CC BY
109ANALYSIS OF THE EFFECT OF WATER DAMPING ON THE STABILITY BOUNDARY OF A SHIP STEERING SYSTEM WITH A WHEELED PROPULSION-STEERING COMPLEX
S. V. Lebedeva, V.I. Merzlyakov
Key words: Stability, Gurvvitz, self-damping.
An influence of system inherent (or artificially introduced) self-damping on stability boundaries is studied using Hurwitz criterion.
Статья поступила в редакцию 06.04.2018 г.
УДК 629.54.9.01
В.И. Любимов, д.т.н., профессор ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНОГО ТИПА СОВРЕМЕННЫХ РЕЧНЫХ КРУИЗНЫХ СУДОВ
Ключевые слова: пассажирское судно, круизное судно, архитектурно-конструктивный тип, корпус, надстройка, рулевая рубка, пассажирский салон, пассажирская каюта, архитектурный анализ
Рассмотрены особенности обоснования архитектурно-конструктивного типа (АКТ) перспективных речных круизных судов, в том числе судов смешанного (река-море) плавания, позволяющие на стадиях концептуального проектирования сформировать виртуальную модель судна, выполнить архитектурный анализ
В начале 70-х годов XX века, когда Горьковское ЦКБ «Вымпел» вело разработку проекта правительственной яхты «Россия», начальник отдела архитектурного проектирования судов Владимир Викторович Сергеев часто напоминал коллегам: «Архитектура - категория экономическая, она предполагает максимальный положительный эстетический, технологический, эксплуатационный и экономический эффект при минимальных затратах труда и материалов». В настоящее время совет известного архитектора представляется особенно актуальным, поскольку пришла пора проектирования и постройки нового поколения пассажирских судов, в том числе и туристического назначения [1].
Пассажирские перевозки на внутреннем водном транспорте можно разделить на следующие: туристические, экскурсионные, местные, пригородные и внутригородские. Каждый вид пассажирских перевозок включает в себя свой тип судов, обеспечивающий определенный комфорт поездки и эксплуатационную скорость.
С каждым годом в России увеличивается география круизов по внутренним водным путям. При этом особое внимание уделяется постройке высококомфортабельных судов, предназначенных для перевозки отечественных и зарубежных туристов. В настоящее время речные круизы осуществляются на комфортабельных пассажирских судах проектов 301, 302, 92-016, Q-040, Q-065 [2]. Основные характеристики туристических судов приведены в табл. 1.
Высокий комфорт поездки на круизных судах, возможность познакомиться с достопримечательностями городов, зеленые стоянки с каждым годом привлекают на реч-
ные суда все больше туристов, в том числе и иностранных. Пассажировместимость туристических судов изменяется в пределах от 180 до 328 человек, а скорость хода -от 22,6 до 26 км/ч. Осадка судов зависит от линий эксплуатации на реках и водохранилищах. В зависимости от класса и комфортабельности энерговооруженность туристических судов (N/D) изменяется от 0,573 до 0,728 кВт/т, а энергетическая эффективность
I-1 - в диапазоне от 0,24 до 0,334 кВт-ч/пасс.-км.
VíW' IV
Таблица 1
Основные характеристики пассажирских туристических судов
Характеристики Проекты
Номер проекта 301 302 92-016 Q-040 Q-056 Q-065
Класса судна *О 2,0 *М 3,0 *О 2,0 *О 2,0 *М 3,0 *О 2,0
Пассажировместимость, иПас, чел. 254 290 328 218 250 180
Длина по КВЛ, м 125 129 135,7 110,1 115,6 90,2
Ширина по КВЛ, м 16,70 16,70 16,80 14,5 16,5 15
Осадка, м 2,70 2,90 2,90 2,20 2,80 1,60
Скорость хода, v, км/ч 26 25,5 26 24 25,5 22,6
Мощность СЭУ, N, кВт 2206 2206 2206 1324 1986 978,2
Водоизмещение, D, т 3545 3846 3935 2099 2915 1342
Энерговооруженность N/D, т 0,622 0,573 0,560 0,630 0,681 0,728
Энергетическая эффективность, N/n^v, кВт-ч/чел.-км 0,334 0,298 0,258 0,253 0,311 0,240
Следует отметить, что, начиная с 70-х годов XX века, отмечается повышенный интерес к круизным поездкам пассажиров. Среди желающих побывать в круизах все больше молодежи. Многие отправляются в круизы с детьми. Повышенный интерес к водному туризму требует создания специализированных морских и речных судов. Растут размеры и пассажировместимость строящихся и введенных в эксплуатацию круизных судов. По уровню предоставляемых услуг многие суда не уступают отелям. Наряду с крупнотоннажными плавучими судами, за рубежом строятся и круизные суда небольшого водоизмещения с небольшой осадкой. В этом направлении отечественному флоту нужны современные круизные суда, приносящие определенный доход.
Большое беспокойство судоходных компаний в России вызывает возраст эксплуатируемых судов, который изменяется от 30 до 45 лет. Если учесть, что за рубежом предельный срок эксплуатации пассажирских судов не превышает 50 лет, то в ближайшие годы Россия может потерять возможность эксплуатации круизного флота [3]. Возрождение пассажирского флота должно идти по пути максимального удовлетворения интересов и потребностей клиентов за счет создания новых пассажирских судов, позволяющих расширить сферы их использования. Решение этой сложной проблемы без помощи государства не под силу даже таким крупным туроператорам, как «Водоход» и «Мостурфлот».
В связи с изложенным с удовлетворением было воспринято решение Правительства РФ о выделении средств на постройку пассажирских судов смешанного (река-море) плавания для расширения географии водного туризма. Планируется, что создание новых судов позволит значительно расширить маршруты водных путешествий за счет посещения морских портов Республики Крым, Севастополя, Сочи и Абхазии.
Создание новых круизных судов требует тщательного анализа условий их эксплуатации, обоснования архитектурно-конструктивного типа (АКТ) и мореходных качеств.
В настоящее время круизные речные перевозки в России осуществляются в 13 районах из 85. Основной пассажиропоток формируется в Центральных регионах России, Поволжья, районах Сибири и Дальнего Востока. Главными портами формирования речного туризма являются Москва, Санкт-Петербург и Нижний Новгород. В последнее десятилетие заметно возрос поток российских и зарубежных туристов, которые совершают круизы по магистральным рекам.
Из-за отсутствия туристических судов с малой осадкой туризм на боковых и малых реках не развивается.
Общий объем пассажирских перевозок в России составляет 14,0-16,0 млн. человек в год. Основными принципами, сдерживающими рост объемов пассажирских перевозок, являются низкая платежеспособность населения, финансовый кризис, низкая рентабельность и недоступность кредитов, старение пассажирского флота, ухудшение состояния внутренних водных путей (ВВП). В сложившихся условиях следует продолжить поиск путей совершенствования речного туризма за счет постройки новых круизных судов, улучшение сервиса обслуживания туристов, открытие новых линий.
Потенциальным направлением развития водного туризма является постройка пассажирских судов смешанного (река-море) плавания, которые могут работать в период навигации на ВВП, а после ее завершения - в прибрежном плавании. Проекты речных судов были разработаны в 2013 году Морским инженерным бюро (ЗАО «МИБ СПб»). Первое такое судно - «Волго-Балт макс» (проект РУ500УБ), пассажировместимостью 500 чел., предназначено для эксплуатации на линии Москва-Санкт-Петербург-Астрахань. Для него предусмотрена возможность выхода в Финский залив, а также в Балтийское и Северное море. Второе судно - «Волго-Дон макс» (проект РУ300УЭ) имеет пассажировместимость 300 чел., предназначено для эксплуатации на ВВП с выходом в прибрежные морские районы [4]. Основные характеристики упомянутых судов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Основные характеристики пассажирских судов смешанного (река-море) плавания
Характеристики Проекты
Номер проекта РУ500УБ РУ300УБ
Класс судна *М-ПР 2,5 (лед 30) А КМ ® 1се1 АиТ1-1С5
Длина габаритная, м 179,9 140,2
Длина расчетная, м 176,0 130,8
Ширина габаритная, м 17,0 16,6
Ширина расчетная, м 16,8 16,2
Высота борта, м 5,5 5,5
Осадка, м 3,2 3,2
Высота габаритная от ОП, м 16,4 17,2
Скорость хода, км/ч 22,5 23,0
Экипаж и обслуживающий персонал, чел 117 76
Автономность по запасам топлива, сут. 15 15
Теплоход «Волго-Балт макс» (проект РУ500УБ) спроектирован на класс РРР *М-ПР 2,5 (лед 30) А. АКТ - стальное самоходное трехвинтовое судно с полноповорот-
ной винто-рулевой колонкой в ДП, с наклонным форштевнем и транцевой кормой, избыточным надводным бортом, удлиненным баком и ютом, четырехъярусной надстройкой, кормовым расположением МП (рисунок 1).
Отличительной особенностью судна является повышенный комфорт для пассажиров. Судно имеет 97 стандартных двухместных кают площадью 15,5 м2; 72 двухместные каюты с «французским» балконом площадью 17 м2; 64 двухместные каюты с балконом площадью около 17 м2; 24 двухместные каюты «люкс» с балконом площадью около 26 м2 и двух «люкс» - апартаменты с балконом площадью 41 м2. Примечательно, что пассажировместимость судна может варьироваться с помощью каютных модулей.
Каюты для туристов расположены в средней вертикальной зоне на 4-х ярусах надстройки и в корпусе. В корпусе в средней вертикальной зоне предусмотрены помещения для экипажа. Каюты на верхней и солнечной палубах имеют собственные балконы со сдвижными секциями.
В носовой вертикальной зоне расположены ресторан, музыкальный салон с баром, трансформируемые конференц-залы, камбуз, кладовые, кают-компания и поме-
щения для отдыха экипажа.
Рис. 1. Схема общего расположения пассажирского судна «Волго-Балт макс» (проект PV500VB)
Кормовая вертикальная зона отведена для помещений отдыха и развлечений туристов, включая тренажерный зал, массажную, библиотеку, магазины и др.
Теплоход «Волго-Дон макс» (проект PV300VD) спроектирован на класс РМРС «КМ® 1се1 ^-ЯБМ АиТ1-1С5». АКТ - стальное самоходное трехвинтовое судно с наклонным форштевнем и транцевой кормой, избыточным надводным бортом, удлиненным баком и ютом, 4-х ярусной надстройкой, кормовым расположением МП.
Как и теплоход «Волго-Балт макс», оно отличается повышенным комфортом размещения пассажиров. В частности, имеет 144 стандартные двухместные каюты площадью около 13 м2 и 6 кают «Люкс». В зависимости от установленных каютных модулей пассажировместимость судна может варьироваться от 250 до 300 мест.
Каюты для туристов расположены в средней зоне на четырех ярусах надстройки. Каюты «Люкс» имеют собственные балконы. Каюты для экипажа располагаются в корпусе.
В носовой вертикальной зоне расположены музыкальный салон с баром, трансформируемые конференц-залы, другие помещения для отдыха. В корме располагаются двухъярусный ресторан, камбуз, кладовые и МП.
Анализ показывает, что внутренняя компоновка круизных судов имеет свою специфику. Все помещения разделены на три категории: пассажирские, помещения для экипажа и служебные. При этом под термином «пассажирские помещения» понимается комплекс помещений, необходимых для создания нормальных условий пребывания пассажиров на судне. На круизных судах развита система общественных пассажирских помещений. Удельный объем таких помещений на одного пассажира на некоторых круизных судах достигает 100 м3 и более. На многих судах в носовой части надстройки устраивают обзорные веранды и рестораны [5].
Пассажирские каюты разделяются на несколько классов по комфортабельности (по уровню предоставляемых удобств и услуг) и в зависимости от типа и компоновки круизного судна. Каюты 1-го и 2-го классов имеют санузел, комфортабельные спальные места и места для отдыха. Каюты «люкс» представляют апартаменты, которые ничем не отличаются от гостиничных номеров высшего класса. Вместе с тем сравнение с Волжскими пассажирскими судами показывает, что у новых судов мало прогулочных палуб и мест для отдыха пассажиров на воздухе. При этом обеспечение высокого комфорта поездки ведет к значительному повышению стоимости выбранного тура.
Следует обратить внимание и еще на один важный вопрос - увеличение срока эксплуатации за навигацию. Моделирование эксплуатационной деятельности новых судов, приведенные ЦНИИМФ, показало, что срок окупаемости теплохода «Волго-Дон макс» составляет 13,8 года, а теплохода «Волго-Балт макс» - 10,7 года. При значительном различии по пассажировместимости преимущество в сроках окупаемости первого судна обусловлено более продолжительным периодом эксплуатации (до 300 сут.) в южных районах [4].
Еще одним потенциальным направлением в создании нового туристического флота, позволяющего значительно расширить сферы перевозок туристов, является постройка мелкосидящих судов с колесным движителем (ПКС).
Анализ условий плавания на боковых и мелководных реках показывает, что главные размерения новых судов не должны превышать длину по КВЛ 50 м, ширину 11,7 м, осадку не более 0,8 м. В качестве движителей целесообразно использовать движительно-рулевой комплекс (ДРК) - гребные колеса, скомпонованные в корме. Значительная часть корпуса имеет цилиндрическую вставку с прямоугольными круг-лоскулыми шпангоутами, что упрощает технологию постройки судна. Уже накоплен опыт проектирования и эксплуатации таких судов. Первое судно такого типа ПКС-40 «Сура» было спущено на воду в ноябре 2010 года. Второе судно «Колесовъ» - в 2013 году, а третье судно «Доброходъ» - в 2015 году. Первое судно базируется и работает в Нижнем Новгороде, второе - в Москве. Третье судно планируется использовать в районе города Севастополь [6].
Опыт эксплуатации первых судов типа ПКС показал перспективность их использования в условиях малых рек.
Следующим шагом в создании более крупных судов этого типа является постройка круизного теплохода «Золотое кольцо» (рисунок 2). Судно спроектировано на класс РРР «®О 2,0», имеет габаритную длину 58,7 м, габаритную ширину 13,4 м, высоту борта 1,5 м, осадку 0,8 м. Пассажировместимость 240 чел. Мощность СЭУ -2^300 кВт, скорость до 20км/ч.
Рис. 2. Схема общего расположения пассажирского судна «Золотое кольцо»
На судне «Золотое кольцо» учтен опыт проектирования и эксплуатации судов этого типа: усилен корпус, сделаны вторые борта, рационально использовано междудонное пространство. Оптимизировано расположение жилых помещений. Представляется оригинальным и архитектурное решение. Судно представляет собой три горизонтальных ряда остекленной надстройки, которая в носовой части завершается рулевой рубкой и помещениями различного назначения, а в корме - ДРК. Основу ДРК составляют дизель-электрические СЭУ, приводящие в действие гребные колеса, расположенные в корме [7].
Следует отметить, что в соответствии с «Транспортной стратегией РФ на период до 2030 года», утвержденной Правительством России № 1734 р 22.11.2008 г., запланирована постройка пяти пассажирских судов «Золотое кольцо».
Приведенные данные могут быть использованы при обосновании архитектуры пассажирских круизных судов, формировании виртуальной модели судна и его архитектурном анализе [8].
Список литературы:
[1] Фальмонов Е.В. Архитектура пассажирских судов и роль корабельного инженера в создании судна // Речной транспорт (XXI век), 2012, № 2.
[2] Любимов В.И. Архитектурное проектирование судов: учебное пособие. Н. Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2011.
[3] Ward D/ Complete Guide to Crusing and CruiseShips. - London: Berlits Publishing, 2007.
[4] Егоров Г.В., Анисимов К.О. Отличные теплоходы (Проекты новых круизных пассажирских судов) // Речной транспорт (XXI век), 2013, № 3.
[5] Суров О.Э., Парняков А.В. Особенности дизайна современных кают на круизном судне // Вестник ВГАВТ. Вып. 47. Н. Новгород: Изд-во ФГБОУ ВО «ВГУВТ». - 2016.
[6] Колесный круизный теплоход «Сура» // Речной транспорт (XXI век), 2012, № 3.
[7] Галкин Д.Н., Малый Ю.А. От «Суры» к «Золотому кольцу» // Речной транспорт (XXI век), 2015, № 2.
[8] Панченков А.Н., Любимов В.И. Концептуальное проектирование судов: идеология, основания и виртуальная среда // Вестник ВГАВТ. Вып. 28. Н. Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ». - 2010.
PECULIARITIES OF THE SUBSTANTIATION OF THE ARCHITECTURAL-DESIGN TYPE OF THE CRUISE SHIP
V.I. Lyubimov
Key words: passenger vessel, cruise ship, architectural and constructive type, hull, superstructure, wheelhouse, passenger compartment, passenger cabin, architectural analysis.
The features of the substantiation of the architecturally-constructive type (ACT) of promising river cruise vessels, including mixed (river-sea) navigation vessels, are considered allowing to form a virtual model of a ship at the stages of conceptual design, to perform architectural analysis.
Статья поступила в редакцию 07.05.2018 г.
УДК 629.12
Е.П. Роннов, д.т.н., профессор, зав. кафедрой ФГБОУВО «ВГУВТ» С.В. Пресное, к.т.н., директор московского филиала РРР 125195, г. Москва, Ленинградское шоссе, 59 Ю.А. Кочнев, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
РАСЧЁТ И ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ В АВТОСЦЕПЕ ТОЛКАЕМОГО СОСТАВА ПРИ ХОДЕ НА ВОЛНЕНИИ
Ключевые слова: толкаемый состав, автосцеп, регулярная качка, дифференциальные уравнения качки
В статье приведена формулировка задачи и математическая модель определения усилий в автосцепе сцепного устройства толкаемого состава. Представлены результаты тестовых расчётов и проведён анализ полученных значений.
Перемещение несамоходных судов методом толкания уже более пятидесяти лет применяется в нашей стране при перевозке массовых грузов на внутренних водных путях. Его эффективность доказана в работах отечественных ученых и специалистов и неоспоримо подтверждена эксплуатационной практикой освоения грузопотоков.
Внедрение этого метода потребовало решения многих новых вопросов, связанных как с организацией работы флота, так и с конструкцией судов, образующих толкаемый состав. Одним из основных из них была разработка специальных автосцепов, обеспечивающих автоматическую сцепку судов состава между собой.
Несмотря на отработанные и проверенные временем конструкции этого судового устройства, реализованные в одно- и двухзамковых автосцепах, например типа 0-200 и УДР соответственно, для повышения надёжности в эксплуатации необходимо дальнейшее совершенствования их конструкции, а так же наличие нормативных требований классификационных обществ к их проектированию. Одним из основных направлений решения этой проблемы является всесторонний аналитический анализ усилий, возникающих в соответствующих конструктивных элементах автосцепа в различных ситуациях при эксплуатации состава. Такие критические усилия, с точки зрения мак-
