Технико-эксплуатационные характеристики морских судов

Большое многообразие морских судов объясняется потребностями мировой экономики, которую обслуживает морской флот, необходимостью обеспечивать качественные, экономичные и безопасные перевозки разнообразных видов сырья, полуфабрикатов, готовых продуктов производства.

Транспортное судно характеризуется рядом технических параметров и эксплуатационных качеств. К числу важнейших следует отнести: линейные, весовые, объемные, грузовые характеристики и скорость хода судна. Использование этих характеристик в прак-

.

Таблица 3.2

Состав торгового флота ведущих морских стран мира на начало 2003 года

Страна или территория	Весь контролируемый флот	В том числе под иностранными флагами	Доля иностранных флагов
Число судов	Дедвейт, тыс. т	Число судов	Дедвейт, тыс. т
Греция					69,8
Япония
Норвегия
КНР					48,6
США					70,7
Германия					81,4
Гонконг					65,5
Ю.Корея					65,5
Тайвань					71,5
Сингапур					34,3
Великобритания					57,1
Дания					49,4
Россия					52,1
Италия					31,2
Саудовская Аравия					91,7
Индия					9,5
Турция					17,7
Иран					2,2
Швеция					79,2
Малайзия					12,7
Страны ОЭСР					69,5
Из них страны ЕС					67,5

 

тике эксплуатации флота позволяет судить о степени приспособленности судов к перевозке определенных грузов, их надежности как транспортного средства в конкретных условиях плавания, решать целый ряд производственных задач. Так как судно является плавающим сооружением, оно характеризуется еще и мореходными качествами – плавучестью, остойчивостью, непотопляемостью, ходкостью, качкой и управляемостью. Учитывая, что вопросы этого раздела изучаются в курсе теории и устройства судна, здесь они рассматриваются в самом общем виде, как элемент технического обеспечения морских перевозок.

К линейным характеристикам относятся габаритные размерения судна. Они определяют возможность постановки судна у причала, прохода в док, маневрирования в узкостях. К габаритным размерениям относятся: длина наибольшая – (м), ширина наибольшая – B_ех (м), высота максимальная – (м), высота борта – D (м), осадка судна – d (м), высота надводного борта – F (м).

Кроме габаритных, различают и другие главные размерения: длину расчетную судна (между перпендикулярами) – L (м) и ширину расчетную судна – В (м). Все названные размерения (кроме осадки) – величины постоянные. При прохождении узкостей необходимо учитывать габариты судна, дифферент и возможную просадку на волнении.

.

 

 

Рис. 3.1. Главные размерения судна

На рисунке 3.1. показаны: ГВЛ (грузовая ватерлиния) - линия пересечения поверхности судна горизонтальной плоскостью, совпадающей с поверхностью воды при плавании судна с полным грузом; L (расчетная длина судна) - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами, восстановленными в крайних точках грузовой ватерлинии; L_ех (длина наибольшая) - расстояние по диаметральной плоскости между крайними точками носа и кормы судна; В_ех (ширина наибольшая) - размеры судна в наиболее широком месте корпуса, без учета толщины наружной обшивки и выступающих частей; В (ширина расчетная) - расстояние в наиболее широкой части корпуса на уровне ГВЛ в точках ее пересечения с обшивкой корпуса; D (высота борта) - расстояние по вертикали от наружной кромки киля до нижней кромки верхней непрерывной палубы у борта, которое измеряется по мидель-шпангоуту; d (осадка судна) - расстояние по вертикали в плоскости мидель-шпангоута от наружной кромки киля до грузовой ватерлинии.

Помимо осадки судна на миделе, различают осадку судна носом и кормой _, которые обычно замеряют по маркам углубления, нанесенным на бортах судна в его оконечностях. Если , говорят, что «судно плавает на ровный киль», если ≠ – «судно плавает с дифферентом», равным разности этих осадок. Причем, если > , то судно имеет дифферент на корму, в противоположном случае - на нос. Средняя осадка равна полусумме осадок носа и кормы.

Контроль за посадкой судна (определение осадки носом, кормой и на миделе с каждого борта) во время эксплуатации судна осуществляется по маркам углубления. Марки показывают углубления судна в воду в данном месте. Марки углубления наносят на правом борту в дециметрах и обозначают арабскими цифрами, на левом борту – в футах и обозначают римскими цифрами.

Высота борта в сочетании с осадкой определяют высоту надводного борта (F=D-d), от которой зависит безопасность судна. Надводный борт во время рейса изменяется в зависимости от осадки судна, которая, в свою очередь, зависит от количества находящихся на судне грузов и запасов.

Благодаря инициативе Саммуэля Плимсоля, члена Английского Парламента, и деятельности Регистра Ллойда в XIX веке постепенно были согласованы международные нормы, способствовавшие обеспечению безопасности мореплавания. Особое внимание уделялось изысканию мер, призванных искоренить распространенную в то время практику, при которой некоторые судовладельцы и капитаны перегружали свои суда и подвергали опасности жизни моряков с целью получения дополнительного фрахта. Разработанная в 1890 году система вычисления и маркировки безопасного (минимального) надводного борта обязывала судовладельцев Великобритании наносить линию на борту судна, указывающую предел, по который судно может погружаться в соленой воде. Это стало международным правилом только в 1930 году.

Нормирование высоты надводного борта и грузовые марки. Безопасность плавания судна в различных условиях и вместе с тем максимальное использование грузоподъемности обеспечивается путем установления наименьшей допустимой высоты надводного борта (максимальной осадки). Высота надводного борта определяет достаточный запас плавучести, т.е. ту дополнительную весовую нагрузку, которую может принять судно до того, как оно потеряет способность держаться на воде. От высоты надводного борта зависит также остойчивость судна при больших углах крена.

Первая Конвенция о грузовой марке, имеющая международный характер, была принята в 1930 году. В связи с существенными изменениями в составе мирового флота и условиях эксплуатации судов, в 1966 году под эгидой ИМО была принята Международная конвенция о грузовой марке (International convention on load lines and tonnage mark). Она вступила в силу 21 июля 1968 году, принята Украиной 25 января 1994 году. Правила Конвенции регламентируют расчет высоты надводного борта для судов, перевозящих жидкие грузы наливом (тип «А») и других судов (тип «Б»). Правила принимают во внимание все возможные риски для судов в зависимости от сезонов и районов плавания. Устанавливаются требования к водонепроницаемости различных закрытий судна - дверей, люков и т.п. Главная цель Конвенции - обеспечение водонепроницаемости и плавучести судна. Участниками Конвенции являются более 100 государств (около 98% мирового тоннажа). Конвенция предусматривает нанесение на борту судна грузовой марки, определяющей в зависимости от размеров и конструкции судна, района его плавания и времени года, минимальную допустимую высоту надводного борта.

Минимальная допустимая высота надводного борта – расстояние в средней части судна (по длине) от главной палубы до грузовой ватерлинии при наибольшей допустимой загрузке. Главной палубой считается та, до которой доведены водонепроницаемые переборки.

Для контроля за осадкой судна (предельной загрузкой) используется грузовая марка, которая представляет собой сочетание знаков палубной линии, знака грузовой марки (диска Плимсоля) и гребенки грузовых марок (рис. 3.2.).

Рис.3.2. Грузовая марка

Всего на борту наносят шесть линий осадки судна:

Л (S) – летняя (summer);

T (T) – тропическая (tropical), полученная путем вычета из летнего надводного борта 1/48 летней осадки;

З (W) – зимняя (winter), полученная путем прибавления к летнему надводному борту 1/48 летней осадки;

ЗСА (WNA) – зимняя для Северной Атлантики (Winter North Atlantic), определяющая надводный борт для судов длиной менее 100 м, полученная путем добавления к зимнему надводному борту 50 мм, а для судов длиной более 100 м зимний надводный борт для Северной Атлантики совпадает с величиной зимнего надводного борта;

П (FW) – для пресной воды (fresh water), полученная путем вычитания из минимального летнего надводного борта в морской воде величины Δ / 40m, где Δ - водоизмещение судна в морской воде по летнюю грузовую марку; m – число тонн, изменяющее осадку на 1 см в соленой воде на той же ватерлинии;

ТП (ТFW) – тропическая для пресной воды (tropical fresh water), полученная путем вычитания из тропического надводного борта в морской воде величины Δ / 40m.

Гребенка марок для пресной воды направлена в корму.

На диске Плимсоля наносят буквы соответствующие Регистру обмерявшему судно: Р-С (Российский морской регистр судоходства); А-В (Американское бюро судоходства); L-R (Регистр Ллойда); R-I (Итальянский морской регистр); B-V (Бюро Веритас, Франция) и т.д.

Высота надводного борта зависит от района и сезона плавания. Мировой океан разделен на зоны и сезонные районы. Зона – район, в котором судно в течении всего года загружается по одну и ту же марку. Зон две: летняя и тропическая. Например, в порту Одесса круглый год действует летняя грузовая марка. Сезонный район – это район, где в течении года используются различные грузовые марки. Сезонных районов тоже два: тропический и зимний. Например, в порту Мадрас с 1 сентября по 31 мая действует тропическая грузовая марка, а с 1 июня по 31 августа – летняя.

Существует официальная карта зон и сезонных районов, которой необходимо пользоваться для того, чтобы в любой момент рейса судно было загружено без превышения допустимой осадки.

За перегрузку судна выше грузовой марки, соответствующей предстоящим условиям плавания и сезону, несет ответственность капитан судна. Морская администрация порта не выпустит судно в море, если марка утоплена. Вместе с тем умелое использование грузовых марок в ряде случаев может представить судоводителю возможность реализовать резервы грузоподъемности судна и тем самым улучшить финансовые показатели рейса.

Из весовых характеристик судна необходимо различать: V – объемное водоизмещение (м³), представляющее объем погруженной в воду части судна, и Δ – весовое водоизмещение (т), равное весу вытесненной судном воды. Они связаны зависимостью:

Δ=ρV,

где: ρ – плотность морской воды, т/м³.

Водоизмещение судна (Δ) при наибольшей допустимой осадке по грузовую марку состоит из водоизмещения судна порожнем (), массы груза (Q) и суммарной массы запасов ():

,

где: ; – масса топлива и масла; – масса воды; – масса всех видов судового снабжения; – масса запасов провизии; – масса экипажа и пассажиров с багажом.

Кроме тогоразличают: Δω – дедвейт или полную грузоподъемность и Δ_Ч - чистую грузоподъемность судна. Дедвейт находится как разность водоизмещения в полном грузу и водоизмещения судна порожнем:

Δω = ∆ - _.

Полная грузоподъемность показывает, сколько (по массе) груза и необходимых рейсовых запасов может принять судно. В заданных условиях плавания это постоянная величина. Чистая грузоподъемность судна находится уменьшением дедвейта на суммарную массу рейсовых запасов:

= - ΣР.

Она показывает, какое весовое количество груза может принять судно при данных условиях в зависимости от количества принимаемых на рейс запасов, которые, в свою очередь, определяются дальностью перевозки грузов. Поэтому для увеличения чистой грузоподъемности судна важно правильно определять необходимое количество запасов на рейс.

Грузовая шкала. Для решения практических задач по загрузке судна служит грузовая шкала – таблица, показывающая изменение водоизмещения, дедвейта, числа тонн, изменяющее осадку на 1 см, высоты надводного борта судна при изменении его осадки. При помощи грузовой шкалы можно быстро определить массу находящегося на судне груза по его осадке, а по массе принятого груза определять осадку судна, изменение ее при переходе судна из соленой воды в пресную и наоборот, высоту надводного борта судна при различной его осадке.

На рис. 3.3. в качестве примера приведена грузовая шкала (Loading scale) среднетоннажного судна (балкера), дедвейтом по летнюю грузовую марку – 16546 т.

 

Рис. 3.3. Грузовая шкала

Объемные характеристики судна. Грузовместимость судна W – общий объем его помещений, предназначенных для перевозки грузов выраженный в куб. метрах или куб. футах и показывающий, какое объемное количество груза может быть принято к перевозке до полного использования вместимости грузовых помещений судна. Различают: грузовместимость судна насыпью (grain) или зерновую грузовместимость, характеризующую вместимость судна для насыпных грузов, и киповую (bale) грузовместимость – общую вместимость грузовых помещений судна при перевозке генеральных грузов (в мешках, кипах, ящиках и т.п.). Разница между ними колеблется в пределах от 5 до 10% и объясняется тем, что при перевозке насыпных грузов грузовые помещения используются более полно, в то время как при перевозке генеральных грузов теряется пространство между выступающими деталями конструкции судна в грузовом помещении. Данные о грузовместимости приводятся в судовых документах.

Удельная грузовместимостьсудна (м³/т)показывает соотношение между грузовместимостью судна и его чистой грузоподъемностью:

.

Сопоставление удельной грузовместимости судна с удельным погрузочным объемом грузов U(м³/т)показывает возможность полного использования грузовместимости и грузоподъемности судна в данном конкретном варианте загрузки. Универсальные суда, предназначенные для перевозки различных генеральныхгрузов, имеют ω ≈ 1,4 – 2,2 м³/т.

Если U>ω, груз «легкий», не используется полностью грузоподъемность. Если U<ω, груз «тяжелый» и не используется полностью грузовместимость. Наилучший вариант U=ω.

Объемные характеристики судна используются при составлении грузового плана на рейс и в процессе загрузки.

Регистровая вместимость (тоннаж) является условным показателем объема помещений судна, защищенных от морской стихии. Единицей измерения служит регистровая тонна = 100 куб. фут ≈ 2,83 м³. Различают два вида регистровой вместимости: валовую (брутто, BRT) и чистую (нетто, NRT). Первая характеризует размеры судна и представляет собой объем всех судовых помещений под верхней палубой и в надстройках, защищенных от морской стихии, за вычетом некоторых. Чистая регистровая вместимость условно характеризует объем помещений, служащих для перевозки грузов и пассажиров, т.е. используемых в коммерческих целях.

Обычно их вычисляли в соответствии с правилами обмера судов, принятыми в международной практике. Определение полной и чистой вместимости судна было достаточно трудоемким и в определенной степени носило условный характер. По инициативе ИМО в 1969 году была принята Международная конвенция по обмеру судов (TONNAGE 1969), одной из целей которой было выражение результатов обмера в общепринятых метрических единицах – кубических метрах вместо регистровых тонн.

В Конвенции были введены новые термины и их обозначения: валовая вместимость (gross tonnage) - GT (в кубических метрах вместо BRT в рег. тоннах) и чистая вместимость (net tonnage) – NT (в кубических метрах вместо NRT рег. тоннах). С 1982 года после вступления Конвенции в силу, наряду с национальными правилами действуют правила данной Конвенции 1969 года, которая существенно упростила порядок установления валовой и чистой вместимости. Их достаточно просто определяют по формулам в зависимости от объема всех закрытых пространств на судне (валовая вместимость) и от общего объема грузовых пространств (чистая вместимость). В отличие от регистровой вместимости, определявшейся по старым правилам обмера и выражавшейся в регистровых тоннах, регистровая вместимость, определенная по правилам Конвенции 1969 года обозначается безразмерной величиной.

Регистровая вместимость используется в практике эксплуатации для начисления портовых сборов и оплаты различных услуг, оказываемых судну. На основании выполненного обмера судну Регистром выдается специальный документ, удостоверяющий регистровую вместимость – Мерительное свидетельство (International Tonnage Certificate).

В практике эксплуатации судов-контейнеровозов используется такая грузовая характеристика как контейнеровместимость. Общее количество контейнеров, которое судно может принять к перевозке, и есть его контейнеровместимость. Так как контейнеры различаются по размерам (есть 20-футовые и 40-футовые), то для характеристики контейнеровместимости судов применяется 20-футовая эквивалентная единица (twenty foot equivalent unit – TEU), равная по габаритам 20-футовому стандартному контейнеру. То есть, контейнеровоз вместимостью 1400 TEU может принять на борт такое количество контейнеров, если все они будут 20-футовые.

Пассажировместимость судна выражается количеством мест, предназначенных для перевозки пассажиров. Определяется числом пассажирских мест в закрытых помещениях, площадью палуб и наличием индивидуальных и коллективных спасательных средств на судне.

Грузовые характеристики судна показывают степень приспособленности судна для перевозки того или иного груза и производства грузовых работ.

Важными грузовыми характеристиками являются также количество и размер трюмов, наличие твиндеков, количество палуб и высота междупалубного пространства; размеры система люковых закрытий, количество и грузоподъемность судовых грузовых устройств. К ним относятся такие характеристики.

Коэффициент лючности определяют по отношению площадей люка и трюма:

,

где: , – длина, ширина люка (трюма) соответственно, м.

Чем ближе значение коэффициента лючности к 1, тем меньше трудозатраты на производство грузовых работ и выше их интенсивность.

Неравномерность трюмов. Существенно влияет на организацию грузовых работ. Известно, что вместимость трюмов морских судов неодинакова. Груза на каждый трюм приходится обычно в количестве, пропорциональном объему трюма. Поэтому через люки разных по объему трюмов проходит разное количество груза – есть наибольшие и наименьшие трюмы. Показатель неравной вместимости помещений (коэффициент трюмной неравномерности) находится из выражения:

,

 

где: W – грузовместимость судна, м³;

W_мах – грузовместимость наибольшего (максимального) трюма, м³.

n – число люков;

Для грузовых судов коэффициент конструктивной неравномерности трюмов ≈0,6 – 0,9.

Скорость судна. Одна из важнейших эксплуатационно-технических характеристик судна, определяющих его провозную способность и скорость доставки грузов. Зависит, в основном, от мощности силовой установки и обводов корпуса.

Сдаточная или максимальная скорость обусловливается при заказе судна и должна быть показана на сдаточных испытаниях.

Техническая (паспортная) скорость – нормальная рабочая скорость, приводится в паспортных данных судна. Эту скорость судно должно развивать в нормальном техническом состоянии на спокойной воде (ветер менее 3-х баллов), при достаточно длительных переходах. Мощность силовой установки при этом составляет 90% максимальной мощности, развиваемой на сдаточных испытаниях.

Плановая техническая скорость - устанавливается ежегодно компанией с учетом технического состояния судна.

Экономическая скорость – при которой расход топлива на единицу пройденного расстояния получается минимальным. Обычно она порядка 60% от технической.

Плановая эксплуатационная скорость рассчитывается путем введения в техническую скорость поправки на гидрометеорологические условия плавания, она обычно меньше технической.

Факторы, влияющие на скорость судна. На скорость судна в эксплуатации оказывает влияние обрастание подводной части корпуса, интенсивность которого увеличивается с повышением температуры и солености воды. Кроме того, осадка судна, поэтому техническая скорость устанавливается для судна в полном грузу и в балласте. При промежуточных осадках скорость судна выше, чем техническая для предельной осадки. Влияние дифферента судна: обычно суда загружают с небольшим дифферентом на корму, чтобы на ходу они «выходили на ровный киль», при этом улучшаются маневренные качества судов, и они развивают максимальную скорость. Оптимальный дифферент создается соответствующей загрузкой судна. На скорость судна также оказывают влияние мелководье, ветер, волнение, течения.