С увеличением частоты судоходства безопасность мореплавания стала серьезной проблемой, особенно когда рассматриваются экономические потери, человеческие жертвы и экологические проблемы. В качестве способствующего фак-тора состояние моря играет важную роль в обеспечении безопасности судоходства. Однако типы опасных морских условий, которые приводят к серьезным авариям на море, недостаточно хорошо изучены. Возникновение морского ветра и условий волнения представляют угрозу для балкеров, особенно когда период волны и период собственных колебаний судна совпадает.
Судоходная отрасль обеспечивает 90% всей мировой торговли по объему морских перевозок [1]. В настоящее время перевозка груза морским транспортом является процветающим бизнесом, который переживает рост как по количеству, так и по размерам судов. Значительную часть всех судов составляют балкера [2]. Балкера типа «Панамакс» являются более востребованными, так как большинство гаваней и каналов, через которые следуют балкера типоразмеров VLCC и тем более ULCC, слишком малы для прохода таковых. В результате, балкера типа «Панамакс» стал предпочтительным вариантом для перевозки навалочных грузов по морским путям [3]. Однако из года в год все большую озабоченность вызывают судовые аварии, а также связанные с ними разрушительные последствия, включая жертвы, экономические потери и различные виды загрязнения окружающей среды.
По данным международной морской организации, более 70 % всех аварий, приведших к гибели судна, произошли именно во время штормового плавания. На данном этапе развития судоходства отсутствует комплексный подход, связанный одновременно с решением задачи обеспечения безопасности мореплавания и эффективным движением по заданному курсу во время штормового плавания. Решением задачи, связанной с обеспечением безопасности, является избежание попадания судна в опасные зоны резонанса по различным видам качки. Однако в условиях меняющейся погоды, морская поверхность слишком сложна для прогнозирования, особенно в короткие сроки, и наиболее точное представление о морском волнении и ветре получают сами моряки, находясь на борту судна.
База данных об авариях из отчетов о морских катастрофах, опубликованных (ИМО), включает информацию о происшествии, такую как время и координаты аварии, начальное событие, сводка, тип случая и тип судна. Согласно описанию начальных событий относительно причин аварий, зафиксированных в от-четах, эти случаи охватывают различные виды аварий, вызванных природными и человеческими факторами. Хотя непосредственные человеческие факторы, при-водящие к судовым авариям, зафиксированным в отчетах (ИМО), возможно, бы-ли косвенны, в связи с опасным состоянием морской поверхности или суровой погодой.
Например, когда аварийные случаи на судах классифицируются как посад-ка на мель или затопление, суда могут пострадать от различных видов опасных состояний морской поверхности или плохой погоды, включая параметрическую качку, удары, напряжения при изгибе и кручении и/или попадании воды на палубу, все это может снизить остойчивость судна и, следовательно, привести к посадке на мель или затоплению.
Различные типы судов реагируют по-разному, когда они сталкиваются с потенциально опасными морскими условиями, из-за их различных структур и функций. Состояние моря описывается тремя параметрами:
– высота волны;
– период волны;
– направление волны.
Сильный ветер и высокие волны могут вызвать неблагоприятное состояние морской поверхности, которое действительно является основным факторам риска для морской деятельности. Однако потенциальная опасность волн с относительно низкой высотой, как правило, недооценивается. Сопутствующий ветер и волна, особенно когда различия в их средних периодах и направлениях средних волн соответствуют определенным условиям, могут привести к опасному штормовому плаванию и представлять опасность для судоходства. Море и ветер действитель-но оказывают значительное влияние на безопасность судоходства, и во многих случаях высокие волны, вызванные ветром, могут привести к серьезным жертвам на судах. Мореходное качество судна и мореходность на волнении, также играют ключевую причинно-следственную роль в этих авариях.
Среди мореходных качеств судна, качка и мореходность на волнении занимают одно их важных мест и определяются теми негативными последствиями, которые могут оказывать опасные явления штормового плавания на безопасность судна и груза. Большинство аварий и морских катастроф, не считая столкновения судов и пожаров, произошли при плавании судов в шторм при интенсивной качке или при смещении грузов вследствие качки.
Мореходность судна на волнении объединяет следующие свойства и явления, характерные для судна в штормовом море:
– бортовая, килевая и вертикальная качки;
– ускорения от качки и инерционные силы и перегрузки;
– заливаемость палубы и надстроек;
– ударные нагрузки на корпус судна и слеминг;
– изменение остойчивости на кормовых курсовых углах;
– разгон гребного винта и двигателя от качки;
– захват судна волной и брочинг (для малых судов).
Каждый из перечисленных факторов может представлять серьёзную опасность и быть причиной аварии судна или груза.
Одним из самых распространенных методов эффективного перехода балкера, является дифферентовка судна за счет распределения объемов балласта, который принимается на судно. С увеличением дифферента на корму появляется возможность оптимизировать положение надстройки и площади проекции надводной части судна на плоскость мидель-шпангоута. Как показывают теоретические исследования, многочисленные модельные и натурные эксперименты, применение оптимальной ватерлинии или оптимального дифферента является од-ним их самых эффективных средств увеличения скорости судна, снижения ходового времени и уменьшения затрат на топливо, за счет снижения сопротивления движению судна.
Снижение скорости является методом обеспечения безопасного плавания судна, поскольку при повышенной скорости появляются опасные для судна про-явления штормового плавания. Целью снижения скорости является защита корпуса от ударов волн, слеминга, ударов в развал бортов, скручивания и вибрации корпуса. Палубу в этом случае защищают от заливания, а энергетическую установку от динамических перегрузок по причине колебаний гидродинамической нагрузки винта.
Самым практикуемым и распространённым методом штормового плавания является подбор безопасного курсового угла ветра и волнения, который определяется “на глаз”, исходя из имеющегося опыта плавания конкретного судоводителя, принимающего решение. Однако не всегда учитывается преобладающая си-ла сопротивления к конкретному судну и состоянию его загрузки.
Использование штормовых диаграмм и номограмм учеными, которые внесли значительный вклад в развитие повышения безопасности при штормовом плавании, является самым безопасным методом маневрирования при плавании в шторм.
Существующей проблемой, которая возникает при выполнении эффективного и безопасного маневрирования, является отсутствие комплексного подхода к решению данной задачи. На основании выполненного анализа существующих методов обеспечения безопасности и эффективности перехода судна в условиях шторма, можно сделать достаточно важные с научной и практической точки зрения выводы:
1. существующий метод оптимизации посадки судна за счет распределения объемов балласта, является эффективным методом [4], однако, данный метод рассматривается только с точки зрения эффективности, не решающий вопрос, связанный с безопасностью. Отсутствие конкретной информации в существующей литературе, связанной с увеличением скорости в данном методе, определяет необходимость разработки эффективного и безопасного метода штормового плавания, предложенного в данной работе;
2. метод намеренного снижения скорости судна при штормовом плавании предусматривает вопросы, связанные с обеспечением безопасности [5], однако при снижении скорости плавания и переход судна в порт назначения будет неэффективным. Помимо этого, при неправильном подборе безопасной скорости появляются риски полной остановки судна, разворота лагом к волне, вследствие чего судно может опрокинуться;
3. отсутствие способов подбора конкретного курсового угла ветра и волнения в самом распространённом методе штормового плавания, определяет необходимость разработки обоснованного безопасного и эффективного маневрирования;
4. использование диаграмм и монограмм известных ученых, определяет безопасные значения курсового угла ветра и волнения, без решения за-дач, связанных с эффективностью.
Весь текст будет доступен после покупки
