Говорит Михаил Францев
Говорит Михаил Францев
Экспертное мнение специалиста по речному флоту

На пороге эры композита. Часть 3

- A + КомментарииПрочитано 241 раз   |
Классификация судов из композиционных материалов с учетом их функционального назначения.

В настоящее время большую часть мирового современного малотоннажного флота различного назначения составляют суда, имеющие корпуса из неметаллических композиционных материалов.

Примерная классификация существующих малых судов и катеров, имеющих корпуса из композиционных материалов приведена в таблице.

Классификация судов из композиционных материалов
 
Суда из композиционных материалов
По назначению
Служебно-разъездные суда Промысловые суда Спасательные суда Пассажирские суда Специализированные суда
По скорости движения
Тихоходные Скоростные
По режиму движения
Водоизмещающие Переходного режима

Глиссирующие
С аэростатическим поддержанием С аэро- и гидро- динамическим поддержанием
По устройству корпусов
Однокорпусные Многокорпусные Компромиссные
По объему применения композиционных материалов в конструкции
Имеющие корпус и верхние строения из композиционных материалов Имеющие только верхние строения из композиционных материалов
По характеру обводов
Круглоскулые Остроскулые С упрощенными обводами
По расположению реданов
С продольными реданами С поперечными реданами Без реданов
По типу движителя
Гребной винт Поворотно-откидная колонка

Водомет
Угловая колонка Привод Арнесона

Воздушный винт
По архитектурно-компоновочной схеме
Протяженная надстройка
(рубка)
Носовое расположение надстройки (рубки) Среднее
расположение надстройки
(рубки)
Кормовое
расположение надстройки
(рубки)
По расположению МО
Среднее расположение МО Кормовое расположение МО
По наличию активных органов управления
Поворотно-откидные колонки Угловые колонки Подруливающие устройства Без активных органов управления


Главные размерения и характеристики судов из композиционных материалов изменяются в достаточно широких пределах и достигают, в настоящее время, весьма больших величин. Для примера могут быть приведены характеристики серии корветов класса "Visby" (Швеция), водоизмещение которых  составляет  650 тонн, длина - 72,6 метра, а ширина - 10,4 метра. Корабль, дальность плавания которого составляет 2,3 тысячи морских миль, способен развивать скорость до 35 узлов. В данной классификации рассматриваются основные типы, особенности архитектурно – компоновочных схем и конструктивных решений судов из композитов.

Предложена иерархическая схема классификации судов из композиционных материалов, позволяющая при выборе близкого прототипа при проектировании двигаться по мере декомпозиции задачи от общих принципов устройства судна к выбору частных элементов его конструкции.
 
Михаил Францев

Рис. 1. Глиссирующее прогулочное судно полностью из композиционных материалов со средним расположением верхних строений, кормовым расположением МО, водометами, подруливающими устройствами.

В качестве начального уровня классификации принято назначение судна. Оно в большой степени определяет внешнюю задачу проектирования судна и формирует семейство целевых функций.

По назначению суда могут быть отнесены к одной из следующих подгрупп:
  • суда служебно-разъездного и прогулочного назначения;
  • промысловые суда;
  • спасательные суда;
  • пассажирские суда;
  • суда специального назначения.

Наиболее массовыми судами из композиционных материалов в мире являются суда служебно-разъездного и прогулочного назначения, а также промысловые суда. Существенно менее распространены пассажирские и спасательные суда. Группа судов специального назначения охватывает все остальные суда из композиционных материалов и является весьма крупной, хотя и разнородной по составу.

Следующим уровнем классификации является уровень, определяющий скоростной режим движения. Этот признак в большой степени определяет особенности конструкции судна и объем требований к судну, который должен быть удовлетворен при проектировании. По скоростному режиму суда разделяются на две подгруппы:
  • тихоходные суда;
  • скоростные суда;
Михаил Францев

Рис. 2. Прогулочное судно переходного режима движения, полностью из композиционных материалов с протяженными верхними строениями, средним расположением МО, гребным винтом, подруливающим устройством.

Уровнем классификации, позволяющим конкретизировать конструкцию судна по выбранному скоростному диапазону, является уровень, классифицирующий суда из композитов по режиму движения. По режиму движения суда разделяются на следующие подгруппы:
  • водоизмещающие суда;
  • суда переходного режима движения;
  • суда глиссирующие;
  • суда с аэростатическим поддержанием (СВП);
  • суда с аэро- и гидродинамическим поддержанием (СПК и экранопланы);

Следующим уровнем классификации, позволяющим конкретизировать конструкцию судна на основе ранее выбранных особенностей, является уровень, классифицирующий суда из композитов по устройству корпуса. Граница между судами этой подгруппы размыта, но достаточно достоверным критерием отнесения судна к той или иной подгруппе является сопоставительный анализ объема корпусов, позволяющий провести границу между собственно корпусом, а также аутригером или спонсоном. Этот уровень разделяет суда из композитов на три подгруппы:
  • однокорпусные суда;
  • многокорпусные суда;
  • компромиссные суда.
Михаил Францев

Рис. 3. Пассажирский глиссирующий катамаран полностью из композиционных материалов с носовым расположением рубки и продольными реданами.
 
Михаил Францев

Рис. 4. Тримаран переходного режима с круглоскулыми обводами, протяженными верхними строениями, полностью из композиционных материалов, кормовым расположением МО.

Важным уровнем конкретизации конструкции судна из композиционных материалов является определение объема использования композиционных материалов в конструкции судна. Этот уровень наряду с массовыми и размерными характеристиками судна, определяет конструктивные и технологические особенности его устройства. Этот уровень разделяет суда из композитов на две подгруппы:
  • суда, имеющие корпус и верхние строения из композитов;
  • суда, имеющие только верхние строения из композитов;

Уровень классификации судов, позволяющий определить особенности их обводов, подразделяет суда из композитов три подгруппы:
  • суда с круглоскулыми обводами;
  • суда с остроскулыми обводами;
  • суда, имеющие упрощенные обводы: (разворачивающиеся на плоскость и состоящие из плоских поверхностей);
Михаил Францев

Рис. 5. Однокорпусное судно специального назначения переходного режима движения полностью из композиционных материалов.

Еще один уровень классификации судов, позволяющий конкретизировать особенности их обводов, подразделяет суда из композитов три подгруппы:
  • суда с продольными реданами;
  • суда с поперечными реданами;
  • суда без реданов.

Весьма важным уровнем конкретизации конструкции судна из композиционных материалов является уровень, определяющий тип его движителя. Этот уровень в большой степени определяет особенности устройства судовой энергетической
 
Михаил Францев

Рис. 6. Пассажирское глиссирующее судно, полностью из композиционных материалов со средним расположением верхних строений, кормовым расположением МО.
 
Михаил Францев

Рис. 7. Служебно-разъездное глиссирующее судно, полностью из композиционных материалов со средним расположением верхних строений, кормовым расположением МО.
 
Михаил Францев

Рис. 8. Пассажирское судно с аэростатическим поддержанием, алюминиевым корпусом и протяженными верхними строениями из композиционных материалов, кормовым расположением МО, воздушными винтами.

Этот уровень разделяет суда из композитов на шесть подгрупп:
  • суда с гребным винтом;
  • суда с воздушным винтом;
  • суда с поворотно – откидными колонками;
  • суда с угловыми колонками;
  • суда с частично погруженным гребным винтом (приводом Арнесона);
  • суда с водометом.

Еще одним важным уровнем конкретизации конструкции судна из композиционных материалов, определяющим его компоновку, является уровень, характеризующий тип его верхних строений. Этот уровень в большой степени определяет особенности расположения объемов судна по его длине и высоте. Этот уровень разделяет суда из композитов на четыре подгруппы:
  • суда с протяженными верхними строениями;
  • суда с носовым расположением верхних строений;
  • суда со средним расположением верхних строений;
  • суда с кормовым расположением верхних строений.

Важным уровнем конкретизации конструкции судна из композиционных материалов, определяющим его компоновку, является, также, уровень, характеризующий тип расположение машинного отделения или моторного отсека. Этот уровень в большой степени определяет особенности расположения объемов в корпусе судна. Этот уровень разделяет суда из композитов на две подгруппы:
  • суда со средним расположением машинного отделения;
  • суда с кормовым расположением машинного отделения.
Михаил Францев

Рис. 9. Глиссирующее промысловое судно с алюминиевым корпусом и носовым расположением верхних строений из композиционных материалов, средним расположением МО, гребным винтом и продольными реданами.
 
Михаил Францев

Рис. 10. Промысловое водоизмещающее судно с круглоскулыми обводами, носовым расположением верхних строений, полностью из композиционных материалов, со средним расположением МО и гребным винтом.
 
Михаил Францев

Рис. 11. Водоизмещающее спасательное судно полностью из композиционных материалов, протяженными верхними строениями.

Заключительным уровнем классификации, конкретизирующим основные особенности конструкции судна из композиционных материалов в области его маневренных характеристик, является, уровень, характеризующий судно с точки зрения наличия активных органов управления. Этот уровень разделяет суда из композитов на четыре подгруппы:
  • суда с угловыми колонками;
  • суда с поворотно-откидными колонками;
  • суда с подруливающими устройствами;
  • суда без активных органов управления.

На рисунках 1 – 11 приведены примеры судов из композиционных материалов различного назначения и конструкции, построенных в Европе, Азии, Америке и Австралии, которые классифицированы по приведенной выше схеме.

Продолжение следует
 
Михаил Францев


 
Поделиться новостью
Подписка Корабел.ру экономит ваше время
Подпишитесь на ежедневную рассылку новостей и будьте в курсе всего самого важного и интересного!

Комментарии   19.

Чтобы принять участие в обсуждении, пожалуйста Авторизуйтесь или Зарегистрируйтесь или
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 06:08Хороший обзор, несколько комментариев:
1.Куда из классификации делитсь прогулочные суда? Их существенно больше, чем всех остальных судов из композитов. Это отдельная группа, их нельзя объединять со "служебно-разездными", т.к. для прогулочных судов свои правила. Прогулочные суда (recreational craft) сертифицируются по RCD, а служебно-разездные в принятой международной практике классификации относятся к "patrol craft" (см.определения) и идут на соотвествующий класс классификационного общества.
Ну и до кучи, есть еще спортивные суда, для которых также свои правила.
2.По типу движителя
- Должны быть еще парусные и гребные суда?
- Пропущен тип движетеля "pod drive" - например Volvo Penta IPS, Zeus и др.
- Привод Арнесона - это группа называется "частично погруженный винт" (surface drive), т.к. есть и другие подобные движители от других производителей, не связанные с патентом Арнесона, например SDS, Levi Drive и др.
- Подвесной мотор?
- Сейч далее...
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 06:26Ну, и по архитектурно-компоновочной схеме, поскольку суда из КМ в основном малые, а они бывают "палубные", "частично запалубленные" и "открытые", плюс RIB как отдельный аритектурный тип судна. Достаточно открыть любые правила и посмотреть определения, например, DNVGL 0342 или ISO Small Craft.
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 10:20Согласен, Альберт! Спасибо за комментарии. Эту классификацию я делал достаточно давно и после практически не корректировал. По поводу ЧПГВ я многократно сталкивался с тем, что под этим названием его мало знают (в основном, только специалисты). А коммерческое название из яхтенных журналов - прижилось. Поскольку у нас сейчас с прогулочными судами полная каша я эту группу включил в состав служебно-разъездных (или просто разъездных) ибо функционально они не отличаются. Вообще, любая классификация (на мой взгляд) - это самое сложное, ибо нужно провести условные границы и распределить по условным полкам. А иерархическая сложность при этом только возрастает. В спортивные суда входит все, начиная от каяков и байдарок и кончая лодками "скиф" с яхтами посередине. На мой взгляд это уже заведование журнала "Катера и Яхты". То же можно сказать о парусниках различных калибров - от "Оптимиста" до океанских яхт. Нельзя объять необъятное. Кстати, выяснилось, что промысловых судов из композитов (всех) в далее...
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 10:31Функционально и архитектурно прогулочные и разъездные суда очень даже отличаются, в частности по моточасам и составу оборудования. На разъедных судах не ставят джакузи и держатели для спиннингов :) Ну и говоря о конструкции таких судов из композитов - запасы прочности у прогулочных 2.0, у всех остальных - до 3.3...
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 10:25Спасательные бортовые суда для "большого флота" включают и РИБы, и палубные, и беспалубные шлюпки, и шлюпки с надстроками, и сбрасываемые шлюпки. Я думаю, что судам этого назначения я посвящу отдельный раздел. Но не завтра, потому что подготовлено уже много материала.
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 10:40РИБы бывают не только спасательными/бортовыми, полно патрульных и прочих судов такого типа... Это самостоятельный архитектурный тип судов, основанный на сочетании жесткого днища и надувных бортов. Сюда же примыкают суда с "жестконадутым" бортом из вспененного материала. Сводить их функции к исключтилельно спасательным нельзя, они гораздо шире, например на Темзе на больших RIB-ах катают туристов под мостами.
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 10:41Вообще использование судов, на мой взгляд, главное препятствие для любой классификации. Например, глиссирующий катер длиной 6-8 м приобретается для перемещений по водоему каких-либо должностных лиц. Понятно, что он служебно-разъездной. Этот же катер, приобретенный для воскресных прогулок и летних походов, становится прогулочным, при том, что в конструкции его ничего не изменилось. Если этот же катер применяется для дайвинга (тому много примеров) он, по логике вещей, становится водолазным. Если на этом же катере спасатели поисково-спасательной службы патрулируют водоемы (примерам нет числа), то он, естественно, уже спасательный. Но во всех случаях на этом катере устанавливается только дополнительное оборудование. Никаких изменений в конструкцию корпуса, СЭУ, движителей и других важных элементов не вносится.
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 10:57Да просто не нужно приобретать прогулочный катер для перемещения должностных лиц, вот и все :) В России и МЧС ездит на проглочных судах, это известно, но в большинстве стран не так - это заложено на стадии тендерной спецификации. Там будет заложен класс, оборудование, функции (например, привальник, флагштоки, помещение офицеров, непотопляемость, бронирование и т.д.) и количество моточасов, которых на прогулочном судне нет.
 
Про спасательные и речи нет - там нагрузки на корпус/днище намного выше, так как судно должно поддерживать скорость на волне - 'rescue mission can not slow down'. Посмотрите какие коэффициенты по ускорениям по спасательным и прогулочным, например,  в до сих пор действующих правилах GL для судов 24м. Я уже не говорю про прочность бротов и спецоборудование на спасательном судне, помещение реанимации и т.д.
 
Так что утверждения, что изменений в конструкии и СЭУ не вносится - это констатация российской действительности, но с далее...
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 10:48В чем принципиальное отличие судов из композитов от судов большинства других типов. Это суда массовые, по выпускаемым количествам сопоставимые с автомобилями. И начинают работать принципы автомобильной индустрии. И поэтому (в основном, а исключения только подтверждают общее правило) они не строятся под заказ по индивидуальному проекту, а ПОКУПАЮТСЯ. Базовая модель дооснащается по требованию покупателя, но в своей основе судно не меняется. Это важно понимать и при проектировании, и при постройке судов этого типа. Почему производители во всем мире часто работают сначала "на склад", а потом распродают готовую продукцию.
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 11:04Так и есть, но никто моторную яхту не будет дооснащать до уровня спасательного катера. Потому что спасателям не нужны зализанные формы и флайбридж, а нужен удобный для прохода/работы широкий борт и рубка с обратным остеклением. Это принципиально разные суда, и не от хорошей жизни можно увидеть проглочные лодки, используемые для "спасения на водах" - вот это как раз исключение из правил.
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 11:07Во-первых, мы все-таки живем и работаем в России и пишем для России, потому что подавляющему большинству специалистов, которым интересна эта информация, жить и работать здесь, Во-вторых, примеры с дайвингом и прочим, а также с использованием прогулочных лодок для профессионального промыслового лова взяты из практики средиземноморских стран, а также Японии. В третьих, при любых тендерах за основу берется базовый корпус, может быть дорабатывается (как на конвейере), выполняются нужные расчеты по нужным методикам, на транец вешается (или ставится в моторый отсек) стандартный серийный мотор и все довольны и счастливы. Именно этот подход обеспечил судам из композитов миллионные тиражи и победное шествие по миру. Это коммерция. А она при рыночной экономке важнее всего.
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 11:21Вы пишете для России, но спциалисты все равно должны понимать разницу между прогулочными судами и судами для профессионального использования. Это функцинально разные суда, на разные нагрузки, на разные эксплуатационные режимы. Если корпус подходит - да, иногда можно использовать имеющуюся оснастку. Но в более чем половине случаев приходится разрабатывать новый корпус, это оправдано если строится серия 3-5 судов и более. Например, тендеры для спецслужб Индии задают для судов до 20м довольно жесткие условия по моточасам и рейтингу двигателей, требования развивать скорость на 85% MCR, как результат - бОльший вес судна, что требует оптимизиции гидродинамики корпуса, и проще сделать новую оснастку, чем пытаться втиснуть все требования Заказчика в имеющуюся где-то раздобытую матрицу, и потом получить штрафные санкции или неприемку судна. Вот такая рыночная экономика, это я пишу с точки зрения практики проектирования десятков таких судов. Есть и другая схема - по коррупционным схемам втулить прогулочные катера в качестве спасательных, но это тема не для судостроителей, а для прокуратуры :) далее...
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 11:08Начиная с 2003 года вижу у спасателей те же РИБы, на которых ловят рыбу на Балтике и путешествуют по Финскому заливу и по Ладоге (например из Санкт-Петербурга в Финляндию, что было описано в свое время в журнале КиЯ)
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 11:37Для РИБов это может быть довольно близко, но факт спасательный РИБ по оборудованию и функционалу палубы отличается от прогулочного.
 
Развивая тему отличий:
http://smdnr.ru/wp-content/uploads/2016/09/suda2.jpg   Вот пример использования прогулочного судна для профессиональных целей - тут уместна была бы центральная консоль (для свободы перемещения экиажа вдоль борта) и низкий борт с массивным баллоном/кранцем, но имеем проглочный bowrider с пижонской аркой. Досточно набрать в Яндексе "катер МЧС", и попадется много подобных фото. Но ситуация меняется в лучшую сторону. Думаю, как профессионалы отрасли, мы должны формировать понимание функций судов у принимающих решения, а не призывать заниматься фигней с превращением прогулочных лодок в "спасательные".
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 11:34А дальше мы плавно подходим к нормативным документам, действующим на территории страны (или стран) и массе других соображений. Судно на 20 дайверов - это просто пассажирское судно. Стоит ли его делать из композитов в России (зимовать-то во льду) - на мой взгляд большой вопрос. У нас лучше сталь. И нормативы отработаны почти до совершенства. Если заказчик оплачивает новое проектирование, новую оснастку и серию из 3-5 судов можно и построить. Чаще заказчик попросит доработать что-либо из имеющегося. А в случае чего - купит за рубежом (например, в Швеции, имеются примеры). Сколько судов - столько ситуаций их создания. Но на исключениях классификации не строятся. А мы обсуждаем все-таки классификацию судов из композитов. Не будем отклоняться от темы. 
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 11:55Хорошо, судно может быть на 12 дайверов, но для каждого на день дайва нужно брать по 2 комплекта баллонов. И тут мы подходим к совсем другой архитектуре судна... Нужны стойки для баллонов (а лучше - массивные сиденья со встроенным в спинку ячейками), массивные трапы для спуска как минимум 2-х человек одновременно, просторная платформа гда дайверы будут одеваться/обмываться, ступенька/борт/транец с которой можно подать баллон и надеть на стоящего человека, емкость для мытья снаряжения, место для дайв-компрессора (ставится на палубе, т.к. он как правило бензиновый). Ну вот и думайте, как это судно будет выглядеть...
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 11:50Вот пример проглочного функционала для профессональных целей - украинский пограничный RIB https://www.rybalka.com/vb/photo/view/2474/file/21319/ Просто взяли проглочное судно, и сделали его в другом цвете - Ваш подход :) То, что нужно поставить амортизирующие сиденья, и возможно арку системы спрямления при опрокидывании, создателям это техники в голову не пришло. А зря, ведь там где рыбак-любитель замедлит ход, пограничник вынужден будет "жать на газ", чтобы задержать нарушителя/спасти людей. А здесь это означает методичное вдалбливание копчика на 6-8g в пластиковые сиденья, отформованные вместе с палубой :)
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 01.06.2018, 11:51Я и не призываю. Просто любая классификация строится "пост фактум" на базе существующего положения вещей. Именно поэтому я в нее включил служебно-разъездные, а не прогулочные суда. Именно потому что требования к первым выше, чем ко вторым, вторые могут рассматриваться в качестве подвида первых, а не наоборот. Кстати, спасательные суда тоже могут рассматриваться, как подвид служебно-разъездных судов. Если бы мы с Вами занимались выработкой принципов для нормативов я с Вами бы немедленно согласился. Но мы обсуждаем классификацию. Это нечто другое. Пример из очень отдаленной области: что общего между тайменем и омулем? Только то, что оба они относятся к семейству лососевых, о чем свидетельствует наличие маленького жирового плавника перед хвостом. Вот это принцип классификации!
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 01.06.2018, 12:04Так вот я и не согласен с тем, что проглочные суда это подвид служебно-разъездных! В советской классификации возможно это было так, т.к. прогулочные суда были представлены Казанками и Прогрессами. Сейчас же, это совсем разные группы судов, с разными задачами и строящиеся под разные стандарты. Более того, их смешивание приводит к непониманию фунций и требований к архитектуре судов - примеры в фото выше.

Предыдущая новость