Увеличение грузоподъемности морских судов

Морской Инжиниринговый Центр СПб предлагает компромиссное решение - увеличение дедвейта существующих судов за счет увеличения длины судна. Большинство судов Азово-Черноморского бассейна эксплуатируются в классе R2-RSN. Для уменьшения массы дооборудования и подкреплений при модернизации класс изменяется на R2-RSN (4,5), при этом сохраняется тот же маршрут, те же удаления от мест убежища, изменяется только допускаемая высота волны h_3% с 6 м на 4,5 м. Распространённые типы судов: Волго-Дон (укороченный), Волжский (укороченный), Омский, Волго-Балт, имея класс R2-RSN c расчётной высотой волны h_3% = 6 м, при перевозке некоторых видов груза имеют эксплуатационное ограничение по высоте волны h_3% = 4 м. Имея чистый класс R2-RSN, они не только не могут реализовать запас по прочности, рассчитанный на высоту волны h_3% = 6 м, но и при очередных и промежуточных освидетельствованиях вынуждены руководствоваться более жёсткими допусками на износ конструкций как по общей продольной, так и по местной прочности, что приводит к увеличению затрат на ремонт.

Наращивание комингсов актуально только для увеличения грузовместимости судна под заданный УПО груза. Для определенных грузов от этого можно отказаться вовсе в пользу облегчения корпуса. Если вместимость трюмов всё же нужно увеличивать, то делать это нужно оптимально – поднимать комингсы на минимально требуемую высоту, что не перегружает судно “собственным весом”.

Предлагаемый вариант модернизации решает также проблему дополнительного ограничения грузоподъёмности из-за низких проходных осадок в подходных каналах к морским и речным портам. Удлинённое судно на меньшую осадку берёт больше груза, что даёт преимущество перед конкурентами, вынужденными ходить недогруженными или простаивать в ожидании повышения уровня воды. В частности, на р. Дон, в связи с тенденцией обмеления в последнее время, осадки больше 3,65 м являются непроходными, поэтому многие суда не могут реализовать проектную грузоподъёмность и поэтому эксплуатируются на грани окупаемости, зачастую себе в убыток.

Рассмотрим изложенную концепцию на примере проекта модернизации сухогрузного судна ”Rodion Oslyabya” пр. 05074, выполненного компанией Морской Инжиниринговый Центр СПб в Ноябре 2016 года.

Целью проекта является увеличение дедвейта судна свыше 5000т при регламентированной осадке в реке 3,65 м.  При этом габаритная длина судна не должна превышать 140 м, по условиям прохождения Волго-Донского Судоходного Канала. Цель достигается путём увеличения проектной длины судна на 31,2 м. Исходя из особенностей корпуса судна и технологичности изготовления вставок, на Заводе-изготовителе было принято проектное решение провести удлинение двумя вставками по 15,6 м каждая (см. Рис. 1).Помимо обязательных критериев прочности, остойчивости и непотопляемости, большое внимание было уделено коэффициенту утилизации водоизмещения по дедвейту и оптимизации количества и объёмов трюмов под требуемый техническим заданием УПО груза.

Сравнение характеристик судна до и после модернизации представлено в Таблице 1.

 

Рис. 1 Схема модернизации сухогруза пр. 05074 / "Морской Инжиниринговый Центр", ООО

Дедвейт судна при работе с осадкой в реке 3,65 м, увеличился на 1500 т и превысил 5000 т, что несомненно является плюсом в условиях сложившейся навигационной обстановке при работе в портах Волго-Донского бассейна. Дедвейт при максимальной осадке в море увеличился на 1760 т и составил 5469 т. Для работы в условиях ледовой обстановки судну присвоен ледовый класс Ice1, подтвержденный РС.

Проект разработан по современным требованиям Правил Российского Морского Регистра Судоходства с учетом специальных требований Mediterainian Shipping Register к высоте волны и району эксплуатации, что позволило назначить судну прибрежный класс, разработанным под специфику черноморского бассейна, при удалении не более 50 миль от места убежища с допускаемой высотой h_3% = 3 м. При этом масса устанавливаемых конструкций примерно на 200 т меньше, чем у аналогичных судов, прирост чистой грузоподъёмности к массе переоборудования значительно выше, а срок окупаемости инвестиций меньше.

Аналогичное переоборудование судна «Дмитрий Донской» (пр. 507Б) по проекту Grand Engineering (пр. ТП.550) проходило в августе 2016 г. Сравнение характеристик судна до и после модернизации представлено в Таблице 2.
 

 

Рис. 2 Схема модернизации сухогруза пр. 507Б / "Морской Инжиниринговый Центр", ООО

 
В рамках проектирования было оценено изменение скорости судна. Сопротивление воды рассчитано при помощи программы "NavCAD”, причём все необходимые параметры корпуса судна получены после построения трёхмерной модели с использованием программы “DelftShipPro” (модель представляет собой единый B-сплайн, а результаты расчёта геометрических характеристик судна с использованием “DelftShip” более точны и достоверны, чем полученные традиционным способом, т.е. с применением метода плоских сечений). Исходные данные для расчёта характеристик судна до модернизации были заимствованы из спецификации, т.е. сопротивление движению рассчитано для осадки 3,49 м и глубины морского водоёма более 18 м.

Для построения кривой располагаемой тяги был применён способ «пересчёта по прототипу», а именно: использовано свойство кривых полезной тяги – все они представляют собой пологую параболу, параметры который подбирались таким образом, чтобы кривая Pe = f₁(vs) пересеклась с кривой сопротивления R = f₂(vs) в известной точке (соответствующей скорости 10,8 узлов). Получив таким образом график функции Pe = f₁(vs), его же затем использовали для определения скорости хода судна после модернизации, при тех же самых расчётных условия.

На рис. 3приведены результаты расчётов геометрических параметров корпуса и полного сопротивления воды движению судна.
 

Рис. 3 Расчет достижимой скорости хода / "Морской Инжиниринговый Центр", ООО

Рис. 3 Расчет достижимой скорости хода / "Морской Инжиниринговый Центр", ООО

 
Графическим путём определена скорость хода судна после модернизации: vs₂ = 10,5 узлов. Потеря скорости хода: ?vs = 0,3 узла = 2,78 %. Этот факт, наряду со значительным приростом грузоподьёмности (43%), подтверждает экономическую целесообразность проведения переоборудования.

Имея опыт успешной эксплуатации т/х «Дмитрий Донской», Судовладелец обратился к нам с предложением о разработке ещё двух проектов модернизации сухогрузов; один них уже реализуется на Ильичевском СРЗ. Кроме этого, ещё 2 компании также заказали проекты модернизации сухогрузных судов под классом РС. Примеры проектов модернизации приведены на Рис. 4 и Рис.5

Рис. 4 Схема модернизации сухогруза пр. 00352 / "Морской Инжиниринговый Центр", ООО

Рис. 5 Схема модернизации сухогруза пр. 1565М / "Морской Инжиниринговый Центр", ООО

 
Всё это делает возможным проведение подобных модернизаций и сегодня, при шатком рынке грузоперевозок. В таких условиях рынка найти баланс затрат и окупаемости средств при модернизации также становится актуальной задачей Проектанта. Мы к таким задачам привыкли, ввиду того, 85% (по итогам 2016 года) наших Заказчиков - частные компании-судовладельцы, рассматривающие вложения собственных средств сквозь призму рентабельности.