5_ТОПП учебное пособие. Н. Н. Казаков мво образования Респ. Беларусь, Белорус гос унт трансп. Гомель Белгут, 2009. 207 с
 Скачать 4.82 Mb.
|
|
2 .2 Технические характеристики судна О сновные технические, эксплуатационные и экономические характеристики судна позволяют без излишней детализации составить о нем общее представление, оценить возможность его применения на перевозках тех или иных грузов, осуществлять нормирование операций транспортного процесса, а также решать задачи эффективного использования флота на перевозках. К основным техническим характеристикам судна относятся его водоизмещение и линейные размерения. Водоизмещением называется масса воды, вытесненная плавающим судном. Так как масса вытесняемой плавающим телом воды определяется объемом погруженной вводу части этого тела, то для судов различают полное водоизмещение (водоизмещение полностью загруженного судна, снабженного всеми необходимыми запасами топлива, воды, продовольствия) и водоизмещение в порожнем состоянии (водоизмещение судна со всеми запасами, но без грузов и пассажиров. В теоретических расчет водоизмещение судна может быть определено по формуле в (2.1) где в плотность воды, т/м 3 ; V объем погруженной вводу части корпуса суднам Технические характеристики судна 49 Линейные размерения судна и их соотношения характеризуют корпус судна как его основной конструктивный элемент. Общее представление о геометрической характеристике формы корпуса судна дает теоретический чертеж корпуса. Теоретический чертеж корпуса совокупность проекций очертаний корпуса натри взаимно перпендикулярные плоскости диаметральную (ДП), мидель- шпангоута ( ) и конструктивной ватерлинии (КВЛ) (рисунок 2.5). Рисунок 2.5 – Теоретический чертеж корпуса судна Под линейными характеристиками судна понимаются его главные размерен и я (рисунок 2.6), то есть его линейные размеры (длина, ширина, высота борта, высота надводного борта, наибольшая высота судна и осадка, оказывающие непосредственное влияние на особенности эксплуатации судна. Они подразделяются на конструктивные расчетные) и габаритные. Рисунок 2.6 – Главные размерения судна а – сечение корпуса диаметральной плоскостью б – сечение корпуса плоскостью мидель-шпангоута Габаритные размерен и я отсчитываются между крайними z x y ДП КВЛ а) б) ОП КВЛ г В к кг ДП Т H н .б H 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 50 точками корпуса судна и определяют возможность размещения судна в камерах шлюзов, у причала, прохождения каналов, узкостей и извилистых участков рек. Конструктивные размерен и я отсчитываются в плоскости конструктивной ватерлинии и ими оперируют в основном проектировщики судов. Конструктивная длина судна к расстояние между точками пересечения конструктивной ватерлинии с диаметральной плоскостью в носовой и кормовой частях судна. Габаритная длина г расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса с учетом постоянно выступающих (несъемных) частей. Конструктивная ширина В к – расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута перпендикулярно диаметральной плоскости на уровне конструктивной ватерлинии между внешними поверхностями обшивки корпуса. Наибольшая ширина В н – расстояние, измеренное перпендикулярно диаметральной плоскости между крайними точками корпуса без учета выступающих частей (привальных брусьев, обносов и т. д. Габаритная ширина В г – расстояние, измеренное перпендикулярно диаметральной плоскости между крайними точками корпуса с учетом выступающих частей. Высота борта H – вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до бортовой линии верхней палубы. Габаритная высота судна – расстояние, измеряемое от основной плоскости до высшей точки несъемного оборудования (антенн, труб, мачт. Высота надводного борта H н.б – расстояние, измеряемое в плоскости мидель-шпангоута от ватерлинии до линии пересечения борта с верхней палубой. Осадка судна Т – вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости конструктивной ватерлинии. Для оценки навигационных качеств судна в различных условиях плавания используются коэффициенты полноты корпуса. Отношение подводной части корпуса V к объему параллелепипеда со сторонами L, B и Т, в который вписывается этот объем, называется коэффициентом полноты корпуса LBT V δ . (2.2) Для самоходных грузовых судов внутреннего плавания δ = 0,80...0,87, а для наиболее быстроходных снижается до 0,75. 2.3 Эксплуатационные характеристики судна 51 Отношение площади конструктивной ватерлинии S КВЛ к площади описанного прямоугольника со сторонами L и B называется коэффициентом полноты ватерлинии LB S КВЛ α . (2.3) Отношение погруженной площади мидель-шпангоута к площади описанного прямоугольника со сторонами В и Т называется коэффициентом полноты мидель-шпангоута BT S β . (2.4) Коэффициент продольной полноты корпуса β δ . (2.5) Коэффициент вертикальной полноты α δ χ T S V КВЛ . (2.6) Для оценки навигационных качеств наиболее часто используют коэффициенты δ, α, β. Диапазоны изменения этих коэффициентов и отношения главных размерений существенно различаются по типам судов и приведены в таблице 2.1. Таблица 2.1 – Характеристики формы корпуса судов Тип судна Коэффициент полноты Отношение габаритов корпуса δ α β длины к ширине ширины к осадке длины к высоте борта Баржа площадка 0,85 0,90 0,92 0,99 0,997 0,999 5,2 5,0 6,0 9,5 22 33 трюмная 0,80 0,85 0,90 0,95 0,997 0,999 5,5 6,0 4,5 6,0 18 22 наливная 0,85 0,90 0,92 0,99 0,997 0,999 5,0 7,0 5,5 7,0 30 40 Самоходное грузовое судно 0,80 0,85 0,88 0,92 0,995 0,997 5,5 8,2 4,4 7,4 19 28 Паром 0,60 0,87 0,76 0,90 0,900 0,990 3,5 7,0 4,0 8,0 10 22 Буксир 0,50 0,65 0,75 0,90 0,850 0,980 3,5 5,5 3,0 7,0 7 18 Буксир-толкач 0,55 0,65 0,78 0,90 0,900 0,990 3,5 4,5 4,0 7,0 12 16 Туристское судно 0,65 0,75 0,75 0,85 0,800 0,970 7,0 10,0 5,0 6,0 22 25 Пассажирский теплоход 0,45 0,55 0,75 0,80 0,800 0,870 6,0 7,5 4,0 6,0 17 22 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 52 Помимо коэффициентов полноты корпус судна характеризуется соотношениями его главных размерений: − отношение длины судна к ширине характеризует ходкость судна чем больше данное отношение, тем лучшей ходкостью обладает судно − отношение длины судна к высоте борта дает представление об общей прочности корпуса (чем больше отношение, тем больше требуется затратить материала для обеспечения достаточной прочности корпуса − отношение высоты борта к осадке оказывает влияние на остойчивость, непотопляемость, прочность и вместимость судна − отношение ширины к осадке характеризует остойчивость судна, ходкость и устойчивость на курсе (с увеличением данного отношения остойчивость увеличивается, а устойчивость на курсе снижается − отношение длины судна к осадке влияет на поворотливость судна чем меньше данное отношение, тем маневреннее судно. 2 .3 Эксплуатационные характеристики судна К основным эксплуатационным характеристикам транспортного судна относятся грузоподъемность, грузовместимость, мощность, сопротивление воды движению судна, пассажировместимость, скорость движения и автономность плавания. Грузоподъемностью называется количество перевозимого судном груза при определенных условиях эксплуатации, те. разность между полным водоизмещением и водоизмещением в порожнем состоянии. Грузоподъемность судна, соответствующая максимальной его загрузке, при которой соблюдаются требования Речного Регистра, устанавливаемая для грузовых самоходных, несамоходных и грузопассажирских судов, называется регистрационной грузоподъемностью. Данная характеристика является паспортной характеристикой судна и устанавливается заводом-изготовителем. Грузоподъемность судна, определяемая условиями эксплуатации габаритами водного пути, свойствами груза, технологией перевозок или грузовых работ, называется эксплуатационной и является переменной величиной. В подавляющем большинстве случаев, эксплуатационная грузоподъемность судна принимает значения из диапазона 0 < эр) где э, Q р соответственно эксплуатационная и регистрационная грузоподъемность судна, т. Для пассажирских и грузопассажирских судов введена характеристика пассажиров мести мост ь, определяющая число мест, предназначенных для перевозки пассажиров. 2.3 Эксплуатационные характеристики судна 53 Грузовместимостью судна называется суммарный объем помещений, предназначенных для перевозки грузов. 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 54 Иногда, при организации перевозок водным транспортом возникает необходимость использовать производные грузовые характеристики удельную грузовместимость и удельную грузоподъемность судна. Поду дельной грузоподъемностью понимается количество груза, приходящегося на один сантиметр осадки , Т Т Q q о р р (2.8) где Т р , Т о соответственно регистрационная осадка и осадка судна в порожнем состоянии, м. Удельная грузоподъемность судна позволяет установить, какую массу груза нужно снять с судна или принять на борт с целью изменения его осадки на определенное число сантиметров. Как видно из рисунка 2.7, осадка судна величина переменная, зависящая от количества груза, перевозимого судном, те. от грузоподъемности. По аналогии с грузоподъемностью, выделяют регистрационную осадку соответствующую регистрационной грузоподъемности, эксплуатационную соответствующую эксплуатационной грузоподъемности) и осадку судна в порожнем состоянии (рисунок 2.7). Удельной грузовместимостью называется отношение грузовместимости судна к его регистрационной грузоподъемности р c (2.9) где V грузовместимость суднам Данная характеристика судна показывает объем грузовых помещений, предназначенных для перевозки одной тонны условного груза, и при сравнении с удельным погрузочным объемом перевозимого груза позволяет судить о степени использования грузовместимости и грузоподъемности данного судна (рисунок 2.8). Рисунок 2.7 Грузовая характеристика судна Q, т 200 400 600 800 1000 1200 1600 0 0,2 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,8 2.3 Эксплуатационные характеристики судна 55 К основным скоростным характеристикам судна относятся мощность главных двигателей и скорость движения судна на спокойной глубокой воде. Рисунок 2.8 – Зависимость эксплуатационной грузоподъемности судна от удельного погрузочного объема груза w гр В понятие скорости как эксплуатационной характеристики грузового самоходного судна входит скорость относительно воды при полной загрузке соответствующей регистрационной грузоподъемности) иск о рост ь впорожне мс ост о я ни и (с экипажем, судовыми запасами и балластом, а для буксира-толкача скорость без состава. Скорость грузового судна обратно пропорциональна его загрузке, что отражено на рисунке 2.9. Как видно из графика, скоростная характеристика судна зависимость скорости судна от его осадки) имеет линейную зависимость и, следовательно, для определения промежуточных (эксплуатационных) значений скорости движения судна при загрузке его на эксплуатационную осадку) применимы формулы линейной интерполяции эр гр пор пор Т Т Т Т (2.10) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 гр, м 3 /т Q 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 56 эр пор гр пор (2.11) где пор, гр соответственно скорости движения судна в порожнем и груженом состояниях, км/ч; э эксплуатационная осадкам. Рисунок 2.9 – Грузовая и скоростная характеристики судна Тяговые характеристики буксира-толкача или самоходного судна, помимо мощности его главных двигателей, включают абсолютную и приведенную силы толкания или тяги, определяющих скорость движения судна или толкаемого (буксируемого) состава (рисунок 2.10). Абсолютная сила толкания тяги) выражает разность двух противоположно Рисунок 2.10 – Тяговые характеристики судна 2.3 Эксплуатационные характеристики судна 57 направленных сил общего полезного упора движителей (движущей силы) и сопротивления воды движению судна или состава, тем самым определяя скорость его движения , c т (2.12) где n – количество движителей е полезный упор одного движителя, кН; с абсолютное сопротивление воды движению судна (состава, кН. Учитывая, что зависимость сопротивления воды движению судна и силы толкания (тяги) от скорости движения судна есть квадратическая функция, то с целью упрощения эксплуатационных расчетов введены следующие характеристики приведенная сила толкания тяги) и приведенное сопротивление воды движению судна, обратно пропорциональные квадрату скорости движения т т (2.13) υ 2 c R r (2.14) Как видно из графика (см. рисунок 2.10), при нулевой скорости движения (на швартовых) значения т и т принимают максимальные значения и, наоборот, при скорости движения пор (без состава) нулевые значения. Важным эксплуатационным качеством буксира-толкача является его тяговый коэффициент полезного действия (тяговый КПД, выражающий отношение его тяговой мощности к общей эффективной мощности эф т, (2.15) где т, эф соответственно тяговая и общая эффективная мощность буксира-толкача, кВт. На рисунке 2.11 показана зависимость тягового КПД буксиров- толкачей различной мощности от скорости их движения при υ = 0 η также принимает нулевое значение с увеличением скорости повышается до максимального значения, после чего начинает снижаться, что объясняется резким снижением силы толкания (тяги) F т ( см. рисунок 2.10); при наибольшей скорости движения υ пор (в порожнем состоянии для грузовых судов, без состава для буксиров-толкачей) значе- Рисунок 2.11 – Зависимость тягового КПД от скорости движения буксиров-толкачей 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 58 ние также принимает нулевое значение, так как т = 0; с ростом мощности толкачей значение возрастает. Выделенная на рисунке 2.11 зона максимальных значений тягового КПД определяет соответственно зону эффективного использования буксира-толкача как транспортного средства. Как видно из рисунка, максимальному значению КПД соответствует скорость буксира-толкача, равная примерно 0,5 υ пор Тяговыми характеристиками несамоходного судна являются абсолютные и приведенные сопротивления воды его движению при регистрационной осадке и при осадке в порожнем состоянии, рассчитываемые по формуле (2.14). По аналогии с приведенной силой тяги, приведенное сопротивление воды движению судна состава) представляет абсолютное сопротивление при скорости движения судна (состава) 1 мс. С увеличением осадки оно возрастает по линейной зависимости (рисунок 2.12 ), поэтому для промежуточных значений может быть определено по формуле линейной интерполяции о ро р пор c гр c гр c c Т Т Т Т r r r r (2.16) где спор, r с гр – соответственно приведенные сопротивления воды движению судна (состава) в порожнем и груженом состояниях, кНс 2 /м 2 Рисунок 2.12 – Совмещенный график зависимости грузоподъемности и приведенного сопротивления воды движению судна от его осадки 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 r c кгс/с 2 м 2 Q, т р гр 1400 1200 1000 800 600 400 200 r c пор = Т) r c = Т) 2.3 Эксплуатационные характеристики судна 59 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 60 Важной эксплуатационной характеристикой самоходных судов является автономность плавания время, в течение которого судно может осуществлять судоходство без захода в порт для пополнения запасов топлива, воды, сдачи сухого мусора итак далее. Помимо вышеуказанных эксплуатационных характеристик в зависимости от типа эксплуатационной задачи могут выделяться и другие, например, количество и размер грузовых люков, коэффициент вертикальной проницаемости (раскрытия палубы) характеристики, влияющие на скорость выполнения грузовой обработки комфортабельность характеристика пассажирских судов. 2 .4 Экономические характеристики судна Основными экономическими характеристиками судов являются строительная (для судов новой постройки) или балансовая (для судов, находящихся на балансе транспортного предприятия) стоимость, эксплуатационные расходы на содержание судна за год, судо-часовые, удельные показатели эксплуатационных расходов и строительной балансовой) стоимости, а также численность экипажа. Важнейшей экономической характеристикой транспортного судна, оказывающей влияние на все остальные экономические характеристики, является его строительная стоимость. В стоимости содержания судов, а как следствие, ив себестоимости перевозок водным транспортом амортизационные отчисления занимают весомую долю, а величина этих отчислений определяется строительной стоимостью судна. Строительная стоимость оказывает существенное влияние при экономических обоснованиях и выборе новых типов судов, при выборе способов организации перевозочного процесса с участием водного транспорта. Строительная стоимость судна складывается из заводской себестоимости его постройки К з с учетом влияния серийности строительства сер и размеров планового накопления судостроительного предприятия П в процентах от себестоимости 100 ΔП 1 з сер c K K α (2.17) Примерная динамика изменения строительной стоимости судна в процентах) в зависимости от числа судов в серии строящегося флота представлена на рисунке 2.13. Рисунок 2.13 – Зависимость строительной стоимости судна от числа судов в серии К, % 0 2.4 Экономические характеристики судна 61 Заводская себестоимость постройки судна складывается из затрат последующим статьям материалы, полуфабрикаты и готовые изделия заработная плата производственных рабочих контрагентские поставки и работы, включающие стоимость сторонних поставок оборудования, а также стоимость работ, выполняемых сторонними организациями прочие прямые расходы, включая транспортные расходы, расходы по разработке конструкторско-проектной документации, по изготовлению технической оснастки, использованию плавсредств, испытаниям судна и другим накладные расходы, включающие цеховые (расходы по содержанию, ремонту и амортизации цехового производственного оборудования, зданий и сооружений, технологические затраты материалов, электроэнергии и топлива, затраты по содержанию цехового персонала) и общезаводские административно- управленческие расходы, затраты по содержанию, ремонту и амортизации зданий, сооружений и инвентаря общепроизводственного характера, по содержанию охраны, средств связи, транспорта итак далее. После постройки судна, проведения приемо-сдаточных испытаний и приема судна в постоянную эксплуатацию судостроительным предприятием оно передается на баланс предприятия, которое намерено использовать его на транспортной работе. В момент зачисления на баланс предприятия судно приобретает балансовую стоимость, которая помимо строительной стоимости включает в себя затраты на доставку судна к месту постоянной приписки и строительно- монтажные работы, которые при этом выполнялись. В процессе эксплуатации судно стареет физически и морально, изнашиваются его элементы, выполняются ремонтные работы, модернизация, поэтому балансовая стоимость судна величина переменная. Решающее влияние на строительную, а следовательно, и на балансовую стоимость, оказывают технические и эксплуатационные характеристики судна водоизмещение, грузоподъемность, пассажировместимость, мощность энергетической установки и другие. С увеличением данных характеристик увеличивается и строительная стоимость судна. Данный факт объясняется тем, что увеличение любой из перечисленных характеристик требует больших затрат металла, оборудования, дополнительного расширения судовых систем итак далее. Однако рост строительной стоимости непрямо пропорционален увеличению значения перечисленных технических и эксплуатационных характеристик судна. Наиболее наглядным это становится при исследовании динамики изменения удельных экономических характеристик. Например, удельная строительная стоимость судна, определяемая отношением его строительной стоимости к 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 62 грузоподъемности, либо к грузовместимости, либо к мощности, либо к пассажировместимости, с ростом данных эксплуатационных характеристик снижается, в то время как абсолютная стоимость возрастает (рисунок 2.14). Рисунок 2.14 – Зависимость строительной стоимости си удельной строительной стоимости k уд грузовых самоходных судов от грузоподъемности Эксплуатационные расходы пос одержан и юсу дна представляют собой текущие затраты, связанные с содержанием судна в эксплуатации с целью поддержания его в работоспособном состоянии. Состав эксплуатационных расходов и примерное долевое их соотношение для грузового теплохода представлено на рисунке 2.15. |