CC BY
23
Проектирование и конструкция судов
Научная статья УДК 629.12
http://doi.org/10.24866/2227-6858/2022-3/37-46 Ю.А. Кочнев, Е.П. Роннов
КОЧНЕВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ - к.т.н., доцент, tmnnkoch@mail.ru РОННОВ ЕВГЕНИЙ ПАВЛОВИЧ - д.т.н., профессор, заведующий кафедрой ronnov.ep@vsuwt. ги,
Кафедра проектирования и технологии постройки судов Волжский государственный университет водного транспорта Нижний Новгород, Россия
Анализ уровня запаса остойчивости судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания
Аннотация. В течение жизненного цикла судна его характеристики могут изменяться в некотором допустимом диапазоне, а эксплуатационные случаи отличаться от регламентируемых. Это означает, что расчёты мореходных качеств и прежде всего остойчивость выполнены для условного состояния нагрузки, которое соответствует судну в конечный интервал времени. Учесть указанное отклонение можно или расчётом остойчивости с изменяемыми характеристиками судна, или вводом запаса остойчивости, учитывающим все нормируемые и ненормируемые факторы. В статье рассмотрен второй подход. С этой целью проанализированы отечественные, иностранные и международные требования к остойчивости судов, в которых выявлены показатели, отвечающие за её запас. По разработанной математической модели, учитывающей положительное изменение водоизмещения и аппликаты центра тяжести вследствие особенностей выполнения опыта кренования и наличия воды на палубах, совместное действие циркуляции, смещение сыпучего груза и динамического рывка натянутого буксирного каната, проведён численный эксперимент с судами внутреннего и смешанного (река-море) плавания. По его результатам разработан вид коэффициента запаса остойчивости и даны рекомендации об изменении основного критерия остойчивости так, чтобы соотношение допускаемых и кренящих сил было больше 1,2.
Ключевые слова: остойчивость, коэффициент запаса, судно
Для цитирования: Кочнев Ю.А., Роннов Е.П. Анализ уровня запаса остойчивости судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2022. № 3(52). С. 37-46.
Введение
Остойчивость судна, поднадзорного Российскому Речному Регистру, признается достаточной, если выполняются основной критерий остойчивости, дополнительные требования, зависящие от типа и назначения судна, требования к малой метацентрической высоте и требования к диаграммам статической остойчивости. Проверку остойчивости следует проводить для регламентируемых случаев нагрузки. Остойчивость считается обеспеченной, если силы, вызывающие наклонение судна, не превышают допустимого значения. При этом Правила Российского Речного Регистра (Правила РРР) при проверке остойчивости по основному критерию (критерию погоды) допускают считать остойчивость достаточной, в том числе и при равенстве этих сил [8]. Однако ряд параметров судна, учитывающихся при проверке остойчивости, определяется с некоторой степенью точности, которая оговаривается Правилами [8], при этом уровень влияния этой допустимой точности на остойчивость неизвестен.
© Кочнев Ю.А., Роннов Е.П., 2022.
Статья: поступила: 18.07.2022; рецензия: 22.07.2022.
Кроме регламентируемых допустимых отклонений судно в процессе рейса может сталкиваться и с эксплуатационными отклонениями (не нормируемыми Правилами РРР), но которые также могут вызывать изменение показателей остойчивости.
Указанные причины требуют введения в нормы численного показателя запас остойчивости, который будет учитывать все возможные отклонения. В Правилах РРР, как и в других Правилах [6, 12, 13, 16], косвенно такой запас в ряде случаев предусматривается. Так, требования к диаграмме статической остойчивости заключаются в нормировании максимального плеча, угла заката и площади ограниченной диаграммой. С одной стороны, это обеспечивает некоторый запас остойчивости судна, позволяющий судить о дальнейшем выполнении или невыполнении основного критерия и дополнительных требований еще до этапа проведения трудоемких расчётов кренящих и допустимых моментов. С другой стороны, такой запас представляется весьма абстрактным, поскольку не учитывает возможные отклонения от проектных внешних нагрузок.
Поперечная метацентрическая высота, определяющая восстанавливающий момент при малых наклонениях, имеет различные значения в Правилах [6, 8, 12, 13, 16] - от 0,1 до 0,25 м. Особое внимание обращают на себя требования Дунайской комиссии, где она должна иметь вообще любое положительное значение. Малая метацентрическая высота, имеющая конечное требуемое значение, на наш взгляд, также может рассматриваться как запас остойчивости при малых наклонениях, без учета возникающих внешних нагрузок.
Отмечается, что на всех этапах перевозки должен обеспечиваться достаточный запас остойчивости с учетом увеличения веса [6]. По своей трактовке это является требованием о наличии запаса остойчивости, однако оно в большинстве случаев реализуется только с учетом обледенения. Рассматриваются также нормируемые и ненормируемые факторы для отечественных судов, неучет которых может оказывать влияние на действительный уровень остойчивости судна [2, 15].
Первая группа факторов основана на различных заложенных непосредственно в Правила РРР допустимых отклонениях (допущениях):
- не проводить опыт кренования при изменении значений водоизмещения порожнём и центра тяжести в указанных пределах;
- не корректировать результаты проверки остойчивости при изменении водоизмещения порожнём и центра тяжести в указанных пределах при модернизации и ремонте судна;
- при проведении опыта кренования;
- не учитывать малые цистерны в корпусе судна;
- не учитывать остатки жидких грузов.
Ненормируемые эксплуатационные факторы, зависящие от особенностей эксплуатации различных типов и классов судов, которые могут существенно повлиять на действительный уровень остойчивости, следует учитывать совместно с основным критерием остойчивости:
- выполнение циркуляции (для судов всех типов);
- динамический рывок натянутого буксирного каната (буксирные суда) [7];
- смещение сыпучего груза на нормируемый угол под действием качки (грузовые суда, перевозящие навалочные и насыпные грузы) [4];
- превышение действительного давления ветра над его расчётным значением [1].
Таким образом, необходимость запаса остойчивости, анализ его уровня при различных
отклонениях связанных с ним параметров и формирование на его основе значения коэффициента запаса являются актуальной задачей как для отечественного, так и мирового судостроения.
Материалы и методы
В настоящей работе рассматривается уровень остойчивости судов внутреннего, смешанного (река-море) и прибрежного плавания в соответствии с требованиями основного критерия остойчивости, определёнными Правилами РРР в редакции 2019 г., а также особенностей эксплуатации различных типов и классов судов. В качестве уровня остойчивости принят
коэффициент запаса остойчивости (КЗО), представляющий собой соотношение внешнего кренящего и допустимого моментов, характеризующее отношение внешней кренящей нагрузки к её допустимому значению, приложенной динамически:
К = Мдоп, (1)
Мкр
где Мдоп - допускаемый момент судна; Мкр - кренящий момент судна.
Влияние на уровень остойчивости нормируемых и не нормируемых Правилами РРР (эксплуатационных) факторов оценивается по величине
К р
Т = ——, (2)
Кб
где Кб - базовый коэффициент запаса остойчивости, полученный при проектных, то есть нормативных в соответствии с [8] значениях водоизмещения (Ц) и координат центра тяжести судна X, у§, %});
К— - расчётный коэффициент запаса остойчивости судна, полученный при прогнозируемых значениях водоизмещения (Ц—), координат центра тяжести судна Xgр, ygр, zgр, давлении ветра, интегральных воздействиях принятых проектных элементов и внешних сил.
Уровень запаса остойчивости судна при базовом и расчётных значениях водоизмещения и координат центра тяжести для основных типов судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания, не имеющих избыточной остойчивости, определён расчётом по программе «Диалог-Статика». При их выполнении допускаемый момент рассчитывался по углу опрокидывания и условному углу заливания [14], принятому через открытое отверстие в борту судна через самую нижнюю допустимую Правилами точку, ниже которой все двери и иллюминаторы обязаны иметь водонепроницаемые закрытия и сигнализацию о незакрытии. При этом:
- абсцисса условного отверстия заливания Xз = 0 ;
- ордината условного отверстия заливания Уз = В2 (где В - расчётная ширина судна);
- аппликата условного отверстия заливания
2з = Тшах + АТ, (3)
где Тшах - наибольшая осадка судна;
АТ - возвышение нижней кромки условного открытого отверстия над линией максимальной осадки, определяемое по рекомендациям [8].
Прогнозируемое значение водоизмещения, учитывающее возможные отклонения полной массы судна в связи с действием нормируемых и ненормируемых факторов, и аппликаты центра величины определяются по формулам (4) и (5), а конкретные значения приращений приведены в табл. 1.
п
Цр = Ц + £ dDi , (4)
I=1
п
zgр = , (5)
г=1
где - приращение водоизмещения судна;
dzg¡ - соответственно приращение аппликаты центра тяжести судна; п - число учитываемых отклонений.
Таблица 1
Приращение водоизмещения и координат центра тяжести судна, вызванные нормируемыми и ненормируемыми факторами
№ п/п Причина приращения Расчётная формула приращения водоизмещения Расчётная формула приращения координат центра тяжести
1 Допущение не проводить опыт крено-вания О =±0,02Бпор dzg1 =+0,04 °пор 81 О
2 Допущение не корректировать результаты проверки остойчивости О = ±0,020Пор 2 =+0,05 °пор 8 2 О
3 Точности проведения опыта кренования О=±0тПор 3 = 0
4 Наличие воды на палубе ^4 = ±Р^ Б пал, кк д.г8 4 = 4 (Н с г „) 84 О+йБ4х с
5 Точность определения осадок и водоизмещения при погрузке судна сЮ5 =±0,003р£ йг8 5 = 0
Принятые обозначения: Р - грузоподъёмность судна; ц - удельная марочная кубатура трюмов; ^пор - площадь ватерлинии при водоизмещении порожнём; - площадь палубы, на которой может скапливаться вода; S - площадь ватерлинии при базовом водоизмещении; кк - высота уровня возможного скопления воды на палубе; Н - приведённая высота скопления воды на палубе; р - плотность воды.
В процессе эксплуатации в корпусе судна возможны скопление подсланевых вод в машинном отделении, небольшое количество конденсата непосредственно на днище, течь корпуса, которая при достижении «опасного» уровня удаляется осушительной системой. Также Правила допускают не учитывать остатки жидких грузов уровнем менее 5 см во всех цистернах. Для учета дополнительного кренящего момента от перетекания перечисленных жидкостей при построении диаграмм статической остойчивости (ДСО) принято в расчётах, что на днище симметрично относительно мидель-шпангоута протяженностью в половину длины судна имеется цистерна, заполненная водой на минимальный уровень.
Также имеется цистерна, заполненная на 50 % и отвечающая условию Правил РРР [8] о допуске не учитывать в ней жидкий груз при построении ДСО:
< 0,01, (6)
О пор
где V - полный объем цистерны, м3;
Ь = В - максимальная ширина цистерны, м;
у = 9,81 - удельный вес жидкости, кН/м3;
¿$1 = v / ¡цьн - коэффициент полноты цистерны;
о ' - весовое водоизмещение порожнём, кН;
О пор
- длина цистерны, м;
к = Н - высота цистерны, м;
к - коэффициент, зависящий от отношения ширины к высоте цистерны.
Определение плеча допустимых моментов при совместном действии на судно бортовой
качки и дополнительного динамического момента при выполнении циркуляции ( Ц+к ) или момента от рывка натянутого буксирного каната на буксирных судах (1р+к ) приведено на рис. 1.
При наличии дополнительной статической нагрузки от смещения сыпучего груза амплитуда качки увеличивается на угол, допустимый Правилами [8] и равный 12°.
Рис. 1. Определение плеча допускаемого момента при совместном действии на судно качки и момента от циркуляции или динамического действия буксирного каната
Плечо кренящего момента на циркуляции и плечо от рывка буксирного каната определяются по формулам:
Ш = ^, (7)
= ц
'ц Ц'
Iр = Мр
р Ц'
(8)
где Мц, Мр - соответственно момент, возникающий в эволюционный период циркуляции, и момент от динамического действия натянутого буксирного каната, определяемые по Правилам РРР, кНм;
Ц' - водоизмещение судна, кН.
Для нормирования в Правилах РРР в качестве величины минимально необходимого уровня запаса остойчивости можно рассматривать коэффициент, представляющий собой превышение базового значения КЗО Кб над расчётным Кр^, для каждого нормируемого и не-нормируемого фактора:
К 01 =
Кб Кр1
(9)
Учитывая возможное совместное влияние нескольких факторов, его следует представить в интегральном виде:
/
К
К о ] =
X а1К01
V1=1 J ;
Л
ъ
1=1
_ , ] е 1 , (10)
'] ^г=1 Кр ) ]
где s - рассматриваемые случаи расчёта остойчивости;
аI - весовой коэффициент влияния ьго фактора на конечный (интегральный) коэффициент запаса остойчивости;
] - ]-е судно из совокупности рассматриваемых судов J.
Результаты
Рассмотрено влияние девяти вариантов нормируемых и ненормируемых факторов на уровень запаса остойчивости К на основе анализа воздействия сочетаний факторов на условия
выполнения основного критерия остойчивости для различных типов судов внутреннего, смешанного (река-море) плавания при соответствующих допустимых углах наклонения:
- при положительных отклонениях водоизмещения и центра тяжести (Вариант 1 - по углу опрокидывания, Вариант 2 - по углу заливания);
- при отрицательных отклонениях водоизмещения и центра тяжести (Вариант 3 - по углу опрокидывания, Вариант 4 - по углу заливания);
- при совместном действии момента на циркуляции (при требовании Правил) и динамического давления ветра при базовых значениях водоизмещения и координат центра тяжести (Вариант 5 - по углу опрокидывания);
- при совместном действии динамического рывка буксирного каната и динамического давления ветра при базовых значениях водоизмещения и координат центра тяжести для буксирных судов (Вариант 6 - по углу опрокидывания);
- при совместном действии начального крена от статического смещения сыпучего груза и динамическом давлении ветра при базовых значениях водоизмещения и координат центра тяжести для сухогрузного судна (Вариант 7 - по углу опрокидывания);
- при динамическом давлении ветра и одной малой цистерне предельных размеров, заполненной на 50% при базовых значениях водоизмещения и координат центра тяжести (Вариант 8 - по углу опрокидывания);
- при динамическом давлении ветра и 5 см жидких грузов в условном отсеке при базовых значениях водоизмещения и координат центра тяжести (Вариант 9 - по углу опрокидывания).
Расчёт КЗО при учете нормируемых и ненормируемых факторов, а также при базовых (проектных) значениях, по углу опрокидывания (Базовый 1) и углу заливания (Базовый 2) приведен в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Уровень запаса остойчивости для пассажирских судов
Коэффициент запаса остойчивости Пассажирские суда
26-37 81080 785 588 588М 780 РУ300 Р51А
Базовый 1 8 1,55 4,9 4,64 2,62 1,91 5,53 3,83
Базовый 2 1,85 0,81 1,25 2,11 1,17 1,35 5,51 3,82
Вариант 1 6,05 1,15 3,14 3,65 1,86 0,63 5,36 1,36
Вариант 2 1,08 0,56 0,74 1,65 0,82 0,53 5,36 1,36
Вариант 3 8,13 1,53 4,96 4,7 2,7 1,96 6,07 3,82
Вариант 4 2,03 0,84 1,36 2,2 1,24 1,41 6,07 3,81
Вариант 5 4,7 1,07 4,1 3,88 2,12 0,944 4,46 3,6
Вариант 8 7,87 1,51 4,83 4,65 2,59 1,85 5,48 3,76
Вариант 9 6,85 1,22 4,17 4,13 2,23 1,34 5,05 2,43
Таблица 3
Уровень запаса остойчивости для непассажирских судов
Коэффициент запаса остойчивости Буксиры и буксиры-толкачи Грузовые Баржи
БТ3140 81510 81200 Р45Б ОТ 781 559Б Р77 942М 81210
Базовый 1 7,52 1,31 1,46 7,42 8,35 42,5 57,19 40,08 92,45 117
Базовый 2 6,84 1,31 1,46 4,36 5,26 25,45 5,07 5,04 47,02 65,06
Вариант 1 5,1 1,14 0,76 5,25 5,2 41,55 50,59 38,79 73,94 115
Вариант 2 4,8 1,14 0,76 3,1 3,7 29,34 - 3,54 39,1 63,2
Вариант 3 7,7 1,37 1,49 7,42 8,81 43,29 57,62 45,97 93,22 118
Вариант 4 7,1 1,37 1,49 4,43 5,69 29,8 6,06 6,39 47,54 65,8
Вариант 5 6,1 1,277 - - 5,72 38,7 - - - -
Вариант 6 6,2 1,271 1,34 7,04 6,5 - - - - -
Вариант 7 - - - - - 23,49 - - - -
Вариант 8 7,42 1,3 1,41 7,33 8,25 42,59 57,07 40,02 90,47 115,6
Вариант 9 6,06 1,31 1,44 6,22 7,43 40,76 47,9 38,3 80,2 95,64
Анализ данных таблиц 2 и 3 показывает, что учет нормируемых и ненормируемых (эксплуатационных) факторов при расчёте для пассажирских судов проектов 81080, 588М, 780 и буксира-толкача проекта 81200 приводит к потере остойчивости. Следует также отметить, что у судов этих двух типов может быть изначально низкий уровень остойчивости. Для грузовых судов (самоходных и несамоходных) учет рассматриваемых факторов, в силу высокого начального КЗО, не приводит к опасному изменению остойчивости.
Коэффициент запаса остойчивости, рассчитанный по формуле (9) при учете только одного фактора, приведен в таблицах 4 и 5. На их основе получены весовые коэффициенты ^,
численно равные: а = 0,26 - коэффициент влияния приращения массы судна; $2 = 0,18 -коэффициент влияния циркуляции; а3 = 0,07 - коэффициент влияния динамического действия буксирного каната; $4 = 0,24 - коэффициент влияния грузов в малых цистернах; а5 = 0,25 - коэффициент влияния остатков жидких грузов,
а1 = ^, (11)
п0
где П - число соотношений КЗО по 1-му фактору, превышающему единицу; П0 - общее число соотношений КЗО, превышающих единицу.
Таблица 4
Превышение базового уровня запаса остойчивости над расчётным для пассажирских судов
Соотношение КЗО (базовый/расчётный) П ассажирские суда
26-37 81080 785 588 588М 730 РУ300 Р51А
Вариант 1 / Базовый 1 1,322 1,348 1,561 1,271 1,409 3,032 1,032 2,816
Вариант 2 / Базовый 2 1,713 1,446 1,689 1,279 1,427 2,547 1,028 2,809
Вариант 3 / Базовый 1 0,984 1,013 0,988 0,987 0,97 0,974 0,911 1,003
Вариант 4 / Базовый 2 0,911 0,964 0,919 0,959 0,944 0,957 0,908 1,003
Вариант 5 / Базовый 1 1,702 1,449 1,195 1,196 1,236 2,023 1,24 1,064
Вариант 8 / Базовый 1 1,017 1,026 1,014 0,998 1,012 1,032 1,009 1,019
Вариант 9 / Базовый 1 1,168 1,27 1,175 1,123 1,175 1,425 1,095 1,576
Таблица 5
Превышение базового уровня запаса остойчивости над расчётным для непассажирских судов
Соотношение КЗО (базовый/расчётный) Буксиры и буксиры-толкачи "рузовые Баржи
БТ3140 81510 81200 Р45Б ОТ 781 559Б Р77 942М 81210
Вариант 1/Базовый 1 1,475 1,149 1,921 1,413 1,606 1,023 1,13 1,033 1,25 1,017
Вариант 2/Базовый 2 1,425 1,149 1,921 1,406 1,422 0,867 - 1,424 1,203 1,029
Вариант 3/Базовый 1 0,977 0,956 0,98 1 0,948 0,982 0,993 0,872 0,992 0,992
Вариант 4/Базовый 2 0,963 0,956 0,98 0,984 0,924 0,854 0,837 0,789 0,989 0,989
Вариант 5/Базовый 1 1,233 1,026 - - 1,46 1,098 - - - -
Вариант 6/Базовый 1 1,213 1,031 1,09 1,054 1,285 - - - - -
Вариант 7/Базовый 1 - - - - - 1,809 - - - -
Вариант 8/Базовый 1 1,013 1,008 1,035 1,012 1,012 0,998 1,002 1,001 1,022 1,011
Вариант 9/Базовый 1 1,241 1 1,014 1,193 1,124 1,043 1,194 1,046 1,153 1,223
Окончательно основной критерий остойчивости можно записать в виде
К = Мдоп >К0, (12)
М
кр
ВЕСТНИК ИНЖЕНЕРНОЙ ШКОЛЫ ДВФУ. 2022. № 3(52)
где К0 = 1,2 - минимальное значение коэффициента запаса остойчивости, рассчитанный по формуле
K 0 = max
f s \ s К
^ i К
V i=1 ^рг
, при УКЫ < 1, j е J . (13)
рг
j
Обсуждение
Проведенный численный эксперимент с судами внутреннего и смешанного (река-море) плавания при учете нормируемых и ненормируемых (эксплуатационных) факторов показал, что фактическая остойчивость может быть меньше расчётной. Данное обстоятельство особенно ощутимо для пассажирских и буксирных судов, приводящее в некоторых случаях к потере остойчивости. Это означает, что хотя по действующим нормам Российского Речного Регистра судно отвечает всем требованиям безопасности, но при случайном стечении ряда факторов, в том числе при ошибке судоводителя в управлении и некачественно проведённых проектных модернизационных работах с точки зрения остойчивости, может развиваться авария. Её последствия, исходя из типа и назначения указанных выше судов, будут иметь отрицательный характер.
Хотя влияние факторов для грузовых судов может быть и существенным, но оно не снижает КЗО ниже единицы, то есть судно остается остойчивым. Возможные превышения проектных характеристик безопасности в этом случае будут нивелированы подготовленностью членов экипажа к действию в аварийных ситуациях.
Включение в основной критерий остойчивости коэффициента запаса величиной 1,2 позволяет, не усложняя методические приёмы выполнения проверочных расчётов, повысить уровень безопасности судна.
Рассмотренный подход, в отличие от формализованной оценки безопасности судна [3, 9-11], учитывает неслучайный характер внешних воздействий, которые отражают то, что было с подобными судами, а интегрирует наиболее тяжелые с точки зрения последствий условия эксплуатации, возникающие в течение его жизненного цикла [5].
Выводы
Анализ уровня остойчивости судов различных типов и классов позволил получить численное конечное значение КЗО, введение которого в нормы Правил Российского Речного Регистра повысит безопасность судоходства и снизит количество аварий и катастроф. Введение коэффициента запаса остойчивости не повышает трудоемкости работ и не требует дополнительного обучения персонала конструкторских бюро, а учитывая применение в разработке проекта, программ для персональных компьютеров, также не требуется их корректировка.
Заявленный вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Борисов Р.В., Лузянин А.А. Предложения по корректировке сил давления ветра при нормировании остойчивости судов // Морские интеллектуальные технологии. 2019. № 1-1(43). С. 16-21. EDN: QPCEIL
2. Виноградов В.Н., Ивановский Н.В., Новоселов Д.А. Анализ влияния случайных параметров судна // Морские технологии: проблемы и решения: сборник трудов по материалам научно-практических конференций преподавателей, аспирантов и сотрудников ФГБОУ ВО «КГМТУ», Керчь, 16-27 апреля 2018 г. Керчь: Керченский государственный морской технологический университет, 2018. С. 88-105.
3. Захаров А.А. Формализованная оценка безопасности - универсальный инструмент для снижения риска на транспорте // Транспорт Российской Федерации. 2006. № 3(3). С. 66-68. EDN: JXCMEJ
4. Зинченко Е.А., Ярисов В.В. Совершенствование правил Российского морского регистра судоходства в части безопасной перевозки смещающихся грузов // Инновационные технологии машиностроения в транспортном комплексе: Материалы XI Международной научно-технической конференции ассоциации технологов-машиностроителей, Калининград, 10-13 сентября 2019 г. Калининград: Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта, 2020. С. 311-324.
5. Кочнева И.Б., Кочнев Ю.А. Учет необходимых материалов на различных этапах жизненного цикла судна // Речной транспорт (XXI век). 2019. № 2(90). С. 49-51. EDN: SACCUJ
6. Международный кодекс остойчивости судов в неповрежденном состоянии 2008 года (кодекс ОСНС 2008 г.). Резолюция MSC.267(85): 3-е изд., доп. Санкт-Петербург: ЦНИИМФ, 2009. 242 с.
7. Чуреев Е.А., Николаев И.И., Злыгостев Д.В., Якута И.В. Проверка судна типа малого рыболовного бота на статическое воздействие буксирного каната // Известия КГТУ. 2020. № 56. С. 181-190. EDN: XDESLB
8. Правила классификации и постройки судов. Москва: Российский Речной Регистр, 2019. 1501 с. URL: https://www.rivreg.ru/assets/Uploads/izveshenia/Rossiyskiy-Rechnoy-Registr.-PRAVILA-
2019.-May-2021.pdf (дата обращения: 05.07.2022)
9. Борисов Р.В., Кутейников М.А., Лузянин А.А., Самойлов В.Р. Учет предложений Интернациональной Морской Организации (ИМО) при разработке новых требований российского морского регистра судоходства к остойчивости судов // Морские интеллектуальные технологии.
2020. № 4-3(50). С. 39-44. DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.039
10. Цыпышева А.Д. Формализованная оценка безопасности // Вестник Морского государственного университета. 2011. № 34. С. 77-84. EDN: WVQXYX
11. Ярисов В.В. Формальная оценка безопасности при расчете остойчивости судов в условиях эксплуатации, опасных с точки зрения опрокидывания // Судостроение. 2006. № 4(767). 24-27. EDN: HUYGLV
12. ABS. Rules for building and classing. Marine vessels. January 2021. PART 3. Hull construction and equipment. 556 p.
13. DNV. Rules for classification ship. Part 3 Hull. Chapter 15. Stability. 18 p.
14. Kar A.R. Down flooding angle - a quasi-static method. Shipbuilding. 2003;(1):14-17.
15. Kochnev Y.A, Ronnov E.P, Gulyev I.A. Indicators of the critical state of the ship's stability. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2131:052057. DOI: 10.1088/1742-6596/2131/5/052057
16. RINA. Rules for the Classification of Ships. Part B. Hull and Stability. Effective from January 1, 2017. 105 p.
FEFU: SCHOOL of ENGINEERING BULLETIN. 2022. N 3/52
Ship Design, Construction of Vessels www.dvfu.ru/en/vestnikis
Original article
http://doi.org/10.24866/2227-6858/2022-3/37-46 Kochnev Yu., Ronnov E.
YURI A. KOCHNEV, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, tmnnkoch@mail.ru
EVGENIY P. RONNOV, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of the Department,
ronnov.ep@vsuwt.ru,
Volga State University of Water Transport
Nizhny Novgorod, Russia
Analysis of the level of stability reserve of inland and mixed (river-sea) navigation vessels
Abstract. During the life cycle of a vessel, its characteristics may change within a certain acceptable range, and operational cases may differ from those regulated. This means that the calculations of seaworthiness and, above all, stability are carried out for the conditional state of the load, which corresponds to the vessel in a finite time interval. The specified deviation can be taken into account either by calculating the stability with the changing characteristics of the vessel, or by entering a stability reserve that considering all standardized and non-standardized factors. The article considers the second approach. For this purpose, domestic, foreign
and international requirements for the stability of vessels are analyzed, in which indicators are identified that are responsible for its reserve. According to the developed mathematical model, which takes into account the positive change in displacement and the application of the center of gravity as a result of the peculiarities of the experience of heeling and the presence of water on the decks, the combined effect of circulation, displacement of bulk cargo and dynamic jerk of the stretched tow rope, a numerical experiment was conducted with inland and mixed (river-sea) navigation vessels. Based on its results, a type of stability margin coefficient was developed and recommendations were made to change the main stability criterion so that the ratio of permissible and heeling forces was greater than 1.2. Keywords: stability, safety factor, vessel
For citation: Kochnev Yu., Ronnov E. Analysis of the level of stability reserve of inland and mixed (river-sea) navigation vessels. FEFU: School of Engineering Bulletin. 2022;(3):37-46. (In Russ.).
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflict of interests.
REFERENCES
1. Borisov R.V., Luzyanin A.A. Proposals for correction of forces of wind pressure when normalizing the stability of ships. Marine intellegent technologies. 2019;(1-1):16-21. (In Russ.). EDN: QPCEIL
2. Vinogradov V.N., Ivanovskii N.V., Novoselov D.A. Analysis of the influence of random parameters of the vessel. Marine technologies: problems and solutions: A collection of works based on the materials of scientific and practical conferences of teachers, graduate students and staff FGBOU VO «KGMTU», Kerch', 16-27 aprelya 2018. Kerch': Kerchenskii gosudarstvennyi morskoi tekhnolog-icheskii universitet, 2018. P. 88-105. (In Russ.).
3. Zakharov A.A. Formalized safety assessment is a universal tool for reducing risk in transport. Transport of the Russian Federation. 2006;(3):66-68. (In Russ.). EDN: JXCMEJ
4. Zinchenko E.A., Yarisov V.V. Improvement of the rules of the Russian Maritime Register of Shipping regarding the safe transportation of shifting cargo. Innovative engineering technologies in the transport complex: Materials of the XI International Scientific and Technical Conference of the Association of Engineering Technologists, Kaliningrad, 10-13 september 2019. Kaliningrad: Baltiiskii federal'nyi universitet imeni Immanuila Kanta, 2020. P. 311-324. (In Russ.).
5. Kochneva I.B., Kochnev Y.A. The estimation of necessary materials on different stages of ship's life cycle. River transport (XXI century). 2019;(2):49-51. (In Russ.). EDN: SACCUJ
6. International code on intact stability 2008. Rezolution MSC.267(85) as amended. (In Russ.).
7. Chureev E.A., Nikolaev I.I., Zlygostev D.V., Yakuta I.V. Checking a SFB-type vessel for static impact of a tow rope. KSTU News. 2020;(56):181-190. (In Russ.). EDN: XDESLB
8. Russian River Register Rules. Moscow, Russian River Register, 2019. 1501 p.
URL: https://rfclass.ru/assets/Uploads/docs/Russian-River-Register.-RULES-2019.-January-2021.pdf - 05.07.2022.
9. Borisov R.V., Kuteinikov M.A., Luzyanin A.A., Samoilov V.R. Consideration of international maritime organization (IMO) proposals when developing new requirements of the russian register of shipping to the stability of ship. Marine intellectual technologies. 2020;(4-3):39-44. (In Russ.). DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.039
10. Tsypysheva A.D. Formalized safety assessment. Bulletin of the Maritime State University. 2011;(34):77-84. (In Russ.). EDN: WVQXYX
11. Yarisov V.V. Formal safety estimation in calculating the ship stability under operation conditions as being dangerous from the turnover point of view. Shipbuilding. 2006;(4):24-27. (In Russ.). EDN: HUYGLV
12. ABS. Rules for building and classing. Marine vessels. January 2021. PART 3. Hull construction and equipmen. 556 p.
13. DNV. Rules for classification ship. Part 3 Hull. Chapter 15 Stability. 18 p.
14. Kar A.R. Down flooding angle - a quasi-static method. Shipbuilding. 2003;(1):14-17.
15. Kochnev Y.A, Ronnov E.P, Gulyev I.A. Indicators of the critical state of the ship's stability. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2131:052057. DOI: 10.1088/1742-6596/2131/5/052057
16. RINA. Rules for the Classification of Ships. Part B. Hull and Stability. Effective from January 1, 2017. 105 p.
