CC BY
28
УДК 656.61.052
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ СУДОВ
А.Г. Коровин (КамчатГТУ)
Рассматриваются вопросы повышения безопасности мореплавания за счет ликвидации или уменьшения размеров подводных пробоин, имеющих место при столкновении судов, на основе создания новой конструкции - бульбы морского судна с повышенной продольной податливостью - и вероятной методики ее расчета.
The author considers navigation safety improvement by means of clearing hull breach or its reduction using a new construction - bulb with improved slenderness.
Столкновения судов являются одним из наиболее распространенных и тяжелых видов аварий, происходящих в море. За многолетний период существования флота доля столкновений судов в общем количестве аварийных навигационных случаев составляет 29,6%. Рост мирового флота, возрастание тоннажа и скоростей судов привели к значительному повышению интенсивности судоходства. Поэтому, несмотря на достигнутые успехи в развитии современного навигационного приборостроения, электронной картографии, спутниковой навигации, совершенствовании систем управления судами, число столкновений не уменьшается.
Анализ статистических данных за последние годы показывает, что число судов, погибших в результате столкновения - наибольшее. Мировой флот теряет по этой причине от 10 до 20 судов в год. Так, только за последние годы произошли следующие наиболее серьезные столкновения: в 2004 г. опрокинулись и затонули китайское судно «Yueyou 2102» и южнокорейский танкер «Sunyang», российское судно «Волго-Дон-5025» и грузинское судно «Sun Raus». В 2005 г. танкер-химовоз «Sambo Brother» (2003 г. постройки), шедший из Кореи на Тайвань, столкнулся с судном «Hog Kong» (1996 г. постройки), в результате которого танкер перевернулся. Контейнеровоз «Zim Asia» израильской компании «Zim Container Line» столкнулся в районе острова Хоккайдо с японским рыболовным судном «Shinsei Maru № 3». В результате рыболовное судно перевернулось и затонуло, погибли семеро моряков. В октябре 2005 г. греческий танкер «Shi-nousa» с 15 тыс. т топлива на борту столкнулся с датским рыболовным траулером «Jacoba Alijda». В результате полученной пробоины траулер затонул.
Убытки от столкновений судов велики и за последние годы составляют более одной трети от всех технических убытков вследствие аварийности флота. Помимо прямого ущерба, связанного с нарушением корпусных конструкций и выводом судов из эксплуатации, столкновения приводят к их гибели, утрате грузов, гибели членов экипажей, а порой к серьезным экологическим катастрофам. По данным Международной морской организации, около 40% случаев серьезных загрязнений моря происходит в результате столкновений судов. С 1991 по 1995 гг. в Средиземное море вылито 6954 м3 нефти. Так, 15 октября 1997 г. танкер «Evoikos», перевозящий 120 тыс. т нефти, столкнулся с танкером «Orapin Global» в Сингапурском проливе. В море вылилось 28 463 т нефти.
Анализ статистики Лондонского института страховщиков (суда вместимостью 500 р. т и более) за последние 20 лет позволяет констатировать, что мировой флот в результате столкновений теряет в среднем одно или два судна в месяц. По данным статистических материалов, ежегодно в море сталкиваются примерно 1500 судов мирового флота вместимостью более 500 р. т (т. е. примерно одно из 25), в результате чего погибают от 10 до 30 судов.
Многолетние статистические данные об аварийности мирового флота показывают, что зависимость количества погибших судов от типа аварии представляет собой вполне устойчивую закономерность. Число судов, погибших в результате столкновений, составляет 9-16% от общего количества затонувших кораблей. Так, например, в 2001 г. эта цифра была равна 15,3%, в 2002 г. - 11,1%, в 2003 г. - 13,2%, в 2004 г. - 10,8%, что в среднем дает 12,6%. В большом количестве гибнут суда, перевозящие генеральные грузы, а также рыбопромысловые траулеры. Число погибших за 2001-2003 гг. судов типа Ро-Ро и танкеров приблизительно одинаково. Наибольшее число погибших судов зарегистрировано под флагами Панамы, Мальты, Кипра.
Гибнут главным образом большие крупнотоннажные суда вместимостью свыше 10 000 брутто-регистровых т и старше 25-30 лет.
Что касается статистических данных о распределении частоты аварий в течение рейса, то наибольшее число столкновений (40% от общего количества аварий) случается при выходе судна из порта. Причина этого - снижение профессиональной надежности судоводителей в первые часы рейса, что бывает после перерыва в работе, особенно длительного. Поэтому требуется некоторое время для восстановления профессиональных навыков на прежнем уровне. Наибольшее число столкновений приходится на время смены вахт - около 21%, что более чем в 1,5 раза превышает показатель частоты столкновений в другое время.
Необходимо отметить, что сегодня наблюдается широкое внедрение современных электро-радионавигационных приборов и систем регулирования судоходства в оживленных районах. Данные меры позволили несколько снизить процент аварийности, однако это снижение является недостаточным: столкновения продолжают происходить и по-прежнему приносят колоссальные убытки, потому что их причиной в большинстве случаев является человеческий фактор.
Проведенный анализ последствий столкновений судов показал, что наиболее опасными являются случаи, когда таранящее судно имеет носовой бульб. При столкновении бульб, имеющий высокую продольную жесткость, разрушает подводную часть бортового перекрытия тараненного судна, в результате чего образуется подводная пробоина, которая может привести к гибели судна. Примером может служить всем известное трагическое столкновение теплохода «Петр Васев» с пароходом «Адмирал Нахимов» вблизи порта Новороссийск, произошедшее 30 августа 1986 г. и приведшее к гибели 423 пассажиров и членов экипажа парохода «Адмирал Нахимов». В 2004 г. судно «Месй Кар1ап», следовавшее из Турции в Румынию, столкнулось с носовым бульбом судна «Борис Бабочкин», получило сильное повреждение корпуса и, чтобы предотвратить затопление, было выброшено на берег.
Тем не менее в настоящее время при проектировании предпочтение отдается именно буль-бообразным носовым оконечностям. Поэтому необходимо найти пути уменьшения последствий столкновений с судами, имеющими носовой бульб. Решение этой проблемы за счет установки различных видов подкреплений в подводной части бортового перекрытия дает низкую эффективность, приводит к дополнительным металлозатратам, значительному увеличению веса корпуса и стоимости постройки судна.
Проблемам совершенствования корпусных конструкций и обеспечения безопасной эксплуатации судов, а также проблемам экологическим посвящены работы Л.Р. Аксютина, В. А. Анце-вича, В.Ф. Сидорченко, В.Н. Волкова, С.П. Зубрилова, Ю.Ф. Леппа, В.С. Дорина, С.И. Логачева,
В.П. Кириленко, А.Г. Мещерякова, Н.Н. Родионова, В.И. Снопкова, А.Б. Юдовича и др. Значительный вклад в разработку и оценку эффективности защищенности корпусных конструкций внесли Н.Н. Волков, С.Б. Кодатский, С.Ф. Глазов, Г.В. Бойцов, Ю.Ф. Лепп, М.В. Филиппео,
А.Б. Нестеров, Ю.И. Нечаев, В.А. Постнов и др. Однако анализ статистики аварийности за многие годы показывает, что столкновения судов происходят и будут происходить, так как основной их причиной является человеческий фактор. Поэтому исследования, посвященные проблемам снижения аварийности, предотвращения и уменьшения последствий столкновений и безопасной эксплуатации судов остаются актуальными.
Поскольку целью настоящей статьи является рассмотрение вопросов безопасности мореплавания за счет ликвидации или уменьшения размеров подводных пробоин при столкновении судов, то для достижения поставленной цели требуется выполнить комплекс работ, основанных на изучении материалов расследования аварий, а также существующих научных разработок, а именно:
- выполнить анализ статистических данных о причинах и последствиях столкновений судов;
- разработать математическую модель столкновения судов;
- исследовать закономерности повреждений корпусных конструкций при столкновении судов и выявить их причины;
- проанализировать имеющиеся типы конструктивной бортовой защиты;
- оценить степень эффективности различных типов подкреплений при столкновении судов;
- разработать новую конструкцию носового бульба с повышенной продольной податливостью;
- разработать методику расчета конструкции носового бульба с повышенной продольной податливостью;
- разработать методику проведения экспериментальных иссследований по разрушению новых конструкций бульбов на конструктивно-подобных моделях;
- разработать методику проведения экспериментальных исследований по разрушению узлов ширстречного пояса на конструктивно подобных моделях;
- разработать методику расчета поглощенной ширстречным узлом энергии при больших глубинах проникновения форштевня таранящего судна в конструкции тараненного.
На основании проработанного материала можно предложить следующие научнотехнические разработки обозначенной проблемы:
- упрощенную математическую модель столкновения судов, описывающую вероятность безаварийного плавания и позволяющую прогнозировать опасность столкновения с учетом интенсивности потока движения судов;
- конструкцию носового бульба с повышенной продольной податливостью, позволяющую ликвидировать или уменьшить размеры подводных пробоин при столкновении судов.
Представляет интерес расчет энергии, поглощенной надводными корпусными конструкциями при больших глубинах внедрения форштевня таранящего судна в конструкцию тараненного.
Впервые метод расчета энергоемкости бортовой защиты применительно к защите реакторного отсека при столкновении судов был разработан В. Минорским. Далее появились методики, разработанные в Японии, Германии и Италии. Это работы Ф. Спинелли, Е. Кастаньето, Г. Вой-зина и др. В отечественном судостроении основополагающими работами по этой теме можно считать работы Н.Н. Волкова, С.Б. Кодацкого, С.Ф. Глазова, С.И. Логачева, Ю.Ф. Леппа, М.В. Филиппео, А.Б. Нестерова и др.
Разработка предложенных в статье вопросов могла бы существенно повлиять на безопасность мореплавания и безопасную эксплуатацию морских судов, которые конструктивно имеют носовой бульб, а реализация этих вопросов могла бы уменьшить катастрофические последствия столкновений судов.
Литература
1. Конструктивное обеспечение безопасности мореплавания при столкновении судов // Морской вестник. - 2007. - № 3 (23). - С. 100-106.
2. Пат. 2108940 РФ. Бульбовая наделка корпуса судна; Роспатент, 1998.
3. К вопросу о модернизации бульбообразной наделки корпуса судна // Судостроение и энергетические установки: Сб. науч. тр. - Калининград: КГТУ, 1996. - С. 122-131.
4. Обеспечение безопасности мореплавания при столкновении судов // Эксплуатация и проектирование судов и орудий лова: Сб. науч. тр. Вып. 50. - Калининград: БГАРФ, 2002. - С. 79-86.
5. О сохранении энергетического баланса при установке новой конструкции бульба // Безопасность мореплавания и надежность судовых средств: Сб. науч. тр. - М.: Наука: РАН, 2005. -
С. 253-262.
6. К вопросу о повышении безопасности мореплавания: Материалы IV Междунар. конф. по судостроению, судоходству, деятельности портов и разработке шельфа. - СПб., 1997. - С. 62.
