Системы с участием водного транспорта

Паромные транспортно-технологические системы

Паромные ТТС, предназначенные для перевозки грузов, пассажиров и подвижного состава через водные преграды на специальных судах-паромах.

В состав паромной переправы входят суда-паромы, бе­реговые устройства для подачи (надвига) подвижного со­става, подъездные железнодорожные пути и автодороги, включая береговые емкости для накопления подвижного состава и его обработки перед подачей на паром.

Паромные линии, протяженность которых измеряется от нескольких километров до тысяч и более, подразделяются на три группы: железнодорожные, автомобильные и ком­бинированные (железнодорожно-автомобильные). Некото­рые паромы предназначены только для перевозки грузов, другие — только пассажиров (часто с легковыми автомоби­лями), третьи — совмещают перевозки грузов и пассажи­ров.

В настоящее время, в нормальных условиях работы, паромы как средство бесперегрузочных сообщений сохраняют свои главные преимущества:

· ускорение доставки грузов;

· сокращение простоев судов и вагонов;

· снижение затрат на погрузочно-разгрузочные рабо­ты и складское хранение грузов;

· повышение сохранности грузов;

· упрощение коммерческих операций при передаче
грузов с одного вида транспорта на другой.

В то же время нельзя забывать, что при использова­нии паромов примерно вдвое уменьшается полезная мас­са груза (нетто) по сравнению с перевозкой обычным спо­собом на судах такой же грузоподъемности. Строительная стоимость паромов выше, чем обычных судов; крупных капитальных вложений требует береговое хозяйство — си­стемы накопления и подачи вагонов, подъемно-сопряга­ющие устройства, дополнительные гидротехнические со­оружения (шлюзовые бассейны при значительных коле­баниях уровня воды).

Эффективность применения паромов во многом зави­сит от географии осваиваемых с их помощью грузопото­ков. Из зарубежной практики известно, что в прошлом паромы считались эффективными при расстоянии между соединяющими пунктами маршрута 300 – 350 км. Сейчас это расстояние увеличено до 1000 км и более.

Перевозки в сообщении «река-море»

К прогрессивным транспортно-технологическим систе­мам перевозки грузов относятся также перевозки в судах смешанного «река-море» плавания (river-seaships). Такие перевозки, начатые в 60-е гг., оказались экономически весь­ма эффективными. Только за период 1967-1972 гг. они уве­личились в 3 раза и достигли 10 млн. т. в год благодаря широ­кому использованию при перевозках грузов внешней тор­говли. Министерством речного флота были организованы три регулярные международные грузовые линии:

· Каспийская Волго-Балтийская линия протяженностью 6500 км.;

· Средиземноморская Волго-Донская линия, работаю­щая круглогодично;

· Грузовая лесная линия Череповец-Ростов (Ейск) -порты Болгарии Варна и Бургас.

Опыт работы названных выше трех линий показал высокую экономическую эффективность линейного су­доходства судами смешанного «река-море» плавания по сравнению с характерным для речных пароходств трам­повым судоходством. Линейное судоходство улучшает показатели работы флота, повышает валютно-финансовые результаты пароходств. Сообщение «река-море» и в условиях рынка остается перспективной формой органи­зации перевозок, особенно внешнеторговых.

В настоящее время специалисты отмечают тревожную тенденцию сокраще­ния качества перевозок в судах смешанного «река-море» плавания, используемых на внешнеторговых перевозках. Практически исчерпан резерв пополнения флота загранплавания за счет модернизации речных судов, а поступ­ление судов новой постройки из-за отсутствия собствен­ных и привлеченных средств, практически прекратилось. В то же время из-за повышения требований международ­ных организаций суда смешанного «река-море» плавания со сроком эксплуатации 20 и более лет снимаются с внешнеторговых перевозок. Таким образом, в 2000 г. на внешнеторговых перевозках работали не более 650 судов смешанного «река-море» плавания [4].

Перспективы использования судов смешанного плава­ния для внутренних и заграничных перевозок благопри­ятны, и капитальные вложения быстро окупятся. Благо­даря высокой экономичности грузовые перевозки в сме­шанном «река-море» сообщении найдут широкое приме­нение в транспортно-экономических связях Поволжья с районами, тяготеющими к Каспийскому, Азово-Черно-морскому и Балтийскому морским бассейнам; Волжско-Камского и Доно - Кубанского речных бассейнов с порта­ми Каспийского, Черного, Азовского и Балтийского мо­рей; обширных районов Заполярья, тяготеющих к Север­ному Ледовитому океану, с районами тяготения сибирс­ких рек — Лены, Енисея, Оби и Иртыша; среднего и нижнего Приамурья с районами, расположенными на по­бережье Охотского и Японского морей.

Лихтеровозные транспортно-технологические системы

Ввиду экономической выгодности контейнерных перевозок продолжаются поиски новых, еще более рентабельных методов их организации. Один из них был найден в результате сопоставления грузовых перевозок в унифицированной таре по железной дороге, по шоссе и по морю. Так как транспортировка по воде дешевле, чем автодорожным или рельсовым транспортом, напрашивался вариант: строить плавучие контейнеры в форме прямоугольных барж и проектировать суда, на борту которых эти баржи могли бы транспортироваться морем.

Идея такого судна была не нова, так как во время второй мировой войны, особенно в военно-морском флоте США, имелся ряд судов, которые перевозили таким образом десантные войска и имели на борту оборудование для подъема барж на борт и спуска их на воду. Такой способ перегрузки назвали «Floaton — Floatoff».

Лихтеровозная система – это технология перевозки грузов «от двери до двери» при усло­вии, что производитель и потребитель находятся на водных путях, связанных между собой. Основные элементы лихтеровозной системы – лихте­ровоз (баржевоз) – крупнотоннажное морское судно и лихтеры (баржи) – речные суда с небольшой осадкой. В данной системе в качестве УЛД задействован огромный водоплавающий ящик — параллелепипед.

В мировом флоте существуют следующие основные си­стемы перевозок по этой технологии: ЛЭШ, СИБИ, БАКАТ, различающиеся системой загрузки лихтеров в судно [7].

Лихтеровоз ЛЭШ (ligtheraboardship) — это однопалуб­ное судно, приспособленное для перевозки лихтеров грузо­подъемностью до 500 т. Подъем лихтеров на судно и спуск на воду производится через корму с помощью перемещаю­щегося по рельсам вдоль судна крана большой грузоподъ­емности.

Первые суда типа ЛЭШ были построены в 1969—1970 гг. Вид такого судна, а также способ погрузки на него представлены на рис.10,11. Надстройки смещены далеко в нос; два машинных отделения размещены по обеим сторонам широкого трюма в корме. Расположение барж во время рейса можно видеть на рис.11 b. В качестве перегрузочного средства служит передвижной козловой кран.

Грузоподъемность стандартной баржи типа ЛЭШ составляет 370 т, габаритные размеры 16,7X9,5X4,4 м. При разгрузке лихтеры поднимают из трюма с помощью козлового крана, перемещают к корме и там спускают на воду. Погрузка производится в обратном порядке. Суда типа ЛЭШ могут найти разнообразное применение. Они могут, в частности, перевозить 20-футовые контейнеры (рис.11 с) [7].

Лихтеровоз СИБИ (SeaBee) – многопалубное судно без поперечных переборок между палубами. Вместо крана для подъема и спуска лихтеров используется гидравличес­кая система «Синхролифт». В горизонтальном направлении лихтеры перемещают на тележках с помощью лебедок. Изображение лихтеровоза СИБИ представлено на рис. 12,13 [7].

Баржевозы типа «СИБИ» строят главным образом в США; их баржи значительно больше и имеют грузоподъемность 850 т. Баржи располагают на нескольких палубах, оснащенных рельсами для их перемещения. В корме имеется лифт большой грузоподъемности, служащий для подъема и спуска барж. При погрузке лифт опускается так, чтобы в него могли войти две баржи. Затем лифт вместе с баржами поднимается до нужной палубы. Под баржи подводится поворотная тележка, на которой баржи по рельсам доставляются до места, где они закрепляются на время рейса. Баржевозы типа «Сиби» имеют дедвейт 38 410 т, в то время как суда типа ЛЭШ строятся в трех вариантах: дедвейтом 18 850, 26 500 и 43 517 т.

Рис.10. Судно ЛЭШ

Рис. 11. Способ погрузки и размещение лихтеров в судне ЛЭШ

Третий тип лихтеровозов БАКАТ (рис. 14) [7] имеет дедвейт примерно 25 тыс. т. и представляет собой двухкорпусное судно (катамаран). Баржи заводят­ся между двух корпусов судна и затем поднимаются лифтом на специальной платформе или судовыми кранами. Двухкорпусная конструкция судна позволяет баржам типа ЛЭШ заплывать под главную палубу между двумя корпусами, где они закрепляются. Небольшие баржи грузоподъемностью 140 тонн поднимают на палубу лифтами, как и на баржевозах типа «Сиби». Суда типа БАКАТ предназначены для транспортировки барж из небольших или речных портов к морским судам типа ЛЭШ, а также для перевозок в прибрежных районах или на небольших водоемах [7].

Принципиально схема лихтеровозной транспортной системы выглядят так (рис. 15) [7]:

1. Груз грузится в баржи на причалах клиентуры, распо­ложенных на внутренних водных путях.

2. Баржи толкаются или буксируются к месту в устье
реки, куда прибудет лихтеровоз, и группируются на спе­циальной акватории.

3. После прибытия лихтеровоза баржи с него выгру­жаются, а те, которые находятся на акватории, поднима­ются на борт лихтеровоза.

4. Выгруженные с лихтеровоза баржи объединяются в составы и толкаются или буксируются потребителю по внутренним водным путям.

Для обеспечения высокой эффективности лихтеровоз должен иметь как можно меньше портов захода. Поскольку прием и сдача плавучих контейнеров на ходу судна с технической точки зрения представляется трудно осуществимой задачей, необходимо организовать движение лихтеровозов между главными магистральными портами. Во вторичной грузовой системе, задачей которой будет являться распределение доставленных лихтеровозом в магистральный порт лихтеров по местным портам, а также сбор лихтеров в магистральный порт, будут использованы обычные буксиры или буксиры-толкачи, поскольку лихтеры являются несамоходными.

Рис.12. Баржевоз типа СИБИ

а - транспортировка лихтера к лифт;

b - дальнейшая транспортировка на судне

Рис.13. Загрузка баржевоза типа СИБИ

Рис. 14. Перевозка лихтеров и грузовые операции с ними на лихтеровозах типа «Bacat I» (вверху) и «Bacat II» (внизу)

Рис. 15. Транспортная система с использованием лихтеров (перевозка, перегрузка и распределение лихтеров)

Способ перевозки грузов с помощью лихтеров или, говоря иначе, плавучих контейнеров может удовлетворить самым разнообразным условиям в портах и меняющимся требованиям клиентуры. Общим для всех них является принцип перевозки через море большого числа плавучих контейнеров (лихтеров, барж) грузоподъемностью от 180 до 1200 т на одном большом судне-носителе –лихтеровозе. В порту назначения лихтеровоз при помощи собственных перегрузочных устройств спускает привезенные им лихтеры на воду. Затем буксиры или буксиры-толкачи доставляют лихтеры поодиночке или объединенными в толкаемые составы к месту разгрузки, которое может находиться в любом морском или речном порту. Если лихтеровозы курсируют между двумя портами, расположенными в устьях рек, то транспортная система с плавучими контейнерами обеспечит доставку грузов по принципу «от двери к двери» при условии, что и к отправителю, и к получателю имеется доступ по внутренним водным путям. Такая транспортная система сможет связать между собой грузопотоки и сети внутренних водных путей, разъединенные морем. Это, например, дает технические возможности для совместной работы речных флотов в рамках все углубляющейся экономической интеграции.

Помимо названных систем имеются и другие, например, «ро-флоу» – для транспортирования крупногабаритного оборудования. Еще одна система – это суда-баржевозы до­кового типа, которые могут перевезти по морю баржу грузоподъемностью 2500 т, речной теплоход или караван реч­ных судов.

Особой, пока еще не очень распространенной, оригинальной формой баржевоза является так называемое составное судно. Это очень большая баржа, которая с помощью особого замка и гидравлических клиньев соединена с машинным отделением, работающим как буксир-толкач. Экономическая выгода от использования составных судов состоит в низких расходах на постройку. Кроме того, баржа может оставаться в порту, в то время как энергетическая часть сразу уходит в море, следовательно, эксплуатационные расходы снижаются. С другой стороны, требуются соответствующие баржи и энергетические секции особой конструкции, а также очень хорошо организованное обслуживание в обоих портах.

На рис.16[7] показана перспективная схема составного судна. Существующие суда такого типа имеют три мощности энергетической секции от 441 до 10 297 кВт дедвейтом 20-52 тыс. т.

Рис.16. Перспективная схема составного судна-баржевоза

Лихтеровозную систему можно сравнить с перевозкой в судах смешанного «река-море» плавания и с традиционной (конвенционной) перевозкой в морских судах. Однако, по сравнению с лихтеровозной системой, суда смешанного «река-море» плавания (ССП) имеют следующие недостатки:

· ограничения по погодным условиям в морских бас­сейнах;

· относительно большая осадка, затрудняющая их за­ход в боковые и даже некоторые магистральные реки с недостаточной глубиной судового хода;

· относительно малая грузоподъемность (1,7-3 тыс.т), которая ограничена габаритами внутренних водных путей.

Этих недостатков лишен лихтеровозный способ, т.к. гру­зоподъемность лихтеровоза определяется независимо от га­баритов речных путей, а исходя из возможностей морского судоходства. Габариты и грузоподъемность лихтеров долж­ны быть такими, чтобы они могли заходить в реки с малыми глубинами. Основное преимущество этого способа состоит в возможности обеспечить максимально высокое исполь­зование по ходовому времени наиболее дорогостоящей час­ти системы — лихтеровоза. Основной экономический эф­фект от внедрения лихтеровозной транспортно-технологической системы может быть получен за счет морской состав­ляющей, т.е. за счет увеличения оборачиваемости морских судов и исключения грузовых операций в устьевых портах.

По сравнению с морскими судами, лихтеровозные транспортно-технологические системы обладают следующими преимуществами:

· сокращение стояночного времени морского судна и стоимости перевалочных работ на стыках морского и речного транспорта;

· более высокая оборачиваемость лихтеровозов по сравнению с судами универсального назначения;

· большая грузоподъемность лихтеровозов по срав­нению с обычными судами, т.к. исключается необ­ходимость захода в порт и постановки их к причалу.

Лихтеровозные системы позволяют:

· обеспечить освоение устойчивых грузопотоков;

· одновременно обрабатывать различные грузы по единой технологии;

· выполнять перевалочные операции без использо­вания портовой техники и складов. Это преимуще­ство особенно ценно для развивающихся стран, име­ющих слаборазвитый флот и портовое хозяйство;

· рассредоточить груз судна-лихтеровоза одновременно на причалах нескольких портов;

· сократить затраты на перевалочные работы, кото­рые можно выполнять без захода в порт;

· снизить страховые ставки и портовые сборы в связи с уменьшением числа рейсов и судозаходов;

· упростить перевозочную документацию и взаимо­расчеты между грузоотправителями, перевозчиками и грузополучателями.

Недостатками лихтеровозной транспортно-технологической системы являются:

· неполное использование грузоподъемности лихтеровоза (примерно на 70%) за счет собственной мас­сы лихтеров и необходимости соблюдения интерва­лов между ними при размещении на лихтеровозе;

· значительно большие, по сравнению с традиционны­ми системами, капитальные вложения на строитель­ство всего комплекса технических средств (лихтеровоза, комплектов лихтеров, фидерных лихтеровозов, транспортных и фидерных буксиров-толкачей, рей­дового хозяйства и др.);

· малая грузоподъемность лихтеров по сравнению с
речными баржами, эксплуатируемыми на сравни­ваемых направлениях, приводит к увеличению се­бестоимости доставки грузов и снижению пропускной способности судопропускных сооружений;

· необходимость создания акваторий для выполне­ния операций по перегрузке лихтеров;

· низкие маневренные характеристики лихтеров и со­
ставов из них. Так, скорость состава из лихтеров системы ЛЭШ по сравнению со скоростью толкае­мого состава аналогичной грузоподъемности как в груженом, так и в порожнем состоянии ниже почти в 2 раза.

Составы из лихтеров являются «тяжелыми» с гидроди­намической точки зрения, и при транспортировке их по срав­нению с обычными баржами, эксплуатируемыми на внутрен­них водных путях в России, требуют больших энергозатрат на 1 т. перевозимого груза. Лихтеры имеют прямоугольные обводы, и составы из них оказывают большое сопротивление воде при движении и, следовательно, малую скорость. Это диктует необходимость применения специальных концевых приставок обтекаемой формы. Кроме того, толкание барж-лихтеров таких конструкций затруднительно при наличии крупных водохранилищ на реках Волге, Дону, Каме. Допол­нительные трудности вызывает прекращение речной навига­ции в зимнее время, в результате чего возникает проблема использования лихтеровозов в межнавигационный период. К тому же загрузка и разгрузка судна-лихтеровоза весьма чувствительна к ветро-волновому режиму (при волне более 0,3м работа становится небезопасной).

С внедрением системы плавучих контейнеров открываются новые возможности для работы транспорта на смешанных трассах река — море, что имеет большое значение для придунайских государств или стран, расположенных, например, в бассейне реки Рейн. Однако этим не исчерпываются преимущества рассматриваемой транспортной системы. Лихтеровозы могут выгружать и принимать лихтеры возле любого порта прямо на рейде, т. е. вне зависимости от состояния морского подходного канала к порту или условий в самом порту. Выгруженные на рейде лихтеры доставляются для разгрузки к портовым причалам при помощи буксиров.

Значительное преимущество такого способа перевозок заключается в очень быстрой выгрузке и погрузке лихтеров на суда-носители. В этом смысле данная транспортная система близка к идеальной. Проблемы начинаются потом, после выгрузки лихтеров в морском порту, а затем на внутренних водных путях. Возникают, например, такие вопросы: нужно ли лихтеры, подобно речным судам, оснащать якорями, швартовными лебедками, сигнальными и отличительными огнями? Не менее сложными являются и правовые вопросы, а также обеспечение сохранности груза на лихтерах.

Транспортная система с использованием лихтеров, экономико-организационной основой которой является распределение доходов и расходов между всеми ее участниками, представляет благоприятные возможности для портов, отставших в своем развитии. Даже порт с единственным, к тому же мелководным причалом, на котором имеется всего один грузоподъемный кран, уже сможет участвовать в современной мировой транспортной системе. Капитальные вложения на устройство такого причала сравнительно малы, а коэффициент его загрузки во времени, наверняка, будет достаточно высоким.

Наибольшее распространение до настоящего времени нашла система типа LASH [7]. Однако следует заметить, что данная транспортно-техническая система не является самой надежной. Во избежание возможных поломок сложнейшего по конструкции мостового крана проведение грузовых операций допускается только при очень слабом волнении. В связи с этим для стоянки такого лихтеровоза требуется защищенная акватория. Судя по многочисленности способов решения проблемы перегрузки лихтеровозов оптимального решения пока еще не найдено.

Первое время внимание специалистов концентрировалось на самой дорогостоящей части лихтерной транспортной системы — на самих лихтеровозах. Но эффективность всей системы и, наконец, возможные области ее применения зависят, вообще говоря, от технологических свойств лихтеров и методов их обработки в портах. Так, в самом начале встает вопрос об оптимальных габаритах лихтеров. Размеры находящихся в эксплуатации лихтеров, весьма разнятся. Стандартизация их размеров до сего времени не проведена. Только размеры советских лихтеров для лихтеровозов типа «Seabee» были приняты с учетом размеров стандартных барж. Так, один лихтер по своим размерам соответствует половине дунайской баржи 11-го европейского размера. Общая взаимозаменяемость лихтеров различных систем, в отличие от контейнеров, невозможна. Для того чтобы обеспечить минимальную массу порожнего лихтера, его осадка с грузом должна быть сравнительно велика. Однако проходная глубина таких равнинных рек, как Эльба или Одер, а также многих других рек, за исключением крупных, не превышает 3,2 или даже 2,7 м. По этой причине подавляющее большинство лихтеров и в будущем придется грузить и разгружать в морских портах.

Но грузовые операции с лихтерами в портах проводить легче, чем обрабатывать сухогрузные суда. Для лихтеров не нужны глубоководные причалы. В связи с этим вновь могут найти применение старые причалы с глубиной акватории, недостаточной для больших современных судов. Наконец, условия для погрузки и разгрузки лихтеров можно создать и в мелководных районах акватории и даже у необорудованного берега. Рассмотрим в качестве примера один финский проект. Речь пойдет о передвижной гавани для лихтеров, состоящей из двух расположенных перпендикулярно к берегу понтонов (рис. 17) [7]. Лихтеры заводятся между понтонами и затем поднимаются передвижным мостовым краном на пневматических колесах, двигающимся по этим понтонам и способным вывозить лихтеры прямо на берег, где они погружаются этим же краном на сухопутные средства транспорта. Передвижная гавань обеспечивает лихтерной транспортной системе почти полную автономность, так как в этом случае система не зависит ни от каких условий на берегу. Этим проектом не исчерпываются все возможные варианты. Тем более, что имеется реальная потребность в дальнейших усовершенствованиях.

1 — погрузка и выгрузка лихтеров;

2 — ворота передвижной гавани открыты;

3 — буксировка передвижной гавани, собранной по-походному

Рис. 17. Передвижная гавань для лихтеров по финскому патенту

Преимущества лихтеровозов, построенных и спроектированных до сего времени, исчерпываются только возможностью сокращения стояночного времени. Но эти преимущества куплены за счет очень значительных капитальных вложений, примерно две трети которых приходится на долю самого лихтеровоза. Следовательно, рационализация должна начаться с лихтеровоза. Лихтеры обладают плавучестью и имеют водонепроницаемые крышки, что делает их в известной степени защищенными при морской перевозке.

В связи с этим возникла такая мысль. Можно представить себе, например, лихтеровоз упрощенной конструкции, без средней части. Нормальные носовая и кормовая оконечности его соединены балками, образующими гнезда для установки лихтеров. Последние станут в этом случае средней частью лихтеровоза. Подобным же образом лихтеры могли бы заполнить, например, туннель между корпусами катамарана. Такие меры привели бы к повышению грузоподъемности лихтеровозов. Поскольку вопрос о подъеме плавучих контейнеров на палубу лихтеровоза отпадает, можно было бы значительно увеличить их размеры и грузоподъемность, которая в этом случае составила бы несколько тысяч тонн. Благодаря этому затраты средств на постройку требующегося количества лихтеров снизились бы, но при этом ухудшились бы их другие качества. Такие лихтеры уже не будут приспособлены для перевозки малых партий грузов, равно как и для передвижения по внутренним водным путям. Они уже не смогут образовать транспортную сеть, базирующуюся на магистральный порт, так как область их применения и район плавания сильно сузятся. Кроме того, снова вступят в действие те неблагоприятные условия при укладке грузов, что и на обычных сухогрузных судах.

Однако описанный метод перевозок можно рассматривать как этап на пути перехода к морским лихтерам. В самом деле, раз уж лихтеры все равно должны быть мореходными, то гораздо целесообразнее сделать их составными частями морских интегральных толкаемых составов. Переносу этого хорошо зарекомендовавшего себя на внутренних водных путях способа перевозок в открытое море мешают только некоторые технические проблемы. Одна из них, нерешенная до сих пор, связана с обеспечением безопасного морского перехода такого интегрального состава из лихтеров в штормовых условиях.