- •Введение
- •Основные обозначения
- •1. Общие сведения
- •1.1. Ветроволновые воздействия и виды реакции судна на них
- •1.2. Опасности штормового плавания
- •1.2.1. Особенности качки.
- •1.2.2. Проблемы движения против волн
- •1.2.3. Опасности плавания по волне
- •1.2.4. Нагрузки на движительную установку и корпус
- •1.2.5. Основные факторы, влияющие на интенсивность качки
- •Следует также отметить, что с ростом скорости судна ускорения, скорости, угловые и линейные перемещения корпуса, сила ударов волн и интенсивность других неблагоприятных явлений в общем случае увеличиваются.
- •1.3. Мореходность судна и ее обеспечение
- •1.4. Критерии мореходности и режимы штормового плавания
- •1.5. Основные виды контроля мореходности в рейсе
- •2. Характеристика морского волнения
- •2.1. Виды волнения
- •2.2. Регулярное волнение
- •2.3. Нерегулярное двумерное волнение
- •2.4. Нерегулярное трехмерное волнение
- •2.6. Наблюдаемые на судне параметры волнения
- •3.1. Назначение и состав АСКМ
- •3.2. Функциональные возможности систем
- •3.3. Отображение информации в АСКМ
- •4. Датчики информации АСКМ
- •4.1. Устройства для измерения параметров воздействий среды
- •4.1.1. Датчики ветра
- •4.1.2. Определители параметров волнения
- •4.2. Измерители параметров движения судового корпуса
- •4.2.1. Инерциальные датчики угловых параметров качки
- •4.2.2. Инерциальные устройства для измерения линейных параметров качки
- •4.2.3. Комбинированные инерциальные датчики
- •4.2.4. Спутниковые измерители параметров движения корпуса судна
- •4.3. Датчики напряжений корпуса судна и гребного вала
- •4.3.1. Резисторные измерители напряжений
- •SBSG
- •LBSG
- •4.3.2. Волоконно-оптические тензометры
- •4.3.3. Датчики давления
- •4.5.1. Основные виды данных о погоде
- •4.5.2. Компьютерный учет гидрометеорологической информации на судах
- •5. Теоретические основы расчета мореходности
- •5.1. Программные средства для расчетов параметров мореходности
- •5.2.1. Понятие линейной динамической системы
- •5.2.2. Линейная система с детерминированными сигналами
- •5.2.4. Линейная динамическая система с недетерминированными сигналами
- •6. Понятие о методах выбора оптимального плана перехода
- •7. Образцы судовых АСКМ
- •7.1. Система мониторинга параметров мореходности «HULLMOS»
- •7.3. Система для оценки и оптимизации мореходности «VOSS»
- •7.5. Интегрированная морская система поддержки решений «IMDSS»
- •8. Достоинства систем контроля мореходности судна
- •Список литературы
- •6. Понятие о методах выбора оптимального плана перехода
8. Достоинства систем контроля мореходности судна
Необходимо отметить две основные проблемы, связанные с плаванием судов в штормовых условиях, это:
•безопасность судна и груза,
•экономическая эффективность эксплуатации судна. Проблема безопасности состоит в предотвращении
повреждений судну и грузу в сложных погодных условиях. Экономическая проблема оценивается с точки зрения уменьшения эксплуатационных расходов за счет выбора наиболее выгодного пути и режима хода судна. Обе названные проблемы чрезвычайно важны. Их решение при существующих масштабах морских перевозок является крупным резервом повышения эффективности работы морского транспорта. Определенное значение в решение этих проблем имеет внедрение на судах средств оценки, прогноза и оптимизации мореходности.
Экономичность эксплуатации судов напрямую зависит от успешности решения проблемы безопасности плавания. Много аварийных случаев с крупнотоннажными танкерами, балкерами, контейнеровозами, причинивших огромный ущерб окружающей среде, связаны с повреждениями, произошедшими из-за совпадения двух факторов: возраста судна и больших волновых нагрузок на его корпус в штормовых условиях. Главной причиной таких повреждений являются усталостные деформации в наборе корпуса, увеличивающиеся с возрастом судна. Эти деформации возникают как следствие грузовых, балластных операций и волновых нагрузок. Современные терминалы загружают балкера со скоростью, превышающей 16000 тонн/час. Скорость погрузки танкеров еще выше. В таком процессе при недостаточном контроле всегда возможно появление интенсивных изгибающих моментов и перерезывающих сил на корпусе. В штормовых условиях переменные волновые нагрузки − основная причина роста остаточных деформаций. Следствием увеличения остаточных
263
деформаций являются локальные разрушения элементов корпуса, которые накапливаются со временем. Если их оставлять без внимания и не ремонтировать, то они начинают угрожать структурной целостности судна.
Конструкции судов после постройки обладают определенным запасом прочности. Он уменьшается со временем, начиная с первого дня эксплуатации судна. Теоретически уменьшение запаса прочности корпуса до предельного значения должно распределяться на срок службы судна. Перегрузки, допускаемые по той или иной причине при грузовых операциях, балластировках, а также в условиях волнения, могут значительно ускорить процесс уменьшения прочности элементов корпуса. Усталость корпусных конструкций является функцией динамических воздействий на судно, их амплитуды, частоты, продолжительности. Если при умеренных средних нагрузках срок службы судна составляет 20 лет, то при интенсивных силовых воздействиях он может снизиться до 7 лет. Необходимо также отметить, что, используя традиционную методику оценки мореходности для крупнотоннажных судов, даже опытный капитан в отдельных случаях не может с уверенностью сказать, чрезмерны или нет волновые воздействия на корпус.
Задачей судового персонала является предупреждение и уменьшение числа причин, ведущих к повышенному износу корпуса судна, к повреждению его элементов. Выполнение этой задачи значительно облегчается при использовании АСКМ. Средства контроля мореходности объективно оценивают величину нагрузок, усталостные деформации, износ корпуса.
Они позволяют исключить недопустимые силовые
воздействия на элементы корпуса в процессе грузовых операций и при плавании в условиях волнения, выявить случаи неправильного размещения грузов, избежать аварий и загрязнения окружающей среды, обоснованно планировать мероприятия по поддержанию корпуса в надлежащем состоянии.
Используя АСКМ, возможно управлять судном в штормовых условиях, не допуская перегрузок элементов корпуса и других опасных явлений, в то же время работая на
264
предельно безопасном уровне, что позволяет обеспечить максимально возможную скорость следования к пункту назначения. Например, для преодоления опасностей штормового плавания на встречном волнении капитан, стремясь сохранить запланированный курс, вынужден намеренно снижать скорость судна. Не располагая конкретными числовыми данными о степени опасности слеминга (заливания), ускорений, разгона винта, капитан оценивает обстановку субъективно и снижает ход судна по своему усмотрению. Эти действия обычно сопровождаются излишней потерей скорости. Данные АСКМ количественно отражают уровень опасности неблагоприятных явлений в условиях волнения. Они позволяют капитану
определить, на сколько надо снизить обороты двигателя, чтобы с одной стороны, обеспечить безопасность плавания, а с другой – не допустить излишнюю потерю скорости судна, максимально используя возможности пропульсивной установки. Снижение потерь скорости хода на волнении
дает непосредственный экономический эффект, который увеличивается с ростом энерговооруженности судов и цен на топливо. Правильный прогноз скорости в условиях ветра и волн является резервом повышения технико-экономических показателей и безопасности плавания транспортных судов.
В тяжелых ветроволновых условиях, когда следовать запланированным курсом и скоростью опасно, система контроля мореходности позволяет судоводителям обоснованно выбрать наилучший режим штормования. Большое значение имеет способность АСКМ получать прогнозы погоды и на их основе оценивать мореходность судна в ожидаемых условиях плавания. Это дает возможность заблаговременно
уклониться от встречи с волнением высокой интенсивности и найти оптимальный план движения к порту назначения с гарантией безопасности судна при минимальных эксплуатационных расходах.
Суммируя изложенное, можно заключить, что внедрение бортовых средств контроля, прогноза и оптимизации мореходности повышает безопасность и экономическую эффективность эксплуатации судов за счет:
•сокращения времени перехода морем;
265
•уменьшения времени под грузовыми операциями;
•оптимального планирования маршрута движения и режимов хода на его участках;
•снижения вероятности повреждений обшивки и набора судна, груза, механизмов;
•уменьшения износа корпуса и увеличения срока службы судна;
•уменьшения затрат на ремонт.
266