CC BY
19Список литературы
[1] Аносов В.Н. Быстроходные суда в конце XX столетия. - Санет-Петербург: Политехника. 2002.
[2] Dubrovsky V., Lyakhovitsky A. Multi-Hull Ships. Backbone Pubhshmg Company, USA, 2001.
[3] Hoppe K-G. Perfomence Evaluation of Kigh Speed Surface Craft with Reference to the Hysucat Development, Fast Ferry International, January-Fcbruary and April, 1991.
[4] Ермолаев С.Г.Дедер Л.А., Афремов Э.А., Рабинович Я.С., Рапопорт Б.Е., Крепе Р.Г. Новые перспективные типы высокоскоростных судов-глиссирующие катамараны, катамараны с гидродинамической и аэростатической разгрузкой, катамараны на подводных крыльях (СГ1К). Исследование их ходовых и мореходных качеств// Гидродинамика судов с динамическими принципами поддержания: Материалы по обмену опытом НТО СП им. Акад. А.Н.Крылова - Вып. 186. С.24-31,1972.
[5] Лузянин А.А., Ляховиикий А.Г., Сахновский Э.Б. Оптимизация элементов гидродинамической разгрузки корпуса скоростного катамарана в модельном эксперименте // Основные направления эксплуатации корабельной техники и тенденции совершенствования инженерного образования: Сборник тезисов докладов межвузовской научной конференции. С. 243-244. Санкт-Петербург, 2002.
[6] Сахновский Б.М., Сахновский Э.Б. Оценка нагрузки масс скоростных катамара-нов//Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве: Материалы конференции, появяшенной памяти В.М.Керичева. С. 110-117. Нижний Новгород. 2002.
[7] Егоров И Т., Соколов В.Т. Гидродинамика быстроходных судов. - Л.: Судпромгиз. 1950.
PROCEDURE FOR ESTIMATION OF THE EFFICIENCY OF THE ELEMENTS OF THE EFFICIENCY OF THE ELEMENTS OF HYDRODYNAMIC RELIEF OF THE HULL IN HIGH-SPEED CATAMARANS DESIGN B.M. Sakhnovsky, E.B. Sakhnovsky In the paper, on the basis of the analytical dependences and data of the experimental researches, the procedure for estimation of the efficiency of the elements of hydrodynamic relief of the hull (hydrofoils, controlled transom plates, interceptors) in design of high-speed catamarans with hydrodynamic relief is proposed Examples of computation and comparison with the data of the experimental researches of the efficiency of the hydrodynamic relief means are presented Computation curves for preliminary estimation of the mean's of hydro-dynamic relief of the hull of high -speed catamarans, the use of which is also possible for other types of high-speed ships with the relief, are proposed.
УДК 629.12.001
Е.П. Роииов, д. т. н., профессор. C.B. Давыдова, к.т.н., доцент. В.М. Шмаков, к.т.н.. доцент, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
НОРМИРОВАНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ, НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ И НАДВОДНОГО БОРТА ПАССАЖИРСКИХ СУДОВ СМЕШАННОГО (РЕКА-МОРЕ) ПЛАВАНИЯ
Настоящая статья подготовлена на основании исследований, связанных с разработкой требований Правил Речного Регистра к пассажирским судам смешанного плавания по остойчивости, непотопляемости (делению на отсеки) и надводному борту. В работе проводится анализ отечественных правил и требований международных конвенций для пассажирских судов смешанного плавания. Даны предложения по разработке требований Правил Речного Регистра к рассматриваемым судам.
Вестник В ГА ИТ
В настоящее время возникла необходимость в освоении новых внутренних и международных линий для туристских и пассажирских перевозок с условиями плавания судов класса "М-СП". Положения действующих Правил классификации и постройки судов смешанного плавания (ПССП) Российского Речного Регистра не распространяются на пассажирские суда класса "М-СП". В связи с этим Главное Управление Российского Речного Регистра поручило Волжской Государственной Академии Водного Транспорта разработать требования к остойчивости, непотопляемости и надводному борту для пассажирских судов класса "М-СП".
Построенных и эксплуатирующихся судов этого класса не существует и для них не определены районы плавания, хотя для развития пассажирских перевозок необходимо осваивать новые внутренние и международные линии с условиями плавания для судов класса "М-СП". Причем, подход Речного Регистра к вопросу нормирования судов класса "М-СП" такой, что требования и нормы к судам, эксплуатирующихся на внутренних и международных линиях обеспечивали бы одинаковую степень безопасности.
Учитывая приведенные обстоятельства, на данном этапе работ для разработки требований к пассажирским судам класса "М-СП" были проанализированы: Приложение к Международной конвенции по охране человеческой жизни на море 1974г. с поправками (Приложение к МК), Международная конвенция о грузовой марке (МК 66/88), Кодекс остойчивости неповрежденных судов ИМО (Кодекс ИМО), Российский Морской Регистр Судоходства (РМРС), Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания Российского Речного Регистра (Правила РРР), исходя из следующих соображений:
- суда, совершающие международные рейсы должны отвечать всем требованиям международных конвенций, кодексов и правил,
- в соответствии со своим назначением суда класса "М-СП" по условиям плавания сопоставимы с судами класса ШСП Российского Морского Регистра Судоходства (РМРС),
- действующие Правила РРР уже содержат основные принципы нормирования остойчивости, непотопляемости и надводного борта для судов класса "М-СП".
В полной мере требования Приложения к МК применимы только к судам неограниченного района плавания, а для судов с ограничениями условий эксплуатации, как Приложение к МК, так и Кодекс остойчивости неповрежденных судов ИМО (Кодекс ИМО) допускают устанавливать нормы по усмотрению Администрации соответствующей страны.
РМРС, учитывая эти положения, установил свои требования к остойчивости в неповрежденном состоянии судов I и II ограниченного района плавания, которые также распространяются на суда, эксплуатирующихся в районах II и III СП.
Для нормирования остойчивости в неповрежденном состоянии необходимо проанализировать основные вопросы по вариантам загрузки, условиям включения надстроек и рубок в плавучесть, расчета амплитуды качки и плеча кренящего момента.
Для обеспечения безопасности плавания судна в поврежденном состоянии необходимо решить вопросы деления на отсеки с учетом обеспечения достаточной аварийной остойчивости.
Варианты нагрузки при проверке остойчивости пассажирских судов класса "М-СП" наиболее полно отражены в Правилах РМРС, как наиболее полно учитывающие условия загрузки.
По условию включения объемов надстроек и рубок в плавучесть при расчете плеч остойчивости для судов в неповрежденном состоянии, на основании расчетов диаграммы статической остойчивости для существующих пассажирских судов, сделан вывод о сложности обеспечения остойчивости без включения надстроек и рубок и обоснована необходимость учета плавучести надстройки.
Применительно к пассажирским судам класса "М-СП", учитывая особенности наклонения судов с большим отношением В/Т при качке под действием динамически приложенного ветра (наличие дрейфа и перераспределения давлений на днище при поперечном обтекании корпуса при дрейфе), рекомендуется сохранить традиционную для судов внутреннего плавания схему определения плеча кренящего момента.
Нормируемые значения элементов диаграммы статической остойчивости в разрабатываемых требованиях к пассажирским судам класса "М-СП" рекомендуется принять такими же, какие установлены для диаграмм судов района плавания П1СП по Правилам РМРС.
Различие в значениях амплитуды качки, полученных по методикам Кодекса ИМО и РМРС отражает различие в численных значениях величин, входящих в формулу для определения амплитуды качки. Несмотря на то, что расчет амплитуды качки носит некоторый условный характер, разница в полученных значениях 0М. составляющая свыше 40 % может существенно повлиять на фактическую степень безопасности судна. Следует также подчеркнуть, что специфические формы надводной части пассажирских судов класса "М", применительно к которым может быть применена методика Правил РРР, (ширина надстройки I яруса меньше ширины корпуса по главной палубе; наличие обносов) могут влиять на параметры качки при входе палубы в воду. На этом этапе разработки норм остойчивости пассажирских судов класса "М-СП" можно рекомендовать использовать схемы расчета амплитуды качки для судов класса "М".
Дополнительные требования к остойчивости пассажирских судов по ПСВП РРР и Правил РМРС более жесткие, чем требования Кодекса ИМО. Поэтому применение требований по ИМО ослабило бы требования к судам по остойчивости. Предлагается сохранить опробованные в многолетней практике проектирования и эксплуатации судов внутреннего плавания дополнительные требования к их остойчивости и для пассажирских судов класса «М-СП».
Анализ норм и требований к непотопляемости и аварийной остойчивости пассажирских судов показал, что в соответствии с Правилами РРР расчет предельной длины затопления не производится. Значения коэффициентов проницаемости помещений, используемых в расчетах посадки и аварийной остойчивости, совпадают с рекомендованными Правилами РМРС.
Размеры повреждений по разным направлениям все Правила связывают с соответствующими главными размерами и ограничивают их наибольшие значения. Размеры повреждений необходимо принимать по Приложению к МК.
По Правилам РРР деление на отсеки не производится. Подходы Приложения к МК и Правил РМРС к делению на отсеки существенно отличаются. Приложения к МК использует традиционные формулы, введенные очень давно, и при применении их к судам с современным расположением фактическая степень безопасности может быть даже снижена. Правила РМРС применяет вероятностный принцип деления на отсеки, который не опробован для судов смешанного плавания. Выбор схемы деления на отсеки по Приложению к МК сделан только потому, что эти Правила являются международны ми.
Требования к наименьшему надводному борту, величина которого во многом определяет запас плавучести, продиктованы, прежде всего, необходимостью обеспечения требований к непотопляемости судна, а также к допустимой его заливаемости. Физическую обоснованность основных нормируемых при этом величин в настоящее время оценить сложно.
Впервые, постоянно действующие Правила по надводному борту и нанесению на бортах фузовой марки для судов внутреннего плавания были изданы в 1949 году взамен временных. В них минимальный надводный борт судов класса "М" был принят такой же, как и в Международной конвенции 1930 года о грузовой марке. При состав-
Вестник ВГАВТ
лении таблиц по надводному борту за основу был принят запас плавучести, увеличивающийся с ростом длины судна от 20.6 % (длина судов 24 м) и до 35.8 % (длина до 159 м). Это было связано с тезисом, что чем больше судно, тем оно более ценно и должно обладать большей степенью безопасности. Последующие переиздания Правил РРР, включая действующие, в части надводного борта, оставались почти без изменений. В основном совершенствовались требования к высоте комингсов, к устройству отверстий, чтобы повысить надежность предотвращения попадания воды в корпус судна и надстроек.
В действующих Правилах РРР к судам смешанного плавания величина надводного борта сухогрузных судов класса "М-СП" длиной до 80 м принята одинаковой с судами класса "М". И только сухогрузы большей длины и наливные суда класса "М-СП" имеют наименьший надводный борт больший, чем у таких же судов класса "М".
Сделать вывод о достаточности или недостаточности принятых в Правилах РРР значении наименьшего надводного борта, опираясь на анализ опыта эксплуатации построенных судов, невозможно, поскольку большинство судов и особенно пассажирских имеют избыточный надводный борт. Отсутствие серьезных последствий аварий, связанных с недостаточностью наименьшей величины надводного борта, скорее подтверждает логичность принятого подхода при назначении его величины для судов внутреннего плавания.
Одновременно с минимальной высотой надводного борта Правилами РРР выдвигаются требования, направленные на обеспечение водонепроницаемости надводной части корпуса и надстроек. Устройство и закрытия отверстий судов класса "М-СП" в действующих Правилах относятся к грузовым судам. Однако, если исключить из них вопросы, относящиеся к грузовым люкам, то остальные требования, связанные со сходными люками и прочими отверстиями, видимо могут быть перенесены и на пассажирские суда рассматриваемого класса. Все остальные требования, не оговоренные в [2] в части закрытия отверстий, должны, как минимум, быть не ниже уровня требований предъявляемых к судам класса "М".
Правила Морского Регистра Судоходства России [3] о грузовой марке морских судов, совершающих международные рейсы, по своим основным положениям и требованиям соответствуют Международной конвенции о грузовой марке 1966 года [6]. В основу названных Правил о грузовой марке положены, приведенные в таблицах, в зависимости от длины судна базисные значения надводного борта. Под ним понимается минимальный надводный борт в середине расчетной длины судна Ь. Длину судна Ь измеряют при этом на уровне ватерлинии, соответствующей осадке, равной 0.85 наименьшей полной высоты борта. При этом длину Ь принимают равной 96 % длины судна по этой ватерлинии, либо равной длине при этой осадке от передней кромке форштевня до оси баллера, если эта длина больше. Эти же значения длины и осадки используют при расчете коэффициента общей полноты судна, который учитывается при расчете минимальной высоты надводного борта.
Для вычисления надводного борта все суда, подпадающие под действия Правил, разделяются на типы А и В. К типу А относятся суда, спроектированные для перевозки только жидких грузов наливом. Они характеризуются высокой конструктивной непрерывностью открытой палубы, наличием в ней небольших отверстий для доступа в грузовые танки, закрываемые водонепроницаемыми крышками из стали или другого равноценного материала. Заполненные грузовые помещения имеют малый коэффициент проницаемости.
Все прочие суда, не удовлетворяющие положениям, относящимся к судам типа А, рассматриваются как суда типа В.
Таблицы базисного надводного борта составлены для судов, имеющих условные 8= 0.68 и Ь/Н = 15 и определенную седловатость. Выполненный в [12] анализ показывает, что для судов типа В длиной 100 -г 365 м общий запас относительной плавучести составляет от 35 до 48 %.
Если проектируемое судно по своей геометрии и некоторым архитектурным параметрам отличаются от "Базисного образа", для которого составлены таблицы базисного надводного борта, то последний корректируется путем введения к нему соответствующих поправок. Они могут быть как положительными, так и отрицательными и призваны обеспечить запас плавучести в любом случае на уровне, близком к базисному. В общем случае таких поправок восемь.
- поправка на коэффициент общей полноты;
- поправка для судов длиной менее 100 м;
- поправка на высоту борта;
- поправка на положение палубной линии;
- вычеты на надстройки и ящики;
- поправка на отклонение от стандартного профиля седловатости;
- поправка на высоту в носу;
- поправка на рецесс.
Введение поправки на коэффициент общей полноты связано с тем, что увеличение 5 по сравнению с базисным (5 = 0.68), при данных размерениях, увеличивает объемное водоизмещение и уменьшает относительную величину запаса плавучести.
Компенсировать потерю запаса плавучести, призвана поправка на высоту борта. Она вводится, если отношение 17Н < 15. Аналогичная компенсация имеет место, когда проектируемое судно не имеет седловатости, либо она отличается от стандартного профиля. В последнем случае поправка на недостаток седловатости прибавляется к базисному надводному борту, а на избыток - соответственно вычитается. При этом учитывается наличие в средней части судна закрытой надстройки.
Разность между теоретической высотой борта и его расчетным значением (с учетом толщины листа палубного стрингера) соответственно прибавляется к базисному борту или вычитается из него как поправка на положение палубной линии.
Правила предусматривают уменьшение минимального надводного борта судов, имеющих удовлетворяющие определенным требованиям надстройки, так как последние увеличивают запас плавучести. В этом случае рассчитывается так называемые вычеты на надстройки и ящики, величина которых зависит от их суммарной расчетной длины. Расчетная длина закрытой надстройки учитывает ее отличие от стандартной высоты, отступление от борга судна, форму концевых переборок.
В ходе проведения работ были оценены характеристики существующих пассажирских судов класса М, и для них выполнены расчеты высоты надводного борта по ПМРС и РРР.
Изучение условий назначения минимального надводного борта показало, что все они направлены на обеспечение исключения проникновения воды внутрь судна в любых морских условиях.
Выполнение в полной мере этих условий на пассажирских судах внутреннего плавания, имеющих сложившийся архитектурно-конструктивный тип, будет связано с необходимостью проведения их некоторой конструктивной доработки, объем которой зависит от особенностей конкретного судна.
Таким образом, поскольку минимальная высота надводного борта пассажирских судов класса "М-СП", совершающих международные рейсы, обязана соответствовать требованиям Международной конвенции о грузовой марке (МК - 66/88), она должна рассчитываться по Правилам Российского Морского Регистра судоходства, так как они соответствуют требованиям названной Конвенции.
Для пассажирских судов, которые международные рейсы не совершают, а район их эксплуатации будет ограничен прибрежной зоной, анализ показывает, что при назначении минимальной высоты надводного борта можно сохранять подход, принятый в Правилах Российского Речного Регистра, обеспечивающий адекватный к требовани-
Вестник ВГЛВТ
ям Конвенции уровень безопасности судна.
Действующие в настоящее время Правила распространяются на грузовые суда класса "М-СП" и имеют табличные значения наименьшего летнего надводного борта, практически одинаковые с базисным надводным бортом судов типа В по МК - 66/88. Однако в Правилах Речного Регистра не предусматривается корректировка табличного надводного борта в связи с тем, что первый ярус закрытой надстройки повышает запас плавучести, и это приводит к необоснованному его увеличению. В разрабатываемых Правилах такую корректировку целесообразно ввести для судов L > 100 м, предусмотрев уменьшение табличного надводного борта на величину, соответствующую дополнительному запасу плавучести от надстройки первого яруса. При этом следует учитывать не всю надстройку, а только объем по нижнюю кромку закрытых отверстий на палубе надводного борта.
Список литературы
[1] Российский Речной Регистр. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания, т. I. - М.: Марин Инжиниринг сервис. 1995. - 329 с.
[2] Российский Речной Регистр. Правила, т. 3. - М.: Марин Инжиниринг сервис, 1995. - 430 с.
[3] Консолидированный текст Конвенции СОЛ АС - 74. СПб.: ЦНИМФ, 1993.
[4] Бюллетень изменений и дополнений № 5 к Консолидированному тексту Конвенции СОЛАС
- 74 - СПб: АОЗТ ЦНИИМФ. 1996. - 54 с.
[5] Бюллетень изменений и дополнений № 6 к Консолидирозанному тексту Конвенции СОЛАС
- 74 - СПб: АОЗТ ЦНИИМФ, 1996. - 142 с.
[6] Российский Морской Регистр Судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. 1999.-471 с
[7] Бюллетень изменений и дополнений № 2 к Правилам классификации и постройки морских судов, 2001.- 128 с
[8] Правила установления надводного дополнений № 2 к Правилам классификации и постройки морских судов, 2001. - 128 с борта и нанесения на бортах грузовой марки для судов внутреннего плавания СССР (реки, озера, каналы) - М.: Издательство Министерства Речного Флота СССР, 1949.-23 с.
[9] Временные Правила установления надводного борта и нанесения на бортах грузовой марки для судов внутреннего плавания (реки, озера, каналы). - М.: Издательство Министерства Речного Флота СССР. 1943.
[10] Российский Морской Регистр Судоходства. Правила о грузовой марке морских судов. СПб. 1999.
[11] Международная конвенция о грузовой марке (КГМ-66/88). СПб: ЗАО ЦНИИМФ, 1999.
[12] Ашик В.В. Проектирование судов. -Л.. Судостроение, 1985.-317с.
QUESTIONS OF RULES DEVELOPMENT OF THE RIVER REGISTER ON MAINTENANCE OF PASSENGER COURTS FOR THE NAVIGATION MIXED (RIVER - SEA)
E.P. Ronnov, S.V. Davydova, V. M. Shmakov
Present clauseis prepared on the basis of researches on the theme connected to development of requirements of Rules of the River Register to passenger courts of mixed navigation In work domestic rules and requirements of the international conventions for passenger courts of the mixed navigation are analyzed. Application of requirements of Rules of the River Register to passenger courts of the mixed navigation is offered.
