Раздел 11 Суда для транспортировки особотяжеловесных и крупногабаритных грузов

Потребность в транспортировке внутренним и внешним (морским) водным путям особотяжеловесных и крупногабарит­ных грузов непрашлвнс растет. Увеличиваются и массогабаритные характеристики единичных грузов, предъяв­ляемых к перевозкам. Наиболее характерны в настоящее время грузы массой от 100 до 300 т, нр масса отдельных неделимых грузов оказывается в несколько раз больше.

Суда для перевозки подобных (тяжелых) грузов (СТГ) под­разделяются на две группы:сравнительно небольшие специа­лизированные суда дедвейтом 2000—6000 т и крупнотоннажные дедвейтом 10000 т и более, оборудованные особотяжеловесными грузовыми устройствами. Для повышения эксплуатационной гибкости СТГ обеих групп их проектируют так, чтобы они могли эффективно перевозить и обрабатывать генеральные и укрупненные унифицированные грузы, в первую очередь стан­дартные контейнеры.

Для обработки грузов умеренной массы на СТГ первой группы используется вертикальный способ проведе­ния грузовых операций — с помощью собственных или портовых грузовых устройств. Для обработки наиболее тяже­лых и крупногабаритных грузов массой 700—1000 т приме­няют горизонтальные способы погрузки и выгрузки — путем вкатывания (выкатывания) груза на специальных тележках или заведения его на понтонах Возможны и комбинации этих способов.

Помимо особотяжеловесных грузовых устройств для СТГ первой группы характерны следующие архитектурно-конструктивные особенности:

обширные, свободные от всяких конструкций (зачастую и комингсов грузовых люков) верхние палубы;

увеличенные по длине размеры трудовых люков и трюмов;

развитые противокревовые системы и специальные устройства, предотвращающие накренение судна во время грузовых работ;

смещенные в ряде случаев к бортам мачты и особотяжеловесные стрелы;

дополнительно подкрепленные для восприятия повышенной местной нагрузки палубы и наст ил двойного дна.

Для конкретизации отмеченных особенностей рассмотрим несколько типичных судов первой группы, основные характеристики которых приведены в таблице 1.

У каботажного СТГ "Габриэлла" всего один трюм длиной 51,4м, шириной 11,6м и глубиной 7,1м. грузовой люк на верхней палубе по ширине точно совпадает с шириной трюма ( на протяжении грузового пространства у судна двойные борта), а по длине – короче трюма всего на 4м. люк закрывается крышками понтонного типа, перекрывающими по ширине верхнюю палубу и создающими ровную, прочную грузовую площадку на протяжении от бака до юта (рис.19.1) Таким образом на палубе можно перевозить грузы длиной до 60м и в трюме – до 50м. при необходимости в трюме может быть установлена съемная палуба. Междубортные пространства используются как противокреновые балластные цистерны.

СТГ "Старман Англиа" представляет собой двухпалубное однотрюмное судно с носовым расположением жилой надстройки и навигационных помещений (рис.19.2). Энергетическая установка дизельная, двухвальная, МО смещено в корму от миделя. Судно гибридного типа с грузовым люком, обслуживаемым тремя грузовыми стрелами, и прямой кормовой рампой длиной 7,0м и шириной 11,0м, расположенной на уровне верхней палубы.

Помимо транспортировки особотяжеловесных и крупнога­аритных грузов судно приспособлено для перевозки пакетиро­ванных и непакетированных генеральных и лесных грузов, стандартных контейнеров и колесной техники.

Рис. 19.4. СТГ «Малакка Мару» дедвейтом 20260 т

1— поворотная безвантовая мачта; 2 — тяжеловесная стрела; 3 — бортовые цистерны;

4 — помещение грузовых лебедок

СТГ второй группы оборудуют мощными грузовыми устрой­ствами, предназначенными исключительно для вертикальной переработки груза. Для этих судов характерны длинные, срав­нительно узкие грузовые люки, расположенные над длинными трюмами для особотяжеловесных и крупногабаритных грузов, двойные борта и местные подкрепления палуб в районе раз­мещения таких грузов, а также развитая противокреновая система. Основные характеристики таких судов приведены в таблице

Грузовое устройство СТГ «Даченг» состоит из одной пере­кидной 300-тонной стрелы, обслуживающей люки № 2 и 3,а также тяжеловесных стрел грузоподъемностью 200 и 160 т. Твиндеки и трюмы № 2 и 3, предназначенные для особотяжеловесных и крупногабаритных грузов, имеет беспиллерсную конструкцию с усиленными полубимсами и обслуживаются грузовыми люками длиной 34,4 и 29,6м при ширине 8,5м. дополнительно подкрепленные фальшборт и комингсы люков имеют одинаковую высоту, что позволяет удобно размещать тяжеловесны грузы поперек судна, а отсутствие седловатости верхней палубы на протяжении трюмов №2 и 3 упрощает размещение длинномерных грузов вдоль судна. Противокреновые цистерны, образованные двойными бортами, обслуживаются насосом подачей 600 т/ч.

СТГ «Малакка Мару» может принимать на борт грузы размерами до 100 x 5,5 м. Для обработки подобных грузов I предусмотрена тяжеловесная стрела грузоподъемностью 600 т, укрепленная на поворотной безвантовой мачте. Стрела может обслуживать трюмы № 2 и 3 (рис.19.4). в грузовое устройство судна входят также три 30-тонные стрелы и два 16-тонных поворотных крана. Междубортное пространство, простира­ющееся по всей длине грузовой части судна, использовано для размещения противокреновых цистерн. Палубы и люковые закрытия подкреплены для восприятия нагрузки от двух ярусов стандартных контейнеров.

Грузоподъемность тяжеловесной стрелы, установленной на СТГ "Малакка Мару", является пока наибольшей.

11.2 Составные суда

Составные суда образуются двумя самостоятельными частями, которые называют секциями: энергетической (ЭС) и грузовой (ГС) (рис. 19.5). Для перехода морем секции соединяют в одно сочлененное судно, в порту назначе­ния грузовая секция устанавливается к причалу для проведе­ния грузовых операций (или ожидает очереди к причалу на рей­де), а энергетическая может быть присоединена к другой ГС для следующего рейса. В результате значительно повышается коэффициент использования наиболее дорогой части судна, включающей энергетическую установку, помещения экипажа и навигационные помещения, что и является основным достоин­ством составных судов.

Термин«барже-буксирный состав» (ББС), пришедший из речного транспорта, означает не более чем комбинацию в одном составе буксира и баржи, перемещаемой методом буксировки или толкания. Под термином «составной комплекс» подразумевают обычно не од­но составное судно, а набор энергетических и грузовых секций.

К основным достоинствам ТТС перевозки грузов СС отно­сятся, помимо упомянутого ранее повышения коэффициента использования судовой энергетической установки по времени (доходящего до 85 — 90% по сравнению с 45 — 65%, характер­ными для универсальных сухогрузных и наливных судов), прежде всего следующие положительные качества СС [18, 121]:

меньшая строительная стоимость одной тонны дедвейта, так как стоимость энергетической установки, навигационного оборудования и помещений экипажа распределяется на несколько грузовых секций;

значительно меньшая абсолютная и относительная численность экипажа, которая для ЭС составляет 12—15 чел.;

повышенная гибкость транспортной системы морского бассейна, так как одни и те же ЭС могут перемещать различные по назначению ГС;

в определенных условиях (временное снижение грузопотока, межнавигационный период, ремонт ЭС) грузовые секции могут использоваться как плавучие склады;

возможно создание СС с ограниченной осадкой, что позво­ляет им посещать относительно мелководные порты и исполь­зоваться для смешанных безперевалочных перевозок.

Эксплуатация составных судов эффективна на направлениях с небольшой и умеренной дальностью плавания, до 3-4 тыс.миль, главным образом вдоль побережий, с устойчивыми по составу и объему грузопотокам. Очень многое зависит от организационной стороны эксплатаци подобных судов, так как любые сбои и срывы запланированных графиков движения СС приводят к резкому падению эффективности. При благоприятных условиях использование СС позволяет уменьшить затраты по перевозке грузов на 10-15%.

Рис. 19.5. Секции составного судна — энергетическая и две грузовые, предназначенные для сухих и жидких грузов

В настоящее время СС используются главным образом для транспортировки лесных, насыпных и навалочных грузов, а также нефти и ее производных. Суммарный дедвейт этих судов, эксплуатирующихся в мировом флоте, составляет 0,5 млн.т. в Советском Союзе первая транспортная система перевозки грузов СС начала действовать в 1977г. система предназначена для перевозок леса из низовья р.Амур в порты Дальнего Востока и Японии и состоит из ЭС мощностью по 6000 л.с. (4415 кВт) и ГС дедвейтом по 9000т. Длина ЭС 40,0 м ГС 115м, эксплутационная осадка 4,3м, чему соответствует дедвейт 6500т. ГС представляет собой несамоходную однопалубную баржу с баком, ютом и глубоким вырезом в корме для скачивания С ЭС. Корпус баржи разделен восемью поперечными и двумя продольными переборками на бортовые и центральные отсеки. Лес может быть выгружен портовыми кранами или путем сваливания его м палубы в воду при накренении баржи. Объем креновых цистерн составляет 1790 м³, что позволяет накренить баржу на 10-12. Металлические стойки, удерживающие лес на палубе, отдаются дистанционно. Скорость СС около 10уз.

Размеры существующих СС сравнительно невелики: дедвейт наиболее крупных из них не превышает 60000 т, а у большинства — 5000 — 10000 т. Скорость обычно 10 — 15 уз.

Составные суда классифицируют по ряду признаков: району эксплуатации и грузоподъемности, назначению и архитектурно-конструктивному типу грузовых секций (для перевозки леса, массовых, жидких и др. грузов, трюмные баржи и баржи-площадки, открытые и закрытые), обеспеченности грузовыми устройствами и вспомогательной энергетической установкой и др. Но наиболее существенной является классификация по типу соединения (сцепа, счала) грузовой и энергетической секций.

Различают три вида сцепа: жесткий, полужесткий и гибкий.

Гибкие соединения, хотя и просты, но не обеспечивают необходимого гидродинамического единства обеих секций, вследствие чего существенно снижаются пропульсивные и мореходные качества СС в целом. По этой причине такие соединения считаются неперспективными.

Для осуществления сцепа в корме ГС устраивается V-образная выемка — рецесс, иногда весьма сложной конфигурации (см. рис. 19.5). В рецесс вводится соответственно спрофилированная носовая часть ЭС, которая с помощью различных устройств и конструкций прочно соединяется с ГС. Протяженность рецесса составляет от 0,25 до 0,90 длины ЭС.

При полужестком (шарнирном) сцепе ЭС получает одну или несколько степеней свободы относительно ГС. Жесткий сцеп обеспечивает полную относитеьную неподвижность секций, т.е. превращает их в единое монолитное целое. Обоим типам соединений присущи достоинства и недостатки. Полужесткое соединение уменьшает величину изгибающего момента, действующего на СС, а следовательно обеспечивает и известное облегчение корпуса. Конструкция сцепа получается проще, чем при жестком типе соединения. Но в тоже время не удается создать единый гидродинамический комплекс двух секций, что приводит к увеличению сопротивления (иногда к очень значительному – в 2 – 2,5 раза) как по сравнению с эквивалентным морским судном, так и по сравнению с составным судном, оборудованным жестким счалом. Жесткий счал позволяет создать из двух секций единый гидродинамический комплекс с обводами, близкими к обводам обычного судна, что положительно сказывается на пропульсивных и мореходных качествах СС. Но при этом увеличивается значение изгибающих моментов, усложняется конструкция сцепа. В работе [122] рекомендуется для СС дедвейтом до 20.000 т применять полужесткий тип счала, а дл более крупных – жесткое соединений секций.

Предложены многочисленные конструкции жестких и шарнирных счалов, все они запатентованы. Наибольшее распространение получили счалы типа "Артубар" и ТБС, перспективным считается жесткий счал типа "Мэрвикер".

Полужесткое соединение типа "Артубар" состоит из гидравлических цилиндров, горизонтально расположенных в носовой части ЭС перпендикулярно ее диаметральной плоскости. Плунжеры, выдвигающиеся из цилиндров, входят в выемки (гнезда), предусмотренные на внутренних бортах комового рецесса ГС (рис.19.6). Таким образом обеспечивается вращение ЭС относительно оси, образованной плунжерами, т.е. килевая качка секции.

Жесткое соединение типа ТБС обеспечивается длинными скегами ГС, перекрывающими ЭС почти по всей ее длине, и днищем рецесса (рис.19.6). Первоначальное стягивание обеих секций осуществляется с помощью гидроцилиндррра, расположенного на баке ЭС, а дальнейшая фиксация ЭС в рецессе ГС – специальным блокирующим устройством.

Отличительной особенностью жесткого сцепа типа "Мэрвикер" является значительное количество сопрягаемых граней, образованных путем придания клинообразного вида ЭС и сложного профилирования скегов рецесса рис(19.7). Притягивание и удерживание секций осуществляется гидравлическими палубными механизмами. Обводы СС при таком виде сцепа практически не отличаются от обводов обычного судна.

Рис. 19.7. Соединение секций типа

«Мэрвикер»: а — вид сбоку; б —

верхняя палуба

К существенным недостаткам СС относятся их невысокие пропульсивные качества и крайне плохая мореходность энергетических секций, обусловленная их специфическими обводами и соотношениями главных размерений (см. рис. 19.5 и 19.7).

Опыт проетирования СС, равно как и их эксплуатации, еще невелик. Для приближенного определения размеров энергетических и грузовых секций могут быть использованы данные работы [5], а для болем погной разработки проектов СС – методика и рекомендации из работ [122] и [132]. Статистические данные по построенным СС содержаться в [8] и [122].