Анализ условий плавания и тенденция развития судов проектируемого типа

 

1 РЕФЕРАТ «АНАЛИЗ  УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ И ТЕНДЕНЦИЯ  РАЗВИТИЯ СУДОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО  ТИПА».

1.1 Общие сведения  о судах контейнеровозах и  тенденции их развития

Особенности конструкции  контейнеровозов

По своей конструкции  трюмы контейнеровоза имеют вертикальные направляющие (cell guides) для установки и крепления контейнеров. Общий коэффициент раскрытия палуб составляет 80-85 %, что достигается за счет устройства парных или тройных крышек люков по ширине. Крышки трюмов понтонного типа позволяют удобно размещать контейнеры на палубе. Отсутствие грузового устройства и сдвинутая надстройка высвобождают всю палубу для размещения контейнеров. В последние годы на ряде судов при размещении контейнеров на палубе в 4-5 ярусов по высоте между рядами контейнеров делаются опорные стойки, предназначенные для крепления контейнеров, что придает большую устойчивость всему штабелю палубных контейнеров. Для защиты палубных контейнеров от воздействия морской волны на судах, где высота надводного борта не превышает 8 м делается удлиненный полубак или специальный отбойный козырек. С точки зрения обеспечения безопасности мореплавания наиболее сложной проблемой для контейнеровозов является обеспечение соответствующей устойчивости судна при различных вариантах загрузки.

Современные контейнеровозы [2]

На январь 2012 года самым  большим контейнеровозом по тоннажу  в мире считается контейнеровоз  «MSC KALINA», первый из серии 6 судов, способный  перевозить 14336 TEU. Emma Maersk ( которая стала первым из нового класса контейнеровозов- гигантов E-class, первая по теоретической расчетной вместимости 15570TEU)

Перспективы развития контейнерного флота

Начало проектирования судов ULCS было положено Регистром Ллойда совместно с компанией Ocean Shipping Consultants Ltd. в 1999 году. В сентябре 2005 г. новый проект судна вместимостью 13000 TEU был представлен регистром Germanischer Lloyd и корейскими верфями Hyundai Heavy Industries (HHI). Конструктивными особенностями являлось наличие двух главных двигателей и двух гребных винтов. Судно длиной 382 м, шириной 54,2 м, и осадкой 13,5 м. 6230 контейнеров в трюмах и 7210 на

палубе. Два главных двигателя  по 45000 kw, проектная скорость судна 25,5 узлов.Исследования показывают, что в ближайшие 10 лет вместимость судов типа ULCS может достигнуть 18000 TEU, суда таких размеров будут иметь ширину около 60 метров и осадку до 21 м. В настоящее время такие контейнеровозы не смогли бы пройти Суэцкий канал в ввиду больших размерений.По последним публикациям Maersk разместила заказ на корейских верфях Daewoo Industriez на постройку 20 судов вместимостью 18000 TEU, так называемый Triple-E vessels class Приемка первого намечена на август 2013 года.В ближайшие несколько лет, на период с 2010 по 2014 года, ожидается вхождении в сервис 88 контейнеровозов E-class, что по прогнозам экспертов кардинальным образом изменит линейку использования судов на азиатско-европейских сервисах, переключив флот судов 6000-10000TEU, на порты США, которые в данный момент не способны принять судно более 9600TEU.

1.2 Сведения и характеристики перевозимых грузов (контейнеры) [2]

Рассматриваемое судно предназначено  для перевозки  контейнеров c размерами 6,06х2,44х2,44 м. m_max=21 т. Относится к классу специализированных судов для перевозки генеральных грузов.

Контейнер представляет собой  прочную защитную оболочку в виде закрывающегося водонепроницаемого ящика для генеральных грузов, размещенных внутри его, и является крупной стандартной грузовой единицей. (рисунок 1.1)

Рисунок 1.1 Внешний вид контейнеровозов

Между собой по длине, ширине и высоте контейнеры можно соединять  специальными фитингами (рисунок 1.2) и устанавливать их на специальные опоры (рисунок 1.3)

 

Рисунок 1.2 Соединительные устройства для крепления контейнеров между собой при отсутствии направляющих

Рисунок 1.3 . Поперечное сечение контейнеровоза и схема расположения и крепления контейнеров на палубе, на втором дне и между собой

 Индексы соединительных  устройств соответствуют рисунку  1.2. В верхней части рисунка. Отдельно показана схема крепления верхнего ряда контейнеров на верхней палубе. Контейнеры погружают и выгружают специальными захватами (спредерами) портальных кранов, которые входят в отверстия на углах контейнеров. Контейнер поднимают с площадки порта или с железнодорожной платформы и устанавливают на судно.

Все контейнеры закрыты, запломбированы, и на пути к потребителю их содержимое никогда не перегружается. Ускорение  грузовых операций на контейнерных судах  приводит к резкому сокращению стояночного  времени в портах. Контейнеризация  создает предпосылки стандартизации конструктивных типов судов, отдельных  конструкций, портового оборудования, складских помещений, транспортных средств, а также тары и методов  упаковки грузов в контейнерах. Все  это повышает рентабельность флота. В современной практике встречаются  несколько типов контейнеровозов:

контейнеровозы с высоким  надводным бортом, у которых все  контейнеры размещены только внутри судна;

контейнеровозы со специальным  оборудованием для размещения     контейнеров во всех трюмах и на верхней палубе;

комбинированные контейнеровозы, на которых часть трюмов занята массовыми  грузами.

Грузовые операции на контейнеровозах  обычно производят с помощью береговых  кранов, однако встречаются суда, имеющие на борту мощные краны.Конструктивные особенности контейнеровозов связаны с условиями перевозки грузов и ускорением грузовых операций. Для этого прежде всего необходимо иметь полное раскрытие палубы, минимальные подпалубные карманы, и специальные направляющие каркасы в трюмах.

Ширина люков обычно составляет 80—85 % ширины судна. Контейнеровозы всегда однопалубные, а комбинированные  контейнеровозы — двухпалубные.

На контейнеровозах могут  быть одиночные, сдвоенные и строенные  люки. Устройство сдвоенных и строенных  люков позволяет уменьшить размеры  отдельных люковых крышек и общую  массу закрытий. При сдвоенных  и строенных люках появляется несколько рядов продольных комингсов- карлингсов, которые делают непрерывными, они опираются на пиллерсы и используются как прочные продольные связи. Для увеличения степени участия

в общем продольном изгибе целесообразно, чтобы крайние продольные комингсы являлись продолжением двойных  бортов или подпалубных коридоров (см. рисунок 1.3), а промежуточные непрерывные продольные комингсы в трюмах надежно опирались на систему направляющих для контейнеров и поперечные переборки.

Отношения главных размерений контейнеровозов несколько отличаются от аналогичных характеристик обычных сухогрузных судов и танкеров. Например, отношение ширины к осадке, большее, чем у других типов судов, обеспечивает достаточную остойчивость при перевозке большого числа контейнеров на палубе. Отношение высоты борта к осадке также берут большим с целью уменьшения заливаемости верхней палубы, где размещены контейнеры.Для защиты контейнеров при движении судна против волны целесообразно иметь достаточно высокий бак с развалом и высокий волноотбойник (рисунок 1.4). Верхняя палуба не должна иметь погиби и седловатости, так как наличие их затруднит установку контейнеров.

Рисунок 1.4 Волноотбойник на баке контейнеровоза

Прочность международных  контейнеров допускает их установку  по высоте в шесть ярусов. В настоящее  время контейнеры в трюме обычно устанавливают в пять-шесть ярусов, а на палубе в три-четыре яруса (см. рисунок 1.3).

Люковые крышки верхней палубы контейнеровозов должны быть рассчитаны на сосредоточенные нагрузки, действующие  по углам контейнеров.

Для увеличения грузоподъемности контейнеровозов целесообразно  одновременно с контейнерами перевозить в междудонных и междубортных отсеках вино,  пищевые масла, патоку и т. п.

Жилые надстройки и ходовая  рубка контейнеровозов образуют одну общую надстройку. Однако есть контейнеровозы, имеющие надстройку с ходовым мостиком в кормовой части бака. Такая надстройка хорошо защищает контейнеры, но располагается  в районе действия больших динамических усилий, что затрудняет работу навигационной  аппаратуры.

 

Усилия от контейнеров  во время качки через стержни  направляющего каркаса передаются на борта и поперечные переборки  в виде сосредоточенных усилий. Жесткость  каркаса можно увеличить установкой диагональных раскосов (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 Направляющий каркас повышенной жесткости в трюме контейнеровоза.

Обеспечение местной прочности  и жесткости бортовых перекрытий контейнеровозов, осложняемое большой  податливостью верхней их кромки у палубы, ослабленной большими люками, достигается путем установки  рамных поперечных коробчатых конструкций  между люками и посередине люков.Стержни направляющего каркаса образуют ячеистую рамную конструкцию, и их выполняют из равнобоких угольников от 100x100X10—16 мм до 150x150—16 мм. Стержни доводят до настила второго дна, который в этих местах подкрепляется снизу днищевыми стрингерами с поперечными бракетами, а сверху на настил под стойки привариваются короткие квадратные накладки Минимальный зазор между контейнерами направляющими определяется необходимостью подъема и установки контейнеров при крене до 5°, максимальный зазор — необходимостью совпадения угловых конструкций при установке контейнеров один на другой. Обычно зазор по концам контейнеров составляет около 19 мм, а сбоку—12мм на каждую сторону. Для удобства заводки контейнеров в направляющие у самого верха решетки делают раструбы длиной 200 мм и шириной 150 мм.

     

Люковые крышки контейнеровозов  во время грузовых операций кранами  можно убирать на берег. Они рассчитываются на сосредоточенные усилия, передаваемые по углам контейнеров. Обычно их приходится делать в виде рамных конструкций. Масса  отдельных секций крышек не должна превышать максимальной массы контейнера, перевозимого на данном судне, а размеры  их согласуются с размерами стандартного контейнера, для того чтобы можно  было снимать и устанавливать  их с помощью той же рамы (спредера), которая используется для контейнеров.   В настоящее время предпочтение отдается контейнеровозам без грузовых устройств на борту. Это улучшает остойчивость судов, снижает стоимость  их постройки и количество необходимого балласта.

1.3 Особенности  водного пути [5]

Линия Санкт-Петербург-порты западной Европы.    Поскольку судно имеет 2 ограниченный район плавания  оно может эксплуатироваться морских районах на волнении с высотой волны трехпроцентной обеспеченности 7.0 метров, с удалением от места убежища не более 100 миль и |с допустимым расстоянием между местами убежища не более 200 миль.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.6 Район эксплуатации проектируемого судна

 

Финский залив

Фи́нский зали́в (фин. Suomenlahti, эст. Soome laht, швед. Finska viken) — залив в восточной части Балтийского моря, омывает берега Финляндии, России и Эстонии. Площадь Финского залива 29,5 тыс. км², длина 420 км, ширина от 70 км в горле до 130 км в самой широкой части, средняя глубина 38 м (максимальная 121 м). Характерны сильные ветровые волнения и нагоны воды при западных ветрах, приводящих к наводнениям.

   Балтийское  море

Балтийское море расположено  в северной Европе, принадлежит бассейну Атлантического океана. Средняя глубина  51 м. Средняя месячная скорость ветра повсеместно составляет 3-7 м/с.

Северное море

Мелководное шельфовое море, которое находится у берегов  северной Европы между Британскими  островами с одной стороны  и Ютландским и Скандинавским полуостровами — с другой, является частью Атлантического океана. Средняя глубина 95 м. Ветер на Северном море дует с запада на юго-запад со средней силой 3-4 балла.

1.4 Ледовые Условия [5]

Ледовые условия в Финском заливе. 
По информации Штаба ледовых операций АМП Большой порт Санкт-Петербург, толщина льда на акватории Невской губы составляет 20-30 см. На фарватере толщина льда от 10-15 см до 15-25 см. В порту Приморск лед толщиной 20-25 см, в Усть-Луге на главном фарватере лед от 25 до 35 см.

На Морском канале работают четыре ледокола, на участке от точки формирования каравана до приемного буя – два  ледокола, по два ледокола задействованы  на Приморск, Усть-Луг и Выборг/Высоцк.  
Введение очередных ледовых ограничений в Петербурге планируется с 4 февраля, в Усть-Луге – с 1 февраля 2013. В порту Приморск дополнительные ограничения вступили в силу с 24 января – там запрещено плавание судов с ледовым классом Ice1, плавание судов с ледовым классом Ice2 и выше разрешено по рекомендациям ледокола или под проводкой ледокола.

Ледовые условия в Балтийском море.

Наибольшего развития ледяной покров достигает в Финском и Рижском  заливах и у восточного побережья  моря. Так, значительная часть Финского залива от порта Санкт - Петербург до острова Мощный, а также шхеры от порта Выборг до полуострова Ханко, пролив Муху-Вяйн, прибрежные воды Рижского залива и восточной части моря покрываются неподвижным льдом. В открытых районах заливов обычно наблюдаются дрейфующие льды, которые в суровые зимы покрывают всю акваторию Финского и Рижского заливов.

Первый лед в среднем появляется в середине ноября в Невской губе, к концу декабря - началу января льдом покрываются внутренние и отчасти северные внешние шхеры, а на востоке залива лёд распространяется до острова Сескар. Вдоль южного побережья залива в это время обычно льда нет.

В конце января и в феврале  неподвижный лёд в умеренные  зимы может распространяться до острова  Готланд, а дрейфующий лёд до острова  Кери. В проливе Муху-Вяйн первый лёд появляется в конце ноября -- начале декабря.

Максимальное развитие ледяного покрова  в рассматриваемом районе наблюдается  в конце февраля-- начале марта.

Общее число дней со льдом в Невской  губе колеблется от 140 до 180, в районе остров Мощный--остров Готланд от 100 до 160, в проливе Муху-Вяйн от 80 до 110, вдоль восточного побережья моря от 50 до 90 и в Гданьском заливе от 30 до 50.