Проектирование оптимального типа судна для заданной линии

Федеральное агентство морского и речного транспорта Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Морской государственный университет Имени адмирала Г. И. Невельского Кафедра «Управление морским транспортом»

Курсовой проект Вариант 25

Проектирование оптимального типа судна для заданной линии Выполнил: студент 3 курса 207.31 гр.

Серых Г. А.

Владивосток 2013

Задание на курсовой проект по дисциплине «Технология и организация перевозок»

Тема задания: Проектирование оптимального типа судна для заданной линии

1. Обоснование требований к типу судна

1.1 Характер внешних условий эксплуатации флота Японское море:

Плошать — 1,062 млн. км²,

Наибольшая глубина— 3742 м (41°20' с. ш. 137°42' в. д.).

Северная часть моря зимой замерзает.

Климат Японского моря умеренный, муссонный. Северная и западная части моря значительно холоднее южной и восточной. В самые холодные месяцы (январь"—февраль) средняя температура воздуха в северной части моря около -20 °С, а на юге около +5 °С. Летний муссон приносит с собой теплый и влажный воздух. Средняя температура воздуха самого теплого месяца (августа) в северной части примерно +15 °С, в южных районах около +25 °С. Осенью увеличивается количество тайфунов, вызываемых ураганными ветрами. Наиболее крупные волны имеют высоту 8—10 м, а при тайфунах максимальные волны достигают высоты 12 м.

Поверхностные течения образуют круговорот, который складывается из теплого Цусимского течения на востоке и холодного Приморского на западе. Зимой температура поверхностных вод от -1—0°С на севере и северо-западе повышается до +10—+14 °С на юге и юго-востоке. Весенний прогрев влечет за собой довольно быстрое повышение температурь' волы по всему морю. Летом температура воды на поверхности повышается от 18—20°С на севере до 25—27 °С на юге моря. Вертикальное распределение температуры неодинаково в разные сезоны в разных районах моря. Летом в северных районах моря температура 18—10°С держится в слое 10—15 м, затем она резко снижается до +4 °С на горизонте 50 м и, начиная с глубин 250 м, температура остается постоянной около +1 °С. В центральной и южной частях моря температура воды довольно плавно понижается с глубиной и на горизонте 200 м достигает значений +6 °С, начиная с глубин 250 м температура держится около 0 °C. Соленость воды Японского моря 33,7— 34,3%, что несколько ниже солености вод Мирового океана.

По ледовым условиям Японское море можно разделить на три района: Татарский пролив, район вдоль побережья Приморья от мыса Поворотного до мыса Белкина и залив Петра Великого. В зимний период лед постоянно наблюдается только в Татарском проливе и заливе Петра Великого, на остальной акватории, за исключением закрытых бухт и заливов в северо-западной части моря, он формируется не всегда. Самым холодным районом является Татарский пролив, где в зимний сезон формируется и локализуется более 90% всего льда, наблюдаемого в море. По многолетним данным продолжительность периода со льдом в заливе Петра Великого составляет 120 дней, а в Татарском проливе— от 40—80 дней в южной части пролива, до 140—170 дней в его северной части.

Первое появление льда происходит в вершинах бухт и заливов, закрытых от ветра, волнения и имеющих опресненный поверхностный слой. В умеренные зимы в заливе Петра Великого первый лед образуется во второй декаде ноября, а в Татарском проливе, в вершинах заливов Советская Гавань, Чехачёва и проливе Невельского первичные формы льда наблюдаются уже в начале ноября. Раннее льдообразование в заливе Петра Великого (Амурский залив) наступает в начале ноября, в Татарском проливе — во второй половине октября. Позднее — в конце ноября. В начале декабря развитие ледяного покрова вдоль побережья острова Сахалин происходит быстрее, чем вблизи материкового берега. Соответственно в восточной части Татарского пролива в это время льда больше чем в западной. К концу декабря количество льда в восточной и западной частях выравнивается, и после достижения параллели мыса Сюркум направление кромки меняется: смещение её вдоль сахалинского берега замедляется, а вдоль материкового — активизируется.

В Японском море ледяной покров достигает максимального развития в середине февраля. В среднем льдом покрывается 52% площади Татарского пролива и 56% — залива Петра Великого.

Таяние льда начинается в первой половине марта. В середине марта от льда очищаются открытые акватории залива Петра Великого и все приморское побережье до мыса Золотой. Граница ледяного покрова в Татарском проливе отступает на северо-запад, а в восточной части пролива в это время происходит очищение ото льда. Раннее очищение моря ото льда наступает во второй декаде апреля, позднее — в конце мая — начале июня.

Восточно-китайское море:

Площадь — 836 тыс. кмІ.

Наибольшая глубина — 2719 м.

Средняя температура воды в феврале от 7 до 16 °C, в августе 27−28 °C.

Солёность воды 30−34,5 ‰, у устьев рек — 5?10 ‰.

Приливы полусуточные (до 7,5 м).

Крупнейшая река, впадающая в Восточно-Китайское море — Янцзы.

Рельеф дна у западного берега Восточно-Китайского моря неровный, но глубины здесь небольшие, у берега почти на всём протяжении отмели. На отмелях и вблизи островов опасные для мореплавания скалы, рифы и банки. Особенно опасны воды на подходе к устью реки Янцзы и в районе архипелага Чжоушань. Подводные опасные образования различить сквозь толщу воды здесь трудно, так как вода в указанных районах мутная. Некоторые подводные образования можно заметить по приливным сулоям и бурунам, образующимся над ними. Следует иметь в виду, что в описываемом районе имеются обширные малообследованные участки, где могут быть опасные скальные и донные образования, не показанные на картах. Грунт на севере описываемого района преимущественно илистый, кое-где в сочетании с песком, ракушкой и камнем.

Землетрясения, которые внезапно изменяют рельеф дна океана (сбросы, обвалы, оползни), вызывают моретрясения. При моретрясениях образуются поперечные и продольные волны. Поперечные волны вызывают появление на поверхности воды хаотично движущихся волн и ощущаются на судах в виде ударов и сотрясений корпуса, подобно тем, какие испытывает судно при посадке на мель. Продольные волны, возникающие во время моретрясения, называются морскими сейсмическими волнами, или цунами. Обычно цунами представляют собой серию из 3?9 волн, распространяющихся со скоростью 100—300 км в час от эпицентра землетрясения, с интервалами 10?30 мин. Длина этих волн 30?100 км, а высота 3?5 м; поэтому они не оказывают никакого действия на суда в открытом океане. Разрушительный эффект цунами проявляется у открытых берегов и с особой силой в глубоких воронкообразных бухтах и заливах, имеющих широкие входы и постепенно уменьшающиеся глубины.

Описываемый район средствами навигационного оборудования обеспечен недостаточно. Береговые средства навигационного оборудования установлены главным образом на подходах к портам, на берегах проливов, которыми часто пользуются большие суда, и на некоторых мысах, являющихся основными ориентирами при подходе к берегу. Плавучее ограждение выставляется только на фарватерах, ведущих в порты, и в устьях крупных судоходных рек.

Мореплаватели должны учитывать, что на надёжность местоположения вех и буев, а также на строгое постоянство характеристик навигационных огней полностью полагаться нельзя.

Восточно-Китайское море богато биологическими ресурсами. Объектом промышленного рыболовства являются сельдь, сардины, ведётся лов краба, омаров, сбор трепанга, морских водорослей.

Характеристика портов Находка — Nakhodka.

42°49?00? с. ш. 132°53?00? в. д.

Краткая информация:

Причалы порта закреплены за четырьмя стивидорными компаниями, которые работают в порту. В порту 22 грузовых, вспомогательных и пассажирских причала общей длиной 3,5 км. Семнадцать грузовых причалов имеют глубины до 11 метров, глубина пассажирских причалов до 10 метров. Глубины на фарватере составляют 10−13 метров. В порту имеются крытые склады и открытые площадки для хранения грузов общей полезной площадью свыше 300 тыс. кв. метров.

В распоряжении порта современные портальные краны грузоподъемностью до 40 тонн, портовый мобильный кран грузоподъемностью до 84 тонн, автомобильные краны грузоподъемностью до 50 тонн, автопогрузчики различной грузоподъемности и другое оборудование для перегрузки пакетированных и навалочных грузов. Для перегрузки тяжеловесных грузов используются плавучие краны грузоподъемностью до 300 тонн.

Порт перегружает экспортные и импортные грузы (прокат черных металлов, алюминий, зерно, уголь, химикаты, оборудование и другие грузы).

В Находкинском порту круглогодичная навигация.

Сегодня Находка — один из крупных тихоокеанских портов России. Навигация в порту открыта круглый год. В суровые зимы, когда залив покрывается льдом, проводка судов осуществляется с помощью ледокольных буксиров. В Находке действуют три морских порта — торговый, нефтеналивной и рыбный. Кроме того, в Находке расположены причалы судоремонтного и судомеханического заводов, других организаций города.

На подходах к заливу глубины составляют более 40 м, на внешнем рейде — до 28 м. Глубины на фарватере, ведущем к торговому порту, позволяют проходить судам с осадкой до 13,0 м. К обработке у грузовых причалов морского торгового порта принимаются суда с осадкой до 11,0 м, у пассажирских причалов — до 10,0 м. Глубоководный участок пирса нефтеналивного порта принимает суда с осадкой до 12 м, длиной до 230 м и шириной до 40 м. К остальным причалам нефтепорта могут пришвартоваться танкера с осадкой не более 6,8 м, длиной до 120 м и шириной до 30 м.

В морском торговом порту имеется 23 грузовых, вспомогательных и пассажирских причала. Их общая длина составляет 3,7 км. Девятнадцать грузовых причалов имеют глубины до 12,6 м, пассажирские причалы — до 8,2 м.

Торговый порт оснащен 72 портальными кранами грузоподъемностью от 5 до 40 тонн, 6 автокранами грузоподъемностью до 50 т, большим количеством автои электропогрузчиков, 4 мостовыми перегружателями грузоподъемностью 20 т, спецтягачами, зерновыми пневмоперегружателями, спецмашинами для трюмных работ. Имеются и плавучие краны грузоподъемностью 15, 100 и 300 т, гусеничные краны грузоподъемностью от 12,5 до 16 тонн. Торговый порт располагает крытыми складскими помещениями и открытыми бетонированными площадками общей площадью 114,0 и 172,7 тыс.кв.м соответственно. К складам, как и к причалам, подведены железнодорожные пути.

В структуру торгового порта входят пять перегрузочных комплексов, а также пассажирский район, который может принимать два пассажирских судна одновременно. На первом комплексе производится переработка экспортно-импортных генеральных грузов. В его состав также входит участок по перевалке зерновых грузов насыпью. Второй комплекс специализируется на перегрузке каботажных грузов, предназначенных для населенных пунктов Чукотского полуострова и арктического побережья. На третьем комплексе осуществляется перевалка навалочных грузов (феррохром, феррошлаки и пр.), а также изделий из черных металлов, отправляемых на экспорт. Четвертый комплекс производит переработку экспортного круглого леса. Основные направления перевозки — Япония, Китай. Пятый комплекс перерабатывает грузы на экспорт, включая изделия из черных металлов, пиломатериалы, целлюлозу, картон, бумагу, химикаты назначением на Японию, Южную Корею, Вьетнам и Таиланд. В торговом порту могут быть перегружены тяжеловесные грузы массой одного места до 300 тонн.

В составе портового флота торгового порта имеются буксиры различной мощности, ледокольные буксиры, бункеровщики, танкер, нефтемусоросборщики, различные катера, сборщики льяльных вод, водолеи, плашкоуты и баржи.

Порт Находка имеет и контейнерный терминал. Необходимость в таком подразделении вызвана тем, что традиционные генеральные грузы порта достаточно интенсивно контейнеризируются — до 5−7% в год. Для сохранения грузопотока портом принято решение о выделении такой структуры.

В состав портового флота нефтепорта входят 1 самоходный рейдовый плашкоут, 2 самоходные баржи, 1 танкер, плавбункеровщик, 3 буксировщика и другие. Перевалку грузов в нефтеналивном порту выполняет АО «Находкинский морской нефтеналивной порт».

В рыбном порту Находки оборудовано 9 причалов общей длиной 1272 метров глубиной от 4,8 м до 11,5 м. В состав перегрузочного оборудования, эксплуатируемого в рыбном порту, входят около 30 портальных кранов грузоподъемностью от 3,2 т до 6 т, несколько автокранов (г/п 10 и 40 т), автои электропогрузчики. Для хранения скоропортящихся грузов в рыбном порту имеются холодильники, а также крытые и открытые склады. Основу грузооборота рыбного порта составляет рыбопродукция. Кроме того, перерабатываются соль, бочкотара, гофтара, мясо, технические и продовольственные грузы. В состав портового флота рыбного порта входят более 20 судов.

Посьет — Posyet.

42°40?00? с. ш. 130°48?00? в. д.

Краткая информация:

Торговый порт Посьет расположен на побережье Японского моря, южнее Владивостока в заливе Посьета. Порт обеспечивает поставку угля в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Навигация в порту — круглогодичная.

В настоящее время порт Посьет способен переваливать около 3.3 млн. тонн грузов в год, а после завершения реконструкции его мощность может возрасти до 7−9 млн. тонн в год. Цель проекта реконструкции порта — превращение Посьета в специализированный угольный терминал.

В порту 3 причала общей протяженностью 510 м, площадь открытых складских помещений 280 куб. м. Порт Посьет способен принимать суда длиной до 175 м и осадкой до 9 м.

Торговый порт Посьет, расположенный на побережье Японского моря, южнее Владивостока в заливе Посьета, обеспечивает поставки угля в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Железная дорога связывает его с Транссибирской железнодорожной магистралью, северо-восточным Китаем, Северной Кореей.

Посьет является удобным терминалом для вывоза угля, добытого на месторождениях предприятий, входящих в Группу «Мечел»: «Якутуголь» и «Южный Кузбасс». Порт приобретет особое значение, когда начнутся поставки с Эльгинского угольного месторождения.

В настоящее время порт Посьет способен переваливать 4,5 млн тонн грузов в год, а после завершения реконструкции его мощность возрастет до 7−9 млн тонн в год. Цель проекта коренной реконструкции порта — превращение Посьета в специализированный угольный терминал. Увеличение грузооборота планируется достичь за счет внедрения современной технологии переработки сыпучих грузов, посредством установки высокопроизводительного оборудования. Кроме того планируется поэтапная адаптация порта к приему судов грузоподъемностью сначала до 40, затем до 60 тысяч тонн.

ОАО «Торговый порт Посьет» является градообразующим предприятием поселка Посьет, 350 жителей которого — сотрудники компании.

Шанхай — Shanghai.

1°10?00? с. ш. 121°28?00? в. д.

Краткая информация:

Порт Шанхай занимает выгодное географическое положение, находясь между севером и югом Китая и имея прямой выход в море. Порт Шанхая расположен на западном побережье Тихого океана вдоль береговой линии, имеющей общую протяженность 18 000 км, в 50 км вверх по течению реки Янцзы от места ее впадения в Восточно-Китайское море. Он является одним из крупнейших портов в мире, с начала проведения политики реформ и открытости участвующий не только в местном каботаже, но и в международных перевозках. В настоящее время порт Шанхая — это один из ключевых каналов поставок импортных и экспортных грузов. Имеет установленные торговые связи с 500 портами в 200 странах и регионах по всему миру. Почти 99% всего внешнеторгового оборота Шанхая осуществляется посредством морских перевозок через порт Шанхая, в нем проходит обработку почти каждая вторая тонна груза из всего грузооборота города, на него приходится около 20% всего морского грузооборота страны. В 2010 году порт Шанхай вышел на первое место в мире по грузообороту.

Основной специализацией порта является организация погрузочно-разгрузочных работ, складирование и хранение грузов, организация буксиров, лоцманское обслуживание, швартовка, безопасный причал и многое другое. Порт Шанхая специализируется на контейнерных перевозках, в его терминалах обслуживаются следующие грузы: уголь, металлическая руда, нефть и продукты ее переработки, строительные материалы, оборудование и т. д.

Порт Шанхая включает несколько главных рабочих зон, к которым относятся:

1. Порт Яншаньган (Yangshangang) — крупнейший глубоководный порт, контейнерный терминал Китая с акваторией, включающей искусственную гавань на острове Яншань, с Шанхаем соединяется посредством самого длинного в мире трансморского моста Дунхай длиною 32,5 км. К 2020 г. планируется расширение глубоководной береговой линии до 10 километров, а также строительство новых причалов с пропускной способностью свыше 13 млн стандартных контейнеров в год. Основная специализация порта Яншаньган — выполнение погрузочно-разгрузочных и складских работ, буксировка судов, доковое обслуживание и многое другое.

2. Международный контейнерный терминал Пудун (Pudong) — расположен на южном берегу реки Янцзы, в беспошлинной зоне Вайгаоцяо недалеко от внешнего транспортного кольца г. Шанхая. Имеет три контейнерных причала, длина причального фронта составляет 900 метров. Общая площадь терминала насчитывает 500 тыс м2, количество контейнерных мест — 8200. Данный терминал имеет в наличии специальные холодильные установки, а также склады для хранения опасных грузов, насчитывает около 147 единиц техники. Международный контейнерный терминал Пудун является современным многоцелевым предприятием, специализирующимся на переработке различных видов грузов .

3. Портовый терминал Чжанхуабан (Zhanghuabang) — находится в нижнем течении реки Хуанпу, в четырех километрах от устья реки Янцзы. Преимуществом данного терминала являются его обширные территории, глубина акватории, наличие железнодорожных путей, подведенных к причалам и используемых для перевозки самых различных грузов в железнодорожно-водном сообщении. Оборудование терминала насчитывает более 90 единиц погрузочно-разгрузочной техники, грузоподъемность береговых кранов достигает 40 тонн.

4. Портовый терминал Цзюньгунлу (Jungonglu) — расположен в нижнем течении реки Хуанпу, на ее западном берегу. Общая площадь портовой территории составляет 251 000 м², длина причального фронта — 743 м, здесь функционирует два причала для обработки различных видов грузов, эксплуатируются 8 портальных кранов, а также 154 единицы различного погрузочно-разгрузочного оборудования. В портовом терминале Цзюньгунлу имеются подъездные железнодорожные пути, длина которых составляет 6304 м, общая площадь складских помещений составляет 143 000 м². Портовый терминал имеет установленные торговые связи с 209 портами 63 стран и регионов мира.

5. Портовый терминал Баошань (Baoshan) — расположен на северо-востоке Шанхая. Длина причала составляет 780 м, площадь акватории — 525 000 м², портовая территория — 270 000 м² с площадью складских помещений в 34 000 м², здесь функционирует 3 причала для судов водоизмещением 10 тыс тонн и 2 причала для судов водоизмещением до 1 тыс тонн. В данном терминале задействованы различные виды техники (краны, погрузчики и многое другое).

6. Портовый терминал Лун У (Longwu) В портовом терминале Лун У функционирует 9 причалов для судов водоизмещением 10 тыс тонн (среди них 5 причалов — контейнерные), а также 20 причалов для судов с водоизмещением до 500 тонн, площадь территории порта насчитывает 740 000 м². Количество обработанных на данном терминале контейнеров составляет 760 000 TEU в год, общая годовая пропускная способность составляет порядка 20 млн тонн грузов различной номенклатуры. Основной специализацией портового терминала Лун У является обработка экспортно-импортных грузов, расформирование контейнеров, хранение грузов и другие сопутствующие услуги.

7. Балкерный терминал Луоцзин — новый высокотехнологичный терминал по обработке насыпных грузов, расположенный в 38 км от центра города Шанхай. Общая площадь терминала составляет 500 000 м², глубина акватории — 11 м, объем инвестиций составил 1,2 млрд юаней. Оборудование терминала насчитывает 11 единиц крупногабаритной техники, 50 единиц мобильной техники, здесь также действует ленточный конвейер длиной 9 км. Терминал Луоцзин в основном специализируется на обработке железной руды.

8. Угольный терминал Чжуцзямэнь (Zhujiamen) — специализированный терминал по перевалке каменного угля. Общая площадь данного терминала составляет 573 500 м², длина портового фронта — 2008, 34 м, здесь функционирует 17 причалов, 8 из них способны принимать суда водоизмещением 10 тыс тонн. Общая пропускная способность терминала составляет свыше 30 млн тонн грузов в год.

9. Автомобильный терминал Хайтун — специализированный терминал по приемке и отгрузке автомашин. Занимает территорию в 265 000 м², длина причального фронта данного терминала составляет 219,4 м, глубина акватории — 14 м. Способен одновременно вместить до 7 тыс единиц автомобилей, принимает крупногабаритные и тяжеловесные суда нового поколения, оснащен оборудованием для таможенного досмотра, системами EDI.

10. Портовый терминал Миньшэн (Minshenglu) — терминал по перевалке зерна и масла. Основная специализация заключается в перевалке импортированных зерновых и масляных грузов, кормовых культур, перевалке риса на экспорт, а также в предоставлении услуг по погрузке/разгрузке грузов и их хранению. Терминал занимает площадь 174 000 м², глубина его акватории составляет 10 м. В терминале Миньшэн функционирует 4 причала общей длиной 738 м, способных принимать суда водоизмещением 10 тыс тонн, а также два складских помещения общей вместимостью 170 000 м³. Общая пропускная способность терминала достигает 5 550 тыс тонн грузов в год.

11. Портовый терминал Гунцин (Gongqing), построенный в 80-х годах XX века, расположен в нижнем течении реки Хуанпу, на ее западном берегу. Общая длина причалов составляет 800 м. Основная специализация порта: полезные ископаемые, промышленное сырье, перевозка сборных грузов.

12. Портовый терминал Гаоянлу (Gaoyanglu) — расположен в нижнем течении реки Хуанпу, на ее северном берегу. Специализируется на перевалке навалочных импортно-экспортных грузов.

13. Портовый терминал Синьхуа (Xinhua), специализирующийся на перевалке сыпучих химических удобрений, стали.

14. Портовый терминал Дунчан (Dongchanglu) — располагается вблизи портового терминала Синьхуа в среднем течении реки Хуанпу, на ее восточном берегу. Специализация порта — навалочные грузы, соль.

1.2 Транспортная характеристика грузов ЦЕМЕНТ.

ЦЕМЕНТ — собирательное название большой группы искусственных, неорганических, порошкообразных (преимущественно гидравлических) вяжущих веществ, способных при смешивании с водой, водными растворами солей или другими жидкостями, образовывать пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело.

Цемент (как и пыль) характеризуется абразивными свойствами; попадая на трущиеся детали перегрузочных и других механизмов, она способствует ускорению их износа. Груз вентиляции не требует. Цемент предъявляется к морской перевозке либо насыпью (обычно на специализированных судах-цементовозах), либо в бумажных, шестислойных мешках, стандартной массой 50 кг, иногда — в тканевых мешках или бочках; Важное значение имеет температура цемента в момент затаривания (заполнения) мешков, которая не должна превышать 40 °C. В исключительных случаях, если температура цемента составляет 41−65°С, он может быть предъявлен к морской перевозке только после выдерживания на складе отправителя до полного остывания (продолжительность остывания может составлять до 12 суток). Цемент с температурой на момент затаривания свыше 65 °C к морской перевозке не допускается, так как мешки от воздействия высокой температуры теряют эластичность и легко рвутся при грузовых операциях и под действием давления вышележащих слоев.

Перед погрузкой необходимо обеспечить тщательную зачистку трюмов и герметичность закрытия льял. Цемент способен давать усадку до 12%.

Учитывая присущее цементу до его усадки свойство текучести, необходимо обращать внимание на недопущения крена судна в процессе погрузки, также принимать все меры к тому, чтобы до отхода судна груз мог осесть и стать устойчивым.

УПО — 0,5−0,7 м3/т.

ЦЕМЕНТ, импорт тара: бочки (дерево), УПО — 0,9−1,2 м3/т; тканевые мешки, УПО — 0,8−0,9 м3/т; мешки (бумага), УПО — 0,85−0,9 м3/т.

ЦЕМЕНТ, Россия тара: мешки (бумага), УПО — 0,65−0,90 м3/т.

УГОЛЬ.

Горючий минерал органического (природного) происхождения. Применяется как топливо, сырьё для химической промышленности, производства кокса, жидкого топлива и многих других ценных продуктов. Качество угля определяется содержанием углерода и водорода. Уголь относится к опасным грузам класса 4. По степени углефикации ископаемые угли делятся на антрацит, каменные и бурые. Ажнейшие тр-ные хар-ки: склонность к самовозгоранию, способность к измельчению и выделение легковоспламеняющихся летучих газов, смерзаемость УПО — 1,15 м³/т АВТОПОКРЫШКИ.

Автопокрышки (шины) — обычно предъявляются к перевозке в связках, иногда каждое изделие оборачивается бумагой, плёнкой или тканью, обработанными специальнами составами; имеют специфический запах.

УПО- 3,8−4-2 м³/т.

2. Расчёт параметров линии

1. По заданному объему и структуре строится схема грузопотока. Пример схемы грузопотока представлен на рис. 1.

Рисунок 1. Схема грузопотока

2. По определяющему грузопотоку рассчитывается потребная удельная грузовместимость судна:

(1)

где — суммарный максимальный объем грузов прямого или обратного направления (м³/т); - суммарный максимальный грузопоток прямого или обратного направления (т).

Суммарный максимальный грузопоток прямого или обратного направления определяется по формуле:

(2)

где — грузопоток прямого направления (т), а — грузопоток обратного направления (т).

(3)

 — удельно-погрузочный объем [7], м³/т.

По полученному значению потребной удельной грузовместимости определяется выбор конструктивного типа судна: для перевозки «тяжелого» груза (=1,3−1,6 м³/т) принимается судно с минимальным надводным бортом, а для «легких» (=1,7−2,2 м³/т) — судно с избыточным надводным бортом. Если окажется, что > 2,2 м³/т, то принимается =2,2 м³/т.

3. Потребный тоннаж (т) для заданного направления работы (линии) определяется из выражения:

Суммарный тоннаж на линии принимается тот, который имеет наибольшее значение прямого или обратного направления.

4. Суммарный грузопоток (количество перевезенного груза на линии) определяется по формуле:

— количество перевезенного груза на каждом отрезке пути (т).

5. Протяженность линии, охватывает протяженность всех ее участков и определяется по формуле:

— протяженность каждого отрезка пути (миль).

6. Грузооборот линии в тонно-милях. Показатель объема перевозок сам по себе не отражает запланированной или выполненной транспортной работы, для этого необходимо учесть длину пути, по которому перемещались грузы. Такой единицей являются выполненные тонно-мили или грузооборот в тонно-милях, который определяется:

7. Средняя дальность перевозки на линии (средняя дальность перевозки 1 тонны груза) — это среднее расстояние, на которое перемещается 1 тонна груза в процессе морской перевозки. Средняя дальность перевозки 1 тонны груза — это обобщающий показатель рациональности перевозок грузов всеми видами транспорта, ее сокращение уменьшает издержки по транспортировке, влияет на сокращение производственного цикла на транспорте, на снижение себестоимости продукции. Средняя дальность перевозки (миль), определяется по формуле:

8. Коэффициент сменности груза на линии показывает, сколько раз за время рейса судно меняло свою среднюю загрузку. В рейсе, состоящем из одного перехода судна между двумя портами дальность плавания судна и средняя дальность перевозки 1 тонны груза равны по величине. Когда судно совершает балластные пробеги или заходит в промежуточные порты, тогда дальность плавания превышает среднюю дальность перевозки 1 тонны груза. Превышение средней дальности плавания судна над средней дальностью перевозки 1 тонны груза выражается коэффициентом сменности груза. Он показывает во сколько раз при данной системе организации перевозок средняя дальность плавания тоннажа больше средней дальности перевозки 1 тонны груза. Численно он равен 1 и более и определяется по формуле:

9.Тоннаже-мили линии. Производственные возможности судна определяются не только пробегом, но и его грузоподъемностью (тоннажем), поэтому пробег тоннажа определяется не только в милях, но и в тоннаже-милях по формуле:

10. Коэффициент использования чистой грузоподъемности (тоннажа) определяет степень использования чистой грузоподъемности судна (флота) за рейс или ряд рейсов. Он учитывает различие в загрузке судна на отдельных переходах и в отдельных рейсах, а также балластные пробеги. Коэффициент использования чистой грузоподъемности определяется по формуле:

11. Коэффициент интенсивности линии (загрузки тоннажа). Показатель сменности груза в совокупности с коэффициентом использования чистой грузоподъемности определяет интенсивность загрузки тоннажа. Показатель интенсивность загрузки тоннажа — это количество тонн груза, которое перемещается 1 тонной грузоподъемности в рейсе, определяется по формуле:

(13)

Результаты расчетов параметров линии необходимо свести в табл. 1.

Таблица 1 Параметры линии

2.1 Основные требования к проектируемому типу судна В данном параграфе излагаются основные выводы, вытекающие из предыдущих подразделов, такие как:

— назначение судна, которое определяется родом перевозимого груза;

— архитектурно-конструктивный тип судна, включающий внешний вид, основные конструктивные схемы (с избыточным или минимальным надводным бортом, удельная грузовместимость, расположение и размеры люков, грузовые средства, расположение МКО, число палуб, наличие подруливающих устройств и т. п.);

— габаритные ограничения на трассе и в портах линии;

— особые требования к прочности корпуса, палуб или отдельных конструкций судна;

— специфические требования к обеспечению температурно-влажностного режима в грузовых помещениях судна.

2.2 Обоснование границ варьирования и определение вариантного ряда В данном разделе производится обоснование вариантов по грузоподъемности, скорости и типу СЭУ. Обоснование вариантов выполняется конкретно для рассматриваемого направления перевозок.

2.2.1 Выбор границ и интервалов варьирования по чистой грузоподъемности При выборе вариантов по чистой грузоподъемности необходимо учитывать следующие факторы:

— глубины на трассе следования и в портах захода;

— партионность перевозок, т. е. размеры одновременных отправок грузов;

— дальность перевозок;

— нормы грузовых работ;

— тенденции увеличения грузоподъемности судна.

Нижняя граница грузоподъемности обычно принимается равной наименьшей грузоподъемности однотипных судов, эксплуатируемых на заданном направлении.

Верхняя граница может назначаться из следующих, ограничительных условий:

— по лимитирующим глубинам в портах и на трассе пути;

— по максимально допустимым размерам отправок грузов;

— по заданному минимальному интервалу отправки.

Если на рассматриваемой линии имеется грузопоток большой интенсивности, но оговорена частота и партионность отправок, глубины на трассе следования и в портах ограничивают осадку судна, тогда определяют допустимое водоизмещение в первом приближении из следующей формулы:

где — допустимое водоизмещение в первом приближении (т), — допустимая осадка судна (м), — относительная осадка (м).

Относительная осадка определяется по формуле:

где — осадка судна-прототипа (м), D-водоизмещение судна-прототипа, т.

Допустимая осадка судна определяется по формуле:

где — глубина на трассе или в портах (м), — запас на заносимость фарватера (м).

Тогда максимальное значение дедвейта судна определяется по формуле:

где — коэффициент утилизации водоизмещения (определяется по прототипу).

Обычно данный коэффициент находится в пределах от 0,61 до 0,75.

Так как коэффициент утилизации учитывает относительный вес корпуса от полного водоизмещения, то для судов усиленного ледового класса он будет ближе к нижнему пределу, а для судов перевозящих «легкий» груз, работающих в благоприятных навигационных условиях и имеющих большую грузоподъемность — ближе к верхнему пределу.

Допустимое значение чистой грузоподъемности судна в 1-ом приближении определяется по формуле:

где — коэффициент утилизации дедвейта (определяется по прототипу).

Коэффициент утилизации дедвейта обычно находится в интервале от 0,88 до 0,95. Этот коэффициент на коротких линиях имеет значение ближе к верхнему пределу, на линиях большой протяженности — ближе к нижнему пределу.

Верхняя граница грузоподъемности (т) по заданному минимальному интервалу отправки грузов определяется по формуле:

где — заданный грузопоток (т), — интервал отправки грузов на линии (принимается 10−15 сут.), — коэффициент загрузки тоннажа, — период работы линии (сут.).

Полученное значение грузоподъемности по формуле 19 может быть принято за верхний предел варьирования.

Для различных грузов, норм грузовых работ и дальностей перевозок границы варьирования могут находиться в различных диапазонах.

Например, грузоподъемность судов местного сообщения с низкими нормами грузовых работ будет находиться в интервале от 100 до 500 тонн.

При перевозках генеральных грузов на расстояние до 5000 миль используются суда грузоподъемностью от 5000 до 10 000 тонн, а на большие расстояния — грузоподъемностью 10 000 — 15 000 тонн.

Для провозки навалочных и нефтеналивных грузов диапазон грузоподъемностей распределяется до 50−60 тыс. тонн и более.

Интервалы варьирования устанавливаются в зависимости от способа выполнения вычислительных работ:

— для ручного счета интервалы устанавливаются так, чтобы общее число вариантов величины грузоподъемности не было больше трех.

— для машинного счета интервал устанавливается равным 1000 тонн. Например, для центрального варианта по = 3000 тонн вариантный ряд будет иметь вид: 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 тонн. Для большей точности интервал можно уменьшить и до меньшей величины, например до 100 тонн.

Значения интервалов варьирования приведены в табл. 2.

Таблица 2

При определении оптимального варианта величины грузоподъемности судна следует помнить, что при прочих равных условиях с увеличением грузоподъемности судна себестоимость перевозки тонны груза будет уменьшаться.

2.2.2 Выбор границ и интервалов варьирования по скорости Суда прототипы:

· т/х «Пионер Москвы» V=16 узлов

· т/х «Игорь Ильинский» V=18 узлов

· т/х «Пятидесятилетия Комсомола «V=20 узлов

V_ср= 18 узлов Таблица 3

Выбор границ и интервалов варьирования по скорости (технической) судна является одним из сложных вопросов ввиду противоречивости ряда показателей:

— провозоспособность суда возрастает;

— себестоимость содержания судна возрастает;

— сроки доставки грузов сокращаются;

— расход топлива возрастает и т. д.

Однако, несмотря на кажущуюся невыгодность увеличения скорости хода, в мировом судостроении наблюдается ее непрерывный рост, который, в среднем, составляет 0,25 узла в год. Это объясняется тем, что с увеличением скорости хода судов увеличивается и скорость доставки грузов, что способствует ускорению оборачиваемости оборотных средств, «заложенных» в грузах, и дает дополнительный экономический эффект, компенсирующий повышение расходов на топливо и содержание части судна, обеспечивающей его движение.

Нижние границы скорости принимаются исходя из следующих соображений:

— по опыту эксплуатации действующего флота (за нижний предел скорости принимают среднюю скорость судов, работающих в аналогичных условиях в настоящее время);

— отечественный морской флот, работающий в сфере внешней торговли, не должен уступать по своей технической вооруженности судам иностранных судовладельцев;

— суда с большей технической вооруженностью меньше подвержены влиянию навигационных условий и имеют меньшие потери в скорости.

Верхние границы принимают исходя из возможностей вычислительной работы.

При ручном счете обычно принимают три варианта скорости с интервалом в 1−2 узла. Например, если нижний предел принят V₁ = 14 узлов, то вариантный ряд по скорости будет: 14, 16, 18 узлов.

При машинном счете интервал может быть принят равным 0,5 узла, а верхний предел на 2 узла больше скоростей современных судов. Тогда аналогичный вариантный ряд по скорости будет:

14; 14,5; 15; 15,5; 16; 16,5; 17; 17,5; 18; 18,5; 19; 19,5; 20.

2.2.3 Выбор границ и интервалов варьирования по типу СЭУ

В зависимости от установленных вариантов грузоподъемности и скорости, а также с учетом условий эксплуатации судов на заданном направлении решается вопрос о выборе типа судовой энергетической установки.

Вариантное исследование вопросов о выборе типа СЭУ диктуется в двух основных случаях:

а) если мощность СЭУ находится в зоне, в которой конкурируют по своей эффективности различные типы главных двигателей;

б) когда имеются ограничения в числе вариантов по чистой грузоподъемности, что связано с ограничениями осадки судна на трассе или в порту.

Для решения вопроса о выборе типа СЭУ необходимо хорошо изучить преимущества и недостатки каждого типа СЭУ, используемого на морском транспорте с учетом научно-технического прогресса в этой сфере.

Выбор типа СЭУ зависит от конкретных условий эксплуатации судна на заданном направлении.

Например, для СЭУ мощностью до 10 000 л.с. конкурирующими установками являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и газовые турбины; для мощностей от 11 000 до 25 000 л.с. конкурирующими СЭУ является ДВС и паротурбинные установки.

Без предварительных расчетов трудно отдать предпочтение одному из этих вариантов.

Возможными решениями могут быть следующие варианты типов СЭУ:

— малооборотные ДВС (МЛДВС);

— многооборотные ДВС (МНДВС);

— среднеоборотные ДВС (СРДВС);

— дизель-электрическая установка (ДЭУ);

— газовая турбина (ГТУ);

— паровая турбина (ПТУ);

— атомная установка (САУ).

Они различаются по удельному расходу топлива, по КПД, по величине мощности в единице объема, по конкурентоспособности в различных диапазонах мощности, по весу на единицу мощности, по моторесурсу, надежности, по возможностям реверса и др.

В ряде случаев на основе логического анализа требований к типу судна и СЭУ можно избежать длительных расчетов.

Например, для судна мощностью СЭУ до 5000 л.с. вариант ПТУ может не рассматриваться, так как турбина конкурентоспособна при значительно больших мощностях. Для мощности до 10 000 л.с. основными конкурирующими СЭУ являются ДВС и ГТУ, а для мощностей 10 000−20 000 л.с. — ДВС и ПТУ. В диапазоне более высоких мощностей наиболее рациональным типом СЭУ является ПТУ. ДВС целесообразно применять при неограниченных глубинах на трассе и большой дальности перевозок. Для сравнительно коротких линий с ограниченными глубинами на трассе наиболее подходящей является газотурбинная установка (ГТУ). Дизель-электрические установки находят применение в тяжелых условиях плавания судов, ледовой обстановке, где требуется частые реверсы.

Итак, при выполнении курсового проекта могут представиться два случая выбора вариантных рядов:

1) когда на трассе и в портах линии имеются габаритные ограничения и варианты по грузоподъемности не назначаются, тогда варьирование производится по типу СЭУ и скорости хода судна (табл. 3).

2) на трассе и в портах нет габаритных ограничений и определены варианты по грузоподъемности и скорости хода судна (табл. 4).

Последующие расчеты производятся с учетом выбранного архитектурно-конструктивного типа судна.

2.3 Расчет весовых нагрузок судна

Судно прототип № 1 «т/х Игорь Ильинский «

Расчёт весовых нагрузок судна Дедвейт судна в 1-ом приближении (т):

где — чистая грузоподъемность судна по рассматриваемому варианту (т), — коэффициент утилизации водоизмещения (рассчитывается по прототипу).

Коэффициент утилизации водоизмещения определяется по формуле:

где — дедвейт судна прототипа (т), — водоизмещение судна прототипа (т).

Полное водоизмещение судна в первом приближении определяется (т):

где — коэффициент утилизации дедвейта, который определяется по формуле:

Во втором приближении весовое водоизмещение определяется по формуле (т):

где — вес СЭУ (т), — вес корпуса с оборудованием (т), — вес запасов (т).

Вес СЭУ определяется:

где — относительный вес СЭУ, принимается по прототипу или рассчитывается по формуле (для среднеоборотных дизелей):

где — эффективная мощность СЭУ (л.с.), определяется по формуле:

Мощность, приводимая к гребному винту, определяется:

=

=

=

где — водоизмещение судна в первом приближении (т), — сдаточная скорость судна, принимается на 5−7% выше технической (миль/ч), — адмиралтейский коэффициент.

Вес корпуса судна определяется по формуле:

где — относительный вес корпуса 1 тонны водоизмещения, принимается по прототипу или рассчитывается по формуле:

Вес запасов топлива со смазкой, котельной воды и прочих запасов, расписывается по установленной схеме снабжения судна, которая принимается в зависимости от условий получения каждого вида запасов на заданном направлении работы судна:

т т

т Вес запасов топлива со смазкой на рейс определяется:

т т

т Запасы топлива на рейс определяется по формуле:

Суточный расход топлива на ходу можно, также определить по формуле:

2,98

Время рейса судна определяется по формуле:

.

Время нахождения судна в порту определяется по формуле:

Время грузовых операций определяется по формуле:

Время вспомогательных операций:

При погрузке час.

При выгрузке сухогрузных судов час.

При выгрузке рефрижераторных судов час.

Количество груза на судне определяется по формуле:

Ходовое время по всем участкам пути определяется по формуле:

где — протяженность линии (миль), — скорость судна (миль/сут.), — время задержки в пути, принимается 12 час.

Запасы воды на рейс определяются по формуле:

где — суточный расход воды в порту и на ходу, принимается по данным судна прототипа (т/сут), — коэффициент штормового запаса, принимается. Если данных по суточному расходу воды в справочных данных нет, то необходимо произвести самостоятельный расчет по приближенной формуле:

Прочие запасы на рейс определяются по формуле:

После определения водоизмещения последнего приближения необходимо произвести корректировку дедвейта по формуле:

Определяется валовая регистровая вместимость судна:

Определяется чистая регистровая вместимость судна:

.

6958,43 = 2713,79 рег/т Судно прототип № 2 т/х «Беломорсклес»

Расчёт весовых нагрузок судна Дедвейт судна в 1-ом приближении (т):

где — чистая грузоподъемность судна по рассматриваемому варианту (т), — коэффициент утилизации водоизмещения (рассчитывается по прототипу).

Коэффициент утилизации водоизмещения определяется по формуле:

где — дедвейт судна прототипа (т), — водоизмещение судна прототипа (т).

Полное водоизмещение судна в первом приближении определяется (т):

где — коэффициент утилизации дедвейта, который определяется по формуле:

Во втором приближении весовое водоизмещение определяется по формуле (т):

где — вес СЭУ (т), — вес корпуса с оборудованием (т), — вес запасов (т).

Вес СЭУ определяется:

где — относительный вес СЭУ, принимается по прототипу или рассчитывается по формуле (для среднеоборотных дизелей):

где — эффективная мощность СЭУ (л.с.), определяется по формуле:

Мощность, приводимая к гребному винту, определяется:

=

=

=

где — водоизмещение судна в первом приближении (т), — сдаточная скорость судна, принимается на 5−7% выше технической (миль/ч), — адмиралтейский коэффициент.

Вес корпуса судна определяется по формуле:

где — относительный вес корпуса 1 тонны водоизмещения, принимается по прототипу или рассчитывается по формуле:

Вес запасов топлива со смазкой, котельной воды и прочих запасов, расписывается по установленной схеме снабжения судна, которая принимается в зависимости от условий получения каждого вида запасов на заданном направлении работы судна:

т т

т Вес запасов топлива со смазкой на рейс определяется:

т т

т Запасы топлива на рейс определяется по формуле:

Суточный расход топлива на ходу можно, также определить по формуле:

3,32

Время рейса судна определяется по формуле:

.

Время нахождения судна в порту определяется по формуле:

Время грузовых операций определяется по формуле:

Время вспомогательных операций:

При погрузке час.

При выгрузке сухогрузных судов час.

При выгрузке рефрижераторных судов час.

Количество груза на судне определяется по формуле:

Ходовое время по всем участкам пути определяется по формуле:

где — протяженность линии (миль), — скорость судна (миль/сут.), — время задержки в пути, принимается 12 час.

Запасы воды на рейс определяются по формуле:

где — суточный расход воды в порту и на ходу, принимается по данным судна прототипа (т/сут), — коэффициент штормового запаса, принимается. Если данных по суточному расходу воды в справочных данных нет, то необходимо произвести самостоятельный расчет по приближенной формуле:

Прочие запасы на рейс определяются по формуле:

После определения водоизмещения последнего приближения необходимо произвести корректировку дедвейта по формуле:

Определяется валовая регистровая вместимость судна:

Определяется чистая регистровая вместимость судна:

.

5554,02 = 2166,07 рег/т Судно прототип № 3 т/х «Пятидесятилетие комсомола»

Расчёт весовых нагрузок судна Дедвейт судна в 1-ом приближении (т):

где — чистая грузоподъемность судна по рассматриваемому варианту (т), — коэффициент утилизации водоизмещения (рассчитывается по прототипу).

Коэффициент утилизации водоизмещения определяется по формуле:

где — дедвейт судна прототипа (т), — водоизмещение судна прототипа (т).

Полное водоизмещение судна в первом приближении определяется (т):

где — коэффициент утилизации дедвейта, который определяется по формуле:

Во втором приближении весовое водоизмещение определяется по формуле (т):

где — вес СЭУ (т), — вес корпуса с оборудованием (т), — вес запасов (т).

Вес СЭУ определяется:

где — относительный вес СЭУ, принимается по прототипу или рассчитывается по формуле (для среднеоборотных дизелей):

где — эффективная мощность СЭУ (л.с.), определяется по формуле:

Мощность, приводимая к гребному винту, определяется:

=

=

=

где — водоизмещение судна в первом приближении (т), — сдаточная скорость судна, принимается на 5−7% выше технической (миль/ч), — адмиралтейский коэффициент.

Вес корпуса судна определяется по формуле:

где — относительный вес корпуса 1 тонны водоизмещения, принимается по прототипу или рассчитывается по формуле:

Вес запасов топлива со смазкой, котельной воды и прочих запасов, расписывается по установленной схеме снабжения судна, которая принимается в зависимости от условий получения каждого вида запасов на заданном направлении работы судна:

т т

т Вес запасов топлива со смазкой на рейс определяется:

т т

т Запасы топлива на рейс определяется по формуле:

Суточный расход топлива на ходу можно, также определить по формуле:

3,7

Время рейса судна определяется по формуле:

.

Время нахождения судна в порту определяется по формуле:

Время грузовых операций определяется по формуле:

Время вспомогательных операций:

При погрузке час.

При выгрузке сухогрузных судов час.

При выгрузке рефрижераторных судов час.

Количество груза на судне определяется по формуле:

Ходовое время по всем участкам пути определяется по формуле:

где — протяженность линии (миль), — скорость судна (миль/сут.), — время задержки в пути, принимается 12 час.

Запасы воды на рейс определяются по формуле:

где — суточный расход воды в порту и на ходу, принимается по данным судна прототипа (т/сут), — коэффициент штормового запаса, принимается. Если данных по суточному расходу воды в справочных данных нет, то необходимо произвести самостоятельный расчет по приближенной формуле:

Прочие запасы на рейс определяются по формуле:

После определения водоизмещения последнего приближения необходимо произвести корректировку дедвейта по формуле:

Определяется валовая регистровая вместимость судна:

Определяется чистая регистровая вместимость судна:

.

= 3106,75 рег/т Таблица 4

судно грузоподъемность экономический

3. Расчет провозной способности судна и потребности в судах

1) Провозоспособность судна за эксплуатационный период определяется по формуле:

Уточняющий расчет коэффициента использования чистой грузоподъемности:

2)Количество сделанных рейсов за эксплуатационный период определяется:

2)Коэффициент ходового времени:

Коэффициент стояночного времени:

Валовая производительность 1 тонны грузоподъемности:

где — эксплуатационная скорость судна, определяется по формуле:

Чистая производительность 1 тонны грузоподъемности:

Потребное количество судов для освоения заданного объема перевозок грузов:

Таблица 5 «Расчет провозной способности судна»

4. Расчет строительной стоимости судна Среднесерийная строительная стоимость судна определяется по формуле:

где — строительная стоимость корпуса; - строительная стоимость машины.

где -1250−1500 $/т — строительная стоимость 1 тонны дедвейта.

где =120 $/э.л.с. — строительная стоимость 1 эффективной лошадиной силы.