1 Анализ условий плавания проектируемого судна

Маршрут морского пути проектируемого мной судна Мурманск-Архангельск показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Карта маршрута Мурманск-Архангельск

1.1 Баренцево море

Течения.

Поверхностные течения моря образуют круговорот против часовой стрелки. По южной и восточной периферии движутся на восток и север атлантические воды тёплого Нордкапского течения, влияние которого прослеживается до северных берегов Новой Земли. Большое значение, особенно у берегов, имеют приливо-отливные течения. Приливы полусуточные, их наибольшая величина 6,1 м у берега Кольского полуострова, в других местах 0,6—4,7 м.

Рельеф дна.

Баренцево море расположено в пределах материковой отмели, но, в отличие от других подобных морей, большая часть его имеет глубину 300—400 м, средняя глубина 222 м и максимальная 600 м в жёлобе острова Медвежий. Выделяются равнины (Центральное плато), возвышенности (Центральная, Персея (минимальная глубина 63 м)), впадины (Центральная, максимальная глубина 386 м) и желоба (Западный (максимальная глубина 600 м) Франц-Виктория (430 м) и другие). Южная часть дна имеет глубину преимущественно менее 200 м и отличается выровненным рельефом.

Ледовая обстановка.

Суровые климатические условия на севере и востоке Баренцева моря определяют его большуюледовитость. Во все сезоны года остаётся свободной от льда только юго-западная часть моря. Наибольшего распространения ледяной покров достигает в апреле, когда около 75% поверхности моря занято плавучими льдами. В исключительно неблагоприятные годы в конце зимы плавучие льды подходят непосредственно к берегам Кольского полуострова. Наименьшее количество льдов приходится на конец августа. В это время граница льдов отодвигается за 78° с. ш. На северо-западе и северо-востоке моря льды держатся обычно круглый год, но в отдельные, благоприятные годы море практически полностью или даже совсем полностью освобождается от льдов.

1.2 Белое море

Течения.

Средняя высота приливов колеблется от 0,6 до 3 метров, в некоторых узких заливах достигает 7 метров. Приливная волна проникает вверх по течению впадающих в море рек (на Северной Двине на расстояние до 120 километров). Несмотря на небольшую площадь поверхности моря на нём развита штормовая деятельность, особенно осенью, когда во время штормов высота волн достигает 6 метров.

Рельеф дна моря.

Большая отмель в северной части моря с глубинами до 50 метров в Двинском и Онежском заливах переходит в склон, а потом во впадину в центральной части моря с глубинами 100—200 метров и максимальной глубиной 340 метров.Центральная часть моря — замкнутая котловина, отделяемая от Баренцева моря порогом с малыми глубинами, препятствующими обмену глубинными водами.

Ледовая обстановка.

Ежегодно на 6-7 месяцев море покрывается льдом. У берега и в заливах образуется припай, центральная часть моря обычно покрыта плавучими льдами, достигающими толщины 35-40 сантиметров, а в суровые зимы — до полутора метров.

1.3 Заключение

В районе плавания по маршруту Мурманск-Архангельск во время шторма волны достигают высотой 6 метров. Южная часть Балтийского моря не покрывается льдом, а средняя толщина льда белого моря достигает 35-40 сантиметров. Шлюзов на данном маршруте не имеется. Можно сделать вывод, что ограничений по ширине и осадке судно иметь не будет.

2 Состояние и тенденция развития судов проектируемого

типа

Универсальные сухогрузные суда представляют собой старейший тип сухогрузного судна. За сто с лишним лет своего существования суда этого типа практически очень мало изменились. Хотя их скорость и грузоподъемность увеличились, машинное отделение переместилось в корму, стрелы были заменены кранами, заметно увеличилось раскрытие палубы, механизированы работы по открытию и закрытию люков,- судно осталось прежним универсалом конца прошлого века как по принципу осуществления грузовых работ и роду перевозимого груза, так и по эксплуатационному использованию.

Принципиальный вид универсального сухогрузного судна показан на рисунке 2.1. Фотография универсального сухогруза показана на рисунке 2.2.

Рисунок 2.1 Универсальное сухогрузное судно

Универсальные сухогрузные суда составляют 47% от дедвейта флота судов для перевозки генеральных грузов. На 1 января 2000 г. мировой флот универсальных сухогрузов насчитывал 13650 судов суммарным дедвейтом 76,1 млн. т, из них однопалубных было 8634 суммарным дедвейтом 40,8 млн. т, а многопалубных - 5018 суммарным дедвейтом 35,3 млн. т. Средний возраст универсальных сухогрузных судов составляет чуть более 21 года. Учитывая, что срок службы таких судов не превышает 25-30 лет, следует в недалеком будущем ожидать списания около 4700 судов этого типа, или около 35% существующего флота.

Основными странами-владельцами универсальных сухогрузных судов являются Панама, Багамы, Кипр, Мальта, Либерия.

Им принадлежит около 35% тоннажа флота универсальных сухогрузных судов. Это страны так называемого «дешевого» флага, поэтому весьма сложно определить истинного владельца этих судов.

Рисунок 2.2 Универсально сухогрузное судно пр. 00101 «Русич»

Универсальность таких судов по роду перевозимого сухого груза обеспечит их существование еще длительное время. Однако потребность в новых судах данного типа и объемы их строительства будут относительно небольшими.

Традиционными строителями универсальных сухогрузных судов являются Китай, Нидерланды, Япония, Германия. В последние годы к ним присоединились Румыния, Словакия, Турция и Иран. В перечисленных странах сосредоточено почти 80% имевшихся на начало 2000 г. в портфеле заказов универсальных сухогрузных судов.

Многопалубные универсальные сухогрузные суда, как было сказано ранее, по степенно списываются и заменяются однопалубными, поэтому именно они представляют интерес с точки зрения анализа перспектив развития универсальных сухогрузных судов.

Анализ данных показывает, что наиболее устойчивым спросом на мировом рынке универсальных сухогрузов пользуются суда дедвейтом 2-5 и 5-10 тыс. т. За последние 10 лет количество заказанных судов этих дедвейтных групп составляет 80-90% общего заказа на универсальные сухогрузные суда. Примерно такова же их доля в общем, объеме строительства судов рассматриваемого типа.

Предпочтение, отдаваемое судовладельцами относительно небольшим по размерам судам, объясняется спецификой их использования на перевозках разнообразных груза относительно небольшой партионности, когда эксплуатировать, специализированны по роду груза суда экономически не выгодно.

Наиболее стабильна во флоте группа судов дедвейтом 5-10 тыс. т. Объем их строительства в 70-е годы достигал 150 единиц в год. Во второй половине 80-х годов строительство сократилось до 15-20 судов в год, что объяснялось насыщением рынка судами указанного дедвейта. В 90-е годы в связи с достижением большой группы таких судов предельных сроков эксплуатации и началом их массового списания резко возрос интерес судовладельцев к универсальным сухогрузным судам дедвейтом 5-10 тыс. т. В портфеле заказов эта группа является наибольшей (45% по количеству заказанных судов и более 35% по дедвейту).

75% однопалубных универсальных сухогрузных судов имеют дедвейт до 5000 т, их средний возраст составляет 20,5 лет. Универсальные сухогрузные суда дедвейтом до 5000 т большей частью работают на прибрежных линиях, поэтому многие из них имеют специфические особенности, связанные с конкретными условиями эксплуатации.

Большой объем списания ожидается и у судов дедвейтом 10-15 тыс. т. Как показал анализ строительства судов этой дедвейтной группы, ежегодный объем постройки за последние годы непрерывно сокращался примерно от 130 судов в конце 60-х годов до 2-6 судов в последних пять лет. Это объясняется перетоком грузов, перевозимых ранее такими судами, на суда большего дедвейта, в частности, на суда дедвейтной группы 15-25 тыс. т, обеспечивавших перевозку с меньшими удельными затратами. Сказанное подтверждается сравнением объемов строительства судов той и другой групп и заказов на них. Если в конце 60-х годов судов тоннажной группы 15-25 тыс. т строилось в четыре раза меньше, чем судов дедвейтом 10-15 тыс. т, то в последние пять лет, наоборот, судов дедвейтом 15-25 тыс. т строилось в четыре раза больше, чем судов тоннажем 10-15 тыс. т. Поэтому группа универсальных сухогрузных судов дедвейтом 10-15 тыс. т вряд ли является перспективной для получения заказа на строительство в ближайшие 5-10 лет. Более перспективны с этой точки зрения суда дедвейтной группы 15-25 тыс. т. Их доля в портфеле заказов составляет по количеству 17% и по дедвейту примерно 40%.

Таким образом, после 2000 г. целесообразно ориентироваться на возможность получения заказов, на постройку универсальных сухогрузных судов дедвейтом 5-10 и 15-25 тыс. т, которые будут пользоваться устойчивым спросом на мировом рынке.

3 Подбор и анализ судна-прототипа

В качестве прототипа будет использоваться судно проекта «С-29» [2] универсальный сухогрузный теплоход DW 4600 т.

3.1 Основные показатели судна-прототипа

Тип судна - универсальный сухогрузный теплоход DW 4600 т.

Назначение.

Перевозка массовых генеральных грузов (включая бумагу в рулона, железо в рулонах максимальной массой 45т/рулон), 20- и 40-футовых контейнеров международного стандарта в трюме и на крышах люкового закрытия, в специальном трюме опасных грузов 3, 4 (кроме жмыха), 5, 8, 9 классов кодекса ИМО, за исключением грузов, требующих порошкового пожаротушения и автономной системы осушения и концентрацию паров которых невозможно замерить имеющимися на борту судна средствами газоанализа. Возможна перевозка габаритного тяжелого груза массой 150 т при удельной нагрузке на второе дно не более 10 т/м².

Основные характеристики.

Длина наибольшая – 93,30 м.

Длина расчетная – 87,9 м.

Ширина – 15,5 м.

Высота борта – 7,6 м.

Осадка – 6,25 м.

Дедвейт – ок.4600 т.

Водоизмещение – 6838 т.

Автономность – 30 сут.

Скорость – 14,5 узл.

Экипаж/Количество мест – 12/15 чел.

Коэффициент общей полноты - 0,736.

Вместимость грузового трюма – 6170 м³.

Вместимость специального трюма – 90 м³.

Контейнеровместимость (20фт) – 274 шт.

- в том числе рефрижераторных – 20 шт.

3.2 Нагрузка масс судна-прототипа

Данные по нагрузке масс судна проекта «С-29» приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Нагрузка масс судна-прототипа.

№ по порядку	Наименование	Масса, т
1	Корпус-оборудование	1938
2	Механизмы	242

Измеритель массы корпуса – оборудования.

Измеритель массы механизмов.

Адмиралтейский коэффициент судна-прототипа.

Индекс «0» означает данные судна-прототипа.

4 Выбор основных элементов проектируемого судна

4.1 Уравнение масс и определение водоизмещения проектируемого судна в первом приближении

Уравнение масс является аналитическим выражением равенства массы судна к сумме масс, входящих в его нагрузку.

D = , (4.1)

где D – массовое водоизмещение судна, т; m_i – составляющая нагрузки.

Уравнение (4.1) для случая, когда задан дедвейт можно записать:

, (4.2)

, , ,

где q_ко – измеритель масс корпуса-оборудования; - плотность воды; - коэффициент общей полноты; - отношение высоты борта и осадки; p_зв - измеритель запаса водоизмещения; p_M – измеритель масс механизмов; - скорость;

Са – адмиралтейский коэффициент; DW – дедвейт.

Измерители масс, адмиралтейский коэффициент, коэффициент общей полноты, отношение высоты борта к осадке принимаем по прототипу.

, , ,

, .

Коэффициенты a, b, c:

, ,

Тогда уравнение (4.2) можно переписать:

Решив это уравнение, получили водоизмещение:

D = 5300 т.