Остойчивость

Остойчивостью называется способность судна, отклоненного от положения равновесия, возвращаться к нему после прекращения действия сил, вызвавших отклонение.

Наклонения судна могут происходить от действия набегающих волн, из-за несимметричного затопления отсеков при пробоине, от перемещения грузов, давления ветра, из-за приема или расходования грузов.

Наклонения судна в поперечной плоскости называют креном, а в продольной — дифферентом. Углы, образующиеся при этом, обозначают соответственно θ и ψ

Остойчивость, которую судно имеет при продольных наклонениях, называют продольной. Она, как правило, довольно велика, и опасности опрокидывания судна через нос или корму никогда не возникает.

Остойчивость судна при поперечных наклонениях называется поперечной. Она является наиболее важной характеристикой судна, определяющей его мореходные качества.

Различают начальную поперечную остойчивость при малых углах крена (до 10—15°) и остойчивость при больших наклонениях, так как восстанавливающий момент при малых и больших углах крена определяется различными способами.

Начальная остойчивость. Если судно под действием внешнего кренящего момента М_КР (например, давления ветра) получит крен на угол θ (угол между исходной WL₀ и действующей WL₁ ватерлиниями), то, вследствие изменения формы подводной части судна, центр величины С переместится в точку С₁ (рис. 5). Сила поддержания yV будет приложена в точке C₁ и направлена перпендикулярно к действующей ватерлинии WL₁. Точка М находится на пересечении диаметральной плоскости с линией действия сил поддержания и называется поперечным метацентром. Сила веса судна Р остается в центре тяжести G. Вместе с силой yV она образует пару сил, которая препятствует наклонению судна кренящим моментом М_КР. Момент этой пары сил называется восстанавливающим моментом М_В. Величина его зависит от плеча l=GK между силами веса и поддержания наклоненного судна: M_В = Pl =Ph sin θ, где h — возвышение точки М над ЦТ судна G, называемое поперечной метацентрической высотой судна.

Рис. 5. Действие сил при крене судна.

Из формулы видно, что величина восстанавливающего момента тем больше, чем больше h. Следовательно, метацентрическая высота может служить мерой остойчивости для данного судна.

Величина h данного судна при определенной осадке зависит от положения центра тяжести судна. Если грузы расположить так, чтобы центр тяжести судна занял более высокое положение, то метацентрическая высота уменьшится, а вместе с ней — плечо статической остойчивости и восстанавливающий момент, т. е. остойчивость судна понизится. При понижении положения центра тяжести метацентрическая высота увеличится, остойчивость судна повысится.

Поперечную метацентрическую высоту (в м.) можно определить на основании периода бортовой качки по формуле: , где С – инерционный коэффициент; В – ширина судна, м; Т_Θ – период собственных колебаний судна (т.е. время одного колебания судна с борта на борт и обратно), сек.

Так как для малых углов их синусы приближенно равны величине углов, измеренных в радианах, то можно записать М_В = Рhθ.

Метацентрическую высоту можно определить из выражения h = r + z_c—z_g, где z_c— возвышение ЦВ над ОЛ; r — поперечный метацентрический радиус, т. е. возвышение метацентра над ЦВ; z_g—возвышение ЦТ судна над основной.

На построенном судне начальную метацентрическую высоту определяют опытным путем — кренованием, т. е. поперечным наклонением судна путем перемещения груза определенного веса, называемого крен - балластом.

Остойчивость на больших углах крена. По мере увеличения крена судна восстанавливающий момент сначала возрастает, затем уменьшается, становится равным нулю и далее не только не препятствует наклонению, а наоборот, способствует ему (рис. 6).

Рис. 6. Диаграмма статической остойчивости.

Так как водоизмещение для данного состояния нагрузки постоянно, то восстанавливающий момент изменяется только вследствие изменения плеча поперечной остойчивости l_ст. По расчетам поперечной остойчивости на больших углах крена строят диаграмму статической остойчивости, представляющую собой график, выражающий зависимость l_ст от угла крена. Диаграмму статической остойчивости строят для наиболее характерных и опасных случаев нагрузки судна.

Пользуясь диаграммой, можно определить угол крена по известному кренящему моменту или, наоборот, по известному углу крена найти кренящий момент. По диаграмме статической остойчивости можно определить начальную метацентрическую высоту.

Для этого от начала координат откладывают радиан, равный 57,3°, и восстанавливают перпендикуляр до пересечения с касательной к кривой плеч остойчивости в начале координат. Отрезок между горизонтальной осью и точкой пересечения в масштабе диаграммы и будет равен начальной метацентрической высоте.

При медленном (статическом) действии кренящего момента состояние равновесия при крене наступает, если соблюдается условие равенства моментов, т. е. М_КР = М_В (рис. 7).

Рис. 7. Определение угла крена от действия статически (а) и динамически (б) приложенной силы.

При динамическом действии кренящего момента (порыв ветра, рывок буксирного троса на борт) судно, наклоняясь, приобретает угловую скорость. Оно по инерции пройдет положение статического равновесия и будет продолжать крениться до тех пор, пока работа кренящего момента не станет равной работе восстанавливающего.

Величину, угла крена при динамическом действии кренящего момента можно определить по диаграмме статической остойчивости. Горизонтальную линию кренящего момента продолжают вправо до тех пор, пока площадь ОДСЕ (работа кренящего момента) не станет равной площади фигуры ОБЕ (работа восстанавливающего момента). При этом площадь ОАСЕ является общей, поэтому можно ограничиться сравнением площадей ОДА и ABC.

Если же площадь, ограниченная кривой восстанавливающих моментов, окажется недостаточной, то судно опрокинется.

Остойчивость морских судов должна отвечать требованиям Регистра, в соответствии с которыми необходимо выполнение условия (так называемого критерия погоды): К=M^опр_мин / М^дн_max ≥ 1» где M^опр_мин — минимальный опрокидывающий момент (минимальный динамически приложенный кренящий момент с учетом качки), под действием которого судно еще не потеряет остойчивость; М^дн_max — динамически приложенный кренящий момент от давления ветра при наихудшем в отношении остойчивости варианте загрузки.

В соответствии с требованиями Регистра максимальное плечо диаграммы статической остойчивости l_max должно быть не менее 0,25 м для судов длиной 85 м и не менее 0,20 м для судов более 105 м при угле крена θ более 30°. Угол заката диаграммы (угол, при котором кривая плеч остойчивости пересекает горизонтальную ось) для всех судов должен быть не менее 60°.

Влияние жидких грузов на остойчивость. Если цистерна заполнена не доверху, т. е. в ней имеется свободная поверхность жидкости, то при наклонении жидкость перельется в сторону крена и центр тяжести судна сместится в ту же сторону. Это приведет к уменьшению плеча остойчивости, а следовательно, к уменьшению восстанавливающего момента. При этом чем шире цистерна, в которой имеется свободная поверхность жидкости, тем значительнее будет уменьшение поперечной остойчивости. Для уменьшения влияния свободной поверхности целесообразно уменьшать ширину цистерн и стремиться к тому, чтобы во время эксплуатации было минимальное количество цистерн со свободной поверхностью жидкости.

Влияние сыпучих грузов на остойчивость. При перевозке сыпучих грузов (зерна) наблюдается несколько иная картина. В начале наклонения груз не перемещается. Только когда угол крена превысит угол естественного откоса, груз начинает пересыпаться. При этом пересыпавшийся груз не вернется в прежнее положение, а, оставшись у борта, создаст остаточный крен, что при повторных кренящих моментах (например, шквалах) может привести к потере остойчивости и опрокидыванию судна.

Для предотвращения пересыпания зерна в трюмах устанавливают подвесные продольные полупереборки — шифтинг-бордсы либо укладывают поверх насыпанного в трюме зерна мешки с зерном (мешкование груза).

Влияние подвешенного груза на остойчивость. Если груз находится в трюме, то при подъеме его, например, краном, происходит как бы мгновенный перенос груза в точку подвеса. В результате ЦТ судна сместится вертикально вверх, что приведет к уменьшению плеча восстанавливающего момента при получении судном крена, т. е. к уменьшению остойчивости. При этом уменьшение остойчивости будет тем больше, чем больше масса груза и высота его подвеса.

Пожаробезопасность судна. 3.1.3.

Организация пожарной безопасности судна. Под борьбой с пожарами подразумевают комплекс технических и организационных мер, проводимых с целью предупреждения пожара, ограничения распространения огня и создания условий для безопасной эвакуации людей. Борьба экипажа с пожаром на судне возглавляется капитаном судна с главного командного пункта (ГКП). Она должна быть направлена на: обнаружение и выявление места, размеров, характера пожара; установление наличия и возможности эвакуации людей из помещений, охваченных пожаром; эвакуации людей; ограничение распространения пожара по судну; предупреждение возможных взрывов; борьбу с пожаром и ликвидацию его последствий.

Наблюдение. Наблюдение за судном с точки зрения пожарной безопасности, главным образом, осуществляется вахтенной службой. При стоянке в порту кроме лиц, задействованных в несении вахт, создается расписание пожарной вахты, на которую возлагается:

• периодические обходы судна по определенным маршрутам (днем - не реже чем через 2 часа, ночью - не реже чем через 1 час) для своевременного обнаружения пожара или поступления в корпус воды;

• проверка соблюдения экипажем и другими лицами, находящимися на судне, пожарно-профилактического режима;

• проверка противопожарных закрытий согласно их маркировке или приказу по судну.

Члены пожарной вахты обязаны неотлучно находиться на судне. Они имеют право отдыхать, не раздеваясь, и только в установленном вахтенным помощником капитана помещении.

Первый, обнаруживший пожар (возгорание) или его признаки, обязан использовать ближайший пожарный извещатель или любым другим способом сообщить об этом вахтенной службе. Произвести ликвидацию или локализацию пожара подручными средствами до подхода аварийной партии.

Обращение с пожароопасными материалами

Для предупреждения возникновения пожара запрещается хранить:

• в открытом виде горюче-смазочные материалы;

• материалы навалом, в тюках, связках в сыром виде и смоченные или пропитанные маслом, керосином, лаками и растворителями, способные самовоспламеняться;

• свежевыкрашенную парусину в сложенном виде и в плохо вентилируемом помещении;

• загрязненные и сырые угольные мешки;

• краски, лаки и растворители в помещениях, где хранятся пакля, ветошь и прочие волокнистые материалы;

• легковоспламеняющиеся жидкости и горючие материалы не в предназначенных кладовых;

• не годные для использования пиротехнические средства (срок хранения которых истек или они отказали в действии при их применении).

Использование электроприборов и открытого огня

Правила пожарной безопасности предусматривают как правила обращения с теми или иными горючими материалами, так и с потенциальными источниками огня. Особое внимание уделяется использованию открытого огня и электроприборов. Запрещается:

• использовать нестационарные электронагревательные приборы (утюги, чайники и др.) в необорудованных помещениях;

• оставлять без наблюдения, включенные электронагревательные приборы, электроинструменты и сварочное оборудование;

• пользоваться открытым огнем:

- в трюмах, грузовых и балластных танках и хранилищах всех видов легковоспламеняющихся жидкостей, а также вблизи выхода воздуха из них;

- вблизи вскрываемых танков (цистерн) с горюче-смазочными материалами и в местах разборки топливного трубопровода;

- в аккумуляторных помещениях;

- в кладовых грузовых шлангов, фонарных, малярных, шкиперских, ветоши и пакли, сухой провизии;

- в плотницкой мастерской;

- вблизи шахт и головок вентиляции;

- в непосредственной близости от легковоспламеняющихся материалов;

- во всех помещениях с целью освещения;

- на расстоянии менее 10 м от мест расположения баллонов с горючими газами;

- вблизи места вскрытия каких-либо частей двигателей внутреннего сгорания.

Курение

Курение на судне разрешается только в специально установленных приказом по судну местах. Обычно курение разрешено в жилых помещениях, комнатах отдыха и на открытых палубах в кормовой части судна.

В местах для курения экипажа должны быть установлены металлические урны с водой или пепельницы из несгораемого материала и нанесена маркировка «Место для курения».

Курение в каютах без наличия пепельницы, а также лежа в койке или на диване запрещается.

На танкерах курение и использование открытого огня на открытых палубах запрещено, что должно быть обозначено нанесением соответствующих надписей и символов.

Выбрасывание окурков и горящих предметов за борт, в том числе и в иллюминаторы, запрещается.

Пути перемещения людей

Для обеспечения как борьбы с пожаром, так и эвакуации людей запрещается загромождать коридоры, выходы и трапы.

Все двери жилых помещений должны иметь исправные филенки аварийного выхода.

Проведение огневых работ

К огневым работам относятся, работы связанные с нагреванием деталей до высоких температур, способных вызвать воспламенение материалов и конструкций.

К огневым работам, проводимым на судах, относятся:

• газовая сварка и резка;

• плазменная резка;

• электросварка;

• нагрев деталей открытым огнем (обычно паяльной лампой);

• пайка;

• механическая обработка металла с выделением искр.

При нахождении судна в море производство огневых работ допускается только с разрешения капитана, о чем делается запись в судовом журнале.

Ответственными за проведение работ с использованием открытого огня являются:

• старший помощник капитана - при работах в грузовых трюмах, производственных цехах, жилых и служебных помещениях, на открытых частях палуб и надстроек;

• главный (старший) механик при работах в машинно-котельном отделении, тоннеле гребного вала, рефрижераторном, насосном и других помещениях судомеханической службы.

К огневым работам допускаются специалисты, имеющие соответствующую квалификацию, подтвержденную соответствующими удостоверениями. Ответственные лица, за производство работ, перед их началом обязаны:

• произвести инструктаж исполнителей и обеспечивающих лиц;

• осмотреть помещения, где должны проводиться работы, и соседние с ними;

• привести в готовность к немедленному использованию противопожарные системы и оборудование данных помещений;

• обеспечить место проведения работ первичными средствами пожаротушения;

• удалить все пожароопасные материалы в радиусе 5 м, а также закрыть все люки и горловины, кроме тех, через которые обеспечивается безопасность работ;

• обеспечить помещение и место работы надлежащей вентиляцией;

• проверить возможность немедленной герметизации помещения;

• проверить исправность аппаратуры для производства работ и одежду сварщиков;

• выставить в помещении, где ведутся работы, а при необходимости и в соседних помещениях, вахтенных, предварительно проинструктировав их;

• доложить о готовности помещений к производству работ вахтенному помощнику капитана, осмотреть их с ним и получить от него разрешение на производство работ.

Вахтенный помощник после проверки готовности места к проведению огневых работ делает соответствующую запись в судовом журнале.

По окончании работ ответственный член экипажа за их проведение обязан доложить вахтенному помощнику капитана. Получить от него разрешение на передачу помещений лицам, в заведовании которых они находятся, передать им помещения, после чего снять с постов вахтенных.

По окончании огневых работ вахтенный помощник обязан организовать в последующие 12 ч наблюдение за местом, где производились работы.

Во время стоянки судна в порту все вопросы, связанные с производством огневых работ, должны согласовываться со службой пожарной охраны порта с проверкой места работы их представителем.

Для того, чтобы понять основные принципы борьбы с пожарами на судне, необходимо хорошо представлять себе устройство противопожарной защиты судна по его конструкции. Основываясь на многолетнем опыте трагедий на море, Международная Морская Организация постоянно пересматривает требования, предъявляемые к пожарной защите судов по конструкции для обеспечения безопасности находящихся на них людей.