береговое обеспече- 6 10 1 1 18
ние электроэнергией
