CC BY-NC
19
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-40-46 УДК 629.5.017
Ю.И. Ефименков1, И.С. Онищенко1, А.В. Дидковский2
1АО «ЦНИИМФ», Санкт-Петербург, Россия
2ФАУ «Российский морской регистр судоходства», Санкт-Петербург, Россия
НОРМИРОВАНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ СУДОВ ОГРАНИЧЕННОГО РАЙОНА ПЛАВАНИЯ R3
Объект и цель научной работы. Объект - суда ограниченного района плавания R3. Цель работы - нормирование допустимых эксплуатационных ограничений к таким судам в зависимости от характеристик ветроволновых условий в различных бассейнах, устанавливаемого ограничения по допустимому режиму волнения и возможного удаления от места убежища.
Материалы и методы. В качестве материалов использованы требования Правил Российского морского регистра судоходства (РС), сведения по долгосрочным ветроволновым условиям в различных морских бассейнах, перспективных для работы судов R3. Для обоснования допустимых условий эксплуатации судов с символом R3 использованы сопоставление уровней безопасности плавания рассматриваемых судов с эталонными условиями судов наиболее близкого класса R3-RSN. Основные результаты. По результатам выполненной работы предложены дополнения в Правила РС в части назначения допускаемых эксплуатационных ограничений для судов R3, дифференцированные по различным морским бассейнам. Заключение. Результаты работы позволят с одинаковым уровнем надежности осуществлять назначение допускаемых условий плавания судов ограниченного района плавания R3 при сохранении подтвержденного опыта эксплуатации. Ключевые слова: Правила РС, ограниченный район плавания R3, эксплуатационные ограничения, опыт эксплуатации судов, удаление от мест убежищ.
Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-40-46 УДК 629.5.017
Yu. Yefimenkov1, I. Onischenko1, A. Didkovsky2
'JSC TsNIIMF, St.Petersburg, Russia
2Russian Maritime Register of Shipping, St.Petersburg, Russia
REGULATION OF PERMISSIBLE OPERATING RESTRICTIONS FOR VESSELS WITH A SPECIFIED OPERATING AREA SERVICE R3
Object and purpose of research. This paper studies vessels with a specified operating area service R3. The purpose of this study is to regulate permissible operating restrictions to such vessels depending on characteristics of wind and wave conditions in various water areas, specified restriction by the permissible wave mode and possible distance from a place of refuge. Materials and methods. The study is based on the requirements of Rules of Russian Maritime Register of Shipping (RS), information on long-range wind and wave conditions in various sea areas promising for operation of R3 vessels. To justify permissible operational conditions for vessels of R3 class notation, operation safety levels for the considered vessels were compared with reference conditions for vessels of the closest class notation R3-RSN.
Для цитирования: Ефименков Ю.И., Онищенко И.С., Дидковский А.В. Нормирование допускаемых эксплуатационных ограничений судов ограниченного района плавания R3. Труды Крыловского государственного научного центра, 2020; Специальный выпуск 1: 40-46.
For citations: Yefimenkov Yu., Onischenko I., Didkovsky A. Regulation of permissible operating restrictions for vessels with a specified operating area service R3. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2020; Special Edition 1: 40-46 (in Russian).
Main results. Based on the results of the work performed, additions to the RS Rules regarding the assignment of permissible operational restrictions for R3 vessels, differentiated by different sea basins, are proposed.
Conclusion. The results of the work will allow for the same level of reliability to assign acceptable navigation conditions for vessels of a limited navigation area R3, while maintaining confirmed operational experience.
Keywords: RS Rules, restricted navigation area R3, operational restrictions, experience in operating ships, distance from places of refuge. The authors state that there are no possible conflicts of interest.
Введение
Introduction
Регламентируемые действующими Правилами Российского морского регистра судоходства (РС) требования к основным мореходным характеристикам (прочности, остойчивости, надводному борту и т.д.), а также к оборудованию и устройствам для судов ограниченного района плавания R3 имеют ряд отличий от требований, предъявляемых для наиболее близких судов R3-RSN. Это касается, прежде всего, отсутствующих в Правилах [1] указаний по назначению допустимых эксплуатационных ограничений для судов R3, в результате чего назначаемые ограничения для судов одного и того же проекта и для одних и тех же районов плавания имеют труднообъяснимые различия.
Таким образом, по результатам выполненного анализа представляется возможным разделить требования Правил РС на три условные группы:
1. Требования, непосредственно зависящие от волновых воздействий на корпус судна, такие как общие и местные волновые нагрузки, характеристики остойчивости.
Еще одним значительным смягчением допускаемых эксплуатационных ограничений для судов R3 является отсутствие необходимости подтверждения остойчивости судов по критерию погоды. Также стоит обратить внимание на уменьшение расчетного скоростного напора ветра с 0,8 до 0,6 кПа, регламентированного Правилами РС [1] для условий перегона, который может выполняться за границами разрешенного района плавания.
2. Косвенно связанные с волновыми нагрузками на судно требования к минимальному надводному борту, расчетным нагрузкам на закрытия, отстоянию нижней кромки иллюминаторов от летней грузовой ватерлинии, их прочности, а также к нагрузкам на носовые двери надстроек.
3. Требования, обусловленные защищенным характером рейса, но не зависящие от волновых воздействий на судно, например, возможность
неустановки на судне дежурной шлюпки, аварийного снабжения, гидрокостюмов и т.д.
В рамках предложенного в работе [2] подхода разработка требований допускаемых эксплуатационных ограничений для судов R3 основывается на предположении о том, что смягченные требования, относящиеся к первой и второй группам, могут быть компенсированы введением ограничений по допускаемому режиму волнения, бурности района или по удалению от мест убежищ. Так, сохранение действующих в Правилах РС специфических требований к судам с символом R3, относящихся к третьей группе, представляется возможным при введении ограничения по 20-мильному удалению от береговой линии с целью сохранения защищенного характера рейсов. Подобное ограничение предусматривается п. 1.1.5 ч. II «Правил по оборудованию морских судов» РС 2019 г. при регламентации требований по спасательным средствам для прочих символов ограничений по району эксплуатации для всех категорий отдельных судов.
В рамках работы [2] был выполнен анализ эксплуатационных ограничений, применяемых для обеспечения безопасности эксплуатации судов ограниченного и смешанного районов плавания. Так, в табл. 1 представлены результаты сопоставительного анализа для судов, находящихся под наблюдением РС, и судов класса М-СП Российского Речного Регистра (РРР). Практически все указанные в таблице ограничения по условиям эксплуатации могут выполняться, за исключением случая осознанного отступления судоводителя от предписаний. Однако при реализации опасной ошибки в благоприятном прогнозе волнения существует возможность нарушения ограничения по режиму волнения независимо от решения судоводителя.
Учет указанного фактора полагался обязательным при нормировании допускаемых условий эксплуатации судов R3, в связи с чем представляется возможным ввести следующие ограничения:
■ по допустимому режиму волнения, характеризуемого высотой волны 3 %-ной обеспеченности -
Л3% ^ 2,5 м;
Таблица 1. Влияние используемых эксплуатационных ограничений на уровень безопасности эксплуатации судов ограниченного и смешанного районов плавания
Table 1. Effects of used operating restrictions on operation safety level for vessels with specified operating area service and mixed river-sea navigation vessels
Наименование параметра эксплуатационного ограничения Применимость для символа ограничения судов ограниченного или смешанного района плавания Цель введения ограничения
Допускаемый режим волнения РС - Я2, Я2-ЯБК(4,5), ЯЗ-ЯБК РРР - М-СП3,5, М-СП4,5 ■ Обеспечение своевременного ухода с трассы в результате реализации опасной ошибки в благоприятном прогнозе волнения. ■ Снижение вероятности попадания в этом случае судна на экстремальный режим волнения, превышающий установленное ограничение
Удаление от места убежища РС - Я1, Я2, Я2-ЯБК(4,5), ЯЗ-ЯБЫ Обеспечение возможности укрытия судна как при своевременном получении неблагоприятного прогноза волнения, так и в случае реализации опасной ошибки волнения в благоприятном прогнозе
Тип морского района (открытые и закрытые моря) РС - Я2-ЯБК(4,5). РРР - М-СП4,5 Позволяет дифференцировано назначать допустимое удаление от места убежища в зависимости от бурности морского района
Описание географических границ морского района, разрешенного для эксплуатации РС - ЯЗ-ЯБК РРР - М-СПЗ,5 Исключение возможности эксплуатации в неблагоприятных по ветроволновым условиям районах, а также в районах, недостаточно обеспеченных надежными местами убежища
Сезоны эксплуатации РС - ЯЗ-ЯБК РРР - М-СПЗ,5 Исключение возможности эксплуатации в неблагоприятных по ветроволновым условиям календарных сезонах (месяцах) в районах, разрешенных для плановой эксплуатации
■ по допустимому удалению от места убежища, дифференцированного для различных морских районов.
■ по сезону эксплуатации судов ограниченного района плавания ЯЗ, т.к. подобное ограничение на практике не применяется для рассматриваемых судов. Для назначения эксплуатационных ограничений
судов ограниченного района плавания ЯЗ в работе [2] применялись подходы, неоднократно апробированные в различных работах по обоснованию допустимых условий эксплуатации судов смешанного плавания и описанные в [4-8]. Результаты указанных работ в настоящий момент реализованы в Правилах РС применительно к судам ограниченного района плавания Я2-ЯБЫ(4,5) в части волновых нагрузок, а также к судам ЯЗ-ЯБК
Допустимые условия плавания судов ЯЗ определялись критериальным неравенством (1):
. ю ((.....у.» г
где Q(Х(уl, у2,...., у)) - долгосрочная обеспеченность рассматриваемой мореходной характеристики Х для судов ЯЗ при задаваемых ограничениях по условиям эксплуатации, характеризуемых совокупностью параметров у1, у2,..., уи; Qв(Х(z1, ^..т^) -долгосрочная обеспеченность рассматриваемой мореходной характеристики Х для судна-эталона при задаваемых для него ограничениях по условиям эксплуатации, характеризуемых совокупностью параметров 71,22,...2т.
В качестве судна-эталона приняты суда смешанного плавания R3-RSN при их круглогодичной эксплуатации в акватории Балтийского моря, для которых необходимый уровень надежности подтвержден положительным длительным опытом работы.
Определение значений Q(Х(у1, у2,..., уи)) и Qк(Х(z1, 22,...2т)) выполнялось при различных длинах судов и скоростей хода в зависимости от одное и несамоходное). При этом учитывались следующие факторы:
■ оправдываемость прогнозов волнения;
■ возможность попадания судна на волнение, превышающее установленное ограничение, в случае движения в сторону места убежища с произвольной точки трассы в результате реализации опасной ошибки в благоприятном прогнозе волнения в условиях развивающегося волнения и, как следствие, падающей скорости хода судна.
Под наблюдением РС находится большое количество судов с символом ограничения ЯЗ, которые значительно различаются по типам, назначениям и раз-мерениям, из-за чего было предложено использовать следующие мореходные характеристики:
■ Х = к.,.. - высота волны 0,1 %-ной обеспечен-
0,1% у
ности при разрешенном для эксплуатации режиме волнения кЗ% = 2,5 м (для эталонного судна = 3,5 м);
■ Х' = с - регламентируемый волновой коэффициент, определяемый по Правилам РС и отождествляемый с некоторой одиночной высотой волны;
■ Х'" = М - волновой изгибающий момент, регламентируемый Правилами РС.
Так, определение допустимых условий эксплуатации судов ЯЗ в различных морских районах производится по критериям (2)-(4):
Каждое из представленных неравенств (2)-(4)
ah =
а „„ , =
Ш((y„-,Уп)) > m* (^0,3-(, z2,-, Zn )) , ;
lgQ* (( (,У2,-,Уп)) > 10
lgQ* (( , Z2 ,..., Zn ))> , ;
IgQ (h! (Уг,У2,-,Уп)) > 10
gQ: (rsn (,z2,-,zn))>, ■
(2)
(3)
(4)
имеет направленность на обеспечение какого-либо чивающего безопасность экс плуатации судов с символом ограничения ЯЗ. Так, выполнение универсального критерия (2) заведомо обеспечит необходимый уровень безопасности плавания судов ЯЗ по нормируемым и не нормируемым Правилами РС мореходным характеристикам, таким как брочинг, смелинг, обитаемость и т.д. Критериальное неравенство (2) проверялось для условий эксплуатации судов в наиболее тяжелый по ветроволновым характеристикам месяц. Это позволяет оценить вероятность попадания судна с символом ЯЗ на экстремальную волну, встречающуюся однократно за указанный период.
В отличие от неравенства (2), критерии (3) и (4) определялись не только для наиболее тяжелого месяца, но и за сезон эксплуатации в целом: круглый год или безледный период для замерзающих морей. Это позволило оценить надежность корпусных конструкций по условию обеспечения общей и местной прочности как при однократном нагружении, так и при накоплении знакопеременных нагрузок за рассматриваемый период.
При определении допускаемых удалений от мест убежищ в рамках работы [2] предлагается устанавливать допускаемые эксплуатационные ограничения следующим образом:
■ в случае выполнения универсального критерия (2) эксплуатация судов ограниченного района плавания ЯЗ возможна без предъявления каких-либо дополнительных требований;
■ при невыполнении условия (2), но удовлетворении критериям (3) и (4) эксплуатацию судов ЯЗ предлагается разрешить при выполнении ряда дополнительных требований. В первую очередь, это касается требования к остойчивости по критерию погоды, которые в действующих Правилах РС [З] не предъявляются к судам с символом ограничения ЯЗ.
В качестве исходных данных, входящих в расчеты по упомянутой схеме, использовались следующие параметры, полученные путем обработки современных справочных данных по ветровому волнению, таких как [9, 10], в различных морях, омывающих берега России, а также в различных районах Средиземного моря:
■ 5 и к05 - параметры логарифмического нормального закона, используемого для аппроксимации долгосрочного распределения вероятностей высот волн в различных морских районах;
■ к* и w* - режимные характеристики волнения и ветра соответственно, представляющие собой высоту волны кЗ% и скорость ветра, осреднен-ную за 10 минут, вероятность превышения которых в рассматриваемый календарный сезон составляет 5 %.
Полученные результаты расчетов показали, что лимитирующим критерием является неравенство (2), а (З) и (4) дают более мягкие результаты, т.е. большее допускаемое удаление от мест убежищ. Это объясняется зависимостью допустимого расстояния между местами убежищ от бурности рассматриваемых морских районов.
Полученные для критерия (2) результаты расчета расстояний между местами убежищ в зависимости от режимной характеристики волнения h* при выполнении условия ah = 1,0 представлены на рис. 1. Для критериальных неравенств (3) и (4), соответствующих условиям aw = 1,0 и aM = 1,0, аналогичные зависимости приведены на рис. 2. В табл. 2 приведены допускаемые удаления от мест убежищ для различных морей.
По результатам выполненных исследований по определению допустимых условий эксплуатации судов ограниченного района плавания R3 были предложены следующие ограничения:
■ высота волны 3 %-ной обеспеченности не должна превышать h3% < 2,5 м;
Таблица 2. Допускаемые удаления от мест убежищ судов ограниченного района плавания R3 в различных морских бассейнах
Table 2. Permissible distances from places of refuge of vessels of a restricted navigation area R3 in various sea basins
■ допускаемое удаление от мест убежищ в различных бассейнах не должно превышать значений, указанных в табл. 2.
Дополнительно было предложено предусмотреть возможность отступления от указанных ограничений по результатам специальных исследований по аналогии с существующими предписаниями Правил РС для судов смешанного плавания R3-RSN. Подобное решение позволит учесть особенности волнообразования на различных ограниченных акваториях, в которых предполагается эксплуатация судна ограниченного района плавания R3.
Допустимое удаление от места убежища, мили
№ пункта Наименование бассейна Без предъявления дополнительных требований При подтверждении критерия погоды по требованиям для судов R3-RSN
1 Адриатическое, Азовское, Белое, Восточно-Сибирское, Черное моря, море Лаптевых 50 50
2 Балтийское море 20 50
3 Баренцево море (за исключением п. 3.1) - 20
3.1 Баренцево море южнее 70°30' с.ш., восточнее 45° в.д. - 30
4 Берингово море (за исключением п. 4.1) - 10
4.1 Берингово море севернее 63° с.ш., западнее 173°40' з.д. 10 25
5 Ионическое, Эгейское моря 15 45
6 Карское море 35 50
7 Каспийское море 20 50
8 Охотское море (за исключение п. 8.1 и п. 8.2) - 25
8.1 Охотское море западнее 142° в.д. 10 40
8.2 Охотское море севернее 56° с.ш., западнее 147°30' в.д. 10 50
9 9.1 9.2 Средиземное море Средиземное море восточнее 28°30' в.д. - северо-западная часть Средиземного моря, севернее 39°30' с.ш., западнее 9°30' в.д. 30 50 45
10 Тирренское море 10 45
11 Японское море - 40
Рис. 1. Зависимость допускаемого расстояния между местами убежищ Smax от режимной характеристики волнения h* для судов R3 при условии выполнения критерия ah = 1,0 в наиболее тяжелый по волновым условиям месяц
Fig. 1. Dependence of permissible distance between places of refuge Smax on wave mode characteristic h* for R3 vessels provided that criterion ah = 1,0 is met in the severest month by wave conditions
Библиографический список
1. Правила классификации и постройки морских судов. Часть I. Классификация. СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2019.
2. АО «ЦНИИМФ». Разработка предложений по корректировке требований РС к регламентации допускаемых условий эксплуатации судов ограниченного района плавании R3. Отчет по этапу 2. № 19-51619/02. Рук. работы ЕфименковЮ.И. СПб., 2019. 172 с.
3. Правила классификации и постройки морских судов. Часть IV. Остойчивость. СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2019.
4. Ефименков Ю.И. Основные результаты разработки требований к судам ограниченного района плавания R2-RSN(4,5) / Ю.И. Ефименков [и др.] // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. 2013. № 36. С. 41-43.
5. Ефименков Ю.И., Онищенко И.С. Требования к допустимым условиям эксплуатации судов класса «М-СП4,5» и возможность их уточнения на примере Черного и Каспийского морей // Труды Крыловского государственного научного центра. Специальный выпуск 1. 2019. С. 53-58.
6. Онищенко И.С., Рычко В.А. Уточнение дополнительных эксплуатационных ограничений Российского Речного Регистра для пассажирских судов класса «М-СП 4,5» // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2019. Т. 11. № 3. С. 461-473.
7. ЦРП РРР. Обоснование возможности эксплуатации судов класса «М-СП» на новых трассах плавания
S , мили - При а = 1,0---При а = 1,0
maх' г м г cw '
Рис. 2. Зависимость допускаемого расстояния между местами убежищ Smax от режимной характеристики волнения h* для судов R3 при условии выполнения критериев acw = 1,0 и ам = 1,0
Fig. 2. Dependence of permissible distance between places of refuge Smax on wave mode characteristic h* for R3 vessels provided that criteria acw = 1,0 and ам = 1,0 are met
в Белом, Баренцевом и Карском морях. Промежуточный отчет по этапу 4 договора № ЦРП-05-09-04. Рук. работы Ефименков Ю.И. СПб., 2011.
8. Гирин С.Н., Гуляев И.А., Ефименков Ю.И. Общие принципы учета эксплуатационных ограничений при нормировании мореходных характеристик судов прибрежного плавания // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. 2018. № 57. С. 18-26.
9. НД № 2-029901-009. Справочные данные по режиму ветра и волнения Берингова и Белого морей. СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2006. 566 с.
10. НД № 2-029901-009. Справочные данные по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей. СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2003. 214 с.
References
1. Rules for Classification and Construction of Sea-Going Ships. Part I. Classification. St. Petersburg, Russian Maritime Register of Shipping, 2019 (in Russian).
2. Development of Proposals on Correcting RS Requirements to Regulation of Permissible Conditions for Operation of Vessels with a Specified Operating Area Service R3. Task report on stage 2. No. 19-51619/02. Work Manager Yu. Efimenkov. JSC TsNIIMF, St. Petersburg, 2019. 172 p. (in Russian).
3. Rules for Classification and Construction of Sea-Going Ships. Part IV. Stability. St. Petersburg, Russian Maritime Register of Shipping, 2019 (in Russian).
4. Yu. Efimenkov et al. Main Results of Development of Requirements to Vessels with a Specified Operating Area Service R2-RSN(4,5) // RS Research Bulletin. 2013. No. 35. P. 41-43 (in Russian).
5. Yu. Efimenkov, I. Onischenko. Requirements to Permissible Operational Conditions of Vessels with M-SP4,5 Class Notation and Possibility of Their Refinement by the Example of the Black and Caspian Seas // KSRC Transactions. Special Issue 1. 2019. P. 53-58 (in Russian).
6. I.Onischenko, V.Rychko.RefinementofAdditionalOperating Restrictions of Russian River Register for Passenger Vessels of M-SP4,5 Class Notation // Bulletin of Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping. 2019. Vol. 11. No.3. P. 461-473 (in Russian).
7. Rules Development Centre at Russian River Register. Justification of the Possibility to Operate Vessels of M-SP Class Notation in New Routes in the White, Barents and Kara Seas. Intermediate Task report on Stage 4 of Contract No. TsRP-05-09-04. Work Manager Yu. Efimenkov. St. Petersburg, 2011 (in Russian).
8. S. Girin, I. Guliayev, Yu. Efimenkov. General Principles of Operating Restriction Consideration in Regulating Characteristics of Coastal Crafts // Bulletin of Volga State University of Water Transport. 2018. No. 57. P. 18-26 (in Russian).
9. Regulatory Document ND No. 2-029901-009. Reference Data on Wind and Wave Modes in the Bering and White Seas, St. Petersburg: RMRS, 2006. 566 p. (in Russian).
10. Regulatory Document ND No. 2-029901-009. Reference Data on Wind and Wave Modes in the Barents and Caspian Seas, St. Petersburg: RMRS, 2003. 214 p. (in Russian).
Сведения об авторах
Ефименков Юрий Иванович, к.т.н., заведующий сектором судов внутреннего и смешанного плавания АО «ЦНИИМФ». Адрес: 191015, Санкт-Петербург, Россия, ул. Кавалергардская, 6. Тел.: +7 (812) 271-12-70. E-mail: efim253@mail.ru. Онищенко Ирина Станиславовна, инженер 1 категории АО «ЦНИИМФ». Адрес: 191015, Санкт-Петербург, Россия, ул. Кавалергардская, 6. Тел.: +7 (812) 251-53-48. E-mail: irris291@gmail.com.
Дидковский Аркадий Вячеславович, главный специалист отдела конструкции корпуса и судовых устройств ФАУ «Российский морской регистр судоходства». Адрес: 191186, Санкт-Петербург, Россия, Дворцовая наб., 8. Тел.: (812) 31285-72. E-mail: didkovskiy.av@rs-class.org.
About the authors
Efimenkov Yury I, Cand. Sci. (Eng.), Head of Sector, JSC TsNIIMF. Address: 6, Kavalergardskaya st., St. Petersburg, Russia, post code 191015. Tel.: +7 (812) 271-12-70. E-mail: efim253@mail.ru. Onischenko Irina S., 1st Category Engineer JSC TsNIIMF. Address: 6, Kavalergardskaya st., St. Petersburg, Russia, post code 191015. Tel.: +7 (812) 251-53-48. E-mail: irris291@gmail.com. Didkovsky Arkady V., Chief Specialist, RMRS. Address: 8, Dvortsovaya emb., St. Petersburg, Russia, post code 191186. Tel.: (812) 312-85-72. E-mail: didkovskiy.av@rs-class.org.
Поступила / Received: 14.01.20 Принята в печать / Accepted: 07.02.20 © Коллектив авторов, 2020
