книги из ГПНТБ / Ваганов, Г. И. Эксплуатация секционных составов

общей грузоподъемностью 256'тыс. т. Это составляет примерно одну треть общей мощности и половину грузоподъемности всего речного флота Польши. К концу 1970 г. было намечено перевоз­ ки грузов в основных направлениях вместо буксировки судов полностью осуществлять в секционных составах.

Определенный интерес к секционным составам в 60-х годах был проявлен также в Англии, где компания «Малтппакет тран­ спорт компани» («Multipacket Transport Company») в Ливерпу­ ле спроектировала состав из пяти секций, три промежуточ­ ные секции которого имеют ящнкообразную форму. Длина но­ совой секции 4,8 м, кормовой — 6,4 м, средних — 13,7 м; ши­ рина секции 4,6 м, грузоподъемность средней секции 120 т.

В 1966 г. в составах из двадцати секций общей грузоподъ­ емностью 700 т в Англин было перевезено более полумиллиона тонн угля по каналам Эйр в Кальдер и в районах Шеффилда и Южного йоркшира.

Секционные составы грузоподъемностью до 1000 т эксплуа­ тируются в Италии на р. По.

В 50-х годах секционные составы появились также на реках Африки. Так, в 1957 г. на реках Нигер и Бенуа между порта­

четыре промежуточные ящикообразной формы и две концевые секции.

ставы там появились еще в 1953 г. Длина составов на р. Кон­ го достигает 110 м при грузоподъемности 3100 т, мощность крупных толкачей 1000 л. с. В конце 50-х годов в Анголе вве­ дены в эксплуатацию два секционных состава, предназначенные для одновременной перевозки по р. Кубанго пассажиров, скота и грузов. При этом на одной секции перевозятся пассажиры, на

В начале 60-х годов первые секционные составы появились на р. Замбези в Родезии и Мозамбике.

Из краткого обзора видно, что секционные составы успеш­ но эксплуатируются уже во многих странах. Можно предпо­ лагать, что в ближайшие годы они получат еще более широ­ кое распространение.

50

тш все более высоких прибылей в условиях жестокой конку­ ренции с железными дорогами.

Современные толкачи мощностью 6000—9000 л. с. водят секционные и баржевые составы общей грузоподъемностью до

почти одинаковое. Вождение большегрузных составов толка­ чом «Соединенные Штаты» позволило получить рекордную про­ изводительность судна, равную 5 870 000 ткм/сут при движении вверх и 12 500 000 ткм/сут при движении вниз.

Однако в американской печати отмечается, что мощные толкачи оказываются высокоэффективными лишь на линиях с массовыми перевозками грузов при условии отсутствия в пути большого количества расчалок для прохождения шлюзов и дру­ гих затруднительных участков.

Средняя мощность толкачей США достигла 800 л. с. в 1967 г. вместо 676 л. с. в 1963 г.

В 1965 г. 200 толкачей США, или 38% их общей мощности, имели мощность свыше 2000 л. с. каждый, а в последующие го­ ды число толкачей мощностью свыше 3000 л. с. увеличивалось

па внутренних водных путях эксплуатируются толкачи мощно­

сплуатации мощных судов показал, что они обеспечивают на­ дежную управляемость при прохождении узких и извилистых европейских рек. Вместе с тем отмечается их экономическая эф­ фективность только при толкании большегрузных составов грузоподъемностью 5000—6000 т и более. Составы меньшей грузоподъемности считается целесообразным толкать менее мощными толкачами.

В последние годы крупнейшие судостроительные фирмы США построили серии толкачей мощностью 5000—7500 л. с. и, в частности, толкачи типа «Сити ов Сент Луис»-— 5000 л. с. для транспортировки алюминия по р. Огайо, типа «Мейбе Келсе»—

10—12 тыс. л. с. Вместе с тем в США в значительных размерах строятся толкачи и меньшей мощности (от 500 до 4000 л. с.), что видно из приведенной ниже табл. 13.

Наиболее оптимальными для р. Миссисипи большинство' американских специалистов считают толкачи мощностью

3000—6000 л. с.

52

Наряду с повышением мощности толкачей в зарубежных странах увеличивают также грузоподъемность отдельных сек­ ций и барж. Увеличение грузоподъемности и улучшение путе­ вых условий дают возможность судовладельцам снизить про­ стои флота, связанные с выполнением перегрузочных работ и формированием и расформированием составов.

Внастоящее время максимальная грузоподъемность секции

вСША достигает 4600 т, во Франции, ФРГ и Голландии — 2200 т. Средняя грузоподъемность барж и секций США еще в 1963 г. достигла 910 т вместо 691 т в 1960 г., а средняя грузо­ подъемность барж и секций, построенных в США в 1965 г., со­ ставила 1336 т.

Увеличение грузоподъемности секций позволило судоходным компаниям формировать секционные составы из относительно небольшого числа секций. Так, если для толкача мощностью 8500 л. с. баржевый состав грузоподъемностью около 40 тыс. т формировался из 40 барж, то новый секционный состав такой же грузоподъемности включает лишь 12 секций. Это позволило существенно сократить время формирования секционного со­ става.

Самые большегрузные составы (до 40—-50 тыс. т) в США обычно эксплуатируются на сборных линиях. Секционные со­ ставы грузоподъемностью 10—12 тыс. т используются на мар­ шрутных линиях, на которых отчалки и подчалки секций в пути не производятся.

В будущем в связи с реконструкцией внутренних водных путей в США предусматривается эксплуатировать на реках

53

большегрузные составы общей грузоподъемностью до 60—70 тыс. т с толкачами мощностью 10—12 тыс. л. с.

Вместе с повышением мощности толкачей и грузоподъемно­ сти секций вносятся усовершенствования в конструкции судов или их отдельных устройств. Так, на толкачах стали применять винты регулируемого шага и телескопические рулевые рубки; на баржах и головных секциях — носовые рули или подрулива­ ющие устройства, а также более совершенные сцепные устрой­ ства.

Заслуживает внимания изготовление и эксплуатация опыт­ ных секций из алюминия. Результаты эксплуатации в США двух таких секций грузоподъемностью по 1100 т, предназначен­ ных для перевозки жидких химических грузов, оказались весь­ ма положительными. В течение' пяти лет с 1963 г. в этих секци­ ях, эксплуатируемых совместно со стальными секциями, пере­ возились растворы азотных удобрений, смазочные масла, кис­ лоты, растворители. II после такого длительного срока эксп­ луатации почти никаких следов их износа и коррозии не обна­ ружили. Танки этих секций легко поддаются очистке.

Предполагается, что алюминиевые баржи и секции найдут ■более широкое применение в будущем, поскольку объем пере­ возок различных химикатов в США с каждым годом возраста­ ет. В частности, планируют перевозить в речных судах каустиче­ скую соду, серную кислоту, азотистые удобрения, хлорин, про­ пан, окись этилена, углеродистый дисульфат, этилен, пропилен, фосфорную кислоту и другие продукты. В США ожидается привлечение речного транспорта к перевозке грузов для «кос­ мической» промышленности, а именно, озона, флорина н гпдрозииа.

На ряде рек, например на Дунае, намечается оборудовать рейды специальными причальными приспособлениями в виде понтонов, бочек, буйков для обеспечения беспрепятственной стоянки бескомандных секционных составов без отдачи ими якорей. Для обработки бескомандных секций в портах начина­ ют создавать береговые бригады. В будущем предполагается такие бригады образовывать из квалифицированных работни­ ков во всех крупных портах и возлагать на них полную ответст­ венность за обработку, техническое содержание и сохранность секций в течение всего времени пребывания их в портах. В на­ стоящее время такие береговые бригады работают в ряде придунайских стран, и в первую очередь в Югославии и Болгарии.

Много внимания в зарубежных европейских странах уделя­ ется и таким важным вопросам, как организация работы сек­ ционных составов по графикам и расписаниям движения без закрепления тяги за тоннажем на весь период действия линии. Особенно широко, в частности, используется такой метод рабо­ ты, когда на коротких расстояниях за одним толкачом закреп­ ляется по три состава. В этом случае два состава обрабатыва-

■54

ются в портах погрузки н выгрузки, а третий вместе с толкачом находится в пути. Себестоимость перевозок при этом мини­ мальна.

Широкому распространению большегрузных секционных составов в ряде европейских стран препятствуют недостаточные габариты судового хода на отдельных реках и каналах, а так­ же небольшие габариты шлюзов. В связи с этим разработана обширная программа улучшения судоходных условий, в кото­ рую входят: строительство ряда гидроэлектростанций на Ду­ нае, реконструкция каналов Альберт и Брюссель в Бельгии, строительство канала Дунай—Одер, увеличение габаритов шлюзов на р. Мозель и Большом Эльзасском канале и продол­ жение этого канала от Страсбурга до Зальца, а также углуб­ ление его на участке Сент-Гоар—Випгеи—Мангейм, увеличе­ ние глубины судового хода на реках Майн и Некар до 2,5—2,6 м, углубление р. Рейн от Мангейма до СеитТоара, строительство канала Рейн—Майн—Дунай и т. д. Осуществление этой про­ граммы позволит по всему Думаю и крупным рекам Европы водить большегрузные секционные составы грузоподъемностью до 5—8 тыс. т. Толкание судов по Дунаю станет возможным от Черного до Северного моря.

В связи с намеченным улучшением судоходных условий на реках Европы в технической литературе до настоящего времени обсуждается вопрос о иаивыгоднейшем типе судов и составов па перспективу или о «европейском судне». Размеры этого суд­ ка, по мнению ряда специалистов, должны соответствовать га­ баритам судового хода и шлюзов на реках Рейн, Майн, Мозель, Дунай и основных европейских каналах. В частности, по мне­ нию доктора инж. Хайзера, общая длина секционного состава должна устанавливаться равной 190 м, а ширина — 11.2 м. При такой длине составы будут почти полностью использовать пло­ щади полезных камер шлюзов на Майме (при толкании одной

будет установлено подруливающее пли просто рулевое устрой­ ство.

По мнению инж. Гросса и проф. доктора Шустера, рекомен­ дованное выше универсальное европейское судно вряд ли ока­ жется эффективным и на Рейне и на Дунае. Эти специалисты считают целесообразным строить для европейских водных пу­ тей секции размерами L X ^ = 76,6XH ы или БХ В = 65X11 м- В состав на нижнем Дунае, по их мнению, можно включать до- 11—12 таких секций общей грузоподъемностью около 14 тыс. т. Для толкания такого состава со скоростью 12—14 км/ч потре­ буется толкач мощностью 4000 л. с. На среднем Дунае мог бы

55

Глава III

Максимальные габариты составов

§ 8. Силы, действующие на состав при его криволинейном движении

симость неоднократно исследовалась в последние 20 лет уче­ ными СССР и зарубежных стран. Наиболее полные результаты были получены автором настоящей книги и В. Г. Павленко. На основе их исследований Министерство речного флота издало в 1959 г. «Методическое . руководство по расчету габаритов, толкаемых составов», а в 1964 г. —• «Инструкцию по нормиро­ ванию габаритов речных судов и толкаемых составов».

Следует отметить, что в первом решении автор книги дал лишь приближенные формулы для практического определения допустимой длины состава, а влияние на эту длину направле­ ния и скорости течения не учел. В. Г. Павленко не учел изме­

миделя, а гидромеханические характеристики речных составов, определял, в основном, по результатам испытаний морских судов.

Для определения на практике возможности прохождения су­ дов и составов по закруглению судового хода по методу В. Г. Павленко, необходимо предварительно выполнить расчет,, состоящий из нескольких позиций; при этом для расчета надопользоваться универсальными графиками нормирования габа­ ритов, так как математических выражений для определения допустимых габаритов судов и составов в зависимости от габа­ ритов пути им не предложено.

В связи со сказанным автор книги позднее выполнил до­ полнительные исследования этого важного для эксплуатации вопроса. При этом он, как и прежде, исходил из того, что пре­ дельно допускаемые габариты судов и толкаемых составов в значительной мере зависят от положения судна (состава) на закруглении судового хода, которое в свою очередь определяет­ ся соотношением сил и моментов, действующих на состав при его движении по криволинейной траектории. Следовательно, и

57

необходимые для расчета основные характеристики циркуляци­ онного движения толкаемого баржевого или секционного соста­

всего рассмотрим силы, действующие иа толкаемый состав, дви­ жущийся по криволинейной траектории. С целью упрощения решения это рассмотрение сил сделаем сначала па примере дви­ жения судов и составов в каналах и на некоторых участках водохранилищ, где отсутствует течение. В указанных условиях задача сводится в основном к исследованию криволинейного движения состава па повороте судового хода под действием рулевого органа.

Одними из основных сил, действующих иа состав при его криволинейном движении, являются так же, как и при движении на прямом курсе, гидродинамические силы, возникающие па корпусах состава. Но поскольку состав на повороте судового хода движется не только поступательно, но еще и вращается, то результирующая гидродинамических сил будет отличаться от результирующей сил давления воды, возникающих на кор­ пусах состава при движении па прямом курсе как без угла дрейфа, так и при его наличии.

Для одиночных судов с острыми образованиями гидроди­ намические силы, действующие на смоченную поверхность со­

жевых и секционных толкаемых составов, сформированных из нескольких судов и в силу этого имеющих специфические формы смоченной поверхности, эти номограммы применять нельзя. К тому же они и не охватывают собой весь диапазон изменения соотношений главных размерений составов, так как эти соотношения у одиночных судов изменяются в более огра­ ниченных размерах. Получение для толкаемых составов гид­ родинамических сил и моментов, обусловленных силами вяз­ кости воды, путем модельного эксперимента также затрудни­ тельно вследствие очень малых (относительно длины) осадок ■барж или секций в составе, особенно при движении порожнем. Во избежание серьезного влияния масштабного эффекта моде­ ли пришлось бы изготовлять очень крупными, требующими опытовых бассейнов весьма больших размеров.

В этих условиях большой интерес представляют исследова­ ния Л. М. Рыжова по определению гидродинамических сил и моментов по данным натурных испытаний циркуляционного движения толкаемых составов.

Как известно, в общем случае продольная Х к и поперечная Кк составляющие главного вектора гидромеханических сил, действу­ ющих на состав, и их момент М к относительно оси Gz являются

58

ю —угловая скорость состава.

Полагая правильной для составов введенную К. К. Федя-

При этом считаем, что зависимость от числа Струхаля ис­ ключается введением гипотезы стационарности, а от числа Рейнольдса — тем, что углы дрейфа толкаемых составов срав­ нительно невелики и, как правило, в центре тяжести не превы­ шают 20—30°.

Эти же уравнения могут быть написаны и в следующем ви-

ТТО*

Коэффициенты гидродинамических сил Х к, Ук и момента М к можно определить, пользуясь следующими исходными уравнения­ ми А. В. Васильева:

Кх = kwcos3 р + /е13 sin213cos |3,

К у = ^21 sin Р -г-^22 0)+ ^26 sin3 Р+А07 со sin2 р,

59