Кротов Особливостi ппроектування морських транспортних суден

11

На лайнерах вантажне обладнання використовується частіше, і тому крани з'явилися спочатку та закріпилися на цих суднах.

Для розширення транспортних можливостей лайнерів крім кранів вантажопідйомністю 25…40 т установлюють одну-дві стріли підвищеної вантажопідйомності (60, 80 та більше тонн).

1.4. Швидкохідні лайнери

У разі використання лінійних суден відправники можуть відвантажувати товари рівномірно, через певні проміжки часу. Це дозволяє їм підтримувати постійний зв'язок з ринками збуту і, коли необхідно, зменшувати або збільшувати розміри партій, що відвантажуються. Трампові судна втрачають свої позиції, бо часто вантажі, призначені для таких суден (масові та ін.), приймаються лінійними суднами, які йдуть у зворотному напрямку, і тому перевозять їх за спеціальними ставками, нижчими від фрахтових ставок трампового судноплавства.

Великі суднові компанії, які виступають монопольними перевізниками відносно багаточисельних, не зв'язаних між собою вантажовідправників, установлюють тарифи на перевезення вантажів, що значно перевищують собівартість перевезень. Тарифи встановлюють на так звану фрахтову тонну (1 фр. т = 40 куб. футам = 1,13 м3). Великі тарифи забезпечують лінійним компаніям одержання надприбутку. Дивіденди, які сплачують ці компанії, в два-три рази вищі, ніж у трампових компаній.

На деяких маршрутах швидкість суден вища від необхідної, що пов'язано з конкуренцією між судновласниками.

Підвищення швидкості ходу більше 18 вуз потребує значного збільшення коефіцієнта використання вантажопідйомності судна, бо відносне прискорення доставки вантажу поступово спадає, а темпи зростання питомих витрат унаслідок різкого збільшення необхідної потужності силової установки збільшуються. Але розрахунки показують, що вже при 10%-му підвищенні середньої доходної ставки на тонну вантажопідйомності економічні показники суден зі швидкістю ходу 23 і 19 вуз майже однакові, а при 20%-му збільшенні завантаження ефективність швидкохідного судна на 11…17 % вища, ніж у суден зі швидкістю ходу 19 вуз [9].

Розвиток перевезення вантажів у пакетах та контейнерах дозво-

12

лив значно скоротити час стоянок судна в порту, що підвищило ефективність швидкохідних лайнерів. Крім того, підвищення швидкості ходу забезпечує прискорення обороту контейнерів, що дає додатковий економічний ефект.

Побудова швидкохідних вантажних лайнерів часто ведеться за рахунок державного субсидування, оскільки лінійний флот допомагає в боротьбі за сфери впливу на ринки збуту; крім того, його можна пристосовувати для потреб військового транспортування.

1.5. Основні елементи та коефіцієнти повноти швидкохідних лайнерів

Аналіз основних характеристик та елементів швидкісних лайнерів дозволяє зробити висновок, що їх високі швидкості досягнуті шляхом збільшення потужності силової установки, зниження коефіцієнта загальної повноти δ проти рекомендованих значень для даних швидкостей та вдосконалення форм обводів корпусу.

Співвідношення головних розмірів цих суден відрізняються від співвідношень вантажних суден з помірною швидкістю ходу: L/B знаходиться в межах 6,3…7,3, але переважають L/B = 6,7…7,0.

Значення величини В/Т вибирається не стільки з умови забезпечення високих ходових якостей, скільки з міркувань остійності. Як правило, високим значенням Н/Т відповідають величини В/Т = = 2,1…2,8.

Коефіцієнт загальної повноти в багатьох суден на 5…10 % нижчий, ніж можна отримати розрахунком за формулою Александера [1].

Співвідношення Н/Т знаходиться в інтервалі 1,24…1,70.

Контрольні запитання і завдання

1.Які вантажі перевозять універсальні суховантажні судна?

2.Які характерні швидкості й навантажувальна кубатура лінійних та трампових суховантажних суден?

3.Які судна називають параграфними?

4.Які судна є стандартними?

5.Укажіть конструктивні особливості відкритих суден.

6.Назвіть переваги і недоліки центральних, парних та потрійних люків.

7.Назвіть вантажні приміщення на суховантажних суднах.

8.Який трюм називають головним?

9.У залежності від чого обмежується висота трюмів і твіндеків на лі-

нійних та трампових суднах?

а – металевий; б – з армованої пластмаси

13

2.ПАКЕТОВОЗИ

2.1.Стандартизація засобів пакетування

Пакетування вантажів – це об'єднання окремих малих одиниць вантажу (ящиків, мішків тощо) в єдине укрупнене місце – пакет.

Засоби пакетування поділяються на універсальні і спеціалізовані; багаторазового та одноразового використання; жорсткі, напівжорсткі і м'які; дерев'яні, металеві, полімерні, картонні, волоконні та паперові.

Вантажі пакетують переважно на піддонах. Для міжнародних перевезень ІSО рекомендує використовувати піддони таких типороз-

мірів: 800× 1000, 800× 1200, 1000× 1200 мм вантажопідйомністю 1,0 т; 1200× 1600 мм вантажопідйомністю 2,0…3,2 т. Найбільш поширені піддони мають розміри 1000× 1200 мм.

Піддони повинні витримувати чотирикратне навантаження порівняно зі своєю вантажопідйомністю.

Форма та розміри пакетів у значній мірі визначаються характером вантажу, а придатність різних вантажів до пакетування залежить, у першу чергу, від здатності витримувати значне навантаження. Тому універсальність пакетування обмежена.

Найбільш поширеною є пакетизація на плоских піддонах, які являють собою дерев'яні, металеві або картонні універсальні площадки, що дозволяє перевантажувати пакети як кранами, так і автонавантажувачами. Висота піддонів приблизно 0,15 м.

До недоліків пакетизації вантажів на піддонах слід віднести порівняно велику масу піддонів (4…5 % від маси вантажу), втрату корисного об'єму вантажних приміщень (10…15 %), необхідність зворотної доставки пустих піддонів. Ці недоліки частково усуваються

при використанні сіток
та паперових піддонів.
Вигляд плоских та
ящикоподібних піддонів
показаний на рис. 2.1, 2.2.
На рис. 2.3 зображена
схема формування пакета	а	б
на плоскому піддоні.	Рис. 2.1. Плоскі піддони:

14

а

б

г

в

Рис. 2.2. Ящикоподібні піддони:

а – дерев'яні; б, в – металеві; г – складені

Рис. 2.3. Схема формування пакета з коробок та ящиків на плоскому піддоні розміром 800× 1200 мм

2.2. Основні особливості суден для пакетних перевезень

Пакетовози (палетовози) – судна, призначені для перевезення пакетного вантажу на палетах (уніфікованих піддонах, пристосованих для захоплення їх вилочним навантажувачем). Це найбільш вигідно при доставці невеликих партій вантажу малим споживачам,

Рис. 2.4. Схема навантажувальнорозвантажувальних робіт на пакетовозі

15

оскільки забезпечується доставка вантажу "від дверей до дверей" без його проміжних переформувань. Через малий об'єм партій вантажу розміри пакетовозів невеликі: довжина не перевищує 120 м, водотоннажність 12 тис. т. Особливістю пакетовозів є наявність бортових лацпортів, через які проводять вантажні операції, і широко розкритих вантажних люків.

Форма корпусу, співвідношення головних розмірів, компонування архітектурно-конструктивного типу (АКТ) судна та оснащеність спеціальним вантажним обладнанням у значній мірі визначаються типорозмірами вантажних одиниць, прийнятим способом навантаження і конкретними умовами експлуатації.

Навантаження пакетів на судно можна проводити вертикальним (через люки), горизонтальним (через лацпорти) та комбінованим способами. На рис. 2.4 показана схема навантажувально-розванта- жувальних робіт на пакетовозі.

Для досягнення високої інтенсивності вантажних робіт люки і лацпорти повинні мати достатні розміри та швидкодіючі механізовані закриття.

У суден-пакетовозів відношення ширини люків до ширини судна досягає 0,75…0,80, що дозволяє крану або стрілі вкладати вантаж безпосередньо на певне місце.

Для пакетовозів суттєвим є забезпечення кратності розмірів трюмів розмірам вантажних місць. Трюми повинні мати ящикоподібну форму, тому всі похилі площини і звуження в них слід замінити внутрішніми стінками з прямокутними уступами. Інколи це здійснюють обладнанням подвійних бортів.

16

Пакетовози мають більшу швидкість, ніж суховантажні судна звичайних типів. Їх суднові енергетичні установки відрізняються високим рівнем автоматизації, що сприяє зниженню чисельності екіпажу. Інколи судна-пакетовози оснащуються заспокоювачами хитавиці.

Палуби суден-пакетовозів горизонтальні, без вигину і сідлуватості. Закриття вантажних люків виконують урівень з палубним настилом. Пакетовози будують звичайно невеликими (DW = 2…

...3 тис. т) та експлуатують на коротких лініях зі стійкими потоками пакетизованих вантажів. Питома вантажна кубатура пакетизованого

вантажу п = 2 м3/т.

Розміри в світу по довжині і ширині трюму повинні перевищувати чистий сумарний розмір вантажних місць на 2…3 %, по висоті – на 7…8 % для забезпечення роботи механізмів при вкладанні вантажу.

Висота твіндека в світу не повинна перевищувати 3,1 триярусної висоти пакетів (3,2…3,6 м). Прилади освітлення та пожежної сигналізації у вантажних приміщеннях повинні встановлюватися врівень з обшивкою.

При визначенні довжини, ширини і висоти борту судна кратність розмірів трюмів розмірам вантажних місць забезпечується переходом від довжини, ширини та глибини трюмів до найближчого кратного розміру з наступним корегуванням водотоннажності.

Дослідження з проведення вантажних операцій на суднах-паке- товозах привели до висновку, що підпалубні кармани ліквідовувати не обов'язково, тому що при їх протяжності 3,5…4,0 м тривалість робіт збільшується не більше ніж на 10 %. Правда, якщо вантажна одиниця дуже важка для переміщення вручну, то час на вантажні операції починає різко зростати при довжині підпалубних карманів більше 1,5 м.

Визначення головних елементів суден-пакетовозів можна проводити за універсальною схемою послідовних наближень розв'язанням системи рівнянь та нерівностей теорії проектування суден.

2.3. Визначення головних елементів суден-пакетовозів

Існує декілька спеціальних методик, розроблених для визначення головних елементів суден-пакетовозів, але краще скористатися та-

17

кою, яка безпосередньо виходить із загальних залежностей теорії проектування. Тут наводиться спрощений варіант даної методики, запропонований в роботі [4].

Складаємо рівняння мас:

D = Pм.к + Pоб + Pе.у + Рпал + Рзаб + Рз.в + Рвн,

де D – водотоннажність, т; Pм.к, Pоб, Pе.у, Рпал, Рзаб, Рз.в, Рвн – маси складових навантаження: металевого корпусу, обладнання, енерге-

тичної установки, палива, забезпечення, запасу водотоннажності і вантажу відповідно.

Пошук значень безрозмірних характеристик доцільно починати з визначення очікуваної водотоннажності через коефіцієнт чистого

вантажу для судна-прототипу ηвн :

Dо = Рвн .

ηвн

Важливим параметром, який дає змогу визначити безрозмірні характеристики судна, є число Фруда. Для його визначення необхідно обчислити очікувану довжину судна як

			L	= l3	D γ ,
			o		о
				5
	де відносна довжина l =	2	+		v1/3 .
			3	D	γ
				о
	Тоді
			Fr = 0,514v			,
					gL
					о

де v – швидкість ходу, вуз; g – прискорення сили тяжіння, м/с2.

У залежності від числа Фруда визначається коефіцієнт загальної повноти:

δ = 1,09 – 1,68Fr ± 0,12

при 0,14 ≤ Fr ≤ 0,25;

18

δ =	0,160 ± 0,010	при 0,25 ≤ Fr ≤ 0,30;
	Fr

δ = 0,425 ± 0,025

Fr1/ 4 .

Потім визначається коефіцієнт поздовжньої повноти ϕ , який суттєво впливає на опір води руху судна:

ϕ	= 1,05	– 1,50Fr ± 0,02	при 0,12 ≤	Fr < 0,30;
ϕ	= 0,62	± 0,07	при Fr ≥	0,30.

Коефіцієнт повноти мідель-шпангоута

β = ϕδ .

Для визначення коефіцієнта повноти конструктивної ватерлінії (КВЛ) можна скористатися формулою В.В. Ашика [1]

α = 0,98δ1/2 ± 0,06 .

При визначенні в першому наближенні співвідношення H/T треба враховувати виконання умови вантажомісткості

Н=1,07 µвнРвн + 0,16 ,

ТkDо

де µвн – питома вантажна кубатура вантажу, м3/т; k = 0,90...0,92 – коефіцієнт, що враховує недовикористання теоретичного об'єму при штучному вантажі.

Співвідношення B/T визначається з умови забезпечення початкової остійності

	h	=	kρ α2 B	+	1	α T	− ξg	H T	.
	B		12 δ T		2	δ B		T B

19

Розв'язання цього рівняння відносно B/T при зафіксованих значеннях h/B і ξ g дає

h

h 2

kρα2

H

1

α 0,5

+

+

ξ

−

B

3δ

g T

2

B

B

δ

=

,

T

kρα2

6δ

де h/B = 0,03...0,05 – початкова відносна метацентрична висота (за умови забезпечення аварійної остійності і плавної хитавиці можна брати h/B = 0,04); kρ = 1,06 ± 0,05 – при S-подібних ватерлініях; kρ = = 1,03 ± 0,05 – при опуклих ватерлініях; ξ g = zg/H – відносна апліката центра ваги судна з повним вантажем (беремо за даними прототипу).

Відношення довжини до ширини судна L/B визначається з умови ходовості. Скористаємося вже взятим значенням відносної довжини l. Тоді з рівняння плавучості

LB = l3δTB kв.чγ ,

де kв.ч = 1,005…1,03 – коефіцієнт, який враховує виступні частини корпусу судна.

Маючи значення Fr, δ , H/T, вимірники навантаження мас прототипу qi, з рівняння мас проекту у функції головних елементів визначаємо водотоннажність:

−

−

δпов H

=

D 1

а

з.в

0,966q

м.к

δ

T

H

2 /3

v3

v2

= D2 /3 q

+ q

е.у

в

+ k

k q

пал

e

Z + q

заб

+ P

,

об

C

м.з

н

C

вн

Tγδ

де аз.в, qм.к, qоб, qе.у, qзаб – вимірники маси відповідно запасу водо-

20

тоннажності, металевого корпусу, т/м3, обладнання, т/м3, енергетичної установки, т/кВт, забезпечення, т/м2; δ пов – коефіцієнт повного об'єму корпусу, який можна взяти за прототипом або розрахувати за формулою

	T			T
δпов = δ		+1,05α 1	−		;
	H
				H

kм.з = 1,15…1,25 – коефіцієнт морського запасу; kн – коефіцієнт надбавки маси палива на загальносуднові потреби, котельну воду, мас-

тила (для ДВЗ kн = 1,15); qпал – питомі витрати палива на головний двигун, т/(кВт год) (береться за каталогом); Z – дальність плавання

за запасами палива, милі; vв, vе – швидкості на випробуваннях та експлуатаційна, вуз (vе = vв – 0,5); Рвн – задана вантажопідйомність; С – адміралтейський коефіцієнт.

Після підстановки всіх відомих величин у рівняння мас і перетворень одержимо

n1D − n2 D2 /3 − Pвн = 0 .

Розв'язання цього рівняння дає значення D. Маючи значення D, δ , L/B, B/T та H/T, розв'язуємо рівняння D = kв.чγδ LBT підстановкою виразів для L і T через B. Таким чином визначаємо абсолютні розміри проекту. Потім треба розписати його навантаження мас за розділа-

ми. При цьому повинна бути виконана умова ∑Pi = D .

Контрольні запитання і завдання

1.Що означає пакетування вантажів?

2.Які бувають засоби пакетування?

3.Назвіть переваги і недоліки пакетизації.

4.Які судна є стандартними?

5.Для чого призначаються судна-пакетовози?

6.Чим визначаються форма корпусу і співвідношення головних розмірів пакетовозів?

7.Як проводиться навантаження пакетів на судно?

8.Опишіть архітектурно-конструктивні особливості суден-пакетовозів.