Конструктивные типы транспортных судов и особенности проектирования их конструкций

Типы транспортных судов включают в себя транспортные, промысловые, технические, служебно-вспомогательные и специального назначения.

Влияние требований эксплуатации на конструктивные типы судов

В начале нового столетия различные суда не потеряют своего значения для народного хозяйства, как наиболее дешевый вид транспорта, позволяющий преодолевать громадные расстояния между отдельными странами. Альтернативным видом транспорта, способным преодолевать бескрайние морские просторы, является авиация.

Однако она не в состоянии конкурировать с морским транспортом в качестве перевозчика массовых грузов:

• нефти;
• руды;
• зерна;
• угля;
• удобрений;
• строительных материалов и т. п.

Авиация осуществляет в основном перевозки пассажиров на большие расстояния, в связи с чем пассажирские морские суда уже потеряли свое прежнее значение. Для доставки же пассажиров на небольшие расстояния вдоль берегов и по рекам все чаще используются суда на подводных крыльях или воздушной подушкеСуда на подводных крыльях и воздушной подушке. В ближайшее время, по-видимому, получат распространение экранопланы, успешно прошедшие испытания в России.

В связи с ростом интереса к международным экскурсиям предполагается быстрое увеличение количества больших комфортабельных круизных лайнеров, в том числе обладающих мощными ледовыми подкреплениями, для путешествий в арктических и антарктических водах.

Ожидается дальнейшее расширение объемов использования жидкого горючего и природного газа, добываемого в богатых, но труднодоступных регионах мира. В настоящее время около 40% объемов перевозимых в мире жидких грузов осуществляется морским транспортом — наливными судами, объем которых в составе мирового торгового флота составил к 1997 г. по дедвейту 298 млн т (45%). В этой связи очевидно дальнейшее совершенствование конструктивных типов судов для доставки жидких грузов с целью предотвращения их утечки и загрязнения окружающей среды. Следует иметь в виду, что загрязнение морей в результате аварий с танкерами составляет всего 4,7% общего объема загрязнений благодаря системам обеспечения безопасности и предупреждения утечек грузов. На их создание и модернизацию затрачивается до 20% всех расходов на постройку современного танкера.

Расширение использования жидкого горючего и природного газа будет способствовать дальнейшему увеличению строительства танкеров и газовозов, предназначенных для их доставки. Кроме них для обслуживания морских буровых установок необходимы еще многочисленные суда обслуживающего флота.

Как уже было сказано, появились своеобразные конструктивные типы танкеров и судов, обслуживающих морскую добычу нефти и газа, в том числе в ледовых условиях Баренцева, Карского и Охотского морей.

Поскольку сверхкрупные танкеры, имеющие значительные габариты и осадку, не всегда могут подойти к месту потребления груза из-за ограниченных глубин шельфа и портов, груз с них еще на ходу приходится перегружать на танкеры с малой осадкой. Передача же горючего в море с одного корабля на другой много лет уже успешно осуществляется в военно-морском флоте, однако требует наличия специальных устройств.

В последние годы в некоторых странах, в том числе и в России, разработаны проекты транспортных судов (сухогрузов и танкеров), способных доставлять грузы подо льдами Арктики (рис. 1).

Все более перспективными становятся и новые конструктивные типы морских судов смешанного плавания, удовлетворяющие быстро меняющимся условиям мирового хозяйствования. Научно-технический прогресс на морском транспорте способствует быстрому повышению эффективности транспортного процесса, который все более усложняется. Новые технические разработки непрерывно внедряются в судостроение, играя существенную роль в создании современных конструктивных типов судов. Судостроение представляет собой одну из самых наукоемких отраслей народного хозяйства. Одной из сложнейших его задач является разработка планов развития гражданского судостроения с использованием передового опыта проектирования и результатов эксплуатации судов разных назначений в самых сложных условиях плавания. Необходимо приспосабливаться к меняющимся условиям мирового хозяйствования и торговых взаимоотношений между странами.

Процесс проектирования и постройки судов требует много времени; эксплуатация построенных судов занимает около двух десятков лет, поэтому для сохранения высокого технического уровня и конкурентоспособности судов на мировом рынке необходимо уделять пристальное внимание состоянию науки и техники. Не всегда удается своевременно реагировать на изменения в судоходстве и ситуации на рынке с целью усовершенствования конструктивных типов судов, определять потребность в них в ближайшие и более отдаленные годы. Необходимо еще при проектировании конструкций предусмотреть их возможность реконструкции во время ремонта с целью сохранения в течение длительного времени эффективности уже построенного судна.

Перспективные исследования и опытно-конструкторские работы должны основываться на детально разработанных долговременных программах развития флота страны с учетом возможных изменений в перспективе. Программы должны предусматривать введение в состав флота судов, в возможно большей степени удовлетворяющих перспективным требованиям мирового хозяйства и конкурентоспособных на рынке. Оценка возможных перспективных изменений в мировой торговле и промышленности позволяет предусмотреть периодическую модернизацию судов с минимальной затратой средств. В этом отношении упрощение конструкции строящихся судов с учетом унификации и стандартизации может сыграть важную роль. Модернизация судов иногда может повысить эффективность использования старых судов даже до уровня современных, особенно когда амортизационные отчисления уже почти полностью оплачены.

Читайте также: Корпус судна и предъявляемые к нему требования

Ошибки в прогнозах развития судоходства могут привести к существенным потерям, как это произошло, например, в Швеции. В 70-х гг. вся промышленность этой сферы была ориентирована на постройку супертанкеров, в подготовку производств вложены большие капитальные затраты, в том числе на строительство крупных доков. Однако предположения шведов оказались ошибочными, так как потребность в таких танкерах вскоре отпала. Они оказались неэкономичными и были частично даже выведены из эксплуатации.

Поэтому так важен всесторонний анализ конъюнктуры рынка, учет потребности в данном типе судов в настоящее время и в буду­щем, т. е. спроса на суда на рынке.

Основные характеристики любого судна — его грузоподъемность и скорость. Увеличение грузоподъемности возможно за счет уменьшения массы судна, и прежде всего корпуса. Увеличение скорости и грузоподъемности должно во всех случаях подкрепляться экономической целесообразностью эксплуатации судна в данных условиях.

Уменьшения массы корпуса, механизмов и устройств добиваются за счет выбора оптимальных обводов корпуса, главных элементов судна, оптимизации конструкций и механизмов, использования сталей повышенного сопротивления, целесообразных запасов прочности с учетом фактического износа и коррозии отдельных конструкций при изменяющихся условиях эксплуатации в разных районах Мирового океана.

Над разработкой перспективных конструктивных типов судов в настоящее время работают многие организации. Накопленные результаты позволили заложить основы для определения областей рационального использования в будущем новых судов, а также определить их на весь транспортный процесс. Проектирование судов новых конструктивных типов судов должно решаться как многовариантная задача. Для этого используется несколько прототипов близких типов судов, наличие которых и позволяет выполнить вариантные расчеты технических параметров и характеристик, а также определить эксплуатационно-экономические качества.

Технические параметры и экономические показатели даже для традиционных судов разных проектов часто изменяются в широких пределах. В момент вступления в эксплуатацию суда вообще не всегда являются оптимальными. Поэтому так важно изучать самые современные и экономичные суда, находящиеся в эксплуатации, это поможет сделать выбор критериев для оценки эффективности сравниваемых судов. Конструктивный тип судна должен удовлетворять требованиям заказчика и тем транспортным задачам, которые предстоит решать новому судну.

Одной из важнейших задач при проектировании судна (после выбора его главных размерений зависимости от назначения, обеспечения прочности при минимальных расходах материалов и удобствах осмотра) является оптимизация формы и размеров отдельных конструкций. При этом следует учитывать их функциональное назначение и обеспечение работы разных устройств и механизмов, определяющих надежную эксплуатацию всего сложного инженерного сооружения, каким является судно.

Требования, которые судовладелец ставит перед проектировщиками, не всегда можно удовлетворить, особенно если судно не предполагается использовать на определенной линии.

Повышение конкурентоспособности российского судостроения позволит создать условия для получения новых заказов от иностранных государств и фирм. Для этого российские верфи должны располагать возможностями для их быстрой постройки с минимальными затратами.

В настоящее время практикуется разработка перспективных «аванпроектов» (перспективных проектов) судов разных типов для транспортного и промыслового флота, различных размеров и назначения, что облегчает выбор судовладельцев.

В последние годы заметно расширяется объем иностранных заказов на постройку судов на отечественных верфях. Это способствует расширению рыночных отношений и освоению передовых технологий производства на судостроительных заводах, сокращению сроков проектирования и постройки судов и разработке более современного комплектующего оборудования. В некоторых случаях целесообразно закупать лицензии в иностранных государствах и совместно с иностранными фирмами осваивать производство судов новых конструктивных типов.

Отечественному судостроению, имеющему высокий научный потенциал, и в рыночных условиях необходимо развивать такие направления, как постройка:

• атомных ледоколов и лихтеровозов;
• вертолетоносцев ледового плавания;
• научно-исследовательских судов ледового плавания;
• скоростных судов с новыми принципами поддержания (суда на подводных крыльях, на воздушной подушке, на каверне);
• экранопланов;
• атомных плавучих электростанций.

С целью быстрого проектирования новых конструктивных типов судов уже разрабатываются специальные программы.

Особое значение имеет опыт эксплуатации судов во льдах Арктики, использование СМП с целью транспортировки грузов из Европы на Дальний Восток и обратно. Большое значение приобретает перевозка углеводородного сырья с Арктического шельфа и из районов Ямала и Западной Сибири в глубь материка по судоходным рекам на судах смешанного плавания море—река с необходимыми ледовыми подкреплениями.

Например, в свое время была предложена программа «Судно будущего», начало которой положила разработка сухогрузных судов на замену сварных судов типа «Либерти» массовой постройки военных лет. Эти суда длительное время после войны широко использовались во многих странах, они имели полностью сварной, очень легкий корпус, но обладали рядом конструктивных недостатков, выявленных при их эксплуатации в тяжелых морских условиях.

Постройка «судов будущего» осуществлялась большими сериями, в результате чего стоимость их была невысокой. Это способствовало их широкому использованию, хотя они не всегда были оптимальными с точки зрения эксплуатации в конкретных условиях.

Конец XX в. характеризовался специализацией судов по роду перевозимого груза. С целью повышения их эффективности основное внимание при проектировании уделялось возможностям доставки максимального количества определенного груза за определенный промежуток времени при минимальной продолжительности грузовых операций. Обычно это достигалось путем выбора такого конструктивного типа судна, который обеспечивал бы наиболее рациональное перемещение груза с учетом его особенностей, прежде всего узкой специализации, т. е. предназначения судна для перевозки определенного груза и на совершенно определенной линии.

Предлагается к прочтению: Восприятие корпусными конструкциями внешних нагрузок, действующих на судно

Сокращение времени, необходимого на грузовые операции, обеспечивается за счет такой организации транспортировки груза, которая позволяет максимально сокращать затраты времени на его доставку к борту судна и с судна на берег, укладку и крепление его в трюмах и на палубе, а также снятие креплений при разгрузке. Большое значение имеет также степень приспособленности причалов портов и их оборудования для обработки данного груза.

Уменьшение продолжительности грузовых операций — важный фактор, способный повысить рентабельность судна. Иногда с этой целью даже уменьшают количество перевозимого судном груза. Показательным примером может служить контейнеризация, которая вызвала перестройку работы морского транспорта и резко повысила эффективность линейного судоходства, хотя обычные сухогрузные суда одинаковых размеров с контейнерными перевозят больше груза.

По сравнению с обычными судами для перевозки генеральных грузов время грузовых операций для контейнеровозов уменьшилось в 10—15 раз. В результате резко увеличилось ходовое время, и, как следствие, стало целесообразным дальнейшее увеличение скорости и размеров сухогрузных судов. Наблюдаемая тенденция некоторого увеличения скорости и размеров специализированных судов — следствие также резкого возрастания стоимости постройки судов и их оборудования, а также расходов на содержание экипажа и самого судна в эксплуатации. Только резкое уменьшение стояночного времени контейнеровозов в портах сделало экономически целесообразным увеличение скорости хода до 25—30 уз. и выше. В то время у обычных сухогрузных судов средняя скорость увеличивалась очень медленно и составляла 15—16 уз., реже около 20 уз.

Средняя скорость контейнерных судов, находящихся в постройке, на 25—30% выше скорости обычных сухогрузных судов. При этом надо иметь в виду, что увеличение скорости на 20% у судна дедвейтом около 10 тыс. т требует увеличения мощности главных механизмов в два раза.

Повышение провозоспособности контейнеровозов по сравнению с сухогрузными судами привело к резкому сокращению количества судов на отдельных линиях.

Например, на линии Европа—Австралия вместо 117 обычных судов требуется только 19 контейнеровозов. На линии Западная Европа—Дальний Восток один контейнеровоз может обеспечить такой же объем перевозок, как семь обычных сухогрузных судов.

Контейнеризация резко увеличивает производительность портов, несмотря на громадные дополнительные средства, вкладываемые в строительство и оборудование контейнерных причалов. Изменения технологии перевозки пиленого леса в пакетах, а круглого леса в стропах вызывают появление совершенно новых типов лесовозов, специализированных для коротких и длинных линий. Для коротких линий (Приморье—Япония) это будут более широкие лесовозы с L/B ≡ 5. При такой ширине, обладая хорошей остойчивостью, суда могут вместо водяного балласта брать дополнительное количество груза.

Появление в последние годы в международных перевозках древесной щепы вызвало появление нового типа судна — щеповоза; безусловно, на некоторых линиях вполне вероятно и появление лесовозов-щеповозов, на которых лес будет перевозиться в контейнерных решетках на верхней палубе.

Важной вехой в судостроении стало появление специализированных судов новых конструктивных типов для перевозки жидких обогащенных руд и рудных концентратов. Так, погрузка цинкового концентрата, например в Рудной Пристани, по трубам в жидком виде на открытом рейде на специальные суда значительно упрощает грузовые операции.

Таким образом, на конструктивный тип судна огромное влияние оказывает технология перевозок грузов. В зависимости от того, будет ли лес перевозиться в контейнерах-решетках или в этажерках-решетках, а на щеповозах еще и круглый лес на палубе, зависит конструктивный тип судов.

Прогноз с целью получения правильного представления о перспективных методах перевозки грузов в ближайшем и отдаленном будущем может сыграть существенную роль в разработке новых конструктивных типов судов, которые должны появиться в эксплуатации.

Архитектурные и конструктивные формы морских судов

Архитектурные и конструктивные формы морских транспортных судов периодически претерпевают значительные изменения в результате научно-технического прогресса, условий эксплуатации, появления новых способов доставки грузов, например укрупненными местами, а также в связи с усовершенствованием перевозки грузов сухопутным транспортом, изменением оборудования портов, появлением новых грузов, предлагаемых к перевозке по поверхности морей, а также под водой. Решающее влияние на конструктивный тип судна и его архитектуру всегда оказывает род перевозимого груза. Второстепенным фактором являются мода и архитектурные требования.

В настоящее время повсеместно предъявляются своеобразные требования к внешнему виду судна, который должен подчеркивать его стремительность, обтекаемость и мореходность. При этом требуется самый внимательный учет возможности получения оптимальных форм корпуса судна, обеспечивающих ему минимальное сопротивление воды и воздуха в самых жестких условиях эксплуатации и минимальное обмерзание в штормовых условиях при низких температурах воздуха.

Особое значение для морских судов имеет мореходность. Возможность безопасного движения с повышенными скоростями на волнении требует особого внимания к надводным формам корпуса, постепенно переходящим к носовой и кормовой надстройкам. Необходимо обеспечивать уменьшение динамических нагрузок на развал носовой оконечности, в носовую часть днища, а также на верхнюю палубу от заливаемости.

Будет интересно: Общий продольный изгиб и общая продольная прочность корпусных конструкций судна

В зависимости от районов плавания и скорости судна форма его корпуса и общий внешний вид могут заметно отличаться. Прежде всего внешний вид однотипных судов может отличаться по числу, размерам, расположению и формам надстроек, возвышающихся над верхней палубой. В зависимости от расположения машинного отделения по длине корпуса судна изменяется форма надстроек с жилыми и служебными помещениями и вспомогательными механизмами.

Подводную часть корпуса можно наблюдать только в доке. Она представляет собой заостренное обтекаемое тело, оконечности которого также могут иметь различную форму в зависимости от условий, в которых судно будет работать. Нос судна может иметь ледокольные формы или выступающий бульб, позволяющий при высоких скоростях уменьшить сопротивление движению.

Внешняя архитектура судна зависит от формы штевней и согласования этих форм с концевыми надстройками. Эти конструкции определяют качество движения на волнении, когда судно встречает волну носом или волны набегают со стороны кормы. При этом ударные нагрузки и заливаемость желательно иметь минимальные. Особое внимание на форму оконечностей обращают при проектировании судов ледового плавания и ледоколов, способных разрушать ледовый покров как носом, так и кормой.

Основные факторы, определяющие конструктивный тип

Расположение, количество и размеры надстроек оказывают значительное влияние на конструктивный тип судна. Все современные суда имеют надстройки, однако они значительно отличаются в зависимости от назначения судна. Наиболее развитые по длине и по высоте надстройки имеют пассажирские и круизные суда с большим количеством пассажиров на борту и с числом команды и обслуживающего персонала, достигающем иногда нескольких тысяч человек. В надстройках располагаются пассажирские, служебные и жилые помещения команды. Одновременно в части надстройки оборудуются посты управления, штурманская рубка, капитанский мостик и дымовые трубы (см. рис. 9).

Надстройки на транспортных судах занимают значительно меньше места. Основная надстройка с капитанским мостиком и трубами обычно располагается непосредственно над машинным отделением. Иногда помещения в надстройках используются и для размещения грузов. В этом случае нижний ярус надстройки продолжается над соседним трюмом, образуя его верхний твиндек (рис. 2).

Надстройки играют важную роль в обеспечении мореходных качеств прежде всего за счет увеличения высоты надводного борта и особенно в носу и в корме. Это благоприятно влияет на непотопляемость и на всхожесть судна при качке на крутые волны.

Надстройки на верхней палубе участвуют в общем продольном изгибе корпуса, являясь верхним пояском эквивалентного бруса (см. статью “Понятие об эквивалентном брусе”Напряжения в корпусе судна при его общем продольном изгибе). Длинные и короткие надстройки, а также рубки в некоторых случаях могут прогибаться в сторону, обратную изгибу основного корпуса (см. статью “Роль надпалубных конструкций (надстроек рубок, продольных комингсов, фальшбортов) при общем изгибе корпуса”Напряжения в корпусе судна при его общем продольном изгибе). Наличие длинных надстроек и рубок влияет на размеры связей основного корпуса, расположенных под надстройками и рубками. В их концах в палубе возникают большие местные напряжения с высоким градиентом концентрации, что требует специальных конструктивных мер во избежание повреждений (см. статью “Выбор размеров конструкций по Правилам Российского Морского Регистра судоходства”Методы выбора размеров и формы корпусных конструкций).

Надстройка бака (бак)

Одноярусная надстройка — короткая в носовой оконечности судна над верхней палубой — в настоящее время имеется почти на всех современных транспортных судах. Исключение составляют суда с избыточным надводным бортом, на которых бак обычно не делают (см. рис. 3 и 4). Наличие бака позволяет создать достаточно большой, постепенно увеличивающийся развал шпангоутов, благодаря чему носовая оконечность постепенно входит в разрезаемую ею встречную волну.

Это вместе с большим наклоном форштевня способствует уменьшению:

• заливаемости и скорости вертикального перемещения носовой оконечности;
• динамических нагрузок на днище (днищевой слеминг) и на развалы бортов (бортовой слеминг).

Надстройка может быть удлиненной, средней или короткой.

Удлиненный бак в виде носовой надстройки, удлиненной за форпиковую переборку с целью увеличения длины твиндека, который на сухогрузных транспортных судах используется для размещения дополнительного количества груза. Обычно такой твиндек заканчивается на поперечной кормовой переборке первого трюма, расположенного сразу в корму за форпиком.

Наличие дополнительного грузового твиндека в первом трюме позволяет увеличить общий объем грузовых трюмов, что особенно важно при перевозке легких грузов. На судах с кормовой служебной надстройкой при перевозке более тяжелых грузов упрощается их удифферентовка в грузу и особенно порожнем (рис. 5). В этом случае под баком устраивают диптанки, в которые принимается водяной балласт. У промысловых баз удлиненный бак иногда заканчивается вблизи миделя. В нем располагаются служебные и жилые помещения, заводские цеха, а над ними — мостиковая надстройка.

На судах ледового плавания с удлиненным баком над первым трюмом с диптанками под этим трюмом, под палубой располагают шкиперские запасы:

• канаты;
• блоки;
• краски и т. п. (рис. 6).

Некоторые транспортные суда имеют мостиковую надстройку со служебными помещениями, которая устраивается над баком сразу за форпиковой переборкой. Это позволяет уменьшить влияние вибрации на людей от работы главных механизмов. Однако при этом увеличивается влияние вибрации от ударов днищем и бортом о волны, а также в результате заливаемости при поступлении волн на верхнюю палубу.

Короткий бак заканчивается вблизи поперечной переборки форпика. Продольные стенки бака переходят с помощью больших книц в бортовую обшивку основного корпуса (см. рис. “Арктический танкер с двойным корпусом и без руля (установка Азипод)”Изменение технологии грузовых работ и перевозки грузов — определяющий фактор в развитии конструктивных типов судов). Иногда короткий бак продолжается в корму за переборку форпика, но при этом нового твиндека не образуется. Такой бак иногда называют баком средней длины.

Надстройка юта (ют) в отличие от надстройки бака не всегда имеет боковые стенки, служащие продолжением бортовой обшивки основного корпуса судна. Они могут в виде отдельного ящика — капа — размещаться в самой корме на верхней палубе судна. Это уже будет рубка.

Если надстройка бака, как правило, одноярусная, то надстройка юта многоэтажная. В последние годы на новых судах нет средней надстройки, обычной для старых судов, а все жилые и служебные помещения размещаются в надстройке юта. Реже используется промежуточное расположение надстройки ближе к корме, несколько отступя от нее. Таким образом, большинство новых судов из стандартных, трехостровных, имеющих три надстройки (бак, среднюю надстройку, ют) превратились в двухостровные.

Все приведенные здесь рассуждения имеют отношение к грузовым судам. На пассажирских и круизных судах надстройки идут по всей длине судна, а почти у самого миделя располагается возвышающаяся над надстройкой отдельная мостиковая надстройка с постами управления, дымоходами и дымовыми трубами. Последняя иногда имеет увеличенные объемы, которые используются для размещения специальных помещений, генераторов и кладовых.

Удлиненный ют встречается на танкерах и сухогрузных судах. На танкерах это делают для увеличения объемов грузовых кормовых высоких цистерн танков. Первый ярус кормовой надстройки продлевается дальше в нос, чем ее остальные ярусы. В результате увеличивается объем кормовых танков, а это упрощает удифферентовку судна в грузу (см. рис. “Профильный и листовой прокатные материалы, используемые в судостроении”Материалы конструкций корпуса, активно используемые в судостроении).

На сухогрузных судах за счет продления нижнего яруса юта в нос увеличиваются высота и объемы трюма под надстройкой (рис. 7).

Продольные стенки первого яруса юта могут являться продолжением бортовой обшивки или несколько отстоять от бортов, образуя проходы вокруг рубки. В корме на уровне верхней палубы за ютом устраивается швартовная площадка для работы палубной команды при швартовке и буксировке (рис. 8).

Эта площадка располагается ярусом выше, если нижний ярус юта доходит до бортов. На площадке находятся швартовные кнехты и шпили, а иногда и буксирные лебедки.

На сухогрузных судах старой постройки трехостровного типа со средней надстройкой и с машинным отделением под ней, чтобы компенсировать потерянные объемы кормовых грузовых трюмов за счет устройства выгородки туннеля гребного вала, верхнюю палубу от конца машинного отделения повышают в виде надстройки высотой около 1,5 м. Внешне такие суда напоминают суда с удлиненным ютом. Они называются судами с частично возвышенной кормовой палубой, или с квартердеком (рис. 9). В месте уступа появляется опасная прерывистая связь, требующая специального местного подкрепления конструкций.

Короткий ют в виде рубки имеет незначительную длину, а по высоте он обычно одноярусный. Наличие его уменьшает заливаемость кормовой оконечности при попутном волнении и используется в качестве вспомогательного служебного помещения. Короткая рубка обычно заканчивается у ахтерпиковой переборки. На лесовозах и других судах, перевозящих на верхней палубе груз, короткий ют целесообразно располагать от борта до борта для защиты груза от волн. Такая надстройка уменьшает возможность разрушения каравана леса и контейнеров волнами с кормы.

При отсутствии средней надстройки многоярусная надстройка юта в верхней своей части имеет штурманскую рубку и капитанский мостик, где располагаются посты управления судном. В нижних ярусах этой надстройки сосредоточиваются все жилые помещения команды. В современных условиях при резком уменьшении числа команды и введении автоматизации длина надстройки обычно небольшая. Внутри нее устраивают машинную шахту и дымоход к возвышающейся над ютом дымовой трубе. Машинная шахта закрывается капом со светлым люком с аварийным выходом на самом верху надстройки.

Размещение главных механизмов, жилых и служебных помещений в корме дает возможность значительно уменьшить длину магистральных трубопроводов воды, пара и вентиляции. Команда же не совершает длительных переходов по открытой палубе, чрезвычайно опасных во время шторма и грузовых операций в портах. При размещении всех грузовых помещений и устройств перед мостиком вахтенная служба свободно наблюдает за проведением грузовых операций и поведением палубного груза во время шторма. Некоторое ухудшение обзора перед носом судна не является решающим обстоятельством.

Подробному рассмотрению влияния размеров и формы надстроек на прочность всего судна и выбору элементов конструкции посвящен специальный раздел (см. статью Принципы проектирования конструкций корпуса судна“Местная прочность и проектирование отдельных корпусных конструкций судна”).

Трехостровные суда, расстояние между надстройками, которых оказывалось менее четверти длины судна, называют колодезными. При соединении всех трех надстроек в одну непрерывную образовывался шельтердек без поперечных переборок в нем. Последние доходили только до главной палубы (палуба переборок), на которой и располагался шельтердек.

Зависимость прочности корпуса от его размеров

Для всякого транспортного судна согласно Международным конвенциям и разработанным с учетом их требований Правилам о грузовой марке устанавливается высота минимально допустимого надводного борта (предельная осадка). Она зависит от геометрических характеристик судна, а именно от главных размерений, формы корпуса расположения и длины надстроек и прочности корпусных конструкций.

Классификационные общества разрабатывают специальные правила, в которых содержатся требования к размерам связей, обеспечивающих достаточную прочность в условиях эксплуатации при осадке, соответствующей надводному борту до главной палубы.

Такие суда называют полнонаборными или с минимальным надводным бортом.

Кроме этого, имеются суда с избыточным надводным бортом, у которых высота надводного борта больше, чем допускают его геометрические характеристики. Обычно избыточный надводный борт на судах, перевозящих только легкие грузы, или судах, корпус которых износился за многие годы эксплуатации. Размеры связей для данных судов выбирают расчетным путем, исходя из напряжений, действующих при осадке, соответствующей назначенному инспекциями надводному борту.

К судам с избыточным надводным бортом относятся и пассажирские, на которых при нормальных геометрических характеристиках под палубами недостаточно объема для загрузки судна до осадки, соответствующей минимальному надводному борту. Осадка судна и действующие на корпусные конструкции усилия меньше допускаемых. Это дает возможность уменьшить размеры связей по сравнению с полнобортным судном.

Род перевозимого груза во многом определяет внутреннее конструктивное устройство транспортных судов, расположение поперечных, а на танкерах и продольных переборок. Род перевозимого груза влияет на величину расчетных нагрузок, действующих на конструкции. Лес, например, и тяжеловесы размещают на верхней палубе. Для этого требуется достаточно свободного места и наличие удобства для крепления. Эти обстоятельства влияют на устройство надстроек и конструкцию фальшбортов (см. статью Принципы проектирования конструкций корпуса судна“Местная прочность и проектирование отдельных корпусных судна”). Жидкие грузы переливаются при качке и вызывают дополнительные нагрузки на внутренние конструкции. На танкерах, исходя из условия безопасности, машинное отделение всегда располагают в корме, а на новых танкерах отсутствует средняя надстройка. На очень крупных танкерах, с очень большим надводным бортом, нет даже бака.

Рекомендуется к прочтению: Методы выбора размеров и формы корпусных конструкций

Таким образом, при проектировании конструкций необходимо учитывать условия перевозки грузов, их сохранность и свойства, а также и способы крепления, вентиляции помещений. При этом основная цель проектировщиков — достичь экономии при создании судов и удобства проведения скоростных грузовых операций в конкретных портах, где предполагается использовать проектируемое судно.

С расширением мировых торговых связей наблюдается все более интенсивный процесс использования на конкретных линиях специализированных судов, приспособленных для перевозки определенных грузов:

• наливных;
• пересыпающихся;
• рефрижераторных;
• тяжеловесов и т. п.

Суда, обслуживающие определенные линии, называют линейными или лайнерами, в отличие от трампов (бродяги). Последние предназначены для доставки самых различных грузов в любые районы Мирового океана по мере получения заказов. Поэтому их проектируют обычно с большими трюмами и несколькими палубами (см. рис. 12), большой площадью верхней палубы, короткими баком и ютом и с машинным отделением, расположенным в самой корме (см. рис. 5). Иногда на них устраивают большие емкости для перевозки партий жидких грузов в двойном дне или в специальных цистернах двойных бортов.

В зависимости от технических возможностей, состояния всех составляющих транспортного процесса, развития торговых взаимоотношений, которые в современном мире очень быстро меняются, суда, предназначенные для перевозки одних и тех же грузов, но построенные в разные периоды времени, значительно отличаются по конструкции и наличию устройств. Старые суда становятся менее экономичными в эксплуатации, и их приходится списывать, использовать по другому назначению или модернизировать. Модернизация требует больших материальных затрат, но при соответствующих условиях дает эффект.

Грузы, доставляемые морскими судами к районам их использования, делятся на:

• наливные;
• навалочные;
• насыпные;
• рефрижераторные;
• технические;
• генеральные (разнохарактерные, штучные).

Каждый из этих грузов часто имеет дополнительное деление.

Наливными грузами могут быть:

• сырая нефть;
• газоконденсат;
• различные нефтепродукты (бензин, мазут, керосин, масла, патока, спирт, вино, асфальт, пресная вода).

Генеральные грузы различаются по:

• размерам;
• массе;
• упаковке (ящики, поддоны).

Навалочные грузы имеют разную степень подвижности при качке, массовую плотность и т. д. Каждый вид груза в той или иной степени оказывает влияние на конструкции корпуса и требует своеобразного подхода к решению вопроса их прочности.

Специализация и универсализация различных судов конструктивных типов способствует повышению эффективности перевозки грузов. Все чаще появляются новые конструктивные типы судов, увеличиваются скорости и размеры. Рост размеров и скоростей характерен для судов, перевозящих грузы на большие расстояния между портами, приспособленных для проведения интенсивных грузовых операций. Речь идет прежде всего о танкерах и контейнеровозах. Продолжается совершенствование крупнотоннажных судов, хорошо приспособленных для наиболее экономичной перевозки оп­ределенных грузов на большие расстояния. В результате в мировой торговый процесс при разделении труда между странами продолжа­ют включаться все новые страны, располагающие большими ресурсами, но удаленные от районов их потребления.

Специализация судов по роду перевозимого груза способствует достижению значительного эффекта, который резко возрастает, если обеспечивается перевозка грузов и в обратном направлении. Если такие возможности отсутствуют, то целесообразно приспособить судно для перевозки других грузов на данном направлении. Так появились комбинированные суда.

До сих пор основную часть транспортного флота составляют наливные суда — танкеры — и универсальные сухогрузные суда для перевозки генеральных грузов, конструкции которых со временем значительно изменились в результате приспособления для перевозки определенных грузов (рис. 10, 11).

Так, конструкции специализированных судов для доставки разных грузов смогут значительно отличаться друг от друга (рис. 12).

Ниже будут детально рассмотрены их наиболее характерные конструктивные особенности.

Высота надводного борта и грузовая марка

Высота надводного борта является важной характеристикой, влияющей на прочность корпуса судна, так как она связана с осадкой и высотой всего борта. Осадка судна служит показателем внешних усилий, действующих на корпус судна от общего продольного изгиба: чем больше осадка, тем больше эти усилия. С целью снижения напряжения в связях корпуса, увеличивающихся по мере его износа, уменьшают осадку судна. От осадки зависит высота надводного борта, а от последней — величина ударных нагрузок на носовую оконечность. Чем больше высота надводного борта в носовой оконечности, тем меньше заливаемость и ударные нагрузки на палубу и в развал борта, а чем меньше осадка, тем больше ударные нагрузки на днище.

Расчеты минимальной высоты надводного борта судна выполняют в соответствии с положениями, принятыми Международной конвенцией о грузовой марке 1966 г., которая вступила в действие с 21 июля 1968 г. На основании этих положений были разработаны Правила о грузовой марке морских судов, которые определяют минимально допустимый надводный борт, зависящий от главных размерений судна, формы корпуса, типа надстроек, наличия седловатости и степени надежности закрытий различных отверстий в корпусных перекрытиях, обеспечивающих водонепроницаемость.

Минимальная высота надводного борта нормируется в зависимости от определенных районов плавания судна и определенного времени года. Кроме того, Правила о грузовой марке устанавливают единые принципы и требования, касающиеся предельной загрузки судов. В Правилах о грузовой марке издания 1985 г. имеется карта зон и сезонных районов в виде приложения. На ней указаны продолжительность отдельных погодных состояний для разных районов Мирового океана, соответствующие осадки, требуемые грузовой маркой.

Например, летней зоне соответствует летняя грузовая марка, тропической зоне — тропическая марка. Такие карты можно найти и в справочниках капитанов.

В соответствии с требованиями Конвенции на каждом судне должно иметься свидетельство о грузовой марке, которая в виде условных знаков наносится на его бортах у миделя (рис. 13). Организация, выдающая свидетельство, удостоверяет, что общая конструктивная прочность судна достаточна при наличии осадки, соответствующей назначенному минимальному надводному борту судна. Судну не разрешается иметь осадку большую, чем расчетная.

Высота надводного борта — это расстояние, измеренное по вертикали у борта на середине длины судна от верхней кромки палубной линии в виде полосы длиной 300 мм, нанесенной у верхней палубы с обоих бортов так, что ее верхняя кромка совпадает с верхней поверхностью листа палубного стрингера, до верхней кромки линии грузовой марки, соответствующей погодным и географическим условиям.

Грузовая марка (см. рис. 13) состоит из кольца шириной 25 мм (диска Плимсоля) с пересекающей его полосой такой же ширины, верхняя кромка которой про­ходит через центр диска. От этой кромки измеряется базисная высота надводного борта, соответствующая летней осадке судна.

Грузовые марки на судах с минимальным надводным бортом, соответствующие положению грузовой ватерлинии судна при его загрузке в различных зонах, районах и в различные сезонные периоды плавания, представляют собой горизонтальные полосы длиной 230 и шириной 25 мм, примыкающие к вертикальной полосе той же ширины, нанесенной в нос на 540 мм от центра кольца.

Используют следующие грузовые марки:

• летнюю (Л);
• зимнюю (3);
• зимнюю для Северной Атлантики (ЗСА);
• тропическую (Т);
• грузовую марку для пресной воды летом, наносимую слева от вертикальной линии (П), и тропическую марку для пресной воды (ТП).

На судах, перевозящих лесные грузы, назначают лесной надводный борт и в дополнение к обычным грузовым маркам наносят лесные грузовые марки, для чего слева от кольца (диска Плимсоля) проводят вертикальную линию на расстоянии 540 мм от центра кольца. От этой линии наносят марки, отвечающие положению его грузовых ватерлиний при загрузке судна лесом в разных зонах, районах и в разные сезонные периоды.

Для решения задач, связанных с проверкой достаточности загрузки судна и сохранением требуемого минимального надводного борта, судоводители пользуются грузовой шкалой (рис. 14).

При эксплуатации судна могут встречаться различные варианты загрузки, два из которых следующие:

1. судно, выходя в рейс, имеет избыточный надводный борт, будучи загруженным легким грузом;
2. судно имеет минимальный надводный борт, приняв тяжелый груз.

В первом случае судно, имея законное право принять дополнительное количество груза до осадки, соответствующей минимальному надводному борту, не могло это сделать из-за недостатка места. Во втором — грузовые помещения судна полностью заполнены не были, но принять дополнительный груз судно не могло.

По Правилам о грузовой марке судно с минимальным надводным бортом дополнительный груз принимать не имеет права, так как при проектировании прочность корпуса определяется для судна с минимальным надводным бортом. При высоте надводного борта, меньшей минимальной, прочность судна будет недостаточной, а при перевозке легкого груза прочность судна будет избыточной в связи с тем, что высота его надводного борта больше минимальной.

Если суда проектируют для работы на линиях, на которых необходимо перевозить только легкие грузы, то их осадка небольшая и они имеют прочность корпуса, соответствующую этой осадке (при избыточном надводном борте). Грузить такие суда более тяжелым грузом до большей осадки запрещается.

Читайте также: Материалы конструкций корпуса, активно используемые в судостроении

Загрузка любого судна, при которой высота его надводного борта меньше минимальной, считается опасной и не может допускаться во время эксплуатации. Однако всем судам, имеющим минимальную высоту надводного борта, всегда разрешается плавать с избыточной высотой надводного борта.

Окончательный расчет высоты надводного борта для вновь проектируемого судна производят при выполнении технического проекта. Изменяя седловатость судна и объемы надстроек, можно значительно уменьшить или увеличить требуемую высоту минимального надводного борта. Так, меняя седловатость, можно уменьшить высоту минимального надводного борта и увеличить осадку на 0,5—1,2 м в зависимости от размеров судна.

Масса корпусов сухогрузных судов с избыточным надводным бортом, как правило, меньше на 2—5% массы корпусов судов с минимальным надводным бортом.

При расчетах минимального надводного борта по Правилам о грузовой марке для обычных сухогрузных судов высоту базисного (исходного при расчете) надводного борта принимают большей, чем для танкеров. Это вызвано тем, что отверстия в палубах танкеров имеют небольшие размеры в отличие от отверстий в палубах сухогрузных судов. Кроме того, отверстия в палубах танкеров имеют надежные закрытия, обеспечивая большую безопасность эксплуатации в самых сложных условиях плавания.

В связи с тем, что высота базисного надводного борта у сухогрузного судна больше, чем у танкера такой же длины, осадка танкера с полным грузом больше, чем осадка сухогрузного судна с полным грузом. Это создает ряд особых условий. Например, при равной загрузке у танкера максимальный изгибающий момент и заливаемость больше, чем у сухогруза. Для того чтобы вода быстрее скатывалась с палубы, у танкеров фальшборты не делают и ограничиваются установкой леерных ограждений вдоль бортов. Для прохода по палубе устраняют переходный мостик, возвышающийся над палубой и идущий между кормовой и носовой надстройками в ДП судна. На очень крупных танкерах, имеющих очень большую высоту надводного борта и, следовательно, слабую заливаемость, мостик не делают. Палуба таких танкеров гладкая и не имеет ни бака, ни седловатости.

Для судов, проектируемых с избыточным надводным бортом, размеры связей поперечных сечений корпуса определяют расчетным путем на основании действующих напряжений, возникающих при осадке, соответствующей назначенному надводному борту.

При седловатости палубы, оказывающей большое влияние на архитектурный вид судна, высота надводного борта в оконечностях увеличивается. Однако на судне с седловатостью создаются трудности при укладке и креплении палубного груза, при перемещении колесной техники по верхней палубе, размещении ящиков с грузом в трюмах из-за изменения высоты по длине судна. Поэтому все чаще современные танкеры, лесовозы, газовозы, щеповозы, суда для наволочных грузов и суда, перевозящие колесную технику на верхней палубе, строят без седловатости.

По этой же причине днище делают горизонтальным, без килеватости в средней части судна. Отсутствие седловатости способствует уменьшению массы корпуса. Дополнительные объемы в оконечностях судна без седловатости с целью увеличения плавучести и непотопляемости могут быть получены за счет удлинения надстроек. Причем при удлинении концевых надстроек (бака и юта) уменьшается требуемый минимальный надводный борт. В результате осадка судна увеличивается, и оно может перевозить больше груза.

Приспособленность судна к укладке груза, его перемещению и к грузовым операциям оказывает очень большое влияние на экономические показатели, особенно сухогрузных судов и перевозящих генеральные грузы. Добиться удобства проведения грузовых операций можно только при рациональном проектировании грузовых помещений с учетом рода перевозимого груза и его размеров.

В последнее время все шире распространяется перевозка грузов укрупненными местами (пакетами, контейнерами). Для их погрузки и выгрузки в палубе, в бортах и в корме устраивают большие вырезы (люки, лацпорты).

На судах с вертикальным способом погрузки и выгрузки, при котором грузовые операции производят при вертикальном перемещении отдельных грузовых мест и их закреплении без всяких перемещений вдоль и поперек судна, в палубах делают большие люки. Расстояния по длине совсем небольшие. Такие люки ослабляют верхнюю палубу, уменьшают ширину верхнего пояска эквивалентного бруса и создают опасные очаги концентрации напряжений, особенно в условиях кручения корпуса судна. Кроме того, возникают трудности в обеспечении прочности и водонепроницаемости люковых закрытий, а также закрытий бортовых лацпортов.

Размеры грузовых помещений и вырезов в корпусе необходимо назначать кратными размерам контейнеров международного стандарта ИСО.

Класс Российского Морского Регистра судоходства. Суда с ограниченным районом плавания

Российский Морской Регистр судоходства (в дальнейшем Регистр) периодически издает свои Правила, руководствуясь которыми присваивает каждому судну класс, означающий, что оно удовлетворяет определенным требованиям, зафиксированным в Правилах. Эти требования регулярно пересматриваются в зависимости от появления новых международных решений относительно усовершенствования конструкций корпуса и безопасности мореплавания в связи с освоением новых районов плавания, например арктических.

Все большее значение в создании современных Правил имеет международное сотрудничество передовых морских держав, которые располагают своими Правилами, отличающимися в зависимости от накопленного опыта и уровня развития в этих странах. Задача международных организаций — идентификация требований, предъявляемых Правилами разных стран, и их согласование. В последние годы такая работа проводилась для судов ледового плавания и ледоколов, была разработана их международная классификация под эгидой ИМО и с учетом исключительного опыта России в освоении северных регионов Евразии.

Основной символ класса судна, построенного по Правилам Российского Регистра, состоит из знака ★ (звездочка) и знаков КМ и К, стоящих перед звездочкой. КМ означает, что данное судно самоходное, а знаки КЕ или К означают, что оно несамоходное. Символы для ряда классов ледоколов и судов ледового плавания содержат знаки категорий ледовых усилений, установленных для них; для ледоколов к основному символу класса добавляется один из следующих знаков категорий ледовых усилений:

• ЛЛ6,
• ЛЛ7,
• ЛЛ8,
• ЛЛ9.

Знак ЛЛ6 означает, что ледокол осуществляет операции в припортовых водах и в замерзающих неарктических морях при толщине льдов до 1,5 м; ЛЛ9, что работает в арктических морях при льдах толщиной до 4 м при суммарной мощности не менее 48 МВт.

Для самоходных судов ледового плавания к основному символу добавляется один из следующих знаков категорий ледовых усилений:

• ЛУ1,
• ЛУ2,
• ЛУЗ,
• ЛУ4,
• ЛУ5,
• ЛУ6,
• ЛУ7,
• ЛУ8,
• ЛУ9.

Первые три категории означают, что судно предназначено для работы в неарктических морях, а шесть последних категорий — для плавания в арктических морях.

Знаки ограничения района плавания добавляют для судов, эксплуатирующихся только в арктических районах, в виде знаков I, II, IIСП, ПIСП или III, которые говорят об ограничении плавания в морских районах на волнении (I и II) и для судов смешанного плавания (ПСП и IIIСП) на волнении с разной высотой волн и с допустимым расстоянием от мест убежища.

Влияние отдельных составляющих транспортного конвейера на конструктивный тип судна

При обслуживании определенных грузопотоков необходимо ориентироваться на отдельные составляющие транспортного конвейера, учитывая их особенности и роль в данной транспортной системе. Для взаимодействия разных видов транспорта требуется разработать комплексную программу их развития на базе всеобщих, республиканских, региональных программ развития всех отраслей хозяйства.

Например, важнейшая проблема всеобщей контейнеризации штучных генеральных грузов давно вышла за пределы одного какого-то вида транспорта, и для ее решения предусматривается комплекс технических и организационных мероприятий при четком взаимодействии всех видов транспорта в рассматриваемом регионе.

При изучении всех сторон технологии единого транспортного процесса каждого региона необходимо установить характерные именно для него формы взаимодействия отдельных видов транспорта.

Решение технических вопросов такого взаимодействия зависит от:

• взаимного согласования возможностей усовершенствования подвижного состава разных видов транспорта, участвующих в едином транспортном комплексе, и учета пропускной способности железнодорожных, автомобильных и других магистралей;
• от состояния оборудования и транспортных узлов;
• от условия передачи грузов с наземного транспорта на речной и морской;
• от возможности появления грузов, обладающих новыми транспортными качествами, и возникновения новых технологий доставки груза;
• от глубин рек;
• от размеров шлюзов, проливов и каналов;
• от габаритов тоннелей и мостовых переходов;
• от вида грузовых причалов и мощности оборудования.

При этом необходимо принимать во внимание ближайшую и дальнюю перспективы.

Все перечисленные обстоятельства влияют на выбор оптимальных конструктивных типов судов, пополняющих флот. Необходимость создания судов новых конструктивных типов определяется факторами, вытекающими из долговременных государственных планов экономического развития разных районов России. Так, интенсификация транспортного процесса в районах Севера и Дальнего Востока из-за сложных условий плавания по замерзающим на долгие месяцы северным рекам и морям требует принятия новых кардинальных решений.

Например, организация совмещенных транзитных контейнерных перевозок, транспортировки труб и зерна из Японии и Америки в Европу через Арктику, а также свежей рыбы через Сибирь привела к созданию специальных судов, в том числе контейнеровозов-рефрижераторов.

Морской флот является важной и дорогостоящей составной частью экономики, а его развитие определяется производственно-экономическим потенциалом страны. Научное обоснование прогресса флота и программы его пополнения является важнейшей задачей всего государства. Научно-технический прогресс, интенсивное развитие международных связей и отдаленных районов Севера, Сибири и Дальнего Востока заставляют уделять самое пристальное внимание развитию морского флота, который играет ведущую роль в международных связях и в обеспечении грузами многочисленных районов нашей страны, лишенных других видов транспорта. В последние годы отечественный флот выступает на внешнем рынке как крупный экспортер транспортных услуг, успешно конкурируя с передовыми капиталистическими государствами.

Транспортные суда составляют от 65 до 75% основных фондов морского флота, поэтому основное внимание должно обращаться на научное обоснование перспектив его развития и структурного состава с учетом грандиозных масштабов всего мирового транспортного процесса. Необходимо постоянно совершенствовать методику создания программных принципов проектирования судов новых типов для пополнения флота будущего, исходя из технико-экономических перспективных характеристик судов для разных районов.

Трудности при составлении программы постройки перспективных судов возникают из-за необходимости реагировать на быстро меняющуюся конъюнктуру мирового рынка и мирового судостроения. В результате создаются определенные проблемы при определении направления, структуры и объема грузопотоков на морских путях и степени возможного участия России в мировой торговле. Отечественные транспортные суда должны всегда по своим техническим возможностям соответствовать уровню самых передовых достижений международного судоходства. Поэтому необходимо быстро реагировать на изменения технологии перевозки грузов в мире и затрачивать минимум времени на проектирование новых судов, обеспечивая их быструю постройку.

Расширение линейного судоходства и применение новых технологий доставки грузов укрупненными местами или насыпью на специальных судах заставляет при разработке планов пополнения флота ориентироваться на специфику регионов, структуру и объемы грузопотоков на конкретных направлениях. Структура грузопотоков и номенклатура грузов имеют решающее значение в определении потребности в судах разных типов, а также в расстановке их на отдельных линиях. Характеристики грузов и прежде всего их транспортные особенности определяют технологию транспортного процесса и выбор необходимых конструктивных типов судов для конкретных транспортных схем определенных регионов.

Проектирование рациональных конструктивных типов судов и установление потребного их количества выполняют, исходя из провозной способности судов с учетом уже находящихся в эксплуатации. На основе научно обоснованных экономических и эксплуатационных нормативов устанавливают экономическую эффективность их работы и эффективность капитальных вложений.

Большую роль в определении эффективности судов ближайшего будущего играют статистические данные. Сбор и обработка таких материалов по отчетам пароходств позволяют получить надежную основу для составления экономических прогнозов и обоснованной программы пополнения транспортного флота судами новых конструктивных типов.

Универсализация и специализация судов

По мере развития всей транспортной системы, увеличения скорости доставки грузов и расширения взаимодействия отдельных видов транспорта все большее внимание уделяется универсализации и специализации транспортных средств.

При разработке конструктивного типа судна стоит задача, с одной стороны, в наибольшей степени приспособить его для перевозки различных грузов, т. е. сделать судно универсальным, а с другой стороны, специализировать с целью перевозки только определенного груза. В обоих случаях стремятся получить возможность за одинаковое время перевозить максимальное количество грузов. Обычно высокая степень специализации судна позволяет одновременно обеспечить перевозку максимального количества груза за определенный промежуток времени и получить минимальную массу корпуса. Вопросы оптимизации корпусных конструкций для специализированных судов разных типов решают по-разному, исходя из своеобразных требований, определяемых родом перевозимого груза.

Продолжительное время все суда были универсальными, и на них перевозили любые грузы, в том числе жидкие в таре. Первыми специализированными судами стали наливные суда — танкеры, использование которых началось в России на Каспийском море.

Будет интересно: Напряжения в корпусе судна при его общем продольном изгибе

Специализация по виду перевозимого груза позволяет достичь значительного эффекта. Если же на специализированном судне в одном направлении перевозится груз одного вида, а в другом — другого, то рентабельность этого судна резко снижается. Поэтому были созданы комбинированные суда, на которых можно перевозить грузы только двух видов. От комбинированных отличаются универсальные суда, перевозящие более двух видов грузов. Таким образом, универсальными считают суда, приспособленные для перевозки не менее трех видов грузов при полном использовании проектной грузоподъемности.

В настоящее время отмечается быстрый переход от прежней примитивной универсализации, которая характеризовалась одинаково слабой приспособленностью к перевозке любых грузов, к современной универсализации — приспособлению судов для размещения и перевозки определенных грузов, а также для быстрого проведения операций с грузами двух-трех видов и более.

Многоцелевыми называют суда, пригодные для перевозки грузов трех видов и более в одних грузовых помещениях при использовании полной грузоподъемности и достижении одинаковой эффективности доставки грузов, независимо от их вида.

Двухцелевыми являются суда, приспособленные для перевозки в одном рейсе двух разных грузов с использованием при этом полной грузоподъемности в одних и тех же грузовых помещениях.

Гибридными называют суда с грузовыми помещениями, отличающимися по устройству и предназначенными для одновременной или разновременной перевозки грузов нескольких видов. В зависимости от количества видов перевозимых грузов различают одноцелевые (один вид грузов), двухцелевые (два вида) и многоцелевые (более двух видов) гибридные суда. Различные устройства грузовых помещений гибридных судов позволяют одновременно использовать разные способы обработки грузов.

Узкоспециализированные суда обычно перевозят грузы только одного вида. К их числу относятся суда для наливных грузов (нефтевозы, газовозы, химовозы, виновозы), сухогрузные суда (контейнеровозы, рудовозы, баржевозы, суда для насыпных грузов, трейлеровозы), количество которых растет.

При выборе архитектурно-конструктивного типа узкоспециализированного судна следует рассматривать несколько возможных вариантов конструктивных решений с целью получения минимального по массе корпуса, позволяющего в то же время обеспечить высокую скорость проведения грузовых операций, необходимые провозоспособность, надежность и долговечность, низкую строительную стоимость и ремонтопригодность.

Роль судовладельца в создании судов, в наибольшей степени удовлетворяющих их нужды с учетом перспектив

В условиях быстро меняющейся мировой рыночной экономики определенную роль в заказе новых судов могут сыграть организации судовладельцев, хорошо знающие потребности в транспортных средствах с учетом разделения труда в международной торговле и в промышленности конкретных регионов.

Многочисленные исследовательские организации работают над составлением долговременных перспективных прогнозов развития транспорта, торговли, потребностей в судах разных типов для разных направлений, а также разрабатывают стандартные проекты судов разных назначений. Однако мировая практика свидетельствует, что долговременные прогнозы не всегда оправдываются. Действительно, были сделаны неверные предположения о развитии энергетики и использования нефти, в результате чего построено больше наливных судов, чем требовалось.

Были и другие ошибки в прогнозах. В дальнейшем судоходные компании и судовладельцы стали более осторожно подходить к заказам и приобретению новых судов, особенно новых конструктивных типов. В практику вошло использование размерной модернизации с целью приспособления недавно построенных судов к условиям международного хозяйствования, которые часто меняются после очередных экономических и политических кризисов и предусмотреть которые затруднительно.

Поэтому обычно все судовладельческие компании делают самостоятельные перспективные разработки, опираясь на свой собственный опыт участия в мировом судоходстве и торговле, что не всегда спасает от значительных материальных потерь. Иногда несут большие затраты, рассчитывая окупить их в будущем.

Технические отделы пароходств имеют службы, которые обычно совместно с научными подразделениями по транспорту разрабатывают планы обновления флота за счет постройки и приобретения судов самых современных конструктивных типов с учетом развития всех видов транспорта, грузопотоков, а также будущих изменений условия плавания в соответствии с прогнозами на ближайшую перспективу. Одновременно в целях повышения рентабельности должна проводиться модернизация эксплуатируемых судов на основе надежных экономических обоснований. Весьма показательна размерная переделка обычных сухогрузных судов Дальневосточного пароходства (см. рис. “Влияние формы поперечных сечений судна на размещение контейнеров в трюмах”Изменение технологии грузовых работ и перевозки грузов — определяющий фактор в развитии конструктивных типов судов) в контейнеровозы с увеличением их длины за счет вставки большой секции. Расходы на модернизацию быстро окупились, и суда, эксплуатируемые на линии Дальний Восток—Австралия, где недоставало контейнеровозов, стали приносить дополнительные доходы.

В это же время срочно были приобретены для той же линии контейнеровозы большей вместимости, что оказалось экономически целесообразным. Однако эти суда имели удлиненный бак, что для контейнеровозов нерационально (см. рис. “Контейнеровоз с удлиненным баком”Изменение технологии грузовых работ и перевозки грузов — определяющий фактор в развитии конструктивных типов судов). Такие ошибки в проектировании одно время имели место; от подобных ошибок к моменту заказа судов мировая практика уже избавилась. Подобные ошибки допускались и при заказах на лесовозы с удлиненным баком. Очень важно при заказе новых судов опираться на квалифицированные рекомендации научных организаций, занимающихся изучением состояния рынка и наиболее рациональных конструктивных типов судов, которые в данных условиях могли бы дать наибольшую прибыль. При этом необходимо учитывать особенности регионов, где предполагается использование судов, а также их специализацию.

В каждом пароходстве всегда имеются разнотипные суда, которые направляются в зависимости от их особенностей на те линии, где они могут дать наибольшую прибыль. Смена форм хозяйствования с плановой на рыночную оказывает решающее влияние на определение целесообразности использования судов разных типов. Однако пароходства все еще уделяют недостаточно внимания обновлению своего флота и разработке судов новых конструктивных типов.

Рекомендуется к прочтению: Качество в судостроении

В новых условиях пароходства могут самостоятельно решать вопросы пополнения состава флота. Однако для этого их технические службы должны располагать высококвалифицированными специалистами в области прочности, проектирования и теории корабля для составления задания организациям на проектирование тех или иных судов, удовлетворяющих решению задач, стоящих перед пароходствами. С особой ответственностью следует принимать решения о постройке новых судов. При этом очень важно провести анализ результатов использования аналогичных решений или близких к ним и проанализировать результаты уже на построенных судах в тех же регионах.

Техническая документация должна прорабатываться заранее. Разработка технико-экономических обоснований конструктивных типов судов и предложений по их архитектурно-конструктивному решению должна опираться на научный подход, для чего и сами пароходства и научные подразделения должны использовать методы исследовательского проектирования.

В связи с изменением условий хозяйствования и общим экономическим кризисом 90-х гг. резко сократился флот. Новые акционерные общества — владельцы судов списали часть их, среди прочих прежде всего нерентабельных, устаревших по причине сокращения объемов промышленного производства в северных и дальневосточных районах страны. Эти суда были проданы или разделаны на металлолом. Одновременно в дальневосточных пароходствах появились новые возможности пополнения состава флота за счет приобретения современных больших танкеров и контейнеровозов, используя иностранные займы и части доходов от эксплуатации собственных судов, а также для модернизации и обновления некоторых судов, эксплуатация которых может принести существенную прибыль.

В связи с перспективами разработки нефтяных и газоконденсатных месторождений на шельфе Арктических морей и Сахалина ожидается увеличение потребности в танкерах для транспортировки добытого сырья к потребителям.

Осуществление многочисленных проектов транспортировки сырья с помощью использования трубопроводов в морских условиях — дело будущего, и весьма сложно осуществимое в морских условиях.

Например, освоение нефтяных и газовых месторождений Баренцева моря, прежде всего богатейшего Штокманского разлома в 500 км от берега на глубине в 320 м, потребует колоссальных затрат на укладку трубопроводов в море.

Для этого нужны трубы диаметром 1 020—1 220 мм, рассчитанные на высокое давление газа в 150 атм. Мировая практика не знает примеров создания таких газопроводов из высокопрочных материалов, свариваемых и ремонтируемых в ледовых условиях. Аварии на подобных магистралях — вещь возможная, а их ликвидация весьма трудоемка. Поэтому, по-видимому, необходимо ориентироваться на доставку добываемого углеводородного сырья с помощью танкеров и газовозов.

На создание для арктических трубопроводов малоуглеродистых сталей, обладающих высокой пластичностью, вязкостью, хорошей свариваемостью и гарантирующих задержание возникших трещин, уйдет определенное время и средства, однако опыт таких работ имеется.