Суда которым не нужны порты

Важнейшей задачей будущего является снижение транспортных расходов на перевозку массовых грузов. Об этом свидетельствует и сравнение распределения затрат средств и времени на перегрузку и перевозку штучных грузов и нефти. Предполагается, правда, что большие количества груза перевозятся непрерывно в течение длительного периода времени. Но это как раз и явится отличительной особенностью будущих перевозок массовых грузов. Тесная связь между транспортом и промышленностью или, другими словами, перерастание перевозок сырья в специализированную систему снабжения представляет собой столбовую дорогу специализированного судоходства. Благодаря этому создаются условия для оптимизации всей транспортной цепи в целом. Вначале определим, какие технические решения проистекают отсюда применительно к трансокеанским линиям. Так как снижение транспортных расходов с ростом размеров судов тем значительнее, чем больше расстояние перевозки груза, необходимо выяснить, какие имеются возможности для дальнейшего увеличения размеров судов и какие факторы этому противодействуют. Мнения экспертов по этому вопросу существенно расходятся.

В будущем придется различать два типа систем снабжения промышленных предприятий:

— прямое снабжение металлургических, нефтеперегонных, химических и тому подобных заводов, причем эти предприятия будут располагаться вблизи морского побережья, что даст возможность осуществлять прямые перевозки сырья без его промежуточной перевалки;

— непрямое снабжение промышленных предприятий с использованием фидерных транспортных средств и перевалками сырья в распределительных пунктах.

С точки зрения минимальных затрат на транспортировку, перегрузки и складирование, а также с учетом дальнейшего роста производственных мощностей перерабатывающей промышленности верхней границей оптимальных значений дедвейта можно считать: для танкеров — 250 тыс. т; для судов-навалочников, перевозящих руду, — 80-100 тыс. т. Постройка таких судов не представляет проблем. Известные трудности связаны лишь с обеспечением достаточных глубин на всем пути следования таких судов. Это заставляет ориентироваться на порты, где такие задачи могут быть решены с минимальной затратой средств. Здесь возникают пределы дальнейшего снижения транспортных расходов, в связи с чем в будущем особое значение приобретет непрямое снабжение перерабатывающих предприятий сырьем. Главное причиной этого является стремление снизить транспортные расходы за счет применения очень больших судов. Планомерное снабжение крупных промышленных комплексов сырьем будет осуществляться с разгрузочных площадок, расположенных у «глубокой воды», с помощью распределительной транспортной сети. Такую систему легче осуществить для снабжения нефтью, чем сухими грузами. Это объясняется как большим объемом перевозок нефти, так и сравнительной простотой ее перегрузки и хранения. Но аналогичная тенденция распространяется и на такие сухие массовые грузы, как руда, фосфаты, бокситы и др. В настоящее время рост размеров судов ограничивается скорее по экономическим и природным причинам, чем по техническим. Строительная стоимость танкеров, судов-навалочников и комбинированных судов, как уже отмечалось выше, определяется ценой стали, затраченной на изготовление их корпуса. Однако масса металлического корпуса с увеличением размеров судна растет медленнее грузоподъемности. Расход стали на 1 т грузоподъемности может быть снижен путем уменьшения отношения длины судна к его ширине и значительно существеннее за счет сокращения числа грузовых помещений. При увеличении дедвейта судна примерно до 300 тыс. т коэффициент утилизации водоизмещения по дедвейту (отношение дедвейта к водоизмещению) непрерывно растет. При дальнейшем увеличении размеров судна это уже не столь очевидно. Из-за большой ширины таких судов растет расход металла для обеспечения поперечной прочности, вследствие чего строительная стоимость, отнесенная к 1 т дедвейта, после перехода упомянутого предела снижается лишь в незначительной степени. Применение сталей повышенной прочности, в первую очередь для сильно нагруженных средних секций судна, положения существенным образом не изменяет.

К этому необходимо добавить, что из соображений защиты окружающей среды сейчас установлен верхний допустимый предел емкости одного грузового танка независимо от размеров судна. Такое ограничение ведет к существенному утяжелению корпуса супертанкеров. В будущем контролю за выполнением этого требования будет уделяться еще больше внимания, так как с увеличением объема грузового танка в случае аварии загрязняется большая поверхность моря. Кстати, это обстоятельство является также причиной возрастания страховых сборов с увеличением размеров танкеров. Ряд взрывов, происшедших на супертанкерах, также способствовал этому. Рассматриваемый процесс еще не завершился, однако на основании изложенных соображений можно сделать вывод о том, что кривая снижения транспортных расходов при дальнейшем увеличении размеров танкеров и навалочников будет идти значительно более полого, чем до сих пор. Тем не менее по всей вероятности это еще не означает прекращения роста размеров судов, а только свидетельствует о замедлении этого процесса. Если совсем недавно верхний предел дедвейта танкеров, перевозящих сырую нефть, увеличивался каждые два года примерно на 50— 100 тыс. т, то в будущем следует ожидать более скромного приращения. Абсолютным пределом дедвейта, видимо, следует считать 1 млн. т для танкеров и 500 тыс. т для отдельных судов, перевозящих навалочные грузы. К энергетическим установкам и маневренности таких судов, а также к методам их перегрузки будут предъявляться качественно новые требования.

Мощности энергетических установок превысят 40 МВт. При этом появятся предпосылки для внедрения атомных установок, так как их экономические показатели при таких больших мощностях будут лучше, чем у традиционных энергетических установок. Существующие в различных портах ограничения для судов-атомоходов отпадут, так как грузовые операции станут проводиться далеко от берега на рейдовых перегрузочных пунктах, а в обычный порт судну-атомоходу придется заходить только для ремонта. Имеющие очень важное значение для таких больших судов маневренные качества будут обеспечиваться благодаря применению многовальных энергетических установок. Коэффициент полезного действия одновальных установок более высокий, но один гребной винт не сможет переработать такую большую мощность. Уже сейчас составляет проблему длительность промежутка времени, требующегося для торможения. С дальнейшим увеличением размеров судов время торможения возрастет еще больше. Улучшению этого маневренного качества может способствовать применение выдвижных или поворотных закрылков с гидравлическим приводом.

Средства торможения больших судов

1 — устройство, отбрасывающее струю от гребного винта в противоположном направлении; 2 — выдвижные тормозные закрылки в средней части судна; 3 — тормозные закрылки в носу

Необходимо найти новые решения в деле организации мойки танков. Танки моют, как правило, во время балластного пробега. Грязную воду после мойки танков сбрасывали прямо в море, поэтому даже далеко в открытом море на пути следования танкеров попадались масляные пятна. В соответствии с действующими международными Правилами должны быть приняты немедленные и действенные меры, препятствующие превращению внутренних морей и прибрежных акваторий океана в загрязненные нефтью и биологически мертвые водоемы. Нефть из воды, использованной для мойки танков, можно удалить в сепараторе или путем обработки ее химикалиями. Можно, наконец, просто сдать эту воду в отстойный бассейн порта перед погрузкой. Интересы всего человечества требуют соблюдения строгих мер по охране окружающей среды. Только тогда можно будет обеспечить содержание рек и морей в чистоте для последующих поколений. И для сверхкрупных танкеров, и для больших судов, перевозящих навалочные грузы, нет подходящих портов традиционного типа. Эти суда придется обрабатывать на вынесенных далеко в море рейдовых перегрузочных станциях или специальных искусственных островах. В связи с этим следует упомянуть о проектах создания плавучих нефтегаваней. Такие рейдовые перегрузочные станции обеспечат экономические преимущества по сравнению с традиционными нефтяными портами. Отпадают большие затраты средств на углубление и поддержание требуемых глубин подходных морских каналов к портам обычного типа. Сложнее обстоит дело с разгрузкой судов-навалочников. Специализация применительно только к одному виду навалочного груза здесь не всегда возможна. Для достижения приемлемой скорости перегрузки приходится искать новые пути. Кардинальных изменений в деле перегрузки навалочных грузов можно добиться путем их разжижения. Такой способ, примененный пока только при перегрузке руды, способствует заметному уменьшению расходов на перегрузку по сравнению с обычной перегрузкой при использовании грейферов.

Измельченные навалочные грузы после добавки воды превращаются в пульпу, содержащую 75% твердых веществ (по массе) и 25% воды. Пульпа нагнетается насосами по пульпопроводу в грузовой трюм судна. Здесь руда оседает, а накопившуюся сверху воду удаляют насосами. Влажность остающегося в трюме рудного концентрата падает в зависимости от вида руды до 5—10%, т. е. становится ниже того предела, когда груз превращается в кашицу. Это очень важно, так как в противном случае качка смогла бы вызвать опасные для судна смещения груза в трюме. Перед выгрузкой руду снова разжижают. Для этого по специальному трубопроводу в расположенные внутри трюма сопла подается вода под давлением. Струи воды, вырывающиеся из сопл, быстро превращают руду в пульпу. Наличие сопл в трюме, конечно, усложняет транспортировку и выгрузку сухих навалочных грузов в случае их перевозки на этом судне. С целью сохранения конструкции трюма неизменной предлагается вводить в трюм специальную снабженную гидропультами пульпозаборную трубу типа грунтозаборных труб с гидравлическими рыхлителями грунта, применяемых на самоотвозных землесосах. При подаче воды под давлением в гидропульты бьющие из них струи воды превращают руду в пульпу, которая засасывается пульпозаборной трубой и по пульпопроводу транспортируется на берег. Такое перегрузочное устройство можно смонтировать как на самом судне, так и на берегу. Такую систему можно применять для перегрузки любого навалочного груза, если перевод в состояние пульпы не вызывает снижения его качества. Наиболее благоприятные возможности в этом плане имеются у измельченного рудного концентрата, бокситов и, с ограничениями, у угля. До фазы насыщенного раствора можно разжижать различные соли.

Выгрузка руды на подводный склад через люки в днище рудовоза и забор руды землесосом

Если навалочные грузы не боятся воды, то возможен и другой способ их разгрузки. Грузы можно выгружать на устроенный на дне моря подводный склад через люки в днище судна, подобные днищевым дверцам грунтоотвозных шаланд. Грузы с подводного склада можно забирать ленточными конвейерами или с помощью землесоса. Гидравлические способы перегрузки идеально подходят для твердого минерального сырья, добываемого на дне моря. Ему-то уж вода не повредит. В связи с этим можно ожидать расширения сферы применения этих способов. Возможно, даже удастся освободить большие площади в портах за счет перевода штабелей навалочных грузов на подводное хранение.

Рейдовое выносное устройство для разгрузки навалочных грузов

Можно усовершенствовать также и перегрузочные устройства для сухих навалочных грузов с целью оптимизации процесса разгрузки, поскольку современные способы погрузки навалочников в принципе могут считаться удовлетворительными. Вследствие того, что перевозки таких грузов имеют постоянный характер, появилась возможность обеспечить максимальное соответствие конструкции судна и перегрузочных устройств. В таких условиях наиболее подходящими являются перегрузочные устройства непрерывного действия, особенно многочерпаковые перегружатели.

Разгрузочный док для судов, перевозящих навалочные грузы

1 — ленточный конвейер, проложенный по дну докового котлована; 2 — доковые клетки, на которые опирается разгружаемое судно; 3 — батопорт (ворота дока)

Разгрузка сухих навалочных грузов через днищевые люки возможна в специально оборудованных сухих или плавучих доках. После докования груз через специальные люки в днище судна высыпается на установленный под днищем судна ленточный конвейер, доставляющий груз на склад. Производительность такой перегрузочной системы весьма высокая, но громадные затраты на постройку специального разгрузочного дока смогут оправдаться только в случае непрерывного поступления очень больших количеств груза, значительно превышающих сегодняшний уровень.

Разгрузка судна для перевозки навалочных грузов с помощью кессонного конвейерного устройства

1 — притопленный плавучий ящик (кессон) с ленточным конвейером; 2 — уплотнение между днищем судна и кессоном; 3 — подъем груза

Согласно другому решению выгрузка сухих навалочных грузов производится с судна через днищевые люки на плаву. В этом случае под днище судна подводится длинный кессон с установленным в нем ленточным конвейером. Водонепроницаемость кессона обеспечивается за счет плотного поджимания верхних его поверхностей к днищу судна силами плавучести, возникающими при осушении балластных отсеков кессона. Одна из самых главных проблем состоит в том, чтобы повысить грузоподъемность судна без увеличения его осадки. Первой возможностью на этом пути является увеличение отношения ширины судна к его осадке. Но уменьшение осадки таким способом сопряжено с появлением ряда недостатков:

— возрастают статические изгибающие и крутящие моменты, действующие на корпус, что приводит к возрастанию его массы, а соответственно, и строительной стоимости судна;

— повышается сопротивление воды;

— вылет у береговых перегрузочных средств для навалочных грузов должен быть увеличен, в связи с чем ухудшатся условия разгрузки судна.

Но невзирая на все эти недостатки, такой путь уменьшения осадки найдет применение, особенно на коротких и средних линиях, где уменьшение скорости движения судна сказывается не так существенно, как на линиях большой протяженности. Другой путь решения проблемы основывается на использовании принципа плавучего дока. Танкер, внешне почти не отличающийся от обычного, состоит из трех частей, одна из которых — нижняя часть — играет роль своего рода плавучего дока. В ней расположены балластные цистерны и несколько грузовых танков, а в корме доковой части размещены энергетическая установка и жилые помещения. На док-палубу нижней части судна принимаются две другие части, в которых размещаются грузовые танки. При плавании на глубокой воде все три части судна составляют одно целое. При подходе к мелководному району моря водяные балластные цистерны в доковой части судна заполняются, что позволяет двум частям судна с грузовыми танками всплыть, сойти с док-палубы и автономно следовать на буксире для разгрузки в порт. Затем балластные цистерны доковой части судна осушаются, благодаря чему ее осадка уменьшается и она своим ходом идет в порт. Осадка частей такого составного судна при автономном плавании составляет лишь около 60% осадки судна в сборе.

Составной танкер

А — докующая часть с энергетической установкой; В — всплывающая средняя часть грузовых танков; С — всплывающая носовая часть грузовых танков

Этот интересный вариант, конечно, лишь в определенных условиях имеет преимущества по сравнению с судном обычного типа — супертанкером с увеличенным отношением ширины к осадке. Применение предлагаемого составного судна ограничено перевозкой жидких грузов. По крайней мере в доковой части сухие грузы возить нельзя, так как там затруднено устройство люков и их закрытий, но во всплывающих грузовых частях судна перевозка сухих грузов вполне возможна. Имеются и другие варианты: например, составной танкер из четырех секций грузоподъемностью по 250 тыс. т каждая с вертикальными плоскостями разъема. Пути сокращения стояночного времени судов уже рассматривались. В связи с уменьшением осадки открываются еще некоторые другие возможности в этом направлении.

Проект танкера, состоящего из четырех частей грузоподъемностью по 250 тыс. т каждая

Как сократить расходы, связанные со стоянкой судов в портах? Из чего складываются эти расходы? Судно в порту вынуждено «непроизводительно» ожидать окончания грузовых работ, в то время как расходуются средства на его содержание, включая амортизационные отчисления от его строительной стоимости. Но с перегрузочными работами непосредственно связана только та часть судна, в которой перевозится груз. Содержание этой части судна — судовых трюмов обходится существенно дешевле, чем энергетической установки, навигационного оборудования и др. Судовые трюмы представляют собой просто плавучие склады. Если разделить судно на две части, то получится представленный уже при рассмотрении контейнерных перевозок тип судна. Отделяемая грузовая часть судна — лихтер может быть выгружена и погружена снова без всякой спешки, а в это время другая часть судна — буксир могла бы совершить рейс с другим заранее нагруженным лихтером. Необходимо отметить, что конструкция лихтеров весьма проста и, как следствие, низка их строительная стоимость. К этому остается добавить, что возможна широкая унификация главных размерений лихтеров, а также максимальная приспособленность конструкции лихтера к какому-то определенному виду груза.

Большой лихтер с буксиром-толкачом

Большие лихтеры имеют гораздо большее значение для перевозок навалочных грузов, чем контейнеров. Если в настоящее время лихтеры применяют только для каботажных перевозок, то в будущем крупнотоннажные лихтеры грузоподъемностью 50 тыс. т и больше будут использовать и на дальних морских перевозках. На внутренних водных путях в последние годы были поставлены опыты по перевозке нефти в буксируемых эластичных емкостях из неопрена. При этом обнаружились плохие маневренные качества и слишком большое сопротивление такой буксируемой емкости. При морских буксировках часть недостатков может отпасть. Так, при больших размерах буксируемым емкостям можно будет придать более благоприятную в смысле уменьшения сопротивления форму. Можно забалластировать емкости и буксировать их в подводном положении, что значительно снизит сопротивление воды их движению. Поблизости от порта назначения вдуванием воздуха можно обеспечить емкостям дополнительную плавучесть и они всплывут. «Балластный пробег» порожних сложенных емкостей из пластика будет проходить на палубе буксирного судна, на котором для обслуживания пластиковых емкостей следует предусмотреть соответствующее дополнительное оборудование.

«Нефтяная колбаса» — перевозка нефти в буксируемых неопреновых мягких емкостях

Как уже говорилось ранее, для вывоза нефти, добываемой в Арктике, могут быть применены подводные танкеры с атомной энергетической установкой. Подводный танкер будет также интересной альтернативой при добыче нефти на морских просторах. Наряду с перевозками нефти существенно возросло значение перевозок сжиженного газа, в первую очередь природных газов, главной составляющей которых является метан. Перевозят также и попутные газы, получаемые при добычи нефти, прежде всего пропан и бутан. Перевозить все эти газы по морю экономично можно только в сжиженном виде. В связи с низкими температурами сжижения, которые у природных газов составляют менее — 160°С, перед судостроителями встают трудные проблемы, о которых уже было упомянуто ранее.

Погрузка подводного танкера у сборного танка морских подводных нефтепромыслов

На танкерах-газовозах большой объем занимают изоляция, имеющая низкий удельный вес. Кроме того, из-за сферической или цилиндрической формы грузовых цистерн остается много неиспользуемого пространства. Все это приводит к тому, что грузоподъемность танкеров-газовозов используется не полностью. Корпуса судов этого типа целесообразно строить из другого материала, например из напряженного железобетона. Большая масса такого корпуса не явится серьезным препятствием. Уже разработаны проекты железобетонных танкеров-газовозов для перевозки сжиженных газов. После решения ряда технологических проблем может найти применение и техническое стекло, которому предсказывают большое будущее. Особую трудность вызывает испарение жидких газов, исключить которое полностью невозможно. Испаряющиеся газы либо снова сжижаются в судовых агрегатах, либо используются в качестве топлива в парогенераторах или котлах паровых турбин, обычно являющихся главными двигателями танкеров-газовозов, перевозящих сжиженные природные газы. Поскольку громадные количества перевозимых морем газов, как правило, не перерабатываются непосредственно в портах, а транспортируются далее в глубь материка по газопроводам, станции для разгрузки танкеров-газовозов можно строить вне портов в любом наиболее удобном географически пункте побережья.

Танкер-газовоз для перевозки сжиженных газов с корпусом из напряженного железобетона

Все большее значение приобретают плавучие станции для сжижения газов и погрузки их на танкеры-газовозы. Эти плавучие сооружения строят на судостроительных верфях, а затем буксируют морем к месту постоянной стоянки. Хотя природный газ сохранит свою роль в качестве источника энергии и в будущем, не следует все же ожидать существенного увеличения объема перевозок газа морем. Танкеры-газовозы не только дороги, но и очень опасны в эксплуатации. Авария с перевозящим большое количество метана танкером, случись она в порту или вблизи от густонаселенного района, имела бы катастрофические последствия. В связи с этим разгрузку танкеров-газовозов и превращение сжиженного газа в газообразное состояние следует производить в отдаленных местностях или на специальных плавучих станциях, а не в портах. Необходимо также учесть, что на линиях малой и средней протяженности по экономическим соображениям предпочтительнее использовать трубопроводный транспорт. Эксплуатация 2000-километрового газопровода «Союз» в доказывает высокую производительность и надежность этого вида транспорта. В ближайшие годы будут построены газопроводы длиной до 5000 км, так что на долю танкеров-газовозов останутся преимущественно трансокеанские перевозки газа.

Плавучая станция для сжижения газа и его погрузки

Нефть и сжиженный газ, конечно, не единственные жидкие грузы, которые непрерывно и в массовом порядке перевозятся морем. Существенно расширятся в будущем морские перевозки нефтепродуктов и химикалии. Если для перевозок производных нефти уже имеется достаточно универсальное решение в виде танкеров-продуктовозов, которые будут применяться еще в течение длительного периода, то для морских перевозок химикалий потребуется дальнейшая специализация судов и перегрузочных средств. Эта специализация коснется, прежде всего, конструкции и материала грузовых цистерн и трубопроводов, так как особые свойства кислот и щелочей выдвигают повышенные требования к защите от коррозии. Необходимо также предусмотреть меры предосторожности для охраны окружающей среды.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика