Вместимость малотоннажного судна переходного режима движения

© Канифольский А.О., 2014

Под обеспечением вместимости, в теории проектирования судов, понимают такое соотношение объемов, при котором требуемый объем корпуса, надстроек и рубок соответствует фактическому объему и/или требуемая суммарная площадь палуб, платформ, ярусов судна соответствует его фактической площади. Для графического описания вместимости всех помещений судна используют эпюру вместимости. Рассматривая классификацию судов [1], можно отметить, что в переходном режиме движения могут эксплуатироваться пассажирские, грузопассажирские, туристические, лоцманские суда. Для этих типов судов, при расчете вместимости характерным будет применение уравнения связывающего требуемые и фактические площади палуб, платформ и ярусов судна. В дальнейшем, после определения минимально необходимых просветов между палубами и высот ярусов надстроек и рубок, можно перейти к объемам.

В настоящее время, существуют требования международной конвенции по обмеру судов, национальные правила и правила обмера судов, проходящих различными каналами (Суэцким, Панамским). Единицы измерения валовой и чистой вместимости, которая получена в результате применения конвенционных и национальных правил, в настоящий момент отсутствуют. При применении Суэцких правил обмера, единица измерения вместимости - регистровая тонна.

Оба вида вместимости и заносятся в международное мерительное свидетельство и используются:

- как удостоверение судна;

- как параметр, который характеризует размеры судна, с целью применения к судну тех или иных требований международных конвенций и национальных правил;

- как показатель для получения с судна сборов за эксплуатационные услуги (услуги лоцмана, проход каналов, использование буксиров, доков, причалов и т.д.);

- как статистический показатель;

- определения стоимости фрахтования судна или его продажи.

Если рассматривать требования различных международных морских конвенций, то можно отметить, что эти требования зачастую применяются к судам длиной более чем 24 м. Проблема определения длины, которая характеризует малотоннажное быстроходное судно, решена в [2]. В этой работе показано, что длина малого быстроходного судна прибрежного района плавания L < 38 м.

Для быстроходных судов переходного режима движения, существует диапазон оптимальных значений соотношений их главных размерений. Эти соотношения продиктованы соображениями снижения сопротивления воды движению судна в переходном режиме движения. Появляется возможность рассчитать главные размерения малого судна, которое исследуется.

Обычно валовая и чистая вместимости судна рассчитываются по формулам конвенции по обмеру судов. В случаях, когда невозможно по тем или иным причинам применить формулы конвенции применяется упрощенный метод, который предлагает ИМО [3]. Для исследуемого судна . Чистая вместимость .

Правила Регистра Судоходства Украины по обмеру морских судов и судов смешанного плавания предлагают определять валовую вместимость судов длиной менее 24 м. по следующей формуле . В эту расчетную формулу входят объем корпуса до верхней палубы и общий объем всех закрытых пространств выше верхней палубы . В вышеприведенной формуле, при расчете объема корпуса до верхней палубы , предполагается, что коэффициент общей полноты корпуса судна до верхней палубы равен = 0,68, . Требуется уточнить значение этого коэффициента для малотоннажных судов переходного режима. Представим объем корпуса до верхней палубы судна как сумму объемного водоизмещения и запаса плавучести . После преобразований формула для расчета объема корпуса судна до его верхней палубы примет вид . Из этого выражения видно, что коэффициент зависит от значений коэффициентов общей полноты и полноты ватерлинии, а также от отношений осадки и надводного борта к высоте борта судна. Значения отношений и для судов с минимальным надводным бортом, возможно, определить, используя данные международной конвенции о грузовой марке. Формула для расчета коэффициента примет вид . Для судов с избыточным надводным бортом отношение можно принять равным 0,67 [4]. Формула для расчета коэффициента примет вид . Приемлемые значения коэффициентов и , для судов переходного режима, лежат в довольно узких пределах, что продиктовано соображениями снижения сопротивления воды при движении судна. Рекомендуемое значение коэффициента общей полноты судна находится в диапазоне от 0, 4 до 0,6. Выбор коэффициента связан с формой ватерлинии судна и принимает среднее значение около 0,82.

В процессе проектирования важно учесть требования к различным качествам будущего судна. И именно поэтому составляются различные системы уравнений, которые связывают эти качества.

Например, если рассмотреть метод трансформации теоретического чертежа по Лекенби, реализованный в программе FREE!ship, то здесь возможно приведение в соответствие плавучести, ходкости судна и данных, полученных в результате расчета весовой нагрузки судна. Этот способ трансформации основан на перемещении шпангоутов исходного чертежа в другие точки по длине судна. Следствием этой операции будет перемещение ординат строевой по шпангоутам. Для определения приращения Лекенби предложил формулу

.

В приведенных выше формулах - абсциссы шпангоутов в долях полудлины судна; - приращения этих абсцисс; - длина цилиндрической вставки в долях полудлины судна; - абсцисса центра величины рассматриваемой половины судна. Пользуясь методом Лекенби можно получить строевую по шпангоутам с заданным коэффициентом продольной полноты, что является одним из факторов, который будет обеспечивать судну минимум сопротивления воды при движении судна. Используя эту строевую и данные о надводном борте F, требуемом международной конвенцией о грузовой марке и зная ширину проектируемого судна можно построить эпюру вместимости для этого судна. Примечателен тот факт, что конвенция о грузовой марке не предъявляет требований к высоте надводного борта в кормовой части судна F_a и содержит ограничения для надводного борта в носовой части судна и на миделе. Для проектирования кормового надводного борта возможно применение Правил [5] к судам длиной менее чем 24 м. Минимальная высота надводного борта в корме, на кормовом перпендикуляре при наибольшем расчетном дифференте на корму, должна составлять не менее половины высоты надводного борта в носу. Данные об изменении ширины судна, в зависимости от расположения поперечного сечения по длине корпуса, можно получить, исследуя кривые предложенные Власовым.

Полученную таким образом эпюру вместимости можно трансформировать используя метод Лекенби, предварительно заменив коэффициент продольной полноты на коэффициент продольной полноты корпуса судна до верхней палубы , в формуле для расчета

.

Формулы для судов с минимальным и избыточным надводным бортом соответственно и . Используя эти формулы и метод Лекенби, появляется возможность трансформировать эпюру вместимости проектируемого судна.

Выводы. Валовая вместимость малого судна с минимальным надводным бортом . Чистая вместимость малотоннажного судна .

Предложенный способ построения эпюры вместимости основан на видоизмененном методе Лекенби, современных требованиях к надводному борту судна и учитывает специфику формы судов переходного режима.

Литература

1. Бронников А.В. Проектирование судов. - Л.: Судостроение, 1991. – 319 с.

2. Канифольский А.О. Термин «быстроходное малое судно прибрежного плавания»

// Зб. наук. праць ОНМУ. - Одеса: ОНМУ, 2010. - №29. – С. 17-25.

3. MSC/Circ.653. Simplified tonnage calculation for existing ships which do not have

their gross tonnage determined in accordance with the 1969 tonnage convention. - 2 с.

4. Канифольский А.О. Определение отношения ширины судна к осадке исходя из

требований к аварийной остойчивости быстроходных однокорпусных

водоизмещающих судов // Вiсник Одеського Державного Морського

Унiверситету. – 2001. - №7.

5. Правила про вантажну марку морських суден. - К.: Регістр Судноплавства

України, 2003. – 95 с.