!Проект Коробка (на основе прототипа С-1) (Бормотов А) / !Литература / Выбор основных характеристик морских транспортных судов

Группа сухогрузных судов наиболее многочисленна и разнообразна по типам. К ней относятся универсальные сухогрузные суда, суда для навалочных грузов и различные специализированные суда (рис. 1.1).

Универсальные сухогрузные суда предназначены для перевозки генерального груза, под которым понимают груз в упаковке (контейнеры, ящики, бочки, тюки), продукцию машиностроения, а также прокат, металлоконструкции.

Суда для навалочных грузов (балкеры) предназначены для перевозки навалом (без тары) руды и рудных концентратов, угля, зерна, химических удобрений, сахара-сырца и др. Различают суда узкоспециализированные (рудовозы, цементовозы, углевозы) и универсальные, перевозящие любые навалочные грузы. Грузовые трюмы этих судов формируются в нижний и верхней частях наклонными, обеспечивающими самораспределение груза в продольном и поперечном направлениях. Подпалубные и скуловые цистерны, образующиеся при этом, используют для приема водяного балласта. На рис. 1.2 показан общий вид судна для навалочных грузов.

В группу специализированных судов входят контейнеровозы - специализированные сухогрузные суда, предназначенные для перевозки груза в контейнерах (рис. 1.3), стандартных емкостях многоразового использования. Масса контейнеров с грузом составляет 10-40т. Примерно 30% контейнеров от общего их количества перевозится на крышках грузовых люков в несколько ярусов, где они фиксируются с помощью палубных креплений. Поэтому остойчивость судна и прочность верхней палубы рассчитываются из условий перевозки на люках нескольких ярусов груженых контейнеров.

Лихтеровозы - специализированные грузовые суда принципиально нового типа, перевозящие грузы в баржах (лихтерах). При этом достигается существенное сокращение стояночного времени грузовых операций, возможность доставки грузов лихтерами в мелководные и плохо оборудованные порты. В зависимости от способа грузообработки различают три типа лихтеровозов.

Наиболее распространены лихтеровозы типа ЛЭШ (LASH-lighter aboard the ship), на которых перевозится 40-90 лихтеров грузоподъемностью до 370 т. Эти лихтеровозы, как правило, двухвинтовые, однопалубные с избыточным надводным бортом. Жилая надстройка располагается в носу судна, а МО - в корме. Лихтеры, подводимые к кормовым консолям буксиром, перегружаются козловым краном грузоподъемностью 500 т в грузовые трюмы ячеистого типа. Кроме лихтеров на судне можно перевозить контейнеры.

Другой тип лихтеровозов - Си-Би (Sea Bea), которые отличаются большими размерами и грузоподъемностью перевозимых лихтеров. По конструктивному типу это многопалубные суда без поперечных переборок в грузовых помещениях. Они вмещают от 26 до 38 лихтеров водоизмещением до 1300 т. Доставка лихтеров из воды и перемещение их по судну производятся специальными подъемными и передвижными тележками. Эти лихтеровозы вместо лихтеров также могут перевозить контейнеры.

10

Рис. 1.2. Общий вид судна для навалочных грузов

Рис. 1.3. Общий вид контейнеровоза

11

Третьим типом лихтеровозов являются суда докового типа. На время грузовых операций трюм-док заполняется водой и в него через ворота буксиром вводятся лихтеры. Общий вид лихтеровоза показан на рис. 1.4.

На формирование архитектурно-конструктивного типа судна значительно влияет способ проведения грузовых операций. Предварительное складирование грузов в пакеты, контейнеры, трейлеры, лихтеры привело не только к уменьшению времени простоя в портах, но и к принципиально новым видам архитектурно-конструктивных типов судов.

Вэтом отношении выделяют три типа судов:

Lo-Lo (Lift of -Lift on) - с вертикальным способом проведения грузовых операций с помощью стрел и кранов;

Ro-Ro (Roll of Rol on) - с горизонтальным способом грузообработки путем вкатывания

ивыкатывания грузов через грузовые лацпорты;

Fo-Fo - с доковым или наплавным способом погрузки и разгрузки, когда плавучие баржи или лихтеры заводятся в грузовые отсеки по воде.

Суда с комбинированными способами проведения грузовых операций называют

гибридными.

Лесовозы - специализированные сухогрузные суда, предназначенные для перевозки лесных грузов (леса, пиломатериалов). При необходимости лесовозы могут использоваться для перевозки массовых и генеральных грузов, контейнеров. В целях ускорения грузовых операций лес перевозят в пакетах, что привело к появлению лесовозов-пакетовозов. Разновидностью лесовозов являются щеповозы - суда для перевозки древесной щепы.

Лесовозы даже с полным грузом обычно принимают балласт, необходимый для обеспечения остойчивости.

Группа наливных судов включает танкеры для перевозки сырой нефти и нефтепродуктов: мазута, бензина, дизельного топлива; газовозы для перевозки сжиженных газов; химовозы для перевозки химикалиев.

По архитектурно-конструктивному типу танкеры представляют собой однопалубные суда, часто с носовым бульбом и минимальным надводным бортом, с МО и надстройкой, расположенной в корме судна. Общий вид наливного судна приведен на рис. 1.5. Грузовая часть танкеров делится несколькими поперечными и 1-3 продольными переборками на грузовые отсеки, называемые танками. Корпус танкера обычно делится по длине на три части: носовую ( форпик, топливная цистерна, судовые насосные отделения и, на некоторых судах, сухогрузный трюм ); центральную с грузовыми танками и грузовым насосным отделением; кормовую, куда входят ахтерпик, МО, топливные цистерны, располагаемые обычно по бортам МО. Центральная часть отделяется от кормовых коффердамами. Все жилые и служебные помещения располагаются обычно в корме.

Как правило, на танкерах устраивают двойное дно, а часто и двойные борта. Несмотря на то, что это приводит к увеличению металлоемкости конструкций и снижению грузоподъемности трюмов, такое решение может быть оправдано повышением живучести судна, предотвращением вылива нефтепродуктов при авариях, значительным упрощением длительных и дорогостоящих процессов мойки и зачистки танков.

12

По виду груза танкеры разделяются на продуктовозы- для перевозки различных нефтепродуктов и танкеры для сырой нефти, наиболее крупные из которых (свыше 100000 т водоизмещением) называют супертанкерами.

Газовозом называется наливное судно для перевозки сжиженных газов.

По типам перевозимых газов, отличающихся температурой сжижения, различают газовозы:

для сжиженных нефтяных газов, аммиака и др.(температура сжижения до 218 К);

газоэтиленовозы для этана, этилена и др.(температура сжижения до 169 К);

газовозы для сжиженного природного газа или метановозы (температура сжижения до 110 К).

По способу сжижения газа газовозы делятся на три вида:

для газа, сжиженного повышенным давлением при температуре окружающей среды (сжиженный природный газ);

для газа, сжиженного одновременно повышенным давлением и охлаждением (этилен, природные газы);

для газа, сжиженного охлаждением при атмосферном давлении (все газы).

По архитектурно-конструктивному типу газовозы представляют собой суда с кормовым расположением МО и надстройки, двойным дном, часто двойными бортами и цистернами изолированного балласта. Для перевозки газа, сжиженного повышенным давлением, применяют вкладные грузовые танки с расчетным давлением до 2 МПа. Они размещаются как на палубе, так и в трюмах, на специальных фундаментах. У газовозов с комбинированным способом сжижения газа вкладные танки термоизолируются и устанавливаются только в трюмах. Газ, сжиженный только при атмосферном давлении, перевозится в термоизолированных мембранных танках. Вкладные танки имеют различную форму (сферическую, цилиндрическую, призматическую). При перевозке воспламеняющихся газов трюмовое пространство вокруг оболочки танков заполняется инертным газом.

Химовозы - наливные суда для перевозки жидких и расплавленных химических веществ, опасных для людей и окружающей среды. Коррозионно-агрессивные, опасно реагирующие с водой и особо токсичные вещества перевозятся во вкладных танках, изготавливаемых из инертных относительно груза материалов.

Следующая группа грузовых судов - комбинированные суда, приспособленные для перевозки разнородных грузов с отличающимися характеристиками: физическим состоянием, плотностью, технологией погрузки. Различают несколько типов комбинированных судов: нефтерудовозы, нефтесухогрузы (для одновременной перевозки нефти и легких навалочных грузов) и др.

По конструктивному типу комбинированные суда имеют много общего с танкерами и балкерами. Это однопалубные суда с кормовым расположением МО и надстройки. Погрузка на эти суда сухих грузов производится береговыми средствами, жидкого - судовыми грузовыми насосами.

13

ускорить погрузо-разгрузочные работы за счет максимального раскрытия грузовых трюмов, использования неудобных объемов под цистерны для перевозки жидких грузов, балласта или топлива, оборудования судна высокопроизводительными грузовыми устройствами, целесообразного расположения МО, ходового мостика, жилых и служебных помещений;

обеспечить необходимые ходовые и мореходные качества в различных условиях эксплуатации в грузу и в балласте путем рационального расположения МО, топливных и балластных цистерн по длине и высоте;

использовать системы набора с минимальным количеством выступающих частей, скуловых книц и подпалубных продольных балок.

Уже на начальных стадиях проектирования возникают вопросы о размерах грузовых трюмов и грузовых люков. Разделение грузовых помещений по длине следует проводить с таким расчетом, чтобы обеспечить наилучшие условия для перевозки грузов и проведения грузовых операций при соблюдении требований прочности и непотопляемости проектируемого судна.

При перевозке разнообразных генеральных грузов судно можно загружать несколькими разнородными партиями грузов. В этом случае целесообразно иметь большое количество изолированных трюмов. Удобно это и при укладке грузов в трюмы, когда переборки вместе с бортами являются опорой для штабелей груза.

Однако размеры трюмов не должны быть чрезмерно короткими, так как это затрудняет работу береговых кранов при погрузке и выгрузке. При ориентации на судовые грузовые стрелы укорочение трюмов способствует ускорению обработки грузов в портах.

Длинномерные грузы требуют соответствующих размеров трюмов.

Для укладки круглого леса и пиломатериалов удобны трюмы, кратные длине лесоматериалов.

При перевозке контейнеров размеры трюмов следует выбирать такими, чтобы по длине, ширине и высоте в них убиралось целочисленное количество двадцатифутовых контейнеров международного класса.

Из изложенного следует вывод о том, что не существует какой-то одной наиболее благоприятной длины трюмов для всех видов грузов.

При выборе длины трюмов, а следовательно, и количества поперечных водонепроницаемых переборок, учитывают и то обстоятельство, что сокращение количества переборок уменьшает массу корпуса и снижает затраты на его постройку. В проекте рекомендуется размеры трюмов (если это не оговорено техническим заданием) принять кратными размерам контейнеров, с учетом зазоров между ними.

При делении грузовых помещений по высоте (выбор числа палуб) исходят в основном из физических свойств грузов, предполагаемых к перевозке на проектируемом судне. Наибольшее значение имеет способность груза выдерживать давление вышележащих слоев. Второе обстоятельство - способы и средства производства погрузо-разгрузочных работ. Почти все массовые грузы, перевозимые на судах, не боятся больших давлений, сле-

16

довательно, здесь нет необходимости делить грузовые трюмы по высоте. Изложенное относится и к лесным грузам.

Штучные грузы в большинстве своем не могут воспринимать значительных усилий. Практикой установлено, что предельно допустимая высота штабеля таких грузов не превышает 6 м. Этим и ограничена глубина трюмов. При большей глубине трюма необходимо устраивать промежуточные платформы или палубы. Высота межпалубного пространства (твиндека) должна быть не менее 3,0 - 3,2 м. Если на судне предполагается перевозить контейнеры или пакеты, то высота твиндека и грузового трюма должна быть кратна им.

На следующем этапе необходимо определить размеры и тип грузовых люков и выбрать тип их закрытия.

Решая эти вопросы, студент неизбежно сталкивается с такими противоречивыми требованиями, как обеспечение безопасности (прочности и герметичности корпуса) и нормальной эксплуатации судна (необходимости выполнения в корпусе отверстий для люков, шахт и т.д.).

Каждый вырез грузового люка в палубе уменьшает прочность корпуса, что должно быть компенсировано специальными конструктивными мерами. Кроме того, люки усложняют укладку палубных грузов, а наличие у них закрытий загромождает палубу. С увеличением размеров люков эти неудобства усугубляются. С другой стороны, с увеличением размеров люков грузовые работы на судне производятся быстрее, удобнее и дешевле. Принципиально возможно и другое решение вопросов ускорения грузовых операций - горизонтальное перемещение грузов из трюма судна с помощью автопогрузчиков. В этом случае верхняя палуба может вообще не иметь люков, вместо которых в борту устраивают грузовые лацпорты и ворота. Однако суда с горизонтальной погрузкой эффективны лишь при перевозках укрупненных унифицированных грузов.

Сокращение времени грузовых операций на судах связано с большим раскрытием палуб и уменьшением протяженности подпалубных «карманов».

Длительность грузовых операций на судах зависит также и от производительности грузового устройства. Основными типами грузовых устройств на судах являются грузовые стрелы и грузовые краны. При выборе какого-либо из этих устройств необходимо иметь в виду, что грузовые стрелы, по сравнению с кранами, проще и надежнее в эксплуатации, дешевле и требуют меньшего ухода. Они менее чувствительны к перегрузкам и могут работать при больших углах крена. Преимуществами грузовых кранов являются меньшие затраты времени на приведение их из исходного положения в рабочее в процессе грузовых работ. Краны маневреннее стрел. Они могут брать груз из любой точки, ограниченной максимальными и минимальными радиусами вылетов гака, в отличие от стрел, которые без перестановки могут брать груз только в определенной точке. Краны занимают больше места на палубе, чем грузовые стрелы с мачтами и лебедками.

Обычно для трамповых судов предпочтение отдают грузовым стрелам, для линейных - грузовым кранам или их комбинациям. Количество стрел, обслуживающих один

17

грузовой люк, довольно стабильно - это две стрелы на трамповых и четыре на линейных судах. При выборе количества кранов учитывают, что каждый кран обычно заменяет две стрелы.

При разработке схемы общего расположения необходимо разместить цистерны запасов на судне. Вместимость этих цистерн определяется исходя из расчетных масс дедвейта. При этом необходимо учитывать следующие соображения.

Топливные цистерны, как правило, должны составлять часть корпусных конструкций судна и располагаться за пределами машинных отделений. В машинном отделении размещаются расходные топливные цистерны (на 1 сутки работы). В большинстве случаев топливные цистерны располагаются в отсеках двойного дна или в специализированных диптанках.

Балластные цистерны размещают в междудонном или междубортном пространстве, а также в форпике и ахтерпике. Размещение водяного балласта, необходимого для понижения ЦТ судна, обычно не вызывает трудностей. Прием балласта с целью повышения ЦТ возможен лишь в специально предусмотренных палубных или бортовых отсеках. На некоторых судах балластные отсеки расположены даже выше верхней палубы.

Естественно, что более развитая и гибкая система балластировки обеспечивает большую возможность стабилизации остойчивости судна, однако требует больших объемов цистерн водяного балласта, усложнения конструкции и повышения строительной стоимости судна. Вследствие этих причин на универсальных сухогрузных судах общего назначения обычно не устанавливают отдельных балластных цистерн (т.е. цистерн вне отсеков, образованных корпусными конструкциями) за исключением балластных диптанков, ограничиваясь использованием для целей балластировки свободных отсеков в корпусе судна, пригодных для приема забортной воды - отсеков двойного дна, форпика и ахтерпика.

Прием водяного балласта для изменения посадки судна может потребоваться при самых разнообразных условиях эксплуатации.

Обычно стремятся проектировать судно так, чтобы к моменту выхода в рейс с наибольшим грузом и полными судовыми запасами (т.е. запасами топлива, воды, смазочного материала, провизии) судно имело посадку на ровный киль или с минимальным дифферентом на корму. По мере расходования в рейсе запасов уменьшается осадка, ЦТ судна смещается в нос или корму относительно исходного положения, в результате изменяется начальная посадка судна. Еще более существенное влияние на изменение осадки и дифферента оказывают отступления от исходных предпосылок в отношении перевозимого груза: его суммарной массы, удельной погрузочной кубатуры и распределения по длине грузовых помещений. И, наконец, судно может плавать вообще без груза, с полными или израсходованными судовыми запасами.

Изменения первоначальной посадки судна вследствие упомянутых обстоятельств могут привести в ряде случаев к недопустимому ухудшению его мореходных качеств. Единственным средством для придания судну необходимой посадки является балласти-

18

ровка. Вопрос о количестве водяного балласта решается при всестороннем анализе мореходных качеств проектируемого судна в различных эксплуатационных условиях, когда параллельно с определением показателей остойчивости рассматривают и посадку данного судна при наиболее характерных состояниях нагрузки.

Пресная вода обычно хранится в диптанках.

Мидель-шпангоут однопалубного сухогрузного судна приведен на рис. 1.7, а ми- дель-шпангоут контейнеровоза на рис. 1.8.

Рис. 1.7. Мидель-шпангоут однопалубного сухогрузного судна

Рис. 1.8. Конструктивные схемы судов-контейнеровозов

19