Раздел 7лесовозы и щеповозы
7.1. Общие сведения
Особенности лесовозов как и других специализированных судов, определяются особенностями перевозимого груза. В стандартах отечественного судостроения основным видом лесного груза, применительно к которому проектируется судно, принято считать пиломатериалы, количество которых задается в стандартах.
Обычно более половины навигационного времени лесовозы работают на линиях с незамерзающими портами, перевозя различные тарно-штучные и массовые грузы, в основном зерно. По этой причине вторым основным грузом, который участвует при разработке проекта обычного лесовоза, является зерно, а лесовоза-пакетовоза – контейнеры.
Вследствие существенного различия между лесными грузами и зерном оказываются различными и требования, предъявляемые к судну для наилучшего приспособления его к перевозкам этих грузов. Грузовые помещения лесовозов-пакетовозов необходимо проектировать с учетом габаритов стандартных большегрузных контейнеров.
У д е л ь н у ю п о г р у з о ч н у ю к у б а т у р у лесоматериалов μЛ принимают равной 2,23 м3/т (исходя из средней массы одного стандарта 28 т и занимаемого им в трюме объема в 6,5 м3), а удельную погрузочную кубатуру зерна μЗ, равной 1,30 – 1,45 м3/т. проектируют лесовозы как суда с минимальным надводным бортом, что бы их удельная грузовместимость μс была как можно ближе к удельной погрузочной кубатуре зерна μЗ (обычно μс лишь нескольно больше μЗ). тогда для использования полной грузоподъемности судна в рейсах с лесным грузом значительное количество леса – около 1/3 всего принимаемого на судно – приходится размещать на верхней открытой палубе. Таким образом, перевозки палубного груза являются для лесовозов постоянными, что находит отражение в специальном усилении верхней палубы и оборудовании ее конструктивными элементами, необходимыми для закрепления леса и обеспечения безопасности труда экипажа.
П о г р у з о п о д ъ е м н о с т и отечественные лесовозы принято делить на три группы:
малые – грузоподъемностью до 2000 т, то есть перевозящие до 650 – 700 стандартов пиломатериалов;
средние – грузоподъемностью 3000 – 3500 т, на 950 – 1100 стандартов;
большие – грузоподъемностью 5000 – 5500 т, на 1600 – 1800 стандартов.
За рубежом для трансокеанских перевозок леса строят и более крупные лесовозы, дедвейтом до 16 – 18 тыс. т, но подобных судов очень немного; у единичных судов дедвейт достигает 25 – 27 тыс. т.
Скорость современных лесовозов довольно умеренная – от 12 до 15 узлов, что объясняется, сравнительно небольшими размерами судов, относительной дешевизной перевозимого груза и длительными стоянками в портах.
Груз, перевозимый на лесовозах-щеповозах, хотя и относится к лесным, по своим физическим свойствам близок к сыпучим. Это обстоятельство и обуславливает значительное отличие судов-щеповозов от других лесовозных судов.
7.2 Архитектурно-конструктивные особенности лесовозов
При веревозе леса на верхней открытой палубе судно может быть загружено по осадку, соответствующую специальной марке. Минимально допустимый надводный борт при этом окажется меньше, а осадка – больше, чем при загрузке по обычную грузовую марку. Разница в осадках составляет в среднем 5 – 6%, что соответствует 7 – 10 %-ой разнице в дедвейте.
Основные требования Регистра к лесовозам, которые необходимо принимать во внимание при проектировании судов этого типа, сводятся к следующим положениям. Прежде всего, прочность судна должна быть обеспечена для увеличенной осадки и для восприятия палубного груза. Это означает раст размеров связей и увеличение относительной массы стали и всего корпуса лесовозов по сравнению с судами, не перевозящими лесные грузы на палубе.
П р е д е л ь н а я в ы с о т а п а л у б н о г о г р у з а л е с а регламентируется Правилами [106] лишь частично. При любых условиях эксплуатации минимальная высота на палубе должна быть не меньше стандартной высоты надстроек, т.е. 1,83 м при L ≤76,2 м и 2,29 м при L ≥122 м (для промежуточных длин пользуются интерполяцией). Максимальная высота лесного груза при плавании зимой не должна превышать 1/3 наибольшей ширины лесовоза; летом эта высота не ограничивается, отмечается лишь тоотко, что груз не должен затруднять навигационную и иную работу на судне. Практически высота лесных караванов (так называют лес, размещенный на палубе) достигает на больших лесовозах 5,5 – 6,5 м и ограничивается в зависимости от требуемой остойчивости.
Далее Правила [106] требуют, чтобы у лесовоза был бак длиной не менее 7 % длины судна, а у лесовозов длиной менее 100 м также ют или возвышенный квартердек с рубкой на нем. На судне должен быть фальшборт высотой не менее 1 м или леерное устройство такой же высоты и специальной прочной конструкции. Фальшборт должен поддерживаться прочными стойками и иметь штормовые портики, минимальная площадь которых оговаривается Правилами [106]. Обычно вместо портиков на лесовозах, как и на других современных судах, устраивают горизонтальную щель между нижней кромкой фальшборта и ширстреком, обеспечивающую лучшие условия для стока за борт воды, попавшей на палубу.
Для закрепления леса на палубе и устройства поверх него леерного ограждения (высотой не менее 1,2 м над грузом, как того требуют Правила [95, 106]), обеспечивающего безопасность экипажа при переходу по палубному грузу леса, вдоль каравана по бортам должны быть установлены стойки ( стензельные стойки, стензели).
При разработке общего расположения лесовоза необходимо учитывать требование Правил [106] о том, что в рейсах с лесом на палубе должен быть обеспечен безопасный доступ в помещения экипажа, МО и во все остальные служебные помещения.
Исходя из свойств перевозимого груза, целесообразно проектировать лесовозы как однопалубные суда с минимальным количеством поперечных переборок.
Особенности лесного груза, перевозимого россыпью, определяют следующие требования, предъявляемые судовым стрелам и кранам: их грузоподъемность должна быть не менее 5 т, вылет за борт – не менее 5 – 6 м. Для лесовозов-пакетовозов грузоподъемность кранов и стрел должна быть не менее 20 т, а одной или двух грузовых стрел – не менее 30 т.
Поскольку вторым основным грузом лесовозов является зерно, целесообразно снабжать эти суда штатными шифтингбордсами, разборными, раздвижными или надувными.
Размеры пакетов, разрешенных к применению весьма разнообразны; масса одного пакета достигает 6 т.
Основные требования к лесовозам-пакетовозам:
- глубина подпалубных карманов у переборок и бортов не должна превышать соответственно 1,5 – 2,0 и 0,5 – 0,6 м, т. е. половины длины и ширины пакета, что позволяет укладывать пакеты без штивки;
- трюм должен иметь ящичную форму , а его размеры должны быть кратны габаритам пакета;
- размеры грузовых люков должны быть кратны размерам контейнеров.
Кроме того на лесовозах-пакетовозах следует предусматривать высокопроизводительные грузовые устройства, обеспечивающие полную механизацию грузовых операций.
Проектировать лесовозы-пакетовозы как суда открытого типа с соответствующими грузовыми трюмами, люками, закрытиями и грузовыми устройствами, кормовым размещением МО, двойными бортами и пр.
Лесной груз, особенно пиломатериалы, легко намокает, что ведет к снижению его качества. По этой причине погрузку экспортных пиломатериалов в трюмы судов выполняют только при хорошей погоде и прекращают работы во время дождя или снега.
7.3 Остойчивость и балластировка
Различное размещение лесных и зерновых грузов по высоте приводит к резким колебаниям возвышения ЦТ груза и судна.
Такие колебания zd приводят к резким изменениям остойчивости лесовоза и к затруднениям при определении его элементов. Если элементы судна выбраны так, чтобы обеспечить достаточную остойчивость в рейсе с лесным грузом, то при перевозке зерна остойчивость окажется чрезмерной; если же за исходную принята остойчивость судна с зерном, то при перевозке на нем леса остойчивость снизится до недопустимо малой.
Для разрешения этой проблемы можно идти по двум направлениям:
уменьшить пределы изменения zd, а следовательно, и остойчивости судна путем приема балласта в рейсах с лесным грузом;
применить такую форму обводов корпуса, при которой остойчивость формы увеличивается с увеличением осадки ( т.е. при переходе от обычной грузовой марки к лесной) настолько, что компенсирует приращение остойчивости весавследствие роста zd. Увеличение остойчивости формы обычно достигается за счет развала бортов, полного или частичного, начиная от ватерлинии, соответствующей осадке с зерном.
Большинство современных лесовозов балластные, хотя это и связано с потерей полезной грузоподъемности судна, равной массе принятого балласта ( в среднем около 10 %).
7.4 Данные для проектных расчетов
Для перехода от чистой грузоподъемности лесовоза по зерновому грузу к дедвейту можно использовать зависимость, полученную применительно к отечественным лесовозам:
DWЗ= (1,12÷1,14) (Ргр)З.
Коэффициент утилизации водоизмещения по дедвейту при зерновом грузе колеблется в довольно узких пределах:
(ηDW)З=0,63÷0,66 при υ=11,5÷13,5 уз;
(ηDW)З=0,62÷0,64 при υ=14÷15 уз.
Соотношения между дедвейтом при перевозках лесного и зернового груза, а также между соответствующими коэффициентами утилизации водоизмещения тоже достаточно стабильны.
В среднем
DWл = (1,06 ÷ 1,09) DWЗ;
(ηDW)л = (ηDW)З + 0,02.
Г л у б и н а т р ю м а с учетом высоты комингсов люков h0 должна быть кратна высоте контейнеров (пакетов). Тогда высота борта судна Н будет равна сумме следующих составляющих:
Н = h0 + h1 – h2;
где h0 = mh; m – количество ярусов контейнеров в трюме; h = 2,5 м – высота контейнера с учетом зазоров; h1 – высота двойного дна. Для судов рассматриваемого типа характерны значения h1= 1,4 ÷ 1,6 м; h2 – высота комингса грузового люка, которая принимается по конструктивным соображениям с учетом правил техники безопасности равной 1,0 м.
Поперечные размеры грузовых люков b0 также должны быть кратны размерам контейнеров. С учетом этого требования ширина судна В с двойными бортами и парными люками окажется связанной с шириной контейнеров таким соотношением:
В = 2(b0 + b1 + b3) + b2;
где b0=nb; n – число контейнеров по ширине люка; b = 2,6 м – ширина контейнеров с учетом зазоров; b1 – ширина двойного борта; b2 – ширина подпалубной балки; b3 – глубина подпалубного кармана.
При уточнении протяженности трюмов и расстановке поперечных переборок целесообразно разбивать грузовое пространство в корпусе судна по длине так, чтобы все грузовые трюмы, за исключением первого, оказались в пределах цилиндрической вставки. Кроме того вместимость концевого трюма, менее удобного для укладки пакетов, должна быть, как и на универсальных сухогрузных судах, меньше, чем остальных, что облегчает выполнение требований по непотопляемости проектируемого судна.
7.5 Щеповозы
Технологическая щепа представляет собой навалочный груз с частицами длиной и шириной 15 – 35 мм и толщиной 5 – 7 мм. Угол естественного откоса щепы – более 35О (~45О), поэтому в соответствии с Международным кодексом безопасной практики перевозки навалочных грузов [56] щепа не рассматривается как опасный навалочный груз, склоненный к смещению. Это обстоятельство служит основанием к смягчению требований, предъявляемых к условиям перевозки щепы на судах, по сравнению с требованиями к условиям перевозки зерна и других сыпучих грузов.
На портовых складах щепа хранится под открытым небом в штабелях (кучах) высотой 15 – 20 м. на суда подается грейферными кранами (при небольших объемах перевозок щепы) или специализированными перегрузочными установками – ленточнотранспортерного или пневмотранспортерного типа.
Разгрузка специализированных судов-щеповозов осуществляется судовыми средствами, для чего эти суда оборудуются грузовыми устройствами, состоящими из передвижных грейферных кранов и ленточных транспортеров.
Удельная погрузочная кубатура щепы μщ колеблется в широких пределах: от 2,8 до 4,0 м3/т, в расчетах обычно принимают μщ = 3,0 – 3,3 м3/т.
Рис. 16.7 Щеповоз « Григорий Алексеев »: а – продольный разрез; б – верхняя палуба.
1 – передвижной загрузочный бункер; 2 – грейферный портальный кран; 3 – поперечный ленточный транспортер левого борта; 4 – поперечный ленточный транспортер правого борта; 5 – подкрановые пути и пути загрузочных бункеров; 6 – продольный ленточный транспортер.
Поэтому увеличивают высоту борта судов, что приводит к соответственно увеличенным (по сравнению с другими судами) отношением высоты борта к осадке, составляющими у щеповозов: Н/Т = 1,8 – 2,1. Далее, МО располагают в корме, причем увеличенная высота борта у щеповозов позволяет располагать механизмы и оборудование энергетической установки в несколько ярусов по высоте, что приводит к сокращению абсолютной и относительной длины МО ( у щеповозов она значительно меньше чем у других судов). Высоту двойного дна принимают минимально допустимой по правилам классификационных обществ, таранную переборку располагают предельно близко в носовому перпендикуляру, как правило, не устраивают подпалубных и скуловых балластных цистерн, а также балластных диптанков в пределах грузовой части судна, а для приема забортной воды при ходе в балласте оборудуют один или два грузовых трюма.
Дедвейт построенных судов щеповозов колеблется в широких пределах – от 15 до 55 тыс. т. для обеспечения остойчивости на переходах с грузом щепы эти суда, подобно обычным лесовозам, принимают водяной балласт; необычно высокие значения соотношения Н/Т предопределили и столь же высокие значения отношения ширины судна к осадке: для большинства щеповозов характерны значения В/Т = 2,7 – 3,1. скорость щеповозов весьма умеренная: υэ=14,5 – 15,5 уз, чему соответствует и умеренное удлинение корпусов, характеризующееся отношением L/B, как правило, 6,4 – 6,5.
Вторым грузов судов-щеповозов могут быть контейнеры или зерно, соответственно чему предусматривается дополнительное оборудование грузовых помещений.