Состояние и тенденция развития судов проектируемого типа

2.Состояние и тенденция  развития судов проектируемого  типа

 

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 сухогрузного судна показан на рисунке 1.1

 

 

Рисунок 1.1 Сухогрузное судно

 

Сухогрузные суда составляют 47% от дедвейта флота судов для перевозки  генеральных грузов. На 1 января 2000 г. мировой флот сухогрузных судов 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 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.

 

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 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 сухогрузных судов.

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

Анализ данных показывает, что наиболее устойчивым спросом на мировом рынке  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 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 партийности, когда эксплуатировать, специализированы 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 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 сухогрузных судов  имеют дедвейт до 5000 т, их средний  возраст составляет 20,5 лет. 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 последние 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 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 сухогрузных судов дедвейтом 5-10 и 15-25 тыс. т, которые будут пользоваться устойчивым спросом на мировом рынке.

Проанализировав тенденции развития судов проектируемого типа, можно  сделать вывод по архитектурно-конструктивному  типу универсальных грузовых судов:

- суда имеют большие коэффициенты  полнот;

- длина люков равняется длине  трюмов, что позволяет облегчить  погрузоно0разгрузочные работы;

- часто встречающаяся форма  форштевня – бульбообразная и прямой наклонный;

- транцевая корма;

- одновальная или двухвальная энергетическая установка;

- используются компактные двигатели, что позволяет сократить длину машинного отделения; 
          - применяются сбрасываемые шлюпки;

- высокие комингсы (вровень с баком), чтобы увеличить объем трюма, закрытые герметичными механизированными люковыми закрытиями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Подбор и анализ судна прототипа. 
В качестве прототипа будет использоваться судно проекта 00220:  универсальный сухогрузный теплоход DW 4000т.

 

3.1 Основные показатели судна-прототипа

 

Тип судна - сухогрузный теплоход DW 4600 т.

Район плавания –

Класс -

 

Назначение.

 

Перевозка генеральных и насыпных  грузов, 20- и 40-футовых контейнеров международного стандарта в трюме и на крышах люкового закрытия.

 

Основные характеристики.

 
Длина расчетная –87,9 м.

Ширина – 16,5  м.

Высота борта – 7,6 м.

Осадка – 6,25 м.

Дедвейт – ок       т

Автономность – 30 суток.

Скорость – 26,5 км/ч.

Экипаж – 10 чел.

Коэффициент общей полноты   - 0,736.

Водоизмещение  - 6838т

Мощность силовой установки 3520 кВт 

3.2 Нагрузка масс судна-прототипа

 

Данные по нагрузке масс судна проекта  «00220» приведены в таблице 3.1

 

Таблица 3.1

Наименование раздела	Масса, т
1.  Корпус оборудованный	1938
2.  Механизмы	242

 
Измеритель массы корпуса оборудованного. 
(q_ko)=

 
Измеритель массы механизмов.

 

 

 

 

Адмиралтейский коэффициент судна-прототипа.

 

 

 

 

Индекс «0» означает данные судна-прототипа.

Находим коэффициенты уравнения масс. 

 

4.Подбор основных элементов  проектируемого судна. 
4.1 Определение водоизмещения проектируемого судна в первом приближении

 

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

 

D =  ,    (3.1)

 

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

 

 

Уравнение (3.1) для случая, когда  задан дедвейт можно записать:

 

                                                            ,    (3.2)

 

,                        
,                          
,

 

где q_ко – измеритель масс корпуса-оборудования; p_зв - измеритель запаса водоизмещения; p_M – измеритель масс механизмов; - скорость;

Са – адмиралтейский коэффициент; D – водоизмещение.

 

Измерители масс, адмиралтейский коэффициент, коэффициент общей полноты принимаем  по прототипу.

 

,        ,             ,

.

 

Коэффициенты a, b, c:

 

,     

,

 

Решая уравнение итерацией получаем водоизмещение.

 

 
 
 
 
 
 
Принимаем водоизмещение равное  D=6018т.  

4.2 Определение главных размерений судна в первом приближении.

 

После определения водоизмещения  судна переходим к определению  главных размерений: L, B, T, H и коэффициентов полноты , при этом можно воспользоваться уравнением плавучести (3.3):

 

                                                          (3.3)

 

и соотношениями главных размерений судна-прототипа.

 

,                  ,                      ,                 .

Для проектируемого судна отношение  главных размерений и коэффициент общей полноты в первом приближении примем таким же, как у судна-прототипа.

Тогда главные размерения проектируемого судна:

 

 
Назначаем ширину судна 16м, с учетом размещения контейнеров в трюме.

 

;

 

;

 

. 
Мощность главных двигателей определяем как:

 
 

Для обеспечения общей продольной и общей поперечной прочности  судна, правила регистра регламентируют соотношение главных размерений.

Район плавания:  R ₁   – L / Н <

                                               В / Н <

 

L ₁ / Н ₁  < 11,6

В ₁  / Н ₁  < 2, 2

 

Коэффициент общей полноты зависит  от относительной скорости судна.

 

 

 

=0,57         =0,8    

Принятые соотношения главных  размерений удовлетворяют требованиям Правил.[1]  
δ попадает в рекомендуемый диапазон, что позволяет сделать вывод, что δ=0,72

 
_{4.3 Определение контейнеровместимости.} 
По выбранным размерениям необходимо определить количество контейнеров по высоте и ширине судна. Для этого воспользуемся схемой поперечного сечения судна приведенной на рисунке 4.1. 
Высота двойного дна h_дд определяется формулой. 
h_дд^min=

Назначаем высоту двойного дна 1000 мм.

 

Используя опыт проектных организаций  и размещение контейнеров по ширине и высоте, выбираем ширину двойного борта  и высоту комингса группового люка

Согласно схеме, расположенной  на рисунке 4.1 в трюме по ширине будет  расположено 5 контейнеров в 3 яруса. Такое расположение контейнеров соответствует выбранным размерениям.

 

_{4.4 Проверка минимальной  высоты надводного  борта. 
Согласно «Правил о грузовой марки морских судов» базисный надводный борт проектируемого судна должен быть не менее 876 мм. 
Правила определяют поправки к базисному надводному борту: 
для судов <100 м базисный надводный борт увеличивается на:}

 
_{Δ1=7,5(100-L)(0,35-Е/L)=17 мм}

 
_{где Е/L= 0,2 отношения длины надстройки к длине судна.}

Если Δ>0,68 то Н_нб^б умножаем на k.

 
k= 
так как Н>L/15, тогда 
Δ₂=()R=290 мм 
F_min=F^б_min· k+Δ₁+ Δ₂=876·1,03+17+290=1209 мм 
Надводный борт проектируемого судна равен  
F_нб=Н-Т+S=7300-6000+12=1312 мм 
F_нб> F_min, что удовлетворяет требованиям Правил[1]. 
 
 
4.5 Нагрузка масс проектируемого судна. 
Рассчитаем укрупненную нагрузку масс в таблице 4.1.

 

Рассмотрим составляющие дедвейта:

- m₁₄ раздела нагрузки;

 

 

          -масса экипажа;

          -масса провизии;

 

-масса питьевой  воды;

 

-масса отходов

 
         = 
              
            - масса переменных жидких грузов;

 

Масса топлива, масла и питательной  воды:

        ,

где    ;

;

- удельный расход топлива;

- мощность;

- автономность в часах.

 
Масса груза:

 

Таблица 3.1

Нагрузка масс проектируемого судна  в первом приближении 

№ п/п	Наименование раздела	Формула	Масса, т
1	Корпус оборудованный		1747
2	Механизмы		187
3	Запас водоизмещения		120
	Водоизмещение порожнем		2055
4	Экипаж, провизия, вода, расходы		20
5	Груз перевозимый		3728
6	Топливо, масло, питательные воды		219
7	Переменные жидкие грузы		33
	Дедвейт		4000
	Водоизмещение в грузу		6055

Δ=·100<0,5 

Δ=<0,5  -менее 0,5%, второе приближение не требуется.

 

Так как расхождение между нагрузкой  масс и водоизмещением менее 0,5 %, то корректировку произведем за счет запаса водоизмещения. т 
4.6 Расчет коэффициентов полноты.