Общие сведения

Наиболее значимое преимущество системы соединения барже-буксирной пары "БаржаТолкач", или разделения судна на автоматическое (безоператорное) отделение штивки грузов и пилотируемое (человекоуправляемое) отделение главных механизмов, заключается в том факте, что бoльшее число автоматических барж может управляться меньшим числом пилотируемых буксирных катеров-толкачей, что обеспечивает значительную экономию затрат на судостроение, стоимости трудозатрат, расходов на техобслуживание и ремонт и др. В речном судоходстве указанное преимущество давно нашло воплощение в конфигурации крупного каравана, состоящего из множества барж, соединенных на тросе и толкаемых мощным буксирным катером-толкачом. Тем не менее, при морском плавании в условиях сильного волнения данная конфигурация многобаржевого конвоя (каравана) не может применяться из-за плохой мореходности, и комбинация 1 баржи и 1 буксира-толкача, то есть барже-буксирная пара, является единственной применимой конфигурацией, поэтому так называемый циклический метод работы по принципу "drop-and-swap" (работа с партнером и его замена) оказывается единственно возможным для работы многобаржевых составов. При этом методе барже-буксирный состав должен управляться по предварительно заданной программе, или "по циклу", предусматривающему максимально возможное постоянное нахождение всех буксиров-толкачей и барж в действии. Каждый буксир-толкач в составе работает в комбинации с баржей, а прочие баржи занимаются грузообработкой, и ни одно судно не остается в состоянии покоя, по меньшей мере, в идеале. Когда барже-буксирная пара прибыла к причалу назначения, то баржа отсоединяется от буксира-толкача и пришвартовывается к пристани для грузообработки, а буксир-толкач присоединяется к барже, которая стояла у той же пристани для грузообработки, и отправляется в следующее плавание к другому причалу назначения. Периодически планируемое повторение цикла "работы с баржей" и "замены баржи" на маршруте, соединяющем 2 или 3 причала, называется циклической работой, и применение данного метода работы к созданию постоянного грузопотока на маршруте позволяет надеяться на достижение приведенных ниже экономических преимуществ. (а) Экономятся первоначальные капиталовложения в строительство необходимых судов, так как число судов с главными ходовыми двигателями сводится к минимуму, а стоимость строительства барж, как правило, невелика. (б) Низкая стоимость трудозатрат ввиду сведения к минимуму числа управляемых человеком барж; кроме того, чем меньше число буксирных катеров-толкачей, тем меньше необходимое число членов экипажа. (в) Низкие расходы на техобслуживание и ремонт, так как общее количество ходовых двигателей сводится к минимуму, и габариты буксирных катеров-толкачей с двигателями могут быть максимально уменьшены. Расходы на техобслуживание и ремонт барж требуются только для их корпуса. (г) Поскольку баржи могут стоять у пристани в течение длительного времени для грузообработки, причем наземное (береговое) погрузочно-разгрузочное оборудование может работать практически без перерывов, то интенсивность грузовых работ может быть сведена к минимуму. (д) По соображениям экономии топлива иногда возможно уменьшать рабочую скорость не в ущерб общей транспортной способности барже-буксирной паре. Для реализации вышеуказанных преимуществ важно учитывать следующие ключевые моменты. (1) Буксир-толкач, приплыв к причалу, должен заменить баржу и немедленно отплыть, что приводит к высокой загруженности экипажа буксира-толкача. Следовательно, необходима частая смена экипажа. (2) Так как буксир-толкач работает практически без перерывов, то количество моточасов ходовых двигателей оказывается очень велико - превышает 7000 моточасов в год, или даже достигает 8000. Поэтому необходимо обращать особое внимание на расходы на техобслуживание и ремонт ходовых двигателей. Меньшее количество двигателей никак не означает меньшие затраты на топливо и техобслуживание.

Варианты барже-буксирных составов и соответствующие схемы циклической работы

Состав "2 толкача + 4 баржи" Барже-буксирным составом данной структуры осуществляется наиболее типичная циклическая работа для реализации постоянного грузопотока между 2 причалами. Баржа занимается погрузкой у погрузочного причала А, а другая баржа – разгрузкой у разгрузочного причала В, в то время как полностью загруженная баржа с буксиром-толкачом идет от причала А к причалу В, а другая пустая баржа с буксиром-толкачом – обратно от причала В к причалу А. Когда из указанного состава буксир-толкач и баржу по 1 ставят в док, то он трансформируется в структуру "1 толкач + 3 баржи", о которой речь будет идти далее, и транспортная способность уменьшается наполовину. При постановке в док 1 баржи состав преобразуется в "2 толкача + 3 баржи" с транспортной способностью, равной 2/3 от исходной. Состав "2 толкача + 4 баржи" успешно действует следующим образом: "Shimbishi Kaiun К.К.", Япония, эксплуатирует баржи дедвейтом 2500 т. для транспортирования кокса из Сакайдэ к Курэ на расстояния свыше 85 морских миль на протяжении более 30 лет. "ILVA Servici Marittimi", Италия, эксплуатирует баржи дедвейтом 30000 т. для транспортировки горячекатаной рулонной стали из Таранто к Женове на расстояния свыше 710 морских миль. "Companhia de Navegacao NORSUL", Бразилия, эксплуатирует баржи с палубным грузом дедвейтом 5000 т. для транспортировки древесной целлюлозы из Каравеласа к Портселю на расстояния свыше 150 морских миль. "Companhia de Navegacao NORSUL", Бразилия, будет эксплуатировать крытые баржи с палубным грузом дедвейтом 10000 т. для транспортирования горячекатаной рулонной стали из Витории к Сан-Франсиску ду Сул на расстояния свыше 650 морских миль. Состав "2 толкача + 4 баржи"

Состав "3 толкача + 5 барж" При очень большой дальности перевозки все суда в вышеуказанном барже-буксирном составе "2 толкача + 4 баржи" должны быть крупногабаритными. При этом, однако, часто может оказываться экономичнее использование меньших по габариту судов с увеличением частоты рейсов. Состав 3 толкача + 5 барж может отвечать этой цели, причем по сравнению с составом "2 толкача + 4 баржи" дедвейт барж может быть уменьшен до 2/3, а мощность двигателей – до 75-80% при равной скорости хода. Для того, чтобы слегка замедлять ход, могут применять небольшое увеличение дедвейта барж и уменьшение мощности двигателей. Если для формирования состава "3 толкача + 5 барж" к составу "2 толкача + 4 баржи" добавляют буксир-толкач и баржу по 1, то транспортная способность повышается на 50%, но при этом интенсивность грузовых работ на причалах также должна быть увеличена на 50%. Может предлагаться аналогичный способ увеличения транспортной способности, т.е. применения барже-буксирного состава "4 толкача + 6 барж". Такой состав основан на том принципе, что 2 баржи находятся у причалов назначения для грузообработки, а другие баржи работают с буксирами-толкачами. Состав "3 толкача + 5 барж"

Состав "1 толкач + 3 баржи" Эта конфигурация также считается одной из типичных для циклической операции барже-буксирных пар. Баржа работает на погрузке на погрузочном причале А, а другая баржа – на разгрузке на разгрузочном причале В. Буксир-толкач перевозит полностью загруженную баржу от причала А к причалу В, где заменяет баржу. Далее пустая баржа перемещается буксиром-толкачом от причала В к причалу А, где снова происходит замена баржи. Длительность пребывания баржи равна времени, необходимому для совершения 2 рейсов барже-буксирной парой в системе "БаржаТолкач". В этой конфигурации все суда и погрузочно-разгрузочное оборудование у причалов работают также без перерывов при высоком общем КПД. Состав "1 толкач + 3 баржи" действует в следующем примере. "Companhia de Navegacao NORSUL", Бразилия, эксплуатирует крытые баржи с палубным грузом дедвейтом 7300 т. для транспортирования целлюлозы из Белмонте к Портселю на расстояния свыше 280 морских миль. Состав "1 толкач + 3 баржи"

Состав "2 толкача + 3 баржи" Эта конфигурация особенно подходит для случая, когда погрузочное оборудование резко отличается от разгрузочного по производительности. При условии, что интенсивность погрузочных работ на погрузочном причале А гораздо больше интенсивности разгрузочных работ на разгрузочном причале В, буксир-толкач, перевозящий пустую баржу от причала В, прибывает к причалу А с сопровождением баржи в процессе погрузочных работ, затем перемещает полностью загруженную баржу к причалу В, где производится замена баржи. Таков полный цикл работы буксира-толкача, причем цикл работы второго буксира-толкача происходит с отставанием по фазе, равным половине цикла. Если же интенсивность погрузочных работ на погрузочном причале А гораздо меньше интенсивности разгрузочных работ на разгрузочном причале В, то конфигурация цикла инвертируется. Данная конфигурация работы может применяться, например, для транспортирования нефти от морской нефтеперекачивающей станции. Состав "2 толкача + 3 баржи"

Состав "1 толкач + 4 баржи" Помимо транспортировки между 2 причалами, встречается и конфигурация работы, заключающаяся в погрузке на 1 причале и разгрузке на 2 или нескольких причалах - стальных материалов, цемента, угля, известняка и др. При данной конфигурации транспортировки от погрузочного причала А к разгрузочным причалам В и С буксир-толкач идет по маршруту А – В – А – С – А, причем 2 баржи работают между причалами А и В, а остальные 2 – между причалами А и С. Если поток грузов идет в обратном направлении, то транспортировка производится от погрузочных причалов В и С к разгрузочному причалу А. Данный тип цикла работы реализован в следующем примере: "Bukser of Bjergning A/S" , Норвегия. Компания эксплуатирует баржи с палубным грузом дедвейтом 1600 т. для транспортировки древесной целлюлозы из 2 источников к Тофте в заливе Осло-фьорд на протяжении более 25 лет. Состав "1 толкач + 4 баржи"

Состав "2 толкача + 5 барж" При добавлении буксира-толкача и баржи по 1 к вышеописанному составу "1 толкач + 4 барж" формируется состав "2 толкача + 5 барж" с удвоенной транспортной способностью. Или, наоборот, при равной общей частоте транспортировки дедвейт барж в составе "2 толкача + 5 барж" может быть уменьшен наполовину и мощность двигателей 2 буксиров-толкачей может составлять порядка 70%, если поддерживается одна и та же скорость хода. Более того, могут использоваться слегка укрупненные баржи с уменьшением выходной мощности двигателей буксиров-толкачей без сокращения общей частоты транспортировки. В составе "2 толкача + 5 барж", обслуживающем трассу между погрузочным причалом А и разгрузочными причалами В и С, каждая баржа идет по маршруту А – В – А – С – А, тогда как 1 буксир-толкач работает только между А и В, а остальные – только между А и С. Состав "2 толкача + 5 барж", таким образом, может применяться для обслуживания 2 погрузочных и 1 разгрузочного причала. Состав "2 толкача + 5 барж"

Прочие варианты барже-буксирного состава для циклической операции Вышеописанные барже-буксирные составы относятся, так сказать, к типовым случаям, которые могут быть реализованы на основе различных допущений. Каждый из них организуется таким образом, чтобы все суда и погрузочно-разгрузочное оборудование на причалах могли работать без перерывов, и соблюдается соотношение: [Число буксиров-толкачей] + [Число причалов]= [Число барж] На практике бывают случаи, когда простое применение любого из вышеуказанных типов цикла не предоставляет никаких решений, как, например, транспортировка от 1 погрузочного причала к 3 разгрузочным причалам, транспортировка от 1 погрузочного причала А к 2 разгрузочным причалам В и С при частоте транспортировки к В, вдвое бoльшей чем к С, и др. В таком случае, по всей вероятности, будет полезно попробовать комбинацию или частичную модификацию некоторых из данных типов цикла.

Построение рабочего цикла Для реализации циклической работы, такой, как описано выше, минимально необходимым условием является то, что все буксиры-толкачи и баржи в барже-буксирных составах могут быть соединены взаимозаменяемо. Такие суда по габаритам, мощности и конструкции в принципе могут отличаться один от другого, насколько соединяемость сохраняется. Тем не менее, если такие отличия слишком велики, время работы на одном и том же маршруте может колебаться, и поддержание цикла может несколько затрудниться, поэтому габариты и эксплуатационные характеристики судов должны быть по мере возможности унифицированы. Экономическая эффективность циклической работы хорошо известна, но на практике очевидно наличие следующей проблемы: многие считают, что циклическая работа требует принципиально новых, специальных буксиров-толкачей и барж, и сумма первоначальных капиталовложений может вызывать затруднения. Однако фактически циклическая работа может быть начата даже при оформлении барже-буксирных составов даже из имеющихся подержанных судов (буксиров-толкачей и барж), адекватно перестроенных так, чтобы удовлетворить вышеуказанное "минимально необходимое условие". В таком случае важно принять во внимание замену такими новыми судами и/или их добавление в будущем, о чем рано или поздно придется думать. Рабочий цикл должен быть построен логически на основе всех сопутствующих факторов и условий с учетом включаемого запаса времени. Основные факторы, которые должны быть учтены, следующие. --- Виды грузов --- Требуемая частота транспортировки - дневная, недельная, месячная или годовая --- Фактические рабочие дни - в месяце или в году --- Дальность транспортировки --- Тип и производительность погрузочного оборудования - какая из машин должна двигаться: погрузочное оборудование или баржа? --- Тип и производительность разгрузочного оборудования - какая из машин должна двигаться: разгрузочное оборудование или баржа? --- Условия конечного порта назначения - набережная, швартовный пал, морской причал и др., положение пришвартовываемой баржи: прибытия или отбытия? --- Движение и время, необходимые в период с момента прибытия до начала грузообработки --- Движение и время, необходимые в период с момента окончания грузообработки до момента отправления --- Влияние морского прилива и отлива --- Метод и время замены барж --- Ограничения габаритных размеров барж - длина, осадка, воздушный поток, радиус действия погрузочно-разгрузочного оборудования и др. Если вышеуказанные данные и информация имеются под рукой, то возможно выбрать тип рабочего цикла, эксплуатационную скорость, график работы и дедвейт барж для перехода на следующую стадию базового проекта судов. Следует при этом отметить, что выбор эксплуатационной скорости имеет очень важное значение, и хороший баланс между дедвейтом и габаритных размеров барж и эксплуатационной скоростью должен поддерживаться с целью избегать лишнего расхода топлива. Если выбрана низкая эксплуатационная скорость, то могут быть уменьшены мощность двигателей и расход топлива. Тем не менее, при работе в циклическом режиме должно учащаться причаливание-отчаливание, и для экономии затрат на обслуживающий буксир-толкач в большинстве случаев необходимо, чтобы барже-буксирная пара причаливала и отчаливала собственными силами. Считается, что в ветреную погоду конечным фактором, определяющим маневренность, является мощность ходовых двигателей, и, если мощность двигателей (в л.с. или в кВт) меньше определенного предела по отношению к дедвейту (в тоннах), баржа не может подвергаться маневрам с помощью буксира-толкача. Больше того, если буксир-толкач имеет такую мощность двигателей, какая требуется для манипулирования баржей в сильный ветер, оптимальная эксплуатационная скорость может легко обеспечиваться при условии наличия у баржи оптимальной формы корпуса. Поэтому конструкторы должны знать баланс технических показателей в таких аспектах. При циклической работе барж необходима частая смена экипажа. Поскольку цикл человеческой жизни основан на 24-часовом режиме, то предпочтительно и желательно построить рабочий цикл, отрегулированный на 24-часовой режим. Идеальным может быть график работ, разработанный для реализации смены экипажа в одно и то же время дня.

Замена барж у причалов назначения Замена барж на причалах является необходимым условием для осуществления циклической работы. Хотя замена барж зачастую считается легким делом, в большинстве случаев она сопровождается трудностями по той причине, что прибывающая баржа должна пришвартовываться в основном к тому же причалу, к которому другая баржа пришвартована для грузообработки, и последняя, будучи пришвартована, не может перемещаться собственными силами для того, чтобы пропустить приходящую баржу. Если при каждой замене барж берется в аренду обслуживающий буксир-толкач, то требуются большие затраты; кроме того, для пользования приходящим буксиром-толкачом необходимо выполнение затяжной обременительной процедуры. Выходом из данной ситуации является оснащение баржи кормовым боковым подруливающим устройством. Пришвартованную баржу В1 перемещают вперед путем наматывания носового швартова и останавливают, затем, поддерживая длину носового швартова, кормовой частью поворачивают баржу с помощью ее кормового бокового подруливающего устройства и тем самым предоставляют место приходящей барже В2. Далее, сняв носовой швартов с баржи В2 и закрепив его на причале, баржу В2 кормовой частью поворачивают с помощью кормового бокового подруливающего устройства для ее размещения вдоль причалу. Буксир-толкач своевременно отсоединяет себя от баржи В1 и подходит к барже В1 для соединения. Затем баржу В1 перемещают назад и поворачивают буксиром-толкачом для отправления. Данный метод предлагается просто справочно, но замена барж является незаменимым фактором для ведения циклической работы, что диктует необходимость в тщательном изучении с учетом конфигурации и размещения причала, его перегруженности и др.