ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВМЕСТИМОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДНЕТОННАЖНЫХ РЫБОЛОВНЫХ СУДОВ НАЛИВНОГО ТИПА
Авторы:
1.
Калининградский государственный технический университет
Тип:
Статья
Страницы:
с 7
по 14
Статус:
Опубликован
Получено:
20.02.2019
Одобрено:
20.02.2019
Опубликовано:
25.02.2019
Классификаторы:
УДК 629.12.001.57
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 55.42 Двигателестроение
ГРНТИ 55.45 Судостроение
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
ГРНТИ 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 55.42 Двигателестроение
ГРНТИ 55.45 Судостроение
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
ГРНТИ 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
рыболовные суда наливного типа, реконструирование параметров проектирования, объём помещений судна, вместимость судна, регрессия
Аннотация (русский):
За прошедшие два десятилетия в морском рыболовстве ряда стран значительное развитие получили среднетоннажные рыболовные суда наливного типа (НРС), характеризующиеся новыми архитектурно-компоновочными решениями и оснащённые современным комплектующим оборудованием. Очевидный интерес к современным эффективным судам предопределяет необходимость в разработке методики их оптимизационного проектирования. Информация по НРС в открытой печати представляется скупо, в основном на уровне рекламных проспектов, иллюстрируемых схемами общего расположения этих судов. Неопределённость в значениях современных проектных параметров значимо сокращается в результате реконструирования характеристик судов. Рассмотрена задача определения вместимости и её составляющих применительно к современным НРС для морского рыболовства. В качестве исходных данных использованы материалы из периодической печати, аналитических обзоров и сайтов проектно-конструкторских организаций. В ходе исследования с использованием программного продукта Maxsurf реконструированы теоретические чертежи ряда современных НРС с последующей разбивкой их корпусов на функциональные отсеки. По результатам расчётов вместимости построены регрессии судовых объёмов в зависимости от эксплуатационных характеристик судна и его основных элементов. Выполненная проверка полученных расчётных формул подтвердила их приемлемость в уравнении вместимости с его погрешностью в пределах 5 %. Уменьшение погрешности предполагает предваряющее уточнение параметра вместимости машинно-котельного отделения по избранному прототипу с учётом особенностей компоновки его энергетической установки
За прошедшие два десятилетия в морском рыболовстве ряда стран значительное развитие получили среднетоннажные рыболовные суда наливного типа (НРС), характеризующиеся новыми архитектурно-компоновочными решениями и оснащённые современным комплектующим оборудованием. Очевидный интерес к современным эффективным судам предопределяет необходимость в разработке методики их оптимизационного проектирования. Информация по НРС в открытой печати представляется скупо, в основном на уровне рекламных проспектов, иллюстрируемых схемами общего расположения этих судов. Неопределённость в значениях современных проектных параметров значимо сокращается в результате реконструирования характеристик судов. Рассмотрена задача определения вместимости и её составляющих применительно к современным НРС для морского рыболовства. В качестве исходных данных использованы материалы из периодической печати, аналитических обзоров и сайтов проектно-конструкторских организаций. В ходе исследования с использованием программного продукта Maxsurf реконструированы теоретические чертежи ряда современных НРС с последующей разбивкой их корпусов на функциональные отсеки. По результатам расчётов вместимости построены регрессии судовых объёмов в зависимости от эксплуатационных характеристик судна и его основных элементов. Выполненная проверка полученных расчётных формул подтвердила их приемлемость в уравнении вместимости с его погрешностью в пределах 5 %. Уменьшение погрешности предполагает предваряющее уточнение параметра вместимости машинно-котельного отделения по избранному прототипу с учётом особенностей компоновки его энергетической установки
Ключевые слова:
рыболовные суда наливного типа, реконструирование параметров проектирования, объём помещений судна, вместимость судна, регрессия
рыболовные суда наливного типа, реконструирование параметров проектирования, объём помещений судна, вместимость судна, регрессия
Введение В процессе проектирования новых рыболовных судов требуется изучение, анализ и использование проектных и других технических характеристик современных зарубежных судов, отражающих достижения в промышленном рыболовстве и промысловом судостроении в целом, а также опыт их проектирования и эксплуатации. Неопределённость в значениях современных проектных параметров, характерная для условий неполной технической информации по судам, значимо сокращается в результате реконструирования их характеристик [1]. При помощи компьютерных технологий в кораблестроении и последующего метода статистического анализа возможно построить регрессионные связи параметров вместимости главных элементов судна. Для оценки качества полученных регрессий используется критерий статистики R-квадрат, а также выполняется сопоставимый расчёт. В настоящем исследовании рассматриваются особенности вместимости ряда современных среднетоннажных рыболовных судов наливного типа (НРС). Материалы исследования Одной из важных задач, стоящих перед проектировщиками рыболовного судна, является обеспечение объёмов, необходимых для размещения груза, механизмов, жилых и служебных помещений, помещений производственно-технологического оборудования, судовых запасов топлива, воды, балласта и пр. [2, 3]. С целью обобщения характеристик среднетоннажных НРС и получения проектных параметров их вместимости в данной работе из сети Интернета и периодической печати отобрано 25 современных НРС. Диапазон их характеристик по длине составил 23-60 м, по водоизмещению - 600-3 600 т, по мощности главных двигателей - 1 000- 4 000 кВт, по грузовместимости - 200-1 700 м3 и по численности экипажа - 8-14 чел. Полученная информация носила рекламный характер, с представлением лишь основных эксплуатационных характеристик судов и схем их общего расположения. Пример схемы общего расположения одного из таких судов представлен на рис. 1. Рис. 1. Схема общего расположения НРС «Jullian III» (33 м) В ходе реконструирования использован современный корабельный программный продукт Maxsurf, который обеспечивает удобную возможность воссоздания теоретических чертежей судов по схемам их общего расположения, расчёта кривых элементов теоретического чертежа (КЭТЧ) и разбивки их корпусов на функциональные отсеки. Десять из этих судов были реконструированы с представлением комплекса их геометрических и технических характеристик (табл.). Характеристики мало- и среднетоннажных рыболовных судов наливного типа Суда Длина между перпендикулярами Lp, м Ширина B, м Высота борта H, м Осадка T, м Скорость vs, уз. Численность экипажа Nek, чел. Мощность главного двигателя Ngd, кВ Мощность дизель-генератора Ndg, кВ Мощность рефрижераторной установки Nref, кВ Объём груза рыбной продукции Wgrz., м3 «Sildaskjaer» 23,60 8,50 5,98 4,70 11,50 9 1 050 332 223 195 «Solvaerskajer» 28,70 9,30 6,20 4,90 12,00 9 1 319 428 465 368 «Julianne III» 33,30 12,00 7,80 6,63 13,90 12 3 000 910 600 584 «Silva Nova» 36,00 10,00 7,30 6,15 13,00 9 2 460 630 528 535 «Norafjell» 38,40 10,00 7,00 6,00 15,00 14 2 400 1 162 744 570 «Clipperton» 46,30 10,00 7,15 6,50 15,00 8 2 031 690 756 1 023 «Veronica» 49,80 12,00 7,60 6,80 14,60 11 3 975 1 040 1 512 1 580 «Paula» 51,60 12,00 8,00 7,00 16,00 - 3 460 1 411 2 558 1 430 «Svanaug Elise» 56,40 13,00 8,60 6,46 17,50 - 3 460 1 240 1 506 1 550 «Qavak» 60,00 12,60 8,40 7,15 16,00 14 3 840 2 313 1 884 1 700 Общая схема реконструирования, принятая в данной работе, представлена на рис. 2, а пример детализированной разбивки корпуса судна на отсеки (с построением линий палуб и переборок) - на рис. 3. Рис. 2. Общая схема реконструкции Рис. 3. Схема разбивки на отсеки НРС «Jullian III» При выполнении расчётов геометрических характеристик судна и его отсеков использован программный модуль Hydromax (в составе пакета Maxsurf). Классификация помещений среднетоннажных рыболовных судов наливного типа Анализ архитектурно-конструктивного типа НРС определяет, что их компоновка характерна наличием двух палуб, бака и юта или двухъярусной надстройки с рубкой, смещённой в корму от миделя. Среднюю часть судна занимают грузовые помещения в виде наливных рефрижераторных танков. С целью повышения эффективности эксплуатации на отдельных судах предусматриваются рыбообрабатывающие линии. Полная вместимость НРС Wc, м3, может быть разделена на следующие составляющие: - помещения общесудового назначения (ОСН) Wosn, конструктивно выделенные в оконечностях судна. Wosn включает в себя объёмы форпика (боцманские кладовые, носовой бульб с жидким балластом Wbl), помещения рыбопоискового комплекса и носового подруливающего устройства, румпельного отделения и сетевых кладовых Wosn; - грузовые помещения для хранения рыбной продукции Wgr; - цистерны топливные Wtp и для пресной воды Wpv; - жилые и бытовые помещения для экипажа Wek; - агрегатные помещения судна Wagr (рыбообрабатывающий цех и вспомогательные помещения технологического назначения); - помещение рефрижераторной установки Wref; - машинно-котельное отделение (МКО) Wmo (с вычетом объёмов для запасов топлива и пресной воды, расположенных в МКО). Полная вместимость рыболовного судна Wc измеряется суммарным объёмом основного корпуса Vk, надстроек и рубок Vs: Wc = Vk + Vs = Vk(1 + Sn), где Sn - коэффициент развития надстроек (отношение объёмов надстроек и рубок к объёму основного корпуса). Для НРС данного класса коэффициент Sn колеблется в диапазоне от 0,12 до 0,17. Для определения вместимости основного корпуса НРС может быть использована формула где Ksdl = 1,015 ± 0,01 - коэффициент, учитывающий седловатость судна и погибь бимсов; Cv - эмпирический коэффициент, значение которого равно 0,986 ± 0,01; D - водоизмещение; α и d - коэффициенты полноты судна. Таким образом, выражение для полной вместимости НРС может быть представлено в виде: (1) Проведены расчёты вместимости НРС, осредненное распределение объёма его основного корпуса между составляющими отражено на рис. 4. Рис. 4. Осредненные относительные объёмы составляющих помещений судна: 1 - грузовые помещения (31,2 %); 2 - МКО (15 %); 3 - топливо (8,1 %); 4 - рефрижераторная установка (5,4 %); 5 - помещения ОСН (10,1 %); 6 - агрегатные (10,5 %); 7 - экипаж (17 %); 8 - пресная вода (1,7 %); 9 - жидкий балласт (1,7 %) Объём грузовых помещений среднетоннажных рыболовных судов наливного типа Главной долей вместимости НРС, согласно рис. 4, являются наливные танки с грузом рыбной продукции Wgrz. Их объём определяется регрессиями в зависимости от водоизмещения (рис. 5): Wgrz = 0,49D - 98,02 ± 53 или от длины судна: Wgrz = 44,7Lp - 952. Рис. 5. Зависимость объёма трюма от водоизмещения судна Фактический объём Wgrz обычно приводится в составе характеристик заданного судна и соответствует массе рыбной продукции в таре Pgrz = Wgrz / Wpgr, т, где Wpgr - удельный погрузочный объём данной рыбной продукции, м3/т. Для наливного судна (Wpgrn = 1) он значительно (в 2-3 раза) меньше, чем у судов сухогрузного типа. Наливной рыбный танк заполняется не только рыбой, но и водой, которая как бы исполняет функции тары, определяемой коэффициентом Ktar. В приводимых расчётах принято: Ktar = 1,2. Это означает, что в рыбном танке 20 % воды, а масса собственной рыбы составляет Pgr = Pgrz / Ktar. Теоретический объём всех грузовых помещений судна Wgr включает в себя потери фактического объёма на судовой набор и изоляцию рыбных трюмов или танков. Значение этого коэффициента потерь определяется соотношением Kniz = Wgrz / Wgr. Объём машинно-котельного отделения Машинно-котельное отделение на современных НРС размещается в корме и характеризуется мощностью, кВт, главного двигателя Ngd, вспомогательных дизель-генераторов Ndg и валогенераторов Nwg, а также значениями Ngdd = Ngd + Ndg и Ns = Ngdd + Nwg, где Ngdd - сумма мощностей главного двигателя и дизель-генератора, кВ; Ns - суммарная мощность судна, кВ. Для оценки объёма Wmo, занимаемого МКО, получена формула Wmo = 0,1233Ngdd (рис. 6). Рис. 6. Зависимость объёма МКО Wmo от значений Ngdd Относительный объём МКО в среднем составляет Wmo / Ngdd = 0,122 ± 0,026 и определяется регрессией: Wmo / Ngdd = 0,115 + 2Ngdd / 106. Рефрижераторная установка НРС производительностью Nref, кВт, не всегда размещается в МКО. Для оценки занимаемой ею объёма можно воспользоваться регрессией: Wref = 0,178Nref. При компоновке МКО важной характеристикой является также его длина Lmo, определяемая в значительной мере длиной главного двигателя. По результатам обработки соответствующих данных получены тесные связи между значениями Lmo и мощностью судна. Для оценки Lmo могут быть использованы регрессии (рис. 7): Lmo = 0,128Ngdd 0,5579, Lmo = 0,1674Ns0,5115. Рис.7. Зависимости длины машинного отделения от мощности судна Объёмы других помещений судна Объёмы помещений общесудового назначения Wosn и агрегатных Wagr могут рассматриваться как доли объёма корпуса (рис. 8) в соответствии с регрессиями: Wosn = 0,11Vk, Wagr = 0,0877Vk + 61,4. Рис. 8. Зависимость объёмов Wosn, Wagr от объёма основного корпуса Vk судна Объём помещений для размещения экипажа зависит не только от его численности, но и от водоизмещения судна и может быть определён (при R2 = 0,886) по формуле Wek = 4,122Nek0,737D0,393. Информация по судовым запасам дизельного топлива и пресной воды, как правило, известная, поскольку приводится в рекламных проспектах современных НРС. Отметим, что для оценки практической значимости полученных регрессий выполнены сопоставительные расчёты вместимости фактической (по (1)) и потребной, определяемой по полученным эмпирическим зависимостям: Wsp = ΣWi = Wosn + Wbl + Wgr + Wtp + Wpv + Wref + Wagr + Wmo, где Wi - объём отдельного помещения судна, м3. Средняя разница между значениями этих объёмов составила менее 5 %. Заключение Небольшая разница между фактической и потребной вместимостями свидетельствует о том, что полученные регрессии имеют приемлемую точность и могут быть использованы при составлении уравнения вместимости в математической модели НРС. Необходимо также отметить, что указанная погрешность в расчётах, в первую очередь, определяется разбросом статистических данных по объёмам МКО, характерных разнообразием по схеме их компоновки. Поэтому при расчётном определении объёмов МКО необходимо учитывать индивидуальные особенности энергетической установки конкретных НРС, принимаемых в процессе проектирования в качестве судов-прототипов.
1. Иванов В. П., Дудин С. Д., Курдюков С. Г. О реконструировании параметров проектирования современных рыболовных судов наливного типа // Мор. интеллектуал. технологии. 2016. Т. 2. № 3 (33). С. 18-25.
2. Иванов В. П. Технико-экономические основы создания рыболовных судов. Калининград: Изд-во БГАРФ, 2010. 275 с.
3. Раков А. И., Севастьянов Н. Б. Проектирование промысловых судов. Л.: Судостроение, 1981. 376 с.
