Обоснование типа судна для заданной линии

 

3. Суммарный грузопоток

 

4. Суммарный грузооборот

 

 

5. Средняя дальность перевозки 1 т груза

 

 

6. Протяженность линии

 

 

7. Коэффициент использования грузоподъемности

 

 

где ∑Д_чL – определятся, исходя из объемов прямого и обратного грузопотоков Q₁ и Q₂ и схем движения тоннажа.

 

 

8. Коэффициент сменности грузов

 

 

9. Коэффициент интенсивности загрузки судна

 

 

10. Средневзвешенные валовые нормы грузовых работ для линии в целом за рейс

 

 

где Q_i - количество груза погруженного (выгруженного) в i-ом порту, т;

М_ч - чистая норма погрузки (выгрузки) в российском порту, т/сут;

М_в - валовая (чартерная) норма погрузки (выгрузки) в i-ом иностранном порту, т/сут;

t_всп - затраты времени на вспомогательные операции в Российских портах (от 15% до 20% стояночного времени в данном порту).

 

 

11. Транспортная мощность линии

 

 

 

2. Расчет и обоснование основных требований к типу судна и его характеристик

2.1. Основные требования к типу  судна

 

Для изложения основных требований к необходимому типу судна резюмируются выводы предыдущих подразделов. В результате можно сформулировать следующие характеристики судна в первом приближении:

 

• Назначение и специализация судна. Сухогруз широкой специализации. Специализация: угля и минеральных стройматериалов.

 

• Ограничения по району плавания и ледовый класс. Неограниченный район плавания.

 

• Архитектурно-конструктивный тип. Двойными бортами, двойным дном, с избыточным надводным бортом, с полубаком, надстройкой и МО в корме, бульбообразным носом и крейсерской кормой, в надводной части переходящей в транцевую.

 

• Удельная грузовместимость. В соответствии с расчетами принимается равной 1,33 м³/т.

 

• Расположение МКО. Кормовое расположение МКО.

 

• Ограничения по осадке судна. Максимальная осадка 10 м.

 

• Грузовые средства судна. Краны: 2 шт. × 5 т на палубе, 1 шт. × 2 т в корме, Стрелы 4 шт.  15т.

 

• Специфические требования по обеспечению пожарной безопасности. На судне должны иметься: 4 противопожарных центробежных насоса, системы паротушения, пенотушения, углекислого тушения, объемного химического тушения реагентом, а также система пожарной сигнализации (звуковая и световая).

 

2.2. Обоснование границ варьирования и выбор вариантов типа судна

 

В соответствии с предполагаемым режимом эксплуатации необходимо выбрать  грузоподъемность и скорость судна.

При разработке вариантов  по чистой грузоподъемности необходимо учитывать следующие факторы:

• глубины на трассе следования и в портах захода;
• дальность перевозок;
• нормы грузовых работ.

Пусть на рассматриваемой  линии имеется грузопоток большей  интенсивности, частота и партионность отправок не оговорены, однако глубины на трассе следования или в портах ограничивают осадку судна, а значит, и определяют допустимое водоизмещение в первом приближении.

 

12. Допустимое водоизмещение в первом приближении

 

 

где Т_max - допустимая осадка судна, м.

t_отн - относительная осадка, равная 0,28 м.

 

13. Допустимая осадка судна

 

 

где h - ограниченная глубина на трассе или в портах, м;

∆h - запас на заносимость фарватера, принимаемый равным 0,4 м;

 

14. Максимальное значение дедвейта судна

 

 

где η_D - коэффициент утилизации водоизмещения, принимается равным 0,85.

 

15. Допустимое значение чистой грузоподъемности судна

 

 

где - коэффициент утилизации дедвейта, принимается в пределах 0,95.

Рассчитанное таким  путем значение чистой грузоподъемности принимается нижним пределом варьирования, так как проектируемое судно  будет работать на линии небольшой  протяженности L = 2566 миль с большими нормами грузовых работ и с большим объемом суммарного грузопотока ∑Q = 1290000 т, который предъявлен к перевозке. Из таблицы 1 приложения выбираем интервал варьирования для рассчитанной чистой грузоподъемности, равный 2000 т.

 

       

 

16. Валовая грузоподъемность судна

 

 

17. Водоизмещение судна

 

 

Выбор и обоснование границ варьирования по скорости (технической) проводим на основании того, что судно будет работать на линии небольшой протяженности, а нормы грузовых работ в портах – небольшие, поэтому чтобы судно было конкурентоспособным, оно не должно иметь скорость ниже 15 узлов. Варианты по скорости хода принимаются с интервалом 1 узел.

Тип СЭУ принимается  для всех вариантов судов один - среднеоборотный двигатель внутреннего  сгорания (СРДВС), так как он наиболее подходит для проектируемого судна  – имеет достаточную мощность (до 25 000 л.с.) и относительно небольшой расход топлива для этого типа двигателя (140-145 гр/л.с.·час).

Проведенные расчеты  и обоснования позволяют составить таблицу вариантов типа судна.

 

Варианты  типа судна

 

Таблица 6

 

Тип СЭУ	Грузоподъемность
	Dч1 = 32500 т			Dч2 = 34500 т			Dч3 = 36500 т
	Скорость хода			Скорость хода			Скорость хода
СРДВС	15	16	17	15	16	17	15	16	17

 

 

2.3. Определение  водоизмещения и дедвейта судна

 

Производится уточнение водоизмещения и дедвейта судна по вариантам. Сквозной пример расчета приводится для грузоподъемности D_ч1 = 32500 т и скорости .

 

18. Водоизмещение во втором приближении

 

 

где Р_к - масса корпуса судна с оборудованием, т;

Р_м - масса СЭУ, т;

Р_з - масса запасов топлива со смазкой, котельной воды, технического и продовольственного снабжения и прочих запасов, т.

 

19. Масса корпуса судна с оборудованием

 

 

где D₀ - масса судна порожнем, т.

 

20. Масса судна порожнем

 

 

21. Масса СЭУ

 

 

где g_м - относительная масса одновальных энергетических установок, принимаемая 0,055 т/л.с.;

N_e - суммарная номинальная мощность на фланцах валов главных ДВС либо на выходных фланцах редукторов ПТУ и ГТУ.

 

22. Суммарная номинальная мощность

 

 

где - сдаточная скорость судна, принимаемая на 5% выше технической.

 

23. Масса запасов топлива со смазкой, котельной воды, технического и продовольственного снабжения и прочих запасов

 

 

где Р_т - масса запасов топлива со смазкой на рейс, т;

Р_в – масса запасов воды, т;

Р_пр – масса прочего снабжения, т.

 

24. Масса запасов топлива со смазкой на рейс

 

 

где - суточный норматив расхода топлива на ходу, т/сут;

k_шт - коэффициент штормового запаса принимается равным 1,15;

- коэффициент, учитывающий расход  запасов топлива судна на стоянке,  условно равный 1,33.

 

25. Суточный норматив расхода топлива на ходу

 

 

где - удельный расход топлива и смазки на ходу, кг/л.с.·час, принимаемый по таблице 5 Приложения 143 кг/л.с.·час;

N_экс - эксплуатационная мощность главных двигателей, л.с.

 

26. Эксплуатационная мощность главных двигателей

 

 

где k_е - при кормовом расположении машинного отделения принимается равным 1,01;

 

Аналогичная формула  используется для определения запасов воды Р_в и прочего снабжения Р_пр.

 

27. Масса запасов воды

 

 

где - суточный норматив расхода котельной воды, т.

 

28. Суточный норматив расхода котельной воды

 

 

где - удельный расход воды на ходу в г/л.с.·час, принимаемый 23 г/л.с.·час.

 

29. Масса прочего снабжения

 

 

где - суточный норматив расхода прочих запасов, т.

 

30. Суточный норматив расхода прочих запасов

 

 

где n_эк - численность экипажа условного судна, принимается по таблице 4 Приложения.

 

Далее определяется регистровая  вместимость судна и производится сравнение водоизмещения, полученного в первом приближении - D' с уточненным водоизмещением, полученным после расчетов во втором приближении - D". Расхождение не должно превышать 5%.

 

31. Валовая регистровая вместимость

 

 

32. Чистая регистровая вместимость

 

33. Расхождение водоизмещения

 

 

34. Чистая грузоподъемность во втором приближении

 

 

Необходимые исходные данные и результаты расчетов судов по вариантам  сводим в таблицу 5, которая имеет  вид:

 

Таблица 7

 

Характеристики  и исходные данные	Обознач.	Грузоподъемность
		Dч1 = 32500 т			Dч2 = 34500 т			Dч3 = 36500 т
		Скорость
		15	16	17	15	16	17	15	16	17
Дедвейт		34200	34200	34200	36300	36300	36300	38400	38400	38400
Водоизмещение в 1-ом приближении		40200	40200	40200	42700	42700	42700	45200	45200	45200
Коэффициент утилизации дедвейта		0,95	0,95	0,95	0,95	0,95	0,95	0,95	0,95	0,95
Коэффициент утилизации водоизмещения		0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85
Масса судна порожнем	D0	6 000	6 000	6 000	6 400	6 400	6 400	6 800	6 800	6 800
Суммарная номинальная  мощность	Ne	14 451	17 538	21 036	14 888	18 068	21 672	15 312	18 583	22 290
Относительная масса  СЭУ	gм	0,055	0,055	0,055	0,055	0,055	0,055	0,055	0,055	0,055
Масса СЭУ	Рм	795	965	1 157	819	994	1 192	842	1 022	1 226
Масса корпуса судна	Рк	5 205	5 035	4 843	5 581	5 406	5 208	5 958	5 778	5 574
Эксплуатационная мощность ГД	Nэкс	14 595	17 713	21 246	15 036	18 249	21 889	15 465	18 769	22 513
Удельный расход топлива  на ходу		143	143	143	143	143	143	143	143	143
Суточный норматив расхода  топлива на ходу		50,09	60,79	72,92	51,61	62,63	75,12	53,08	64,42	77,26
Коэффициент штормового запаса	kшт	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15
Коэффициент расхода  топлива на стоянке		1,33	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33
Масса запасов топлива  со смазкой	Рт	549	626	708	566	645	729	582	663	750
Удельный расход воды на ходу		23	23	23	23	23	23	23	23	23
Суточный норматив расхода  котельной воды		8,06	9,78	11,73	8,30	10,07	12,08	8,54	10,36	12,43
Масса запасов воды	Рв	66	76	86	68	78	88	70	80	91
Численность экипажа	nэк	19	19	19	19	19	19	20	20	20
Суточный норматив расхода  прочих запасов		4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,56	4,56	4,56
Масса прочих запасов	Рпр	36	34	32	36	34	32	38	35	33
Масса запасов	Рз	652	735	825	671	757	849	690	779	874
Водоизмещение в 2-ом приближении		39 152	41 235	43 325	41 571	41 657	41 749	43 990	44 079	44 174
Валовая регистровая вместимость	BRT	27 406	28 865	30 327	29 099	29 160	29 224	30 793	30 855	30 922
Чистая регистровая  вместимость	NRT	15 269	16 082	16 897	16 212	16 246	16 282	17 156	17 191	17 228
Расхождение водоизмещения	∆D	2,61	-2,58	-7,77	2,65	2,44	2,23	2,68	2,48	2,27
Чистая грузоподъемность		33 548	33 465	33 375	35 629	35 543	37 951	37 710	37 621	37 526

 

 

 

Мощность  СЭУ

 

 

 

 

3. Расчет провозоспособности и потребного числа судов

 

Провозная способность  судов и количество их, потребное для освоения перевозок, определяется при помощи расчета следующих показателей:

 

 

35. Общее время рейса судна на линии

 

 

36. Ходовое время рейса

 

 

37. Стояночное время рейса

 

 

38. Число рейсов за эксплуатационный период

 

 

где Т_э - эксплуатационный период работы судна, для всех вариантов принимается одинаковое значение эксплуатационного периода работы судов.

 

39. Провозоспособность судна

 

 

 

 

 

40. Потребное число судов на линии

 

     

 

41. Коэффициент ходового времени

 

     

 

42. Среднесуточная эксплуатационная скорость

 

     

 

43. Производительность 1 т грузоподъемности судна в валовые сутки эксплуатации

 

 

 

Значение  , определенное по формуле , характеризует производительность использования всего расчетного количества судов, тогда как рассчитывается для одного судна.

Результаты расчетов по остальным вариантам сведены  в таблицу и иллюстрируются на графиках - все функции от технической скорости.

 

Таблица 8

 

Обозначения	Грузоподъемность
	Dч1 = 32500 т			Dч2 = 34500 т			Dч3 = 36500 т
	Скорость  хода			Скорость  хода			Скорость  хода
	15	16	17	15	16	17	15	16	17
tх	7,17	6,73	6,34	7,17	6,73	6,34	7,17	6,73	6,34
tст	14,12	14,12	14,12	14,98	14,98	14,98	15,85	15,85	15,85
tр	21,29	20,85	20,46	22,16	21,72	21,33	23,02	22,58	22,20
Тэк	340	340	340	340	340	340	340	340	340
r	15,97	16,31	16,62	15,35	15,66	15,94	14,77	15,05	15,32
	1020308,90	1041839,99	1061606,98	1040634,52	1061716,15	1081039,84	1059426,54	1080063,41	1098951,76
nc	1,12	1,09	1,07	1,10	1,07	1,05	1,08	1,06	1,04
εх	0,34	0,32	0,31	0,32	0,31	0,30	0,31	0,30	0,29
	357,77	381,15	404,47	357,77	381,15	404,47	357,77	381,15	404,47
	77,96	79,61	81,12	74,90	76,42	77,81	72,08	73,48	74,77
	77,96	79,61	81,12	74,90	76,42	77,81	72,08	73,48	74,77