۱٫ معرفی
قرارداد سبز اروپا اهداف بلندپروازانه ای را تعیین کرده است: بی طرفی آب و هوا تا سال ۲۰۵۰ و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مرتبط با حمل و نقل تا ۹۰ درصد تا سال ۲۰۵۰٫ استراتژی تحرک پایدار و هوشمند پایه های دستیابی به تحول سبز و دیجیتالی سیستم حمل و نقل اتحادیه اروپا را می گذارد. . یکی از اقداماتی که برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای شناسایی شده است، تغییر به حمل و نقل آب داخلی (IWT) است. IWT می تواند اثرات منفی حمل و نقل جاده ای مانند گازهای گلخانه ای، انتشار گازهای گلخانه ای، سر و صدا و هزینه های ازدحام را کاهش دهد. [
۱,
۲]. چند سالی است که کمیسیون اروپا تغییر از حمل و نقل جاده ای به حالت های پایدارتر را ترویج می کند. با این وجود، این روش‌های جایگزین در حال حاضر تنها سهم محدودی از فعالیت‌های حمل‌ونقل در اکثر مناطق اروپایی را به خود اختصاص می‌دهند [
۳]. IWT تراکم شبکه محدودی دارد و به حمل و نقل چند وجهی وابسته است، به دلیل شبکه جاده ای پر تراکم برای جمع آوری و تحویل، حمل و نقل پیش و روی بار اغلب از طریق جاده انجام می شود. [
۴,
۵]. از آنجایی که کانتینرها عمدتاً استاندارد هستند و معمولاً به عنوان تجهیزاتی برای حمل و نقل بین وجهی استفاده می شوند، ضروری است که حمل و نقل آنها در آبراه های داخلی امکان پذیر و تسهیل شود. در حالی که حمل و نقل کانتینر در حال حاضر در رودخانه هایی مانند راین رایج است، به ندرت حمل و نقل کانتینری در دانوب انجام می شود. [
۶]. بنابراین، فعال کردن حمل و نقل کانتینری در دانوب می تواند از یک سو، حمل و نقل بین وجهی را ارتقا دهد و از سوی دیگر، استفاده از دانوب را به طور قابل توجهی با جذب مشتریان جدید افزایش دهد. [
۷].
برای فعال کردن حمل‌ونقل میان‌وجهی کارآمد، یک زیرساخت مستمر و انعطاف‌پذیر برای حالت‌های حمل‌ونقل درگیر مورد نیاز است [
۸,
۹]. برای IWT، این بدان معنی است که حداقل پارامترهای راه آهن وجود دارد، مانند حداقل عمق و عرض راه آهن، که برای اطمینان از حمل و نقل اقتصادی، قابل دوام و زیرساخت انعطاف پذیر لازم است. [
۱۰]. زیرساخت IWT با دو چالش اصلی مواجه است، که مانع استقرار این حداقل پارامترهای راه آهن می شود. اولاً، به عنوان یک منبع طبیعی، آبراه های داخلی دارای بستر رودخانه های ناهموار هستند، به این معنی که عمق مسیر رودخانه می تواند در طول رودخانه و در طول یک سال متفاوت باشد. این می تواند دلیلی برای توسعه تنگناها در آبراه های داخلی باشد [
۱۱]. برای حفظ عمق ۲٫۵ متری آب در طول سال، کارهای تعمیر و نگهداری، مانند کارهای لایروبی مداوم برای حذف رسوبات اضافی در آبراهه های داخلی، ضروری است. ثانیاً، در سال های اخیر دوره های کم آب به طور فزاینده ای وجود داشته است. کم آب به این معنی است که یک رودخانه به دلیل شرایط مترولوژیکی، به عنوان مثال، خشکسالی، آب کافی حمل نمی کند. دوره‌های کم آب اغلب چندین ماه طول می‌کشد و به‌شدت مانع IWT می‌شود، زیرا در نتیجه عمق کمتر راه آهن به این معنی است که ظرفیت حمل بار کشتی‌های داخلی به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. این ممکن است منجر به تاخیر، حمل و نقل غیرقابل اعتماد و غیراقتصادی شود [
۱۰].
یکی از امکان‌ها برای بهبود قابلیت کشتیرانی آبراه‌های داخلی در دوره‌های کم‌آب، انطباق طرح‌های کشتی‌های موجود فعلی با شرایط کم‌آب فزاینده است. مطالعات اندکی قبلاً به این موضوع پرداخته‌اند، زیرا نوسازی کشتی‌های داخلی در اروپا در درجه اول بر راه‌حل‌های نوآورانه با هدف افزایش کارایی نیروی محرکه، استفاده از سوخت‌های جایگزین، اتخاذ تله‌ماتیک و سایر ابزارهای کمک عملیاتی، و بررسی پتانسیل کشتیرانی مستقل در آبراه‌های داخلی تمرکز دارد. [
۱۲].
مطالعه ای از Obidike [
13] امکان بهبود حمل‌ونقل محموله در آبراه‌های داخلی اروپا را با کاوش در طراحی و بهینه‌سازی یک بارج رانده شده که قادر به مقابله با حوادث آب کم عمق است و همچنین راه‌حلی قابل قبول در شرایط آب معمولی باقی می‌ماند، بررسی می‌کند. کشتی پیشنهادی با هدف به حداقل رساندن وزن کلی کشتی سبک خود از طریق کاهش وزن ساختاری از طریق ارزیابی دقیق ابعاد اصلی و ساختار بدنه کشتی، در حالی که مطابق با محدودیت‌های ساختاری، اقتصادی و تولید است، بهینه شده است. [
۱۳]. شا و همکاران [
۱۴] ارائه یک طرح جدید برای یک بارج وزن مرده ۳۰۰۰ تنی. اشکال جایگزین با استفاده از نرم افزار CFD SHIPFLOW مورد بررسی قرار می گیرند. فرم بدنه با مدل تست شده است. هندسه پروانه برای موتور داده شده و جعبه دنده مناسب بهینه شده است. سپس طرح پیشنهادی برای توانایی مانور آن در آب های کم عمق مورد بررسی قرار گرفت. نیروهای نوسان هیدرودینامیکی، گشتاورهای انحرافی و توزیع اسمی بیدار شدن درگاه و پروانه های سمت راست در طول حرکات مانور توسط نرم افزار CFD SHIPFLOW برآورد شده است. عملکرد پایداری جهت دار بارج برای پیکربندی های سکان دوقلو پروانه ای بررسی شده است [
۱۴]. رادویچیچ و همکاران [
۱۵] به جنبه‌های کلیدی طراحی کشتی‌های IW معاصر با کشش کم عمق برای حمل و نقل محموله خشک (کانتینرها و محموله‌های فله) می‌پردازد. بیشتر منطقی که آنها ارائه کردند برای طراحی کشتی های رودخانه ای برای هر رودخانه قابل اجرا است، اما مطالبی که آنها ارائه کردند بر روی کشتی های دانوب و شاخه های آن متمرکز است. بکالوف و همکاران [
۱۶] بررسی احتمالات برای بهبود حمل و نقل کانتینری در دانوب با استفاده از یک طراحی مبتکرانه و غیر متعارف کشتی کانتینری. طرح پیشنهادی به دلیل پیشروی کم عمق و وسعت بیشتر با کشتی‌های داخلی استاندارد اروپایی با ظرفیت مشابه متفاوت است. [
۱۷].
مقاله ما به دنبال شناسایی گزینه‌های بارج جدید برای حمل و نقل کانتینری بهینه در دانوب است. از آنجایی که کانتینرها چگالی کمتری نسبت به کالاهای فله دارند، قابلیت کشتیرانی آنها در نوسان و آب کم مقرون به صرفه است. سوالات تحقیقی که این مقاله را راهنمایی می کند به شرح زیر است:
(RQ1): کدام گزینه های طراحی به طور موثر قابلیت کشتیرانی را برای بارج های کانتینری در دانوب افزایش می دهد؟
(RQ2): این پیشرفت ها از نظر ثبات و ارزیابی خط دید چگونه مقایسه می شوند؟
این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است:
بخش ۲ بر روش شناسی تمرکز می کند.
بخش ۳، که طرح های جدید بارج را با جزئیات ارائه می کند و به دنبال آن تجزیه و تحلیل عمیق طرح های بارج را ارائه می دهد، شامل تجزیه و تحلیل خطوط دید و تجزیه و تحلیل پایداری است. که در
بخش ۴، نتایج مورد بحث قرار می گیرد و نیازهای تحقیقاتی بیشتر شناسایی می شوند.
۲٫ مواد و روشها
رویکرد ما برای توسعه و ارزیابی گزینه‌های جدید طراحی بارج برای شرایط آب در نوسان در کریدور راین-مین-دانوب مبتنی بر دانش مهندسی نیروی دریایی است و شامل یک فرآیند چهار مرحله‌ای سیستماتیک است که در تصویرسازی شده است.
شکل ۱.
ابتدا، مرحله جمع‌آوری داده‌های جامع را آغاز کردیم، و اطلاعات مربوط به زیرساخت‌های موجود در طول راهرو را با دقت جمع‌آوری کردیم. این شامل داده‌های دقیق در مورد قفل‌ها، پل‌ها و پورت‌ها بود که برای درک محدودیت‌های عملیاتی و چالش‌های ناوبری که بارج‌ها با آن مواجه هستند ضروری بودند. از طریق تحقیقات گسترده دسکتاپ و بررسی ادبیات، ما این داده ها را برای به دست آوردن بینشی در مورد الزامات و محدودیت های خاص آبراه ترکیب کردیم.
به عنوان گام دوم، ما درگیر بحث های مفصل برای تعیین پارامترهای دقیق عملیات مورد نظر بارج شدیم. این گام مهم شامل تعریف آبراه‌های خاصی بود که بارج می‌رفت و انواع کالاهایی را که می‌برد شناسایی کرد. با توجه به ادغام یکپارچه IWT در زنجیره‌های لجستیکی موجود، ضروری است که بارج‌ها بتوانند واحدهای مکعبی با پهنای پالت ۴۵ اینچی (ابعاد: ۱۳٫۷۱۶ متر × ۲٫۵۵ × ۲٫۸۹۶ متر) را حمل کنند، زیرا این دستگاه غالب است. نوع مورد استفاده برای حمل و نقل بین وجهی در سرزمین اصلی اروپا. با هماهنگ کردن اهداف طراحی خود با الزامات منحصر به فرد آبراه و محموله، ما اطمینان حاصل کردیم که طرح‌های بارج به‌طور بهینه با هدف مورد نظرشان مطابقت دارند.
با درک روشنی از زمینه عملیاتی و اهداف طراحی، ما به تحلیل گزینه‌های بارج موجود برای حمل و نقل کانتینری در دانوب پرداختیم. این تجزیه و تحلیل مقایسه ای بینش های ارزشمندی را در مورد نقاط قوت و محدودیت های طرح های فعلی ارائه کرد و زمینه را برای توسعه راه حل های نوآورانه فراهم کرد. بر اساس این تجزیه و تحلیل، ما یک سری از نمونه های اولیه بارج جدید مجهز به جهت ایمن و اقتصادی از طریق نوسانات سطح آب را مفهوم سازی و طراحی کردیم. برای تعیین وزن کشتی سبک آنها، همه انواع بارج با استفاده از نرم افزار ۳D CAD ساختاری SOLIDWORKS، نسخه ۲۰۲۲، با توجه به ابعاد به دست آمده از ارزیابی مقاومت طولی مدل سازی شده اند. در مورد مصالح ساختمانی، فولاد کشتی سازی با درجه A معمولی با خواص مواد زیر در نظر گرفته شده است [
۱۸]: چگالی نسبی، ۷٫۸ تن بر متر
۳; قدرت تسلیم، ۲۳۵ نیوتن بر میلی متر
۲. کلیه محاسبات هیدرواستاتیک (موقعیت شناور در شرایط بارگذاری مختلف، پایداری، ممان خمشی) با نرم افزار معماری دریایی Delftship نسخه ۱۴٫۳۰ انجام شده است. [
۱۹].
برای دستیابی به نتایج قابل مقایسه قابل قبول، ابعاد اولیه برای همه نسخه‌های بارج با استفاده از نرم‌افزار GLRulesND (نسخه ۲٫۹۵۰، نسخه ۲۰۱۴) انجام شد. بر اساس نتایج اولیه برای ضخامت کف، آبکاری و آبکاری جانبی و همچنین ابعاد تیرهای زیرین و جانبی، مقاطع اصلی برای تمامی نسخه‌های بارج ترسیم شده است. این طرح ساختاری با ارزیابی ممان‌های اینرسی و مدول‌های مقطع مقاطع انواع بارج در برابر ممان‌های خمشی ناشی از توزیع بار استاندارد شده در پیش نویس ۷۰/۲ متری اصلاح شده است. این آزمایش طراحی ساختاری برای تمام نسخه های بارج برای فولاد کشتی سازی درجه A انجام شده است. برای دستیابی به نتایج قابل مقایسه مستقیم برای وزن‌ها و کشش‌های کشتی سبک، با شرایط بارگذاری مختلف برای نسخه‌های مختلف بارج، ما تلاش کردیم تا ضریب ایمنی را بین حداکثر ممان خمشی مجاز و لنگر خمشی واقعی در محدوده‌ای بین ۲٫۱۵ و ۲٫۳ حفظ کنیم.
در مرحله نهایی رویکردمان، ارزیابی عمیقی از گزینه‌های طراحی شناسایی‌شده انجام دادیم، پایداری، الزامات دید و مناسب بودن مصالح ساختمانی آنها را بررسی کردیم. ما همچنین عوامل کلیدی دریایی مانند پیش نویس و هوا را به دقت ارزیابی کردیم تا از سازگاری آنها با شرایط آب دینامیک دانوب اطمینان حاصل کنیم. این فرآیند ارزیابی دقیق ما را قادر می سازد تا گزینه های طراحی را بر اساس امکان سنجی، عملکرد و پتانسیل آنها برای بهبود کارایی و ایمنی ناوبری اصلاح و اولویت بندی کنیم.
با پیروی دقیق از این رویکرد سیستماتیک، ما نه تنها طیف متنوعی از طرح‌های نوآورانه بارج را توسعه دادیم، بلکه پایه و اساس تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد پیاده‌سازی و استقرار آنها در سناریوهای دنیای واقعی را نیز ایجاد کردیم. لازم به ذکر است که طرح‌های بارج از منظر هیدرودینامیکی بهینه‌سازی نشده‌اند، زیرا تمرکز بر بهینه‌سازی ظرفیت بار آنها بوده است.
۳٫ نتایج
به طور کلی، حداقل فضا برای افزایش یا پالایش ابعاد بارج برای استفاده موثر از زیرساخت فعلی دانوب وجود دارد. متأسفانه، زیرساخت موجود فاقد یک چارچوب اندازه منسجم است. به عنوان مثال، قفل هایی با عرض ۲۴ متر می توانند دو کشتی با عرض ۱۱٫۷۵ متر را در خود جای دهند، در حالی که برای قرار دادن سه بارج در قفل های بزرگتر با عرض ۳۴ متر در دانوب، حداکثر عرض چنین بارج ها ۱۱٫۱۶ است. متر بنابراین، برای همه ملاحظات بیشتر در طول طراحی بارج، محدودیت‌های زیر اعمال شده‌اند، زیرا این ابعاد به عنوان یک مصالحه قابل قبول بین استفاده از قفل و انعطاف‌پذیری کافی، با در نظر گرفتن قرار دادن کانتینرهای مکعب بالا ۴۵ در نظر گرفته می‌شوند.
بخش های زیر طرح های جدید بارج را یک به یک توصیف می کند و به ویژگی های مختلفی مانند خطوط دید، پایداری و ظرفیت هر بارج می پردازد.
۳٫۱٫ گزینه های طراحی
بر اساس بارج های Europe 2b و Europe 3a که هر دو در آنها تجسم شده اند
شکل ۲، شش طرح جدید بارج توسعه داده شد. بارج اروپا ۲b را می توان به عنوان نمونه اولیه یک کشتی چند منظوره در قلمرو ناوبری داخلی اروپا در نظر گرفت. برای تجزیه و تحلیل گزینه های طراحی برای بارج های جدید، به عنوان یک معیار برای مقاصد مقایسه عمل می کند. بسیاری از بارج ها از این نوع یا با ابعاد اصلی کمی متفاوت را می توان در راه های آبی داخلی اروپا با طیف گسترده ای از محموله های مختلف (مانند فله، کانتینر، بلند و سنگین و غیره) یافت. Europa 3a یک نسخه بزرگتر از بارج اروپا ۲b است و همچنین به عنوان معیاری برای مقاصد مقایسه ای برای طرح های بارج جدید عمل می کند.
شکل ۲ مدل‌های CAD و جزئیات طرح‌های بارج Europa 2a و Europa 2b را نشان می‌دهد.
ایده کلی پشت طراحی بارج “IW-NET-3 واحد کنار هم” این است که کاملاً با هندسه اصلی بارج های Europa 2b و Europa 3a در اطراف یک پشته کانتینری سه در پنج در دو کانتینر مکعبی بلند ۴۵ اینچی منطبق شود. به عنوان مثال، برای کاهش عرض بارج به عرض لازم برای انبار بار و دو عرشه جانبی، مطابق با الزامات فنی قانونی قانونی، و قرار دادن یک کمان و یک قسمت عقبی مشابه با بارج‌های اروپا در طول بار در انبار بار. .
شکل ۳ IW-NET-3 واحد طراحی بارج را نشان می دهد.
ایده کلی طرح بارج ۰۰۴ IW-NET NEWS Evolution که در ارائه شده است
شکل ۴بهینه‌سازی طرح‌های بارج Europa 2b و Europa 3a برای حمل و نقل کانتینری با جایگزینی دو عرشه جانبی با یک راهروی مرکزی برای ایجاد جایگاه‌های کانتینری به منظور قرار گرفتن چهار ردیف کانتینر در کنار یکدیگر. نیاز به قرار دادن کانتینرهای مکعبی با پهنای پالت ۴۵ به منظور تسهیل ادغام ناوبری داخلی در زنجیره های لجستیکی در سرزمین اصلی اروپا (به طور خاص، حمل و نقل از طریق جاده یا راه آهن) نیز در نظر گرفته شده است. .
طراحی عرضی ظروف IW-NET 005 (نگاه کنید به
شکل ۵) نتیجه تلاش برای «فکر کردن خارج از چارچوب» است. به جای قرارگیری معمولی ظروف در طول، در این گزینه طراحی، ظروف به صورت عرضی نسبت به صفحه مرکزی طولی چیده می شوند. به طور طبیعی، این منجر به یک بارج بسیار گسترده تر می شود که با الگوهای معمول کاروان و غیره نمی گنجد. با توجه به وسعت بارج، نمی توان از قفل های بالای دانوب (بالای دست رگنسبورگ) و کانال اصلی دانوب عبور کرد. با توجه به درجه پایین سازگاری این بارج برای تشکیلات کاروان، این طرح اولیه ممکن است به یک کشتی باری موتوری خودکششی تبدیل شود.
۰۰۶ IW-NET 3 واحد در کنار هم، که در نشان داده شده است
شکل ۶، گونه ای از بارج ۳ واحدی IW-NET است که برای قرار دادن یک پشته اضافی از کانتینرها طولانی شده است.
۰۰۷ IW-Net NEWS Evolution نسخه طولانی بارج IW-NET NEWS Evolution با شش به جای ده جایگاه کانتینری طراحی شده است. با این حال، محفظه‌های کانتینری جداگانه می‌توانند به جای یک ظرف، دو ظروف مکعبی با ارتفاع ۴۵ اینچ را در خود جای دهند. بنابراین این تغییر انعطاف پذیری بیشتری را برای انواع دیگر کانتینرها فراهم می کند، به عنوان مثال می تواند ظروف ۳۰ اینچی با سه طول یا کانتینرهای ۲۰ اینچی را در محفظه های خود حمل کند. مدل CAD، با جزئیات، در ارائه شده است
شکل ۷.
۰۰۸ IW-NET 3 واحد در کنار هم دراز/کم عمق (نگاه کنید به
شکل ۸) یک تغییر بیشتر از بارج IW-NET 3 است که کانتینر تغییر “طولانی” را نگه می دارد و در عین حال عرض را به ۱۱٫۴۵ متر (به جای ۹٫۵۰ متر) افزایش می دهد. تغییرات، شناوری اضافی را فراهم می کند، بنابراین قابلیت های آب کم عمق آن را بهبود می بخشد، و ویژگی های پایداری مطلوب تری نسبت به دو تغییر دیگر داشت.
در بخش‌های فرعی بعدی، طرح‌های بارج مدل‌سازی‌شده با توجه به پایداری و خطوط دید داده‌شده‌شان بیشتر ارزیابی و ارزیابی خواهند شد.
۳٫۲٫ تجزیه و تحلیل خطوط دید
برای ایمنی در طول مسیریابی در آبراه‌های داخلی، دید کافی بدون مانع از چرخ‌خانه، یعنی موقعیت سکاندار، ضروری است. برای بارج‌های غیر موتوری، مفاد استاندارد اروپایی الزامات فنی برای کشتی‌های آبراه داخلی (ES-TRIN) قابل اجرا نیست، زیرا آنها به چرخ‌خانه مجهز نیستند. با این حال، محدودیت های عملیاتی همانطور که در مقررات پلیس ناوبری تعریف شده است باید در نظر گرفته شود. اکثر مقررات پلیس ناوبری برای شبکه آبراه های داخلی اروپا حداقل بر اساس کد اروپا برای آبراه های داخلی (CEVNI) کمیته حمل و نقل آبی داخلی UNECE است. [
۲۰]. بنابراین، این مجموعه قوانین به عنوان معیاری برای ارزیابی خطوط دید استفاده شده است. ماده ۱٫۰۷ CEVNI ایجاب می کند که «بار […] کشتی نباید دید مستقیم را در فاصله بیش از ۳۵۰ متر جلوی کشتی محدود کند. این بدان معنی است که یک خط دید مستقیم از موقعیت سکاندار به نقطه ای که بیش از ۳۵۰ متر جلوتر از کمان کشتی یا کاروان روی سطح آب نباشد باید وجود داشته باشد.
برای پوشش یک محدوده واقعی از کشتی‌های هل‌کننده ممکن، دو نوع مختلف که برای ناوبری دانوب معمولی هستند برای ارزیابی خطوط دید در نظر گرفته شده‌اند – تفاوت اصلی بین این دو نسخه این است که نوع ۱ (
شکل ۹) دارای چرخ خانه ثابت در حالی که نوع ۲ (
شکل ۱۰) مجهز به چرخ‌خانه‌ای است که می‌توان آن را بلند کرد تا دید مطلوب‌تری برای محموله‌های بالا فراهم کند.
تجزیه و تحلیل بر این فرض استوار است که بارج ها برای تمام شرایط بارگیری در نظر گرفته شده در تریم تراز حرکت می کنند و در تشکل های کاروانی تنها با یک طول بارج حرکت می کنند. مطابق با افکار اولیه ما در مورد طراحی بارج، فرض شده است که بار شامل ظروف مکعبی با عرض پالت ۴۵ دقیقه است که مطمئناً تأثیر قابل توجهی بر روی خطوط دید دارد.
برای همه ترکیب‌های هل‌کننده و بارج، سه شرایط بارگیری مختلف برای کانتینرها در نظر گرفته شده است: (۱) همه کانتینرها خالی، (۲) همه کانتینرها تا ۷۰ درصد حداکثر بار مجاز بارگیری شده و (۳) همه کانتینرها تا حداکثر بارگذاری شده باشند. بار مجاز خطوط دید به صورت هندسی با فرض ارتفاع چشم ۱٫۶۵ متر بالاتر از کف خانه چرخ در موقعیت فرمان ارزیابی شده اند. [
۲۱]. ارزیابی نشان می‌دهد که فشاردهنده‌های دارای چرخ‌خانه ثابت عمدتاً برای حمل و نقل کانتینرهای مکعبی با پهنای پالت ۴۵ مناسب نیستند. به طور کلی، خطوط دید با رعایت قوانین قابل اجرا فقط برای یک لایه کانتینر قابل نمایش است. برای دو لایه کانتینر، انطباق با قوانین قابل اجرا عمدتاً فقط برای حداکثر بار قابل اثبات است. تجزیه و تحلیل دقیق در ارائه شده است
شکل ۱۱.
مانند
شکل ۱۲ نشان می‌دهد که وضعیت برای هل‌کش‌ها با چرخ‌خانه‌های بالابر بسیار مطلوب‌تر است، زیرا دو لایه کانتینر را می‌توان در چارچوب قانونی قابل اجرا در تمام شرایط بارگذاری استاندارد ارزیابی‌شده در این مطالعه حمل کرد. برای حمل و نقل سه لایه، در اکثر ترکیبات فشاردهنده/بارج، می توان انطباق را برای کانتینرهایی با ۷۰ درصد حداکثر بار نشان داد.
۳٫۳٫ تجزیه و تحلیل پایداری
هر دو الزامات فنی (ES-TRIN) و مقررات پلیس ناوبری (CEVNI) به موضوع پایداری کشتی های ناوبری داخلی حامل کانتینر می پردازند. مفاد ماده ۱٫۰۷ شماره ۵ CEVNI بر موقعیت های عملیاتی فردی تمرکز دارد و نیاز به بررسی پایداری قبل از بارگیری و تخلیه و همچنین قبل از حرکت دارد. مسئولیت چنین بررسی های پایداری با فرمانده قایق است. معافیت‌ها از بررسی‌های پایداری انجام شده برای پیکربندی‌های بارگذاری خاصی اعمال می‌شود که همیشه ذاتاً پایدار تلقی می‌شوند. با توجه به مشخصات فنی یک کشتی ناوبری داخلی، ES-TRIN مجموعه ای از مقررات را در فصل ۲۷ در مورد شرایط محدودیت و روش های محاسبه برای حمل و نقل کانتینرهای غیر ایمن و ایمن با در نظر گرفتن ویژگی های هیدرواستاتیک بدنه (عمدتاً) تعیین می کند. بسته به شکل بدنه و توزیع وزن)، وضعیت بارگذاری و لحظات پاشنه پا باید در نظر گرفته شود. برای هدف این مطالعه، ما تصمیم گرفتیم که پایداری طرح‌های بارج مختلف را تحت شرایط تعیین شده در ماده ۲۷٫۰۲ ES-TRIN (کانتینرهای غیر ایمن) و برای شش شرایط بارگیری استاندارد ارزیابی کنیم.
شکل ۱۳):
-
دو لایه ظروف مکعبی ۴۵ اینچی خالی است.
-
دو لایه ظروف مکعبی ۴۵ اینچی ۷۰ درصد پر.
-
دو لایه ظروف مکعبی ۴۵ اینچی ۱۰۰% پر.
-
سه لایه ظروف مکعبی ۴۵ اینچی خالی است.
-
سه لایه ظروف مکعبی ۴۵ اینچی ۷۰ درصد پر.
-
سه لایه ظروف مکعبی ۴۵ اینچی ۱۰۰% پر.
برای هر شرایط بارگذاری، محاسبه حداکثر مرکز ثقل عمودی مجاز (VCG) را ارائه می دهد که باید برای اطمینان از انطباق با الزامات ماده ۲۷٫۰۲ ES-TRIN برآورده شود. VCG واقعی هر شرایط بارگذاری با حداکثر VCG مجاز ارزیابی می شود. می توان نشان داد که اکثر شرایط بارگیری با الزامات قانونی مطابقت دارد، تنها استثناء بارج با عرض ۹٫۵۰ متر، در انواع کوتاه و بلند، برای سه لایه کانتینرهای بارگیری شده (۷۰٪ و ۱۰۰٪) و نسخه طولانی است. بارج NEWS Evolution برای سه لایه کانتینرهای کاملاً بارگذاری شده.
هنگام مقایسه سناریوهای بارگذاری، توجه به این نکته ضروری است که نتایج مورد بحث بر اساس شرایط بارگذاری استاندارد شده است. بهینه سازی وضعیت بارگیری برای موارد فردی ممکن است نتایج بهتری به همراه داشته باشد، به خصوص زمانی که حمل و نقل سه لایه کانتینر را در نظر می گیریم. فقط ظروف با مکعب بالا برای این شرایط بارگیری استاندارد در نظر گرفته شد. با این حال، با استفاده از کانتینرهای با ارتفاع استاندارد، ارتفاع کل بار برای سه لایه را می توان تقریباً ۱٫۲۰ متر کاهش داد که باعث بهبود دید و مرکز ثقل عمودی بار و در نتیجه افزایش پایداری می شود. علاوه بر این، استفاده از یک فشار دهنده با برد عملیاتی طولانی تر برای چرخ بالابر می تواند خطوط دید را در مقایسه با نوع فشاردهنده تحلیل شده در این مطالعه بهبود بخشد.
به طور خلاصه، ما در مجموع، شش طرح جدید بارج را با هدف بهینه‌سازی حمل و نقل کانتینری در دانوب، به‌ویژه برای کانتینرهای مکعب بلند ۴۵ اینچی که بین Enns، اتریش، و Giurgiu، رومانی کار می‌کنند، توسعه دادیم. هر دو ارزیابی پایداری و خط دید نشان داد که حمل و نقل سه لایه کانتینر در اکثر موارد دشوار است اما باید برای هر سناریو بارگیری جداگانه ارزیابی شود.
۴٫ بحث و نتیجه گیری
یکی از اهداف مطالعه ما شناسایی گزینه های طراحی بود که قابلیت کشتیرانی کشتی های کانتینری را در دانوب افزایش می دهد. ما در مجموع شش طرح بارج جدید را شناسایی کردیم که در محدوده‌هایی که تصمیم گرفتیم مطابقت داشته باشند (یعنی بارج‌ها باید در مسیر دانوب بین Enns، اتریش، و Giurgiu، رومانی، خدمت کنند؛ آنها باید برای حمل ۴۵ دقیقه ارتفاع پالت بهینه شوند. – ظروف مکعبی که برای حمل و نقل بین وجهی استفاده می شوند و قایق ها نباید از ابعاد ۹۷٫۵۰ متر در ۱۱٫۴۵ متر تجاوز کنند. طرح‌های بارج جدید می‌توانند تا ۹۰ کانتینر مکعبی با پهنای پالت ۴۵ اینچی را در سه لایه حمل کنند، در مقایسه با بارج سنتی Europa 2a که قادر است تا ۴۵ کانتینر را در سه لایه حمل کند. با این وجود، پس از ارزیابی پایداری و خطوط دید هر طرح بارج، مشاهده کردیم که حمل و نقل سه لایه در هر مورد امکان پذیر نیست. حمل و نقل دو لایه در بیشتر موارد امکان پذیر است. در مورد بهترین طراحی مناسب بارج برای حمل و نقل کانتینرهای مکعبی با پهنای پالت ۴۵ اینچی پاسخ کلی وجود ندارد. به همین دلیل، هر موقعیت حمل و نقل باید به طور جداگانه ارزیابی شود تا بهترین طراحی مناسب بارج برای این وضعیت حمل و نقل خاص تعیین شود. با این وجود، در مقایسه با انواع بارج کنونی (۰۰۱ Europa 2b و ۰۰۲ Europa 3a) فضای قابل توجهی برای بهبود وجود دارد، به‌ویژه وقتی صحبت از انطباق کانتینرهای مکعبی با پهنای پالت ۴۵ که معمولاً در حمل‌ونقل جاده‌ای و ریلی اروپا استفاده می‌شود، به میان می‌آید. تخمین زده می شود که حداقل ۳۰ کانتینر ۴۵ اینچی در هر بارج برای دستیابی به نرخ رقابتی بار در کریدور دانوب مورد نیاز است. بارج های استاندارد اروپا ۲b کمتر از این ظرفیت هستند، در حالی که بارج های اروپا ۳a به سختی این ظرفیت را برآورده می کنند. برعکس، تمام گزینه های طراحی جدید این آستانه را برآورده می کنند یا از آن فراتر می روند.
با توجه به مقاومت کم در برابر آب به عنوان ملاحظات اولیه، به نظر می رسد که بارج عرضی ظروف ۰۰۵ IW-NET مطلوب ترین طراحی باشد. با این حال، این طراحی دارای اشکالات عملیاتی است که باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. با در نظر گرفتن عوامل دیگری مانند پایداری، ایمنی ترافیک و دید بدون مانع از چرخ‌خانه، بهترین انتخاب طراحی را تنها می‌توان به صورت فردی و با در نظر گرفتن مسیرهای حمل و نقل خاص، امکانات بندری و یدک‌کش‌های هل‌کننده موجود انجام داد.
این مطالعه با شناسایی شش طرح بارج جدید که برای افزایش قابلیت کشتیرانی در دانوب طراحی شده‌اند، به دانش نظری کمک می‌کند، که به‌طور خاص برای حمل و نقل کانتینرهای مکعبی با پهنای پالت ۴۵ در محدوده‌های تعریف‌شده بهینه شده است. مطالعه ما کمک‌های عملی را با ارائه به سهامداران درگیر در حمل و نقل کانتینری در امتداد دانوب، طرح‌های بارج قابل دوام بهینه‌سازی شده برای نیازهای عملیاتی خاص ارائه می‌کند. شناسایی طرح‌های امکان‌پذیر، همراه با ملاحظات پایداری و خطوط دید، پیشرفت‌های عملی را در طراحی بارج با هدف بهبود کارایی و ایمنی در عملیات حمل و نقل کانتینری در دانوب امکان‌پذیر می‌سازد. بنابراین، اهمیت عملی این مطالعه در بهبود ظرفیت ظرف نهفته است. با این حال، برای شرکت‌ها برای سرمایه‌گذاری در کشتی‌های جدید، نیاز به دسترسی به منابع مالی و سرمایه دارند. مقررات و سیاست‌های روشنی که از پیشرفت‌های فناوری پشتیبانی می‌کنند. مشوق ها یا معافیت های مالیاتی؛ زیرساخت های کافی مانند بنادر مدرن، امکانات بارگیری و کمک های ناوبری؛ و باید تقاضای کافی برای حمل و نقل کالا از طریق کشتیرانی داخلی وجود داشته باشد تا سرمایه‌گذاری در فناوری‌ها یا کشتی‌های جدید توجیه شود.
محدودیت مطالعه ما دامنه جغرافیایی آن است، که تعمیم نتایج را به سایر آبراهه های داخلی محدود می کند، زیرا رودخانه های دیگر مرزها و پیش شرط های دیگری را ارائه می دهند. محدودیت دیگر مربوط به نوع ظرف است. این مطالعه صرفاً بر روی ظروف مکعبی با پهنای پالت ۴۵ اینچی متمرکز شد و سایر انواع ظروف ممکن را حذف کرد. تحقیقات بیشتر در مورد این موضوع می تواند شامل گسترش دامنه جغرافیایی و استفاده از انواع دیگر کانتینر باشد. این مطالعه بر نیاز به طراحی بارج برای بهینه سازی برای کاربردهای خاص و متناسب با نیازهای اپراتورهای آینده آنها تاکید می کند. این بدان معناست که هیچ راه حلی برای همه وجود ندارد و بهینه سازی طراحی باید عواملی مانند نوع محموله، منطقه ناوبری و زیرساخت های موجود را در نظر بگیرد.
زمینه‌های دیگر برای تحقیقات بیشتر، بررسی امکان‌سنجی عملیاتی شش طرح جدید بارج توسعه‌یافته یا استفاده از تکنیک‌های مدل‌سازی شبیه‌سازی پویا برای شبیه‌سازی سناریوهای بارگیری مختلف است.
