Новости нашей компании

Архив новостей       Управление подпиской

 

26.12.14 14:24
Танкеры река-море, паромы и другие актуальные вопросы в докладах сотрудников Морского Инженерного Бюро на "Бубновских чтениях"



23-24 декабря 2014 года в г. Санкт-Петербурге в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете прошла научно-техническая конференция по строительной механике корабля, посвященная памяти профессора И.Г. Бубнова и 110-летию со дня образования кафедры строительной механики корабля "БУБНОВСКИЕ ЧТЕНИЯ".
 
Конференция была организована ФГУП "Крыловский государственный научный центр", ФГБОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" и Центральным правлением Российского Научно-технического общества судостроителей имени академика А.Н. Крылова. Сопредседатели организационного комитета: д.т.н., и.о. ректора СПбГМТУ Е.М. Апполонов, д.т.н., проф., зав. кафедрой СМК А.А. Родионов, к.т.н., нач. отделения прочности и надежности конструкций ФГУП "КГНЦ" В.М. Шапошников, д.т.н., проф., вице-президент Рос НТО судостроителей им. ак. А.Н. Крылова К.В. Рождественский. Ученый секретарь - к.т.н., доц. Е.А. Шишенин.
 
На конференции (традиционно "Бубновские чтения" проводятся раз в десять лет) было представлено 78 докладов по актуальным проблемам конструирования и прочности судов и морских сооружений, приняло участие более 100 ведущих специалистов из исследовательских институтов, университетов, проектных организаций и кораблестроительных ВУЗов.
 
Морское Инженерное Бюро представило на конференции четырнадцать докладов:
 
1. Анализ развития критериев общей и местной прочности корпусов морских судов с учетом влияния Норм прочности, созданных в 1908 г. И.Г. Бубновым. Автор - В.В. Козляков.
 
2. Проектный ряд нефтеналивных судов смешанного река-море плавания. Автор - Г.В. Егоров.
 
Всего по этому проектному ряду Морского Инженерного Бюро с 2002 года по настоящее время уже построено 78 танкеров.
 
Главная тенденция - строительство грузовых судов для европейской части ВВП России, обладающих более развитой речной функцией.
 
Выбор основных элементов танкера смешанного река-море плавания определяется путевыми условиями и стратегией будущего судовладельца, его позицией на рынке, приверженностью к тем или иным направлениям перевозок и типам грузов. В отличие от сухогрузных судов для танкеров, как правило, наиболее актуальным являются решения, обеспечивающие в заданных условиях максимальную грузоподъемность.
 
Анализ подобных альтернатив позволил выстроить параметрический ряд нефтеналивных ССП, объективно востребованных отечественными судовладельцами и на его основе разработать в Морском Инженерном Бюро проекты новых судов.
 
В состав данной сетки проектов входят востребованные на современном российском рынке следующие основные классы нефтеналивных ССП (причем, как самоходных, так и составных - барже-буксирных составов):
 
• "Волго-Балт макс" - класс, габаритные размеры которого определяются путевыми условиями Волго-Балтийского водного пути (ВБВП), в основном радиусами поворота и размерами рабочих камер шлюзов ВБВП, и имеет максимально возможную для характеристической в реке осадки 3,60 м грузоподъемность 5000-6000 т. Габариты и повышенная управляемость за счет полноповоротных винто-рулевых колонок и подруливающих устройств позволяют работать по Волге, вплоть до Астрахани;
• "Волго-Дон макс" - класс, который определяется габаритными размерами шлюзов ВДСК и имеет максимально возможную для характеристической в реке осадки 3,60 м грузоподъемность 4200-5500 т (нижнее значение относится к классам РС R1 и ББС, верхнее - к классам РРР "М-ПР 2,5"). Судно "Волго-Дон макс" класса может эксплуатироваться на линиях судов "Волго-Балт макс" класса;
• "ББК макс" - класс, размеры которого определяются путевыми условиями Беломорско-Балтийского канала (ББК) и имеет максимально возможную для характеристической в реке осадки 3,60 м грузоподъемность 2700-3000 т. Предполагает эксплуатацию на линиях, соединяющих речные поры и порт Беломорск через Беломорско-Балтийский канал, с возможностью выхода в Белое море. Судно "ББК макс" класса может эксплуатироваться на линиях судов "Волго-Балт макс" и "Волго-Дон макс" классов;
• "Лена" - класс, габаритные размеры которого определяются путевыми условиями реки Лена, а также путевыми условиями от возможного завода-строителя до выхода в море (например, от волжских верфей через ВБВП).
 
В рамках основных классов есть варианты по классам РС и РРР - R1, R2, R2-RSN, R3-RSN, "М-СП", "М-ПР" и "О-ПР", а также составные суда (ББС) под существующие толкачи типа "ОТ-2000" и под перспективые толкачи меньшей длины, под сцепы "речного" типа и под сцепы "морского" типа.
 
Важной особенностью новых проектов является наличие избыточного надводного борта для характеристической осадки, что позволяет увеличивать грузоподъемность судов при работе в морских портах, назначая при проектировании минимальный надводный борт.
 
В дополнении к перечисленным классам судовладельцы заинтересованы в танкерах меньшего дедвейта, как правило, предназначенных для заправки топливом и маслом других судов (бункеровщики) или иных видов наливного груза (растительное масло, этиленгликоль, сточные воды и т.п.).
 
Суда проектировались по правилам классификации и постройки РС - 10 проектов, РРР - 7 проектов, Польского Регистра - 1 проект, Регистра судоходства Украины - 1 проект.
 
Шесть проектов соответствуют требованиям R2, три - района R2-RSN, три - района R3-RSN, два - класса М-СП РРР, пять - класса М-ПР РРР.
 
В пяти проектах (005RST01, RST22, RST22M, RST25, RST27) отсутствует продольная переборка в ДП. Суда имеют шесть грузовых танков.
 
Девять из девятнадцати разработанных проектов используют в качестве объединенного средства обеспечения движения и управления судном полноповоротные винто-рулевые колонки (ВРК). Все суда двухвальные с винтами фиксированного шага в насадках. Главные двигатели девяти проектов могут работать на тяжелом топливе IFO 180-380. Все главные двигатели, примененные на проектах МИБ, относятся к среднеоборотным дизелям. Эксплуатационная скорость для состояния в полном грузу при 85-90% использовании МДМ составляет 10,0-12,5 узлов.
 
За счет применения полноповоротных винто-рулевых колонок была обеспечена повышенная управляемость в стесненных условиях, увеличена длина грузовой зоны, уменьшен примерно на 20% размер МО, сокращены затраты и необходимое время на монтаж и предполагаемые затраты на ремонт и обслуживание, что наиболее ярко отразилось на сроках постройки судов серии "Армада" в Турции.
 
Конструкция корпусов двух проектов соответствуют ледовой категории РС Ice2 (в старой классификации ЛУ2 или Л3), пять - Ice1 (ранее ЛУ1 или Л4), пять - "Лед 30".
 
3. Основы проектирования корпусов современных судов смешанного река-море плавания. Автор - Г.В. Егоров.
 
Современная концепция судна смешанного река-море плавания (ССП) была сформулирована в публикациях автора следующим образом: это транспортное судно с полным использованием габаритов внутренних водных путей (ВВП), максимально возможным с позиций обеспечения ходкости коэффициентом общей полноты, повышенной грузовместимостью при минимально возможной высоте борта; повышенной управляемостью в стесненных условиях и на мелководье; обоснованной эксплуатационной надежностью конструкций судового корпуса при оптимальной металлоемкости последнего.
 
В развитии изложенных в ранее опубликованных работах предлагаются следующие основные принципы проектирования судов смешанного плавания, которые реализованы и продолжают реализовываться в проектах Морского Инженерного Бюро:
 
• в соответствии с предполагаемыми направлениями перевозок и оценкой возможных потерь от простоев в ожидании погоды выбран класс РС R2 для судов и барже-буксирных составов смешанного река-море плавания "Волго-Дон макс" класса (для обеспечения постоянной эксплуатации в море, в том числе вокруг Европы), класс РРР "О-ПР 2.0" для судов и барже-буксирных составов "Волгомакс" класса (минимальный класс для эксплуатации в весеннее-летний сезон в Финском заливе и Азовском море), класс РРР М-СП 3.5 для судов северных пароходств (позволяет эксплуатировать суда в условиях морского перехода по Северном морскому пути от полуострова Таймыр до полуострова Чукотка в июле - сентябре);
• в соответствии с накопленным опытом работы выбран класс ЛУ1 (Лед 20-Лед 30) у судов смешанного плавания, предназначенных для работы в Азовском и Каспийском морях зимой, класс ЛУ1 (Лед 40) - у судов сибирских пароходств для обеспечения безопасного возврата судна после осуществления "северного" завоза на базу, ЛУ2 - для работы в Балтийском море зимой, ЛУ3 - для работы на порт Архангельск зимой;
• за счет роста эффективной высоты сечения (применение развитых непрерывных надпалубных конструкций - тронка и комингсов высотой 3,2-3,8 м - увеличена грузовместимость и снижены расходы в отечественных портах при обеспечении достаточной для выбранного класса общей продольной прочности без увеличения толщин подавляющего большинства конструкций в сравнении с минимальными толщинами по Правилам РС;
• применение продольной системы набора палубы, бортов и днища в средней части, что в сочетании с увеличением поперечной шпации и одновременном уменьшении шпации продольного набора обеспечивает более полное участие пластин корпуса в общем изгибе и лучшее восприятие локальных нагрузок при швартовках, прохождении каналов и шлюзов, сохранение приемлемого внешнего вида;
• сохранение толщин настилов и обшивок на уровне минимальных с целью минимизации массы металлического корпуса, решения задач обеспечения местной прочности и устойчивости за счет рационального сочетания элементов основного и рамного набора;
• назначение одинаковых, по возможности, толщин обшивки, стенок рамного и холостого набора для обеспечения равной долговечности по износу;
• проектирование конструкции борта, днища на восприятие эксплуатационных нагрузок, большинство которых считаются до сих пор "непроектными" (контакты с гидросооружениями, грунтом и т.п.);
• с целью увеличения фактической усталостной долговечности проектирование "гладких" конструкций поясков эквивалентного бруса с минимальным количеством технологических вырезов, приварышей и т. п., использование рационально исполненных узлов пересечения связей и плавного изменения площадей продольных связей корпуса по длине;
• исключение для танкеров внутреннего набора в грузовых танках (наружный набор верхней палубы и тронка, поперечные переборки с горизонтальными гофрами).
 
4. "Конверсия" судов как способ сохранения водного транспорта. Авторы - Г.В. Егоров, Н.В. Автутов.
 
Строительство новых судов требует значительных капиталовложений, ресурсов, покупного оборудования. В среднем новых судов сдается 10-25 единиц в год. Минимальные потребности до 2020 года в новом судостроении составляют около 350 транспортных и более 400 вспомогательных судов для воднотранспортной отрасли России. Налицо очевидный разрыв между возможностями заводов и потребностями флота.
 
В подобные кризисные периоды истории нашей страны (20-е годы, 40-е годы прошлого столетия) в первую очередь обращалось внимание на восстановление и более эффективное использование имеющихся в распоряжении технических средств, в том числе и транспортных.
 
Принципиально важным является не только продление ресурса судна и его элементов, а изменение его технико-экономических показателей, создание новых возможностей и, как результат, увеличение эффективности за счет нового качества.
 
Особое место среди существенных переоборудований занимает конверсия (от английского conversion) судна - значительная, как правило, размерная модернизация судна с предъявлением его по всем частям как нового, т.е. на соответствие требованиям международных конвенций и правил классификационного общества на дату предъявления.
 
Конверсия судов позволяет решать задачи по существенному продлению срока службы и повышению безопасности в разумные сроки и с меньшими, чем при обычном судостроении, затратами. Некоторые суда устаревают морально задолго до наступления предельного физического износа их корпусов и механизмов. Причем, преждевременное моральное старение не является, как правило, результатом просчетов при проектировании и постройке судов; зачастую их рано сдавать на слом, и выходом из такого положения может стать модернизация или переоборудование.
 
Анализируя конкретные примеры конверсии судов, можно выделить следующие основные технологические направления:
 
• увеличение главных размерений судна путем замены части его корпуса новой, более крупной (например, сухогрузы типа "Челси" проектов 005RSD06, RSD11, "Оммакс" проекта RSD08, "Единый" проекта RSD60, танкеры проектов RST05 и RST26, паром "Авангард" проекта CNF06, пассажирское судно "Империя" проекта PV02);
• увеличение главных размерений судна с помощью вставок и наделок с использованием всего старого корпуса (например, паромы типа "Смат" проекта CNF03 и "Славянин" проекта CNF09);
• сохранение малоизношенного корпуса, что характерно для пассажирских судов, с полным изменением внутренней "начинки" и оборудования, полной перепланировкой помещений (пассажирские суда проекта PV08 "Александр Грин" и проекта PV06 "Ильич").
 
Конверсия требует учета следующих накопленных в процессе эксплуатации исходного судна дефектов:
 
• коррозионный и механический износ корпусных конструкций и сварных швов, особенно утонения локального характера, которые плохо документируются и в традиционных проверочных расчетах прочности не учитываются;
• деформации настилов второго дна и второго борта в результате контакта с грузом и средствами грузообработки в портах, деформации наружной обшивки в результате контакта с грунтом на мелководье, стенками шлюзов, каналов, причальных сооружений, льдом;
• накопленные усталостные повреждения в зоне концентрации напряжений, особенно микротрещины и нарушения кристаллической структуры материала, которые не могут быть обнаружены при осмотрах;
• возможное изменение физико-механических свойств материала корпуса (старение).
 
Следует обращать внимание на возможные конструктивные и технологические ошибки, не отраженные в проектной документации, но которые могли иметь место при фактическом выполнении конструкций судов. Особенно это касается судов, которые строились на классы других обществ и не предназначались для эксплуатации в морских условиях.
 
Допускаемые для использования при строительстве нового судна элементы эксплуатировавшихся судов должны пройти процедуры дефектации, ремонта и подтверждения соответствия требованиям Правил РРР, как с точки зрения пригодности по техническому состоянию корпусных конструкций, машин и оборудования, так и по свойствам материалов, ранее использованных в эксплуатировавшихся элементах.
 
Резерв срока службы или степень изношенности указанных элементов определяют расчетом прочности и долговечности на основе проведенного анализа фактического состояния с помощью ультразвуковой толщинометрии. Объем восстановительных работ по таким конструкциям определяют как в зависимости от предполагаемого срока службы, так и в зависимости от финансовых ресурсов судовладельца.
 
При конверсии не допускается использовать по прежнему назначению бывшие в работе наиболее нагруженные и выработавшие свой усталостный ресурс корпусные конструкции. Применение эксплуатировавшихся корпусных конструкций допускается, прежде всего, при формировании сборочных единиц, которые не участвуют в обеспечении общей прочности судна, таких как объемные и плоскостные секции, располагающиеся на длине 0,30 от носового и кормового перпендикуляров, секции надстройки или ее частей; а также другие конструкции, не участвующие в общем изгибе корпуса (борта, вторые борта, поперечные связи и т.п.).
 
Перечисленные ограничения исключают из применения для нового судостроения ответственных конструкций, которые могли выработать усталостный ресурс, но повреждения которых (в виде микротрещин) могут быть не обнаружены при дефектации корпуса.
 
При этом принципиально важным является не только обеспечение ресурса судна и его элементов, а изменение его технико-экономических показателей, создание новых возможностей и, как результат, увеличение эффективности за счет нового качества.
 
Новое качество может быть обеспечено за счет изменения грузовместимости и грузоподъемности, габаритов, надводного борта, прочности корпуса, мощности силовой установки, ледовых усилений. В свою очередь такие изменения приводят к смене назначения судна, его архитектурно-конструктивного типа, районов эксплуатации.
 
Наиболее ярким примером строительства судов с использованием элементов существующих судов-доноров, является создание серии сухогрузных судов смешанного река-море плавания дедвейтом около 6000 тонн типа "Челси". В качестве доноров используются речные сухогрузные суда типа "Волго-Дон" проектов 507, 507А, 507Б и 1565 1960-х годов постройки. В основу проектов 005RSD06 и RSD11 была заложена идея применения высоких (3,5 м с учетом существующих) непрерывных продольных комингсов люков, которые позволили за счет существенного увеличения высоты сечения одновременно увеличить стандарт общей прочности корпуса судна (на 112%!!!), вместимость трюмов и грузоподъемность судна в соответствии с требованиями Международной Конвенции о грузовой марке.
 
При этом ранее наиболее нагруженные и выработавшие свой усталостный ресурс элементы - существующие комингсы и прежняя верхняя палуба оказываются в зоне, близкой к нейтральной оси эквивалентного бруса и, по сути, исключены из общего изгиба корпуса, что позволило их сохранить в составе корпуса судна. Рост момента инерции высокого поперечного сечения без увеличения толщин днища позволил увеличить момент сопротивления днища в 1,66 раза.
 
Масса порожнем судов проектов 005RSD06 и RSD11 меньше, чем судов-прототипов на 600-800 тонн, так как сокращенный расчетный срок службы (15 лет вместо обычных 25 лет) позволяет, не уменьшая стандарт общей прочности, снизить требования к минимальным толщинам многих связей, например, флоров, рамных и холостых шпангоутов, т.е. элементов, обеспечивающих в основном местную прочность. При этом снижение толщин компенсируется широкими мерами по защите от коррозии (лакокрасочные покрытия, в том числе в двойном дне и в двойных бортах). Как правило, на одном судне такого проекта устанавливается примерно 650 тонн новых конструкций (новые комингсы, вторая палуба, конструкции бака и юта, новая кормовая надстройка, новые люковые закрытия). Кроме того, в зависимости от фактического технического состояния замене подлежит примерно 550 тонн существующих элементов корпуса. Для сведений - масса порожнем судна "Челси-6" составляет 1850 тонн.
 
Итоговые затраты на изготовление одного судна проекта 005RSD06 типа "Челси" составляли в январе 2008 года около 5,2-5,5 млн. долларов США. Затраты на корпус составляли около 2,4-2,7 млн. долларов США, приобретение и капитальный ремонт оборудования - 1,8 млн. долларов США, достройка - около 1,0 млн. долларов США. Для сведений - стоимость постройки нового серийного судна проекта 006RSD05 типа "Гейдар Алиев" составляла в 2008 году около 14-15 млн. долларов США.
 
Следует отметить, что при конверсии происходит изменение качества не только суда в целом, но и его отдельных элементов. Например, за счет увеличения и мощности и количества дизель-генераторов меняются как режимы работы судовой электростанции (они становятся более безопасными и экономичными), так и обеспечиваются новые возможности - сокращается время на балластировку (экономия стояночного времени), увеличивается мощность систем кондиционирования (улучшение бытовых условий экипажа).
 
При этом необходимо ясно представлять, что сейчас, как и ранее, все схемы продления срока службы судов не являются альтернативой новому судостроению, а лишь позволяют обеспечить транспортные потребности отечественной экономики на ближайшие 10-15 лет, по сути, закрыть брешь между снижающейся провозоспособностью флота и возрастающими потребностями народного хозяйства в рамках ограниченных финансовых и производственных ресурсов.
 
5. "Линейка" черноморских грузовых и грузопассажирских паромов (требования к проектированию корпусов). Авторы - Г.В. Егоров, Д.В. Ильницкий, Д.В. Черников.
 
6. Анализ эксплуатационной надежности корпусов сухогрузных судов проекта 21-88 и 21-89. Авторы - Г.В. Егоров, А.Г. Егоров.
 
7. Особенности создания нового круизного судна "Александр Грин" с использованием корпуса судна-донора. Авторы - Г.В. Егоров, Я.В. Калугин.
 
8. Особенности конструирования нового концепта комбинированного судна "Волго-Дон макс" класса (танкера-площадки). Авторы - Г.В. Егоров, В.И. Тонюк, И.Н. Бойко.
 
9. Принципы проектирования корпусов речных паромов для северных районов России. Авторы - Г.В. Егоров, В.И. Тонюк, А.Г. Егоров.
 
10. О суммировании различных составляющих нагрузок, действующих на элементы корпусных конструкций. Автор - И.Ф. Давыдов.
 
11. Анализ остаточной обшей прочности корпуса танкера смешанного плавания с повреждениями. Автор - В.А. Нильва.
 
12. Приближенный метод расчета жесткости и прочности элементов шпангоутных рам, состоящих из безраскосных ферм и объемных отсеков однотрюмных судов докового типа с использованием теории составных стержней. Автор - Н.Ф. Бутенко.
 
13. Оценка массы корпуса грузовых судов смешанного плавания на стадии эскизного проектирования. Автор - А.Г. Егоров.
 
14. Исследование влияния района плавания на металлоемкость танкера смешанного река-море плавания. Автор - О.Г. Егорова.