1.2. Качества судов

Качества, которыми должно обладать судно, разделяют на две категории: навигационные (мореходные) и эксплуатационные (эксплуатационно-технические и эксплуатационно-экономические).

Навигационные качества определяют приспособленность судна к взаимодействию с окружающей природной средой (водой и воздухом) в установленных для него районах плавания. К этой категории качеств относятся: плавучесть, остойчивость, непотопляемость, умеренность качки, ходкость, управляемость, прочность.

Эксплуатационные качества определяют совершенство судна как технического объекта, его соответствие назначению и безопасность для окружающей среды, конкурентоспособность. К этой категории качеств относятся: надежность, эксплуатационная приспособленность, обитаемость, экономическая эффективность.

Качества судов и показатели, применяемые для их оценки (измерения) подробно рассматриваются (изучаются) в специальных учебных дисциплинах. Качества взаимосвязаны.

Качества судов можно определить (охарактеризовать) следующим образом.

Навигационные качества

Плавучесть – способность судна плавать в определенном положении относительно поверхности воды при заданном количестве и размещении на нем грузов.

При рассмотрении этого качества предполагается, что корпус судна погружен в воду и скорость хода судна настолько мала, что силами поддержания гидродинамической природы можно пренебречь. В этом случае на судно со стороны воды действует только сила плавучести (архимедова сила).

Положение судна относительно поверхности невозмущенной воды (посадка судна) может быть задано значениями осадок по правому и левому бортам, а также в носовой и кормовой оконечностях корпуса.

Остойчивость – способность судна, наклоненного под действием внешних сил, возвращаться в исходное положение равновесия после прекращения действия этих сил.

Между остойчивостью судна и устойчивостью тела, рассматриваемой в механике, просматривается аналогия. Однако имеются и отличия: устойчивость – чисто качественная характеристика состояния тела; остойчивость имеет меру; при оценке остойчивости рассматриваются не только бесконечно малые наклонения, но и большие (конечные) углы наклонения.

В общем случае степень противодействия судна наклонениям, которые вызывают внешние силы, зависит от размеров и формы корпуса, распределения масс, образующих массу судна, по его высоте и от величины угла наклонения.

Непотопляемость – способность судна сохранять минимально необходимые запасы плавучести и остойчивости после затопления одного или нескольких отсеков корпуса.

Непотопляемость – комплексное качество, рассматриваемое как проявление двух других качеств – остойчивости и плавучести – при поврежденном состоянии судна.

Правила Регистра регламентируют аварийную плавучесть и остойчивость судна.

Непотопляемость обеспечивается конструктивными (при проектировании судна) и организационно-техническими (в процессе эксплуатации) мероприятиями, а в случае аварии – борьбой команды за живучесть судна.

Умеренность качки – способность судна при плавании на поверхности спокойной или взволнованной воды совершать колебательные движения с возможно меньшей амплитудой и большим периодом.

Основная причина качки – волнение на поверхности воды. Как любое колебательное движение, качка характеризуется амплитудой, то есть наибольшим отклонением от положения равновесия, и периодом – продолжительностью совершения одного полного колебания.

Качка судна – отрицательное явление, которое невозможно устранить полностью. Существуют различные способы умерения качки.

Ходкость – способность судна перемещаться по воде с заданной скоростью под действием приложенной к нему движущей силы.

Скорость движения судна в жидкости зависит от приложенной к нему силы упора движителя (например винта) и силы сопротивления среды движению судна. Последнюю, при неизменной величине погруженного объема корпуса (массе судна), можно менять, варьируя форму и размеры корпуса. Ходкость в значительной мере определяет энергетические затраты при эксплуатации судна.

Управляемость – способность судна сохранять заданное направление движения или изменять его за счет использования судовых средств.

Способность судна сохранять прямолинейным направление движения именуют устойчивостью на курсе, а способность необходимым образом изменять направление движения – поворотливостью. При движении судна на реке важнее поворотливость; в штормовых морских условиях – устойчивость на курсе. Оба эти взаимопротиворечивые качества обеспечиваются с помощью рулевого устройства.

Прочность – способность корпуса судна в целом и отдельных его конструкций не разрушаться и не изменять своей формы в недопустимых пределах под действием внешних нагрузок, возникающих при плавании судна в установленных районах его эксплуатации.

Нарушение прочности корпуса в целом (перелом корпуса) приводит к выводу судна из эксплуатации или даже его гибели. Повреждения отдельных конструкций, накапливаясь, повышают вероятность перелома корпуса, могут вызвать водотечность корпуса, а также увеличение сопротивления воды движению судна вследствие появления местных деформаций корпуса.

Эксплуатационные качества

Надежность – свойство судна выполнять предусмотренные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных пределах в течение требуемого промежутка времени. При этом должны быть заданы режимы работы судна, условия его эксплуатации, ремонта и технического обслуживания.

Надежность является комплексным свойством, включающим следующие признаки: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, которые можно охарактеризовать следующим образом.

Безотказность – свойство судна сохранять непрерывную работоспособность (способность выполнять требуемые функции) в заданных условиях эксплуатации в течение некоторого периода времени.

Долговечность – свойство судна сохранять работоспособность (при установленной системе технического обслуживания и ремонтов) до наступления предельного состояния, то есть состояния, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена вследствие неустранимых технических причин или резкого снижения эффективности эксплуатации.

Ремонтопригодность – свойство судна, заключающееся в его приспособленности (подготовленности) к предупреждению, обнаружению и устранению причин и последствий повреждений (отказов) в процессе технического обслуживания и ремонтов. Низкая ремонтопригодность сопряжена с повышенными затратами труда, времени и средств на восстановление и поддержание работоспособности судна.

Сохраняемость – свойство судна сохранять исправное и работоспособное состояние в течение предусмотренного периода отстоя (например зимнего) и транспортировки (например буксировки), а также после их завершения.

Надежность относится к числу важнейших качеств технического объекта (судна).

Эксплуатационная приспособленность – комплекс факторов, определяющих соответствие судна эксплуатационно-техническим условиям функционирования, а также возможности модернизации судна в период его жизненного цикла.

Приспособленность (пригодность) судна определяется, в частности, его обеспеченностью приборами и устройствами для ручного или автоматического управления в заданных условиях; приспособленностью судна к погрузке и выгрузке средствами портов или судовыми грузовыми устройствами; оснащенностью средствами по недопущению загрязнения окружающей среды; возможностями замены комплектующего оборудования (насосов, двигателей, элементов движительного – рулевого комплекса и др.) и систем управления этим оборудованием более совершенными изделиями.

Эксплуатационная приспособленность в основном определяется качеством проектирования судна.

Обитаемость – комплекс факторов, определяющих условия жизнедеятельности человека при плавании на судне. К числу таких факторов относятся: уровень шума и вибрации в помещениях; количество и качество питьевой и мытьевой воды; ускорения при качке; размеры и освещенность помещений; влажность и температура воздуха в них; санитарно-гигиенические нормы; условия выполнения трудовых операций и т.д.

Значения показателей обитаемости судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания определены нормативно-правовыми документами [1, 4].

Экономическая эффективность – способность системы (судна и эксплуатирующих его людей) в процессе ее функционирования создавать положительный экономический эффект.

Обобщающим показателем положительного экономического эффекта является величина прибыли. Она определяется как разница между выручкой от реализации продукта хозяйственной деятельности (для грузового судна таким продуктом является транспортная работа) и суммой затрат, произведенных на обеспечение хозяйственной деятельности. Затратная часть включает ряд составляющих, в том числе, эксплуатационные расходы на судно (зарплата экипажа, стоимость топлива, смазки, расходных материалов и др.) и затраты, связанные с приобретением судна (возврат капитала, потраченного на создание или покупку судна).