Προκαταρκτική σχεδίαση & ευστάθεια Ultra Large Mega - Containership

Abstract

Η εξέλιξη των πλοίων μεταφοράς Ε/Κ είναι εντυπωσιακή. Το κίνητρο για τις αλλαγές στο σχεδιασμό και στο μέγεθος των πλοίων ήταν και είναι οι επιτυγχανόμενες οικονομίες κλίμακος. Το κόστος για TEU/ναυτικό μίλι πρέπει να είναι το ελάχιστο δυνατό, ώστε να υπάρχει αρκετό περιθώριο κέρδους στις ανταγωνιστικές συνθήκες του παγκόσμιου εμπορίου. Αντικείμενο μελέτης της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η προκαταρκτική σχεδίαση και μελέτη ευστάθειας ενός Mega – Containership. Στο πρώτο κεφάλαιο, έγινε προσδιορισμός των κύριων διαστάσεων του υπο μελέτη πλοίου με βάση τα ήδη κατασκευασμένα Mega – Containerships και τους φυσικούς περιορισμούς των μεγάλων τερματικών σταθμών. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν προκαταρκτικοί υπολογισμοί τόσο του πρόσθετου βάρους DWT, όσο και του εκτοπίσματος Δ για να γίνουν οι βασικοί έλεγχοι. Τέλος έχοντας πλέον επιλέξει διαστάσεις προχωρήσαμε στη σχεδίαση των ναυπηγικών γραμμών του πλοίου. Στο δεύτερο κεφάλαιο, πραγματοποιήσαμε τη διαμερισματοποίηση στο εσωτερικό του υπο μελέτη πλοίου, καθορίζοντας κατά σειρά τη θέση των στεγανών φρακτών, τη θέση του μηχανοστασίου, τη θέση των χώρων φορτίου, τη θέση του θαλάσσιου έρματος και τη θέση των αναλωσίμων. Έχοντας πλέον έτοιμη τη διαμερισματοποίηση επόμενο βήμα ήταν ο ακριβής καθορισμός του αριθμού των κιβωτίων (TEU) που είναι ικανό να μεταφέρει το πλοίο. Στη συνέχεια κάναμε υπολογισμό της ολικής χωρητικότητας βάση της οποίας καθορίσαμε την οργανική σύνθεση του πληρώματος. Τελειώνοντας το κεφάλαιο υπολογίσαμε τον δείκτη εξαρτισμού ώστε να προσδιορίσουμε κάποια χρήσιμα στοιχεία για το υπο μελέτη πλοίο (άγκυρες, κάβους κ.α.). Στο τρίτο κεφάλαιο, πραγματοποιήσαμε υδροστατικούς υπολογισμούς αφ’ενός για να καταλήξουμε σε κάποια χαρακτηριστικά μεγέθη του πλοίου, αφ’ετέρου για να ελένξουμε αν άλλα που υπολογίσαμε στα πρώτα στάδια της εργασίας είναι σωστά ή όχι. Με βάση τα αποτελέσματα των υπολογισμών σχεδιάσαμε το υδροστατικό διάγραμμα του πλοίου, τις καμπύλες κατακλυσίμων μηκών και τις παραμετρικές καμπύλες ευστάθειας. Επιπρόσθετα μελετήσαμε τέσσερις καταστάσεις φόρτωσης και τα αποτελέσματα που εξάγαμε ελέγχθηκαν για το αν ικανοποιούν τους ισχύοντες κανονισμούς. Τα πλοία τύπου containership έχουν αναλάβει πλέον έναν αδιαμφισβητούμενο ρόλο και συνεχώς αυξανόμενο μερίδιο της παγκόσμιας αγοράς των θαλάσσιων μεταφορών, ιδιαίτερα των προϊόντων υψηλής αξίας. Είναι χαρακτηριστικό, ότι η ανάπτυξη της παγκόσμιας οικονομίας επιδρά καταλυτικά στην ανάπτυξη του συγκεκριμένου τύπου πλοίου. Με την εισαγωγή των Μega – Containerships για round the world μεταφορικές υπηρεσίες θα υπάρξουν τεράστιες δυνατότητες περαιτέρω μείωσης του απαιτούμενου ναύλου και αύξησης της ανταγωνιστικότητας έναντι ανταγωνιζόμενων τύπων πλοίου. Η μεταφορική αλυσίδα αποτελείται από κρίκους, οι οποίοι μαζί με τη μελέτη σχεδίασης και κατασκευή των Μega – Containerships πρέπει να συμβαδίζουν διαφορετικά ότι κερδίζουμε στη θάλασσα – εφόσον οι σχεδιάσεις αυτές γίνουν πραγματικότητα – θα χάνεται στη στεριά!

This diploma thesis concentrates on a study about the development of an Ultra Large Container Ship (ULCS). Our Concept Idea is to develop a Container Ship that will be able to carry significantly more than 9,200 TEUs which is the largest containership registered in CS fleet databases today. We will try to conduct a feasibility study of a design corresponding to a capacity of over 15.000 TEU, thus due to the lack of comparable ships various parameters must be considered. Some of these are the achievable max. cargo capacity, the required powering and seakeeping performance, the propulsion system arrangement, the strength of the structure, the stability, the loading/unloading systems and its economic feasibility etc. There are several potential technology gaps which must overcome. The main problem of this design is the ultra large size of the vessel. First of all, there are physical and technical limits to the route of the ship such as the maximum depth and breadth of narrow straits or canals and the maximum depth of seawater in approached harbours. Until 1988, the hull dimensions of the largest containerships, the so-called Panamax-size vessels, were limited by the length and breadth of the lock chambers of the Panama Canal, i.e. a maximum ship breadth of 32.3 m, a maximum overall ship length of 294.1 m and a maximum draught of 12.0 m for passing through the Canal. The corresponding cargo capacity was between 4,500 and 5,000 teu. In 1988, the first containership was built with a breadth of more than 32.3 m. This was the first post-Panamax containership. The largest vessels on order with a capacity of approx. 9,600 teu have exceeded the Panamax beam by approximately 13 m. Investigations show that in the near future, Ultra Large Containerships (ULCS) carrying some 12,000 teu containers can be expected. This ship size, with a breadth of 50 m / 57 m and corresponding maximum draught of 14.4 m /16.4 m for passing through the Suez Canal, may just meet the present Suezmax size. However, investigations indicate that in about 10 years the ULCS will perhaps be as big as 18,000 teu, with a ship breadth of 60 m and a maximum draught of 16 m. Today, this ship size would be classified as a post- Suezmax ship, as the cross-section of the ship is too big for the present Suez Canal. It is claimed that the transportation cost per container for such a big ship may be about 30% lower than that of a typical 5,000-6,000 teu container vessel of today. For all these reasons and after the encouragement of Dr. Ap. Papanikolaou our team decided to study an ULCS and to participate in the “2005 VISIONARY CONCEPTS COMPETITION – VISIONS” which is about Visionary Concepts for Ships and Floating Structures.