CC BY
18Таблица 2
Коэффициенты а1, а2, b в зависимости от угла наклонения судна
Тип судна а1 а2 b
30° 50° 70° 30° 50° 70° 30° 50° 70°
Пассажирское 21,11 19,37 28,83 -27,82 -26,84 -40,39 9,96 10,32 15,10
Грузовое -84,08 -51,50 -1249,1 136,40 83,33 2013,87 -53,65 -32,52 -808,78
Буксир-толкач -26,94 392,23 36,72 27,36 465,56 -47,64 -5,43 138,27 16,85
В табл. 1 в знаменателе приведены значения отклонения коэффициента kg, подсчитанного по выражениям (6) и (7) от действительных. Как видно из анализа этих значений средняя величина отклонений составляет не более 6,1%, что говорит о существенном повышении адекватности предлагаемой методики расчета остойчивости и возможности её использования на начальных стадиях проектирования, когда теоретический чертеж ещё не разработан.
Список литературы
[1] Роннов Е.П. Расчет характеристик остойчивости грузовых судов внутреннего плавания на ранних стадиях проектирования / Е.П. Роннов. - Труды ГИИВТ, 1985. - Вып. 211, - С. 151-159.
[2] Благовещенский С.Н. Справочник по статике и динамике корабля. Т. 1. Статика корабля / С.Н. Благовещенский, А.Н. Холодилин. - Л.: Судостроение, 1975. - 336 с.
ESTIMATION OF INLAND WATERWAY VESSEL STABILITY AT EARLY STAGES OF DESIGN
E.P. Ronnov, D. V. Volkov
Previously developed method of calculating stability has been improved, which has helped to increase the accuracy of the calculation as well as to apply this method to pusher tugs and passenger vessels.
УДК 629.12
Е.П. Роннов, д.т.н. профессор, ФБОУВПО «ВГАВТ». В.М. Шмаков, к.т.н. доцент ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603950. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
СОПОСТАВЛЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЕВРОПЕЙСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ОСТОЙЧИВОСТИ И НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
Приводятся результаты сравнительного численного анализа требований к остойчивости и непотопляемости судов отечественных нормативных документов и документов Европейской экономической комиссии при ОНН.
В перспективе предстоит открытие внутренних водных путей России для судов, плавающих под флагом других государств. В связи с этим возникает проблема гармонизации требований документов, регламентирующих меры по обеспечению безопасности плавания судов в соответствии с международной практикой сотрудничества в этой области.
Для судов внутреннего плавания важными качествами, обеспечивающими безопасность плавания, являются остойчивость и непотопляемость судна. В нашей стране требования к указанным качествам судов установлены Правилами [1] Российского Речного Регистра (РРР). Аналогичные качества для судов стран Европейской экономической комиссии при ООН (ЕЭК ООН) нормируются соответствующими резолюциями и директивами [2], [3].Анализ положений указанных документов показывает, что принципиальные основы нормирования, как остойчивости, так и непотопляемости, тождественны.
Остойчивость пассажирских и грузовых судов как в соответствии с документами ЕЭК ООН, так и в соответствии с Правилами РРР, проверяют по основному критерию и по дополнительным требованиям. Однако, при общем подходе к нормированию остойчивости и непотопляемости имеются различия, как в составе нормируемых параметров, так и в численных значениях величин, входящих в расчетные формулы и выражения.
Так, при проверке остойчивости по основному критерию в соответствии с документами ЕЭК ООН, принимаются повышенные по сравнению с Правилами РРР значения ветрового давления в зависимости от возвышения центра парусности над ватерлинией, упрощенно определяют приведенное плечо кренящей пары, принимая центр давления воды при дрейфе судна на уровне половины осадки независимо от ширины судна. При таком подходе к определению приведенного плеча кренящей пары не учитывается действие дополнительного момента от перераспределения давления воды по днищу судна.
Значения плеч кренящего момента, определяемые по документам ЕЭК ООН для пассажирских судов, в некоторых случаях оказываются меньше значений плеч по Правилам РРР на 6-8%. Погрешности в этих случаях допускаются в опасную сторону.
Структура Дополнительных требований в рассматриваемых документах может считаться, в основном, аналогичной, за исключением требований к диаграмме плеч статической остойчивости, предъявляемых Резолюцией №61 ЕЭК. Однако значение нормируемых параметров в этих методиках проверки остойчивости в ряде случаев существенно отличается. Это, прежде всего, касается дополнительных требований к пассажирским судам, а именно давления ветровой нагрузки, приведённого плеча кренящего момента от неё, кренящего момента от скопления пассажиров и на циркуляции, допустимых углов крена.
Кренящий момент от скопления пассажиров на одном борту в соответствии с документами ЕЭК ООН может быть подсчитан по выражениям:
Мп = 1. • 0.075 • В /2 - для судов, совершающих дневные рейсы;
Мп = 1.5^пах • 0.075• В/2- для каютных пассажиров, где ^^ - наибольшее количество пассажиров.
В результате кренящий момент от скопления пассажиров на одном борту для пассажирских судов по документам ЕЭК ООН может быть в 5.5 раза больше, чем по правилам РРР.
Аналогичные соотношения получаются и при расчете кренящего момента на циркуляции, что следует из сравнения соответствующих выражений:
Мц = с • (0.8у) 2 • Б / Ь • (2 % - а3Т) - по Правилам РРР
Мц = с•£• V2 • Б/Ь• {2% -Т/2)- по документам ЕЭК ООН
Численные значения кренящих моментов по документам ЕЭК ООН могут превосходить значения кренящих моментов по Правилам РРР в несколько раз.
Целью нормирования непотопляемости является сохранение минимально необходимой плавучести и остойчивости поврежденного судна.
Анализ требований Правил РРР и нормативных документов ЕЭК ООН по обеспечению непотопляемости показывает, что общим для этих документов является детер-
минированный подход, заключающийся в нормировании допустимых параметров посадки и характеристик диаграммы аварийной остойчивости при затоплении установленного, в зависимости от типа судна, количества отсеков (стандарта непотопляемости), с учетом их расположения по длине и ширине судна.
При наличии общего подхода к обеспечению непотопляемости в рассматриваемых документах имеются существенные отличия в:
- размерах повреждения корпуса;
- стандарте непотопляемости;
- значениях коэффициентов проницаемости;
- численных значениях нормируемых параметров посадки;
- составе и численных значениях нормируемых характеристик диаграммы аварийной остойчивости.
В таблице 1 приведены нормируемые разными документами размеры повреждений корпуса, которые влияют на длину затопления, объем влившейся забортной воды, параметры посадки и характеристики диаграммы аварийной остойчивости.
Можно отметить, что в документах ЕЭК ООН установлены разные размеры повреждений по отдельным типам судов, а для грузовых судов - еще и в зависимости от их длины. Численные значения размеров повреждений, установленных в документах ЕЭК ООН могут превышать аналогичные размеры Правил РРР до 2,5 раз.
Таблица 1
Тип Размеры повреждений, м
судна Надзорный орган ЕЭК ООН РРР
Бортовые
Длина, м 1,2+0,07Ь 0,04Ь
и Ширина, м В/5 0,075В или 0,9 м
а По вертикали Без ограничения вверх Без ограничения вверх
03 с Размеры повреждений по днищу
й С Длина, м 1,2+0,07Ь 0,04Ь
Ширина, м В/5 0,1В
По вертикали, м 0,59 0,05В или 0,8 м
Бортовые
« о Длина, м Не менее 0,1Ь 0,04Ь
Ширина, м 0,59 0,075В или 0,9 м
По вертикали Без ограничения вверх Без ограничения вверх
о ^ Размеры повреждений по днищу
й £ О Ч з Длина, м Не менее 0,1Ь 0,04Ь
£ Ширина, м 3,00 в попереч, направ, 0,1В
По вертикали, м от ОП вверх 0,39 0,05В или 0,8 м
Бортовые
« о | 2 ^ Длина, м 0,Щ но > 5,0 м 0,04Ь
Ширина, м 3,0 в попереч, направ, 0,075В или 0,9 м
По вертикали Без ограничения вверх Без ограничения вверх
й и л а И 0 О Л Размеры повреждений по днищу
Длина, м 0,Щ но > 5,0 м 0,04Ь
^ о £ Ширина, м 3,0 в попереч, направ, 0,1В
По вертикали, м от ОП вверх 0,49 0,05В или 0,8 м
Как сказываются разные подходы к нормированию размеров повреждений, показано на примере сухогрузного теплохода пр. 507Б приведены в табл. 2 и 3.
Таблица 2
Размеры повреждений судна пр. №507Б
По документам ЕЭК ООН
Пр. №507Б Длина повреждения, м 13.5
№ отсека 1 2 3 1+2+3 4 5 6 7 8 9 8+9
Длина отсека, м 8,2 5,4 24,6 - 24,0 24,0 23,7 14,7 6,6 8,4 -
Длина затопления, м 8,2 5,4 24,6 38,2 24,0 24,0 23,7 14,7 6,6 8,4 15,0
Объем влившейся воды, м3 69,2 169, 680 1152 651 613 588 894 221 53 328
Таблица 3
По правилам РРР
Пр. №507Б Длина повреждения, м 5,4
№ отсека 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Длина отсека, м 8,2 5,4 24,6 24,0 24,0 23,7 14,7 6,6 8,4
Длина затопления, м 8,2 5,4 24,6 24,0 24,0 23,7 14,7 6,6 8,4
Объем влившейся воды, м3 69,2 169, 336 314 315 315 894 221 53
В таблице 2, где номерами 3, 4, 5 и 6 обозначены отсеки междудонных и межбортовых пространств, приведены:
- фактическая длина отсеков;
- длина затопления, принимаемая в соответствии с нормами (табл. 1);
- объемы влившейся воды в затопленный отсек.
Данные, приведенные в таблицах 2 и 3 показывают, что по разному нормируемые размеры повреждений корпуса судна существенно влияют на длину затопления и объемы влившейся воды и как следствие, на параметры посадки и характеристики диаграммы аварийной остойчивости.
Существенным отличием в нормировании непотопляемости документами ЕЭК ООН является то, что параметры посадки и характеристики остойчивости проверяются при последовательном затоплении всех имеющихся на судне отсеков независимо от типа судна. В соответствии с требованиями этих документов необходимо рассматривать комбинацию из двух или более одновременно затопленных отсеков, когда длина повреждения превышает длину отсека.
Например, для судна пр. №507Б такими комбинациями являются одновременно затопляемые отсеки с номерами 1, 2, 3 и 8, 9 , так как средний отсек в первой комбинации и оба отсека во второй комбинации имеют длину меньшую, чем длина повреждения.
Исключение из этого правила делается для машинного отделения всех судов, для которого «учитывается только стандарт одноотсечной непотопляемости, т.е. крайние переборки машинного отделения считаются неповрежденными», а так же для пассажирских судов при условии, что:
- длина судна не более 45 м;
- количество перевозимых пассажиров не более 250.
Кроме того, документы ЕЭК ООН устанавливают, что при повреждении днища пробоина попадает на продольную переборку, т.е. для судов, имеющих продольные непроницаемые переборки или кильсоны в междудонном пространстве, нормируемые параметры посадки и остойчивости следует определять при затоплении двух смежных
отсеков по ширине судна. При этом затопление корпуса всегда будет симметричным, а объем влившейся воды увеличится в несколько раз.
В соответствии с требованиями Правил РРР требования к непотопляемости должны выполняться при затоплении каждого отсека только пассажирских судов, а у грузовых судов внутреннего плавания независимо от их длины - только при затоплении пиковых отсеков.
Как отличаются параметры посадки и объем влившейся воды при затоплении междудонного и межбортового отсека, примыкающего к машинному отделению на примере танкера пр. №587, показаны в таблице 4.
Таблица 4
Правила РРР ЕЭК ООН
Угол крена, град 4,8 0,0
Дифферент, см -46,2 -89,3
Объем влившейся воды, м3 216 450
Минимальный надводный борт (на стороне наклонения), м -0,01 Не выполняется требование к параметрам посадки 0,5
Различия в назначении коэффициентов проницаемости состоят в следующем. В соответствии с документами ЕЭК ООН коэффициент проницаемости принимается равным 95%. Если в результате расчетов доказано, что в каком-либо отсеке средняя проницаемость составляет менее 95%, то вместо этой величины может использоваться значение, полученное расчетным путем.
Значения коэффициентов проницаемости должны быть не менее:
Салоны - 95%
Машинное и котельное отделения - 85%
Багажные отделения и кладовые - 75%
Междудонное пространство, топливные цистерны, балластные и прочие цистерны в зависимости от того, должны ли эти емкости в соответствии с их назначением считаться заполненными или порожними, когда судно погружено по плоскость наибольшей осадки: 0 или 95%.
В отличие от Правил РРР, документы не содержат явных указаний по выбору значений коэффициентов проницаемости грузовых помещений в зависимости от рода перевозимого груза. «Расчетным путем» достоверные значения коэффициентов проницаемости грузовых помещений получить невозможно.
В свою очередь, Правила РРР не дают ни каких указаний по выбору коэффициентов проницаемости танков и цистерн, заполняемых жидким грузом. При значительных размерах повреждений происходит замещение перевозимого груза забортной водой.
Параметры посадки в соответствии с нормами документов ЕЭК следующие:
1. Пассажирские суда
1.1. В конечной стадии затопления палуба переборок не должна входить в воду;
1.2. В конечной стадии затопления угол крена с учетом кренящего момента от скопления пассажиров не должен превышать 10°;
1.3. Открытые отверстия не должны погружаться в воду до достижения положения равновесия; если такие отверстия погружаются в воду до достижения этого положения, то помещения, сообщающиеся с затопленным, при расчете аварийной остойчивости считаются затопленными;
2. Сухогрузные и наливные длиной менее 110 м
2.1. В конечной стадии затопления нижние кромки открытых отверстий должны отстоять от аварийной ватерлинии не менее, чем на 0,1 м;
2.2. Угол крена судна не должен превышать 5°.
3. Грузовые суда длиной более 110 м
3.1. В конечной стадии затопления нижние кромки открытых отверстий должны отстоять от аварийной ватерлинии не менее, чем на 0,1 м;
3.2. Угол крена судна не должен превышать 12°.
3.3. Если открытые отверстия погружаются в воду до достижения конечной стадии затопления, то соответствующие помещения должны считаться затопленными при расчете остойчивости.
Нормируемые характеристики диаграммы аварийной остойчивости по документам ЕЭК ООН:
1. Пассажирские суда
1.1. Наибольшее плечо диаграммы должно иметь значение не менее 0,05 м.
1.2. Площадь под кривой диаграммы с положительными плечами должна иметь значение не менее 0,0065 м-рад.;
Приведенные минимальные значения плеча и площади (остаточной динамической остойчивости) должны достигаться до погружения в воду наиболее низко расположенного открытого отверстия или в любом случае до достижения угла крена, равного
Нормируемое значение площади диаграммы за пределами угла статического равновесия характеризует способность поврежденного судна противодействовать наклонениям под внешним воздействием и снижает как вероятность опрокидывания судна, так и заливания корпуса через открытые отверстия в неблагоприятных условиях плавания.
Рис. 1. Площадь под диаграммой при затоплении машинного отделения судна пр. № 588
2. Сухогрузные и наливные длиной менее 110 м.
2.1. Наибольшее плечо диаграммы должно иметь значение не менее 0,05 м.
2.2. Площадь под кривой диаграммы с положительными плечами должна иметь значение не менее 0,0065 м-рад.;
3. Сухогрузные и наливные длиной более 110 м.
3.1. Наибольшее плечо диаграммы должно иметь значение не менее 0,05 м.
3.2. Площадь под кривой диаграммы с положительными плечами должна иметь значение не менее 0,0065 м-рад.;
Минимальные значения плеча и площади должны достигаться до погружения в воду наиболее низко расположенного открытого отверстия или в любом случае до достижения угла крена, равного 27°.
Состав и нормы параметров диаграммы аварийной остойчивости документов ЕЭК ООН значительно отличаются от аналогичных норм Правил РРР.
25°.
входа отверстия в воду Угол крена, град
Из 152 рассмотренных случаев затопления отсеков судов - представителей невыполнение требований к непотопляемости, установленных документами ЕЭК ООН, выявлено в 40 случаях. Десять случаев из них приходится на значение контролируемой площади под диаграммой аварийной остойчивости.
В 17 случаях из общего числа не выполняются требования документов ЕЭК ООН к параметрам посадки поврежденного судна.
В заключение можно отметить, что документами ЕЭК ООН установлена значительно более высокая степень обеспечения непотопляемости, как в отношении плавучести, так и в отношении аварийной остойчивости. Однако такая необходимость должна подтверждаться аварийной статистикой.
Список литературы
[1] Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания в 4 т. Т. 2 / Российский Речной Регистр -М., 2008. - 406 с.
[2] Европейская экономическая комиссия. Комитет по внутреннему водному транспорту. Резолюция № 61 «Рекомендации, касающиеся согласованных на европейском уровне технических предписаний, применимых к судам внутреннего плавания». Организация объединенных наций. Нью-Йорк, Женева, 2006 год.
[3] Директива Европейского Парламента и Совета ECE/TRANS/SC.3/172 от 12 декабря 2006 г.
COMPARISON OF NATIONAL AND EUROPEAN REQUIREMENTS OF STABILITY AND UNSINKABILITY OF INLAND WATERWAY VESSELS
E.P. Ronnov, V.M. Shmakov
Results of comparative and numerical analysis of stability and unsinkability requirements are presented for vessels as stated in national normative documents and documents of the European Economic commission at the UN.
УДК 629.5.021.1
С.В. Студнев, аспирант-стажёр ФБОУВПО «ВГАВТ». Т.А. Михеева, к.т.н., ст. препод. ФБОУВПО «ВГАВТ». Е.Г. Бурмистров, д.т.н., проф., ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ УТИЛИЗИРУЕМЫХ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО И СМЕШАННОГО ПЛАВАНИЯ
Рассматривается проблема утилизации физически и морально устаревших судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания. Приведены результаты анализа существующих архитектурно-конструктивных типов утилизируемых судов с точки зрения их утилизационной пригодности.
Технические характеристики судна, утраченные в процессе эксплуатации, в результате ремонта восстанавливаются практически до построечных значений. При этом каждый последующий ремонт, как правило, обходиться дороже, чем предыдущий и, в конечном итоге, наступает момент, когда прибыль от дальнейшей эксплуата-
