АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ОБСТАНОВОЧНЫХ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 629.12.001.2

В.В. Анисимова, аспирант, ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.

АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ОБСТАНОВОЧНЫХ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ

В статье проанализированы элементы и характеристики обстановочных судов внутреннего плавания. Получены статистические зависимости для их нахождения на

начальном этапе проектирования.

В настоящее время наиболее остро стоит вопрос обеспечения безопасности судоходства, что оговаривается в Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 г. С этой целью необходимо кардинальное обновление флота, обслуживающего внутренние водные пути. По состоянию на 1 февраля 2010 г. численность обстановочных судов внутреннего плавания составляла 704 единицы [1]. Около 60% этих судов эксплуатируется более 30 лет, тогда как нормативный срок эксплуатации составляет 21 год [2].Суда устарели не только физически, но и морально. В Федеральной целевой программе «Развитие транспортной системы РФ (2010-2015 гг.), в подпрограмме «Внутренний водный транспорт» было предусмотрено строительство судов обслуживающего флота в количестве 352 ед., в том числе строительство 250 единиц обстановочных теплоходов, обеспечивающих обслуживание плавучей и береговой судоходной обстановки, проведение работ по обследованию внутренних водных путей, ремонт навигационной обстановки, выполнение промерных работ [2].

Создание новых судов обстановочной службы с оптимальными характеристиками, при которых будут преодолены различные существующие в настоящее время ограничения по их применению, позволит в дальнейшем существенно повысить эффективность их использования, снизить себестоимость выполнения работ по содержанию водных путей. Проектирование нового обстановочного теплохода, особенно на начальных стадиях, невозможно без анализа статистических данных элементов и характеристик находящихся в эксплуатации судов, некоторые из которых представлены в таблице 1.

Анализируя статистические данные по обстановочным судам можно выявить аналитические зависимости, которые могут быть использованы на этапе концептуального проектирования.

При выборе длины судна необходимо учитывать не только условия ходкости, но и размещение груза (буев). Графики зависимостей длины судна от скорости хода, мощности главных двигателей и грузоподъемности приведены на рис. 1-3 соответственно. Значения длин обстановочных судов лежат в том же диапазоне, что и у разъездных, но у последних длина судна не находится в линейной зависимости от скорости хода, как это можно видеть у рассматриваемых судов.

а а

а о

ч ^

о

И

В" о са о Я я н и о о

н и

а

V

н И ев а а

И

<и

ч

<Г)

53 о

£

Н

<

о

I

Н

М

М

<

<

О <4

<4

<4

I

Рч

< <4

I

Рч

Рис. 1. Зависимость длины судна от скорости хода

Рис.2. Зависимость длины судна от мощности главных двигателей

Ргр,т

Рис. 3. Зависимость длины судна от массы перевозимых буев

Расчетная длина судна в зависимости от скорости хода, мощности и полезной массы груза (массы перевозимых буев) может быть представлена следующими выражениями:

Ь = 4,998К -1,156 +1,163;

Ь = -0,000Ш 2 + 0,103^ +13,873 +1,948; (1)

Ь = И,091Рад +14,244 + 2,892.

График зависимости ширины судна от его длины В = /(Ь) приведен на рис. 4.

\-,м

Рис. 4. Зависимость ширины от длины судна Ширина судна аналитически может быть представлена:

В = 0,006Ь2 - 0,137Ь + 3,680 ± 0,087 (2)

Зависимость высоты борта от длины судна Н = / (Ь) приведены на рис. 5. Высоту борта менее 0,7 м, как следует из анализа, принимать не следует по конструктивным и общепроектным соображениям (не выполняются условия вместимости, ограничения по минимальному надводному борту).

Рис. 5. Зависимость высоты борта от длины судна

Аналитическая зависимость высоты борта в зависимости от длины судна имеет

вид:

Н = 0,005Ь2 - 0,137Ь +1,980 ± 0,234 (3)

Известно, что для судна целесообразно принимать большую осадку, так как это позволяет устанавливать винты большего диаметра, что оказывает положительное влияние на гидродинамический КПД движителя, уменьшается остаточное сопротивление, улучшается устойчивость на курсе. Однако при этом выступает ограничением глубина судового хода и при постоянном водоизмещении уменьшаются размеры судна в плане, что не всегда приемлемо по условию вместимости. Поэтому выбор осадки судна носит комплексный характер и должен учитывать отмеченные выше обстоятельства. Все это в полной мере относится и к обстановочным судам. Исходя из этого, на начальных этапах обоснования главных элементов этих судов можно воспользоваться зависимостью, приведенной на рис. 6, полагая, что использованные для его построения статистические значения обосновывались комплексно.

_,м

Рис. 6. Зависимость осадки судна от длины

Зависимость осадки от длины судна выражается в следующем виде:

Т = 0,057Ь - 0,546 + 0,044 (4)

Параметры формы корпуса характеризуют соответствующие его геометрические характеристики. Такими параметрами прежде всего являются коэффициент общей полноты д отношения Ь / В, В /Т.

Коэффициент общей полноты корпуса судна д влияет на многие качества суд-находкость, остойчивость, непотопляемость, грузоподъемность и грузовместимость, но выбирается он, прежде всего, из соображений, связанных с ходкостью. Коэффициент полноты д в зависимости от числа Фруда по длине, являющегося мерой относительной скорости судна, представлен на рис.7.

Рис. 7. Зависимость коэффициента полноты 5 от числа Фруда по длине

Из графика видно, что д убывает с увеличением скорости, что соответствует общей закономерности выбора этого коэффициента. Аналитическая зависимость коэффициента полноты от числа Фруда по водоизмещению выражается в следующем виде:

д = -2,620^ +1,508 + 0,035. (5)

Зависимости соотношений главных размерений влияющих на ходкость судна (Ь / В), остойчивость (В / Т) и общую прочность (Ь /Н) от длины судна представлены рисунками 8, 9, 10 и выражениями (6), (7), (8) соответственно. Как видно из рис. 8 отношение (Ь / В) у обстановочных судов колеблется от 5,37 до 6,54. Этот же диапазон и у разъездных судов, но при выявлении зависимости (Ь / В) от числа Фруда по длине какой-либо закономерности у них не наблюдается.

6,6 6,4 6,2 6,0

Ш

I" 5,8 5,6 5,4 5,2

0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38

FrL

Рис. 8. Зависимость Ь/ В от числа Фруда по длине судна

Важным качеством для обстановочных судов при проведении рабочих операций является остойчивость, на которую влияет отношение (В / Т), уменьшающееся с увеличением длины судна, как видно из рис.9. Однако, (В / Т) изменяется в сравнительно небольшом диапазоне от 3,8 до 5,5. Выпадающее значение (В / Т = 8,8 проект №Т-81) можно предположительно объяснить необходимостью получения меньшей осадки судна, продиктованной ограничением по глубине судового хода.

10 9 8 7

К

т

6 5 4 3

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

|_,М

Рис. 9. Зависимость В /Т от длины судна

С увеличением длины судна отношение Ь / Н уменьшается (рис. 10), что в общем случае приводит к улучшению условий обеспечения общей продольной прочности и жесткости. Максимальная величина этого отношения регламентируется Правилами Российского Речного Регистра. Принятые значения этого отношения не превышают «регистровых» и во многих случаях меньше их, что, видимо, для этих судов связано не с проблемами прочности, а обуславливается выбором высоты борта из общепроектных соображений.

Аппроксимация графических зависимостей, приведенных на рис. 8-10, позволила получить следующие выражения:

Ь / В = 4,359^ + 4,663 ± 0,230; (6)

В / Т = -0,166Ь + 9,116 ± 0,643; (7)

Ь/Н = -0,313Ь + 24,165 ± 0,997. (8)

22 24 26 28 30 32 34 36

Рис. 10. Зависимость Ь/Н от длины судна

Рассматривая зависимость адмиралтейского коэффициента от скорости судна и проварьировав показатели степени величин, входящих в формулу для Са, сделан вывод, что с наименьшей относительной погрешностью адмиралтейский коэффициент коррелирует со скоростью хода (рис. 11) при следующих степенных значениях:

Са =

V 3,5 В 2/3 N '

(9)

16 18 20 У,км/ч

Рис. 11. Зависимость адмиралтейского коэффициента от скорости

Аналитическая зависимость адмиралтейского коэффициента от скорости судна выражается в следующем виде:

Са = 371,572V - 3685,978 + 371,298.

(10)

Полученные выше зависимости могут быть использованы на начальном этапе проектирования при обосновании главных размерений обстановочных судов внутреннего плавания. Однако при проектировании нового судна полностью опираться на статистические данные не вполне корректно. Для целей обновления флота необходимо более точное определение проектных параметров через их оптимизацию, учитывая как эксплуатационные, так и экономические ограничения с рассмотрением их в комплексе. Выбирая оптимальные значения элементов проектируемого судна необходимо учитывать все ожидаемые последствия принимаемых решений. Это позволит получить качественно новый проект обстановочного судна с наилучшими экономически обоснованными показателями, позволяющими с должной производительностью выполнять возложенные на него функции.

4

16

20

_,м

0

Список литературы

[1] Единая государственная система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) [Электронный ресурс] // Водный транспорт России:[интернет-портал]. [2010]. URL: http://www.morinfocenter.ru/inland_wfleet.asp (дата обращения: 17.02.2011).

[2] Федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы РФ на 2010-2015 годы». Министерство транспорта РФ. - 2008. - 363 с.

ANALYSIS OF COMPONENTS AND CHARACTERISTICS OF INLAND WATERWAY BUOY-LAYING VESSELS

V. V. Anisimova

The article gives an analysis of components and characteristics of inland waterway buoy-laying vessels. Statistical dependencies are produced for finding them at the initial stage of design.

УДК 621.791.94.03:629.5.011

Ю.А. Архипова, студент ф-та КГиЗОС ФБОУ ВПО «ВГАВТ». Е.Г. Бурмистров, д. т. н., проф. ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603950, г. Н. Новгород, ул. Нестерова, д. 5А.

А.В. Ганичев, технич. директор ОАО «Судоремонтно-судостроительная корпорация». 606505, г. Городец, Нижегородская обл., 1-й Пожарный переулок, 1.

ОБОСНОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО СУДОСТРОЕНИЯ НА ОСНОВЕ НОВЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ

Актуализируется вопрос применения современных технологий при строительстве железобетонных и композитных судов. Обосновывается новый метод монолитного железобетонного судостроения. Приводится вариант конструктивного решения, адаптированного для строительства корпусов судов по новой технологии. Излагаются общие подходы к решению частных вопросов строительства судов из железобетонных. Описываются возможности современной техники для приготовления, транспортировки и подачи бетона к местам бетонирования.

Применение железобетона для постройки морских судов и судов внутреннего плавания получило широкое распространение. Использование железобетона в качестве материала корпуса и надстроек позволяет значительно сократить расход стали и затраты на ремонт, при этом срок эксплуатации таких судов значительно увеличивается. К настоящему времени накоплен большой опыт в области проектирования, строительства и эксплуатации железобетонных судов различных типов.

Преимуществом железобетона в качестве судостроительного материала является большая экономия металла. На одну тонну грузоподъёмности расход стали при постройке железобетонного судна сокращается в (3...4) раза по сравнению с цельнометаллическими судами. Для постройки железобетонных судов, как правило, требуется достаточно простое оборудование, стоимость которого относительно мала, особенно в сравнении со стоимостью оборудования верфей стального судостроения. Наличие большей части инертных материалов (песок, гравий) непосредственно в районах строительства таких судов сокращает транспортные расходы. Сравнительная простота конструкции железобетонных судов и их строительства, доступность и относительно