Географические факторы

По поводу влияния географических факторов необходимо отметить что практически все отечественные верфи, порты и морские инженерные сооружения расположены на недостаточно благоприятных прежде всего по погодно-климатическим и гидрологическим условиям территориях и акваториях. Россия является страной с самым холодным климатом в мире. Удельный расход энергии только на отопление для одного человека в год составляет: в США – 200 МДж, Швеции и Финляндии – 490 МДж, в Германии – 940 МДж, в России – более 1500 МДж. В Москве, например, на отопление расходуется в год 4 т условного топлива (тут), 1 тут выделяет при сгорании 7·10⁶ Ккал или 2,93·10⁴ МДж энергии) [28].

Величины расчетного потребления топлива по некоторым географическим точкам и зонам приведены в табл. 3.21.

Таблица 3.21 -	Данные по температурному режиму отдельных стран и географических зон Земли и удельному потреблению топлива в них
Страна или географический пункт		Среднего-довая тем-пература, 0С	Осредненная годовая ампли-туда колебаний температуры, 0С	Удельное пот-ребление энер-гии, тут/год·чел
Россия в целом Санкт-Петербург Архангельск Комсомольск-на-Амуре Владивосток		-5,5 3,5 -1,7 - 4,2 0	· -8 … +17 = 25 -14 … +16 = 30 -29 … +15 = 44 -20 … +18 = 38	11,5 7,9 9,9 10,9 9,3
Финляндия в целом Южная часть Финляндии Южная Корея Тайвань Япония		1,5 5 10 … 12 21,7 12	· -3 … +17 = 20 3 … 25 = 22 14,8…28,2=13,4	8,7 7,3 5,3 … 4,5 2,5 4,5

Примечание. Исходные данные приняты по [29], [30], расчеты выполнены по [28].

Поэтому удельная энергонасыщенность промышленных и транспортных объектов, систем жизнеобеспечения, в том числе судов, добычных комплексов, судостроительных и судоремонтных предприятий в условиях России выше, чем в большинстве других, даже сопредельных стран, что связано, прежде всего, с более холодным климатом. Следовательно, для создания тех же условий эксплуатации, обитания, постройки и ремонта необходимо создавать бóльшие потоки энергии, в том числе тепловой. Дополнительные энергетические вложения необходимы для зимнего хранения построенных и отремонтированных судов на заводах, находящихся на внутренних водных путях. Дороже обходится и капитальное строительство цехов и сооружений верфей, прокладка трубопроводов, дорог и проездов, энергокоммуникаций и линий связи. Фундаменты и подземные энергомагистрали приходится заглублять, в зависимости от места, на 1,5 – 3 метра. С другой стороны, в ряде районов России такому заглублению препятствует вечная мерзлота, в результате чего промышленное строительство и прокладка коммуникаций обходится еще дороже.

Удельное потребление энергии е (тонн условного топлива в год на человека – тут/годчел) в современном обществе обнаруживает ярко выраженную корреляцию с величиной среднегодовой температуры [28]

9,3 – 0,4Т при t <17⁰С,

е =  (35)

 2,5 при t >17⁰С

Результаты расчетов по формуле (35) для указанных регионов приведены в виде графика на рис.3.9

Рис.3.8. Удельное потребление энергии (тонны условного топлива – тут) в год на человека в зависимости от среднегодовой температуры в градусах Цельсия.

Климатические условия существенным образом влияют на оснащение спасательных, например, пожарных подразделений. В качестве компенсации влияния природных условий требуются теплая и легкая одежда пожарных; пожарная техника, системы пожаротушения и пожарной сигнализации, а также вспомогательные средства в специальном морозостойком исполнении; пенообразователи с температурой замерзания минус 20…30 ⁰С и т.п.

Строго говоря, к природно-климатическим относятся также и факторы, традиционно учитываемые в теории проектирования судов, строительной механике (прочности) корабля, а также в материаловедении, промышленном и гражданском строительстве. Однако все же недостаточно учитывается энергетическая составляющая эксплуатации и строительства плавучих и стационарных технических объектов. По-видимому, это в значительной мере относится к таким явлениям, как обледенение различных сооружений и промышленных проводок, слеминг судов и т.п.

Однако для России необходимо учитывать также и факторы угроз, связанных со строительством и эксплуатацией МНГК в морях Дальнего востока и Арктики в условиях арктического климата [17], [18].

Средние температуры января (самого холодного зимнего месяца) составляют -25°С на севере Баренцева моря, в Чукотском море -32…-36°С. Минимальные температуры в российской части Арктического бассейна не опускаются ниже -45…-50°С. При прорывах глубоких циклонов температура иногда повышается до -2… -10°С. В результате сильного выхолаживания поверхности в этих районах постоянны инверсии температуры воздуха (возрастание температуры воздуха в атмосфере с высотой вместо обычного для тропосферы ее убывания (главным образом в антициклонах и в верхних слоях). Абсолютная влажность воздуха мала (парциальное давление водяного пара от 500 до 2000…3000 гПа), относительная влажность - высокая (80 - 90%). Облачность зимой особенно велика на Ю. Атлантического района Арктики. Здесь за год выпадает 350…400 мм осадков. В Сибирском районе и близ Северного полюса осадков выпадает 150…200 мм. Ветры почти над всем российским побережьем Арктики преобладают южные и юго-западные - зимний муссон. В Атлантическом и Тихоокеанском районах ветры преимущественно неустойчивые, сильные; часты метели. Во многих горных районах возникает бора (скорость ветра более 40 м/с).

Большая часть всей водной поверхности за Полярным кругом в течение всего года покрыта льдами, около 11 млн. км² зимой и примерно 8 млн. км² летом. Толщина однолетних льдов обычно 1…2 м, а многолетних 3…4 м. Торосы имеют высоту 3…5 м, в редких случаях до 10…15 м. Только в полярных областях встречаются айсберги и ледяные острова - оторвавшиеся участки шельфовых ледников.

Основными опасными факторами в этом случае являются дрейфующие ледовые поля, в некоторых случаях айсберги и ледяные острова, ураганные ветры и предельно низкие температуры. На МНГК при этом могут реализоваться следующие угрозы: механические и термические разрушение конструкций, повреждение корпуса или механизмов, столкновения с судами и с другими МНГК (например, зажатыми льдами), снос (выброс)/посадкa на мель, столкновения с какими-либо объектами (кроме судов), смещение с точки и связанные с этим проблемы со скважиной (табл. 3.16).

Обледенение морских объектов происходит обычно при температурах наружного воздуха ниже 0°С и при температурах забортной воды ниже 8°С. Наиболее значительное обледенение наблюдается в результате забрызгивания. Максимальная интенсивность обледенения установлена при углах 15⁰…45⁰ по отношению к направлению ветра и бегу фронта волн. Лед быстрее нарастает на подветренной части корпуса. Толщина слоя льда на палубе при забрызгивании и снегопаде может достигать 1 м. Сильное обледенение может иметь место и в штилевую погоду с температурой воздуха от -5 до 1⁰С. Обледенение происходит в результате обильного парения, тумана или переохлаждения осадков. Обледенение может вызвать следующие последствия: механические разрушения и обрушение (падение) различных конструкций, опрокидывание МНГК, повреждение корпуса или механизмов (табл. 3.16).

Рис. 3.9 Обледенение судна

Таблица 3.22 - возможные опасности и типы аварий в Арктике для МНГК

Опасные факторы	Типы аварий
Отдельные льдины (крупные)	Повреждение корпуса, опорных конструкций, буровых труб, транспортных и технологических трубопроводов
Ледовые поля, айсберги и ледяные острова	Повреждение и разрушение корпуса, опорных конструкций, буровых труб, транспортных и технологических трубопроводов; снос (выброс)/посадкa на мель; столкновения с какими-либо объектами (кроме судов); затопление, опрокидывание; проблемы со скважиной; навалы судов и МИС на МНГС, разрушение и обрушение механизмов, оборудования и устройств
Ураганные ветры
Предельно низкие температуры	Повреждение и разрушение корпусных и опорных конструкций, оборудования, устройств; механические разрушения и обрушение (падение) различных конструкций, оборудования
Обледенение	Повреждение и разрушение оборудования, устройств, буровых труб, транспортных и технологических трубопроводов; механические разрушения и обрушение (падение) различных конструкций, оборудования и т.п.; опрокидывание; проблемы со скважиной