Для некоторых видов транспортных судов применяются другие характеристики вместимости.
Для контейнерных судов ячеистого типа (рисунок 10) в качестве характеристики грузовместимости используют контейнеровместимость, выраженную в количестве 20-футовых контейнеров, принимаемых на борт судна.
Рис. 10. Контейнеровоз ячеистого типа
Следует отметить, что контейнеровместимость ячеистого контейнеровоза включает в себя все контейнеры: размещенные как в трюмах, так и на палубе и крышках грузовых люков. Поэтому у ячеистых контейнеровозов величина контейнеровместимости не имеет прямой и однозначной связи с высотой борта.
Пассажирские суда оцениваются пассажировместимостью – количеством пассажиров. Во всех международных и национальных правилах классификации и постройки судов пассажирами называют людей, находящихся на борту судна и не выполняющих какие-либо работ, связанных с управлением или назначением судна.
Так как пассажиры на пассажирских судах размещаются не только в корпусе судна, но в развитых (больших) надстройках, дополнительной характеристикой объемов судна, предназначенных для получения доходов, служит регистровый тоннаж. (смотри п. 4.4).
Регистровая вместимость
Регистровая вместимость (другое название – «регистровый тоннаж») является одной из количественных характеристик судна, дающих представление о его размерах. Регистровая вместимость каждого судна рассчитывается в соответствии с национальными правилами, а для судов, совершающих международные рейсы – в соответствии с Международной Конвенцией по обмеру судов 1969 г. На основании расчета по этим правилам судну выдаётся документ – «Мерительное свидетельство», где указана его регистровая вместимость. Такое название – «Мерительное свидетельство» и «Международная Конвенция по обмеру судов» - эти документы получили потому, что для расчета регистровой вместимости необходимо измерить определенным образом размеры помещений судна.
Так как от величины регистровой вместимости зависят различные сборы и налоги, уменьшающие доходы судовладельца, естественно стремление уменьшать регистровый тоннаж судов различными способами.
Ранее (до 1969 г.) регистровая вместимость оценивалась в «регистровых тоннах», поэтому и существовало понятие «регистровый тоннаж». Одна «регистровая тонна» означала объем, равный 100 кубическим футам, или 2,83 кубического метра.
В соответствии с Международной Конвенцией по обмеру судов 1969 г. регистровая вместимость подразделяется на валовую (GT) и чистую (NT).
В настоящее время регистровая вместимость измеряется в единицах, не имеющих какой-либо размерности. Например, в Мерительном свидетельстве указывается – GT = 5650, NT = 3050.
Однако, в современной практике для оценки величины регистровой вместимости часто используют термин - «регистровый тоннаж», хотя он был исключен из текста Международной конвенции по обмеру судов более 40 лет назад.
Проектант судна должен знать, что в некоторых нормативных документах (правилах постройки и эксплуатации) величина регистровой вместимости служит основанием для резкого изменения технических требований к судну.
Например, в соответствии с Международной Конвенцией о незагрязнении с судов (МАРПОЛ 73/78) суда с валовой вместимостью 400 и более требуется оборудовать танком для сбора нефтяных остатков. Для судов с меньшей регистровой вместимостью такое оборудование не требуется.
Валовая вместимость GTрассчитывается как произведение общего объема всех закрытых для воздействия моря пространств на суднеWна коэффициент k1, зависящий от W:
GT = k1 W,
гдеk1 = 0,2 + 0,02lgW;
объём W измеряется в кубических метрах.
Чистую вместимость NT определяют по выражению (формула приведена в сокращенном виде, используемом для грузовых судов):
NT = k2Wс(
)2,
где: k2 = 0,2 + 0,02lgWс;
Wс – общий объём всех грузовых помещений судна;
объём Wс измеряется в кубических метрах.
Точный расчет регистровой вместимости возможен только после окончания разработки чертежей общего расположения судна, так как именно с особенностями общего расположения связаны все расчеты (измерения), выполняемые по Правилам обмера.
Однако на начальных этапах проектирования судна может возникнуть необходимость оценки регистровой вместимости. Для этих целей пригодны следующие приближённые зависимости [2]:
Танкеры и суда для перевозки массовых грузов GT ≈ 0,65DW
Универсальные сухогрузные суда GT ≈ 0,70DW
Рефрижераторные и контейнерные суда GT ≈ DW.
Приблизительное соотношение между валовой (GT) и чистой (NT) вместимостью для грузовых судов
NT ≈ 0,55 GT.
Уравнение вместимости
После определения водоизмещения D проектант должен выбрать в первом приближении главные размерения и форму корпуса, обеспечивающие выполнение всех требований к мореходным и эксплуатационным качествам судна.
Одним из таких качеств является вместимость W. В корпусе судна, имеющем размерения L, B, H должны разместиться помещения, объёмы которых на этой стадии проектирования можно определить достаточно точно.
К таким объёмам относятся (рисунок 11):
- объём грузовых помещений (грузовместимость);
- объём помещения судовой энергетической установки (машинного отделения);
- объём цистерн судовых энергетических запасов;
- объём цистерн пресной воды для экипажа;
- объём балластных цистерн;
- объём других помещений (сухих отсеков).
Так как главные размерения судна описывают теоретические размеры судна, вышеперечисленные объемы также должны быть представлены в виде необходимой теоретической вместимости
Wт = ki Wтреб,
где: Wтреб – требуемый объём помещения;
ki >1,0 – коэффициент, учитывающий вычеты из теоретической вместимости ΔWi
| - балласт |
| - СЭУ |
| - груз |
| - сухие отсеки |
| пресная вода |
| - СЭЗ |
Рис. 11. Основные помещения, расположенные в корпусе судна
Теоретическая вместимость грузовых помещений Wт гр зависит от указанных в задании на проектирование судна полезной грузоподъёмности Ргр и транспортной характеристики груза, определяющей его объём – удельной погрузочной кубатуры μгр (для сухих грузов) или плотности груза ρгр (для наливных грузов)
Wт гр = kгр μгр Ргр или Wт гр = kгр Ргр/ ρгр
Теоретическая вместимость помещений судовой энергетической установки Wт сэу может быть приближенно определена по формуле
Wт сэу = μсэуN,
где: N – мощность судовой энергетической установки, величина которой может быть первом приближении определенна после решения уравнения масс;
μсэу [м3/кВт] - измеритель объёма помещения судовой энергетической установки Wт сэу, отнесенный к мощности N. Величина μсэу может быть определена по данным судна-прототипа
μсэу = μсэу0 = Wт сэу0/ N0
Теоретическая вместимость цистерн судовых энергетических запасов
Wт сэз может быть определена по формуле
Wт сэз = kц Рсэз/ ρсэз,
где: Рсэз – масса судовых энергетических запасов, определенная при решении уравнения масс;
kц >1,0 – коэффициент, учитывающий вычеты из теоретической вместимости;
ρсэз - плотность судовых энергетических запасов.
Теоретическая вместимость цистерн пресной воды Wт пр. вод может быть определена по формуле
Wт пр. вод = kц Р пр. вод / ρ пр. вод
Если учесть, что набор цистерн пресной воды, как правило, обращён наружу, поэтому kц = 1, а пресная вода имеет плотность ρ пр. вод = 1,0 т/м3, можно в первом приближении считать, что теоретическая вместимость численно равна массе пресной воды:
Wт пр. вод = Р пр. вод
Теоретическая вместимость балластных цистерн Wт бл на этом этапе проектирования судна может быть задана в долях от грузовместимости на основании исследований вместимости судов-прототипов
Wт бл = kбл Wт гр
В среднем для транспортных судов kбл ≈ 0,25 ÷ 0,35.
Помимо вышеперечисленных объёмов в основном корпусе судна располагаются сухие отсеки.
К ним относятся помещения судовых устройств (цепные ящики, румпельное отделение, помещение подруливающего устройства), помещения судовых систем (насосные отделения, коридоры труб и т.п.), общесудовые кладовые, сухие отсеки и коффердамы (помещения, отделяющие друг от друга такие помещения, которые не должны располагаться рядом друг с другом, например, цистерны воды и топлива).
Объёмы этих помещений на этапе выбора главных размерений можно приближённо учесть умножением суммарной теоретической вместимости ∑Wт i на коэффициент сухих отсеков kсо>1,0. Величина коэффициента сухих отсеков для транспортных судов колеблется в пределах kсо = 1,04 ÷ 1,08.
Тогда общая требуемая теоретическая вместимость корпуса судна Wт
Wт = kсо ∑Wт i = kсо (Wт гр + Wт сэу + Wт сэз + Wт пр. вод + Wт бл)
Геометрическое описание формы корпуса, в котором должны быть размещены объёмы Wт может быть представлено в виде:
W = δппLBH,
где δпп – коэффициент общей полноты подпалубного объема корпуса судна.
Величину коэффициента общей полноты подпалубного объёма δпп можно определить, если экстраполировать зависимость изменения коэффициента общей полноты судна δ от осадки на всю высоту борта судна Н (рисунок 12):
.
| Т |
| Н |
| Z |
| δ |
| δ |
| δпп |
| Δδ |
| δ=f(z) |
Рис. 12. Определение величины коэффициента полноты
подпалубного объёма корпуса δпп = δ + Δδ
Уравнение вместимости приобретает окончательный вид:
δппLBH = kсо (Wт гр + Wт сэу + Wт сэз + Wт пр. вод + Wт бл),
где левая часть представляет собой упрощенное геометрическое описание всего корпуса судна, а правая – требуемую суммарную вместимость помещений в основном корпусе судна.
В уравнении вместимости имеется несколько неизвестных: δпп, L, B и H. Величины δпп, L и B определяют объём подводной части и непосредственно связаны с водоизмещением судна D. При известных δпп, L и B высота борта Н, найденная при решении уравнения вместимости, обеспечит будущему судну необходимую вместимость основного корпуса.
Так как все качества судна взаимосвязаны, для определения основных элементов судна δпп, L, B, Т и H наиболее целесообразным является совместное решение уравнений теории проектирования судов, описывающих мореходные и эксплуатационные качества судна.
