Остойчивость судов по критерию погоды считается достаточной если

Обновлено: 28.04.2024

На первый взгляд может показаться, что если судно на отход из порта и на приход в следующий порт, будет иметь остойчивость в пределах минимально допустимых критериев, то и беспокоиться не о чем. Однако при плавании в штормовых районах необходимо принимать во внимание следующее. Кодекса остойчивости неповрежденных судов всех типов, на которые распространяются документы ИМО требует, чтобы остойчивость проверялась на соответствие критерию погоды. При расчете критерия погоды в формуле используется значение давления ветра, соответствующее скорости ветра 26 метров в секунду. В судовой информации об остойчивости и компьютерных программах по остойчивости для оценки остойчивости судна по критерию погоды также используется давление ветра при скорости 26 м/сек.

Если судно загружено так, что фактическая поперечная метацентрическая высота, исправленная поправкой на влияние свободной поверхности жидкости, незначительно превышает минимально допустимую для данного случая загрузки, то вполне может оказаться, что на диаграмме статической остойчивости, площадь a будет незначительно больше площади b. Для судна с большой площадью парусности, например, контейнеровоза, при плавании в районе, где скорость ветра будет превышать 26 м/сек, а высота волнения, сформированная при такой скорости ветра, может достигать более 20 метров, может возникнуть реальная угроза потери остойчивости и опрокидывания судна.

Расчеты показали, что у фидерного контейнеровоза вместимостью 1100 TEU, с вариантом полной загрузки, при метацентрической высоте на 5 сантиметров превышающей минимально допустимую, при скорости ветра 35 м/сек, площадь a будет меньше площади b. С учетом динамических ускорений от совместного действия качки и ветра, потеря остойчивости может наступить даже при скорости ветра ниже 35 м/сек. Также необходимо принимать во внимание, что в штормовых условиях остойчивость может ухудшиться от статического крена, вызванного расходом топлива из топливного танка одного борта, а также скоплением воды в грузовых трюмах, которая может начать поступать туда через неплотности, возникающие от изгибания и скручивания корпуса на высоком волнении. Кроме этого, свободная поверхность воды в трюмах уменьшит начальную поперечную метацентрическую высоту. Эти факторы, даже имея незначительные величины, могут оказаться критически важными для остойчивости судна.

Если судно не имело возможности переждать в безопасном месте до улучшения погоды, то необходимо подготовить судно для плавания в условиях, для которых остойчивость не проверялась по критерию погоды. В числе других мер выполнить следующее:

Получить прогнозы погоды с картами погоды и внимательно их изучить, с тем чтобы иметь полную картину как будет развиваться шторм и где и в каких условиях будет находиться судно.
Проверить закрытие всех дверей, горловин, люков, вентиляционных лючков и других видов закрытий.
Проверить крепление палубного груза и всего палубного оборудования судна, которое может сместиться во время шторма и повредить воздушные трубы из балластных и топливных танков, коффердамов, тоннелей и подпалубных переходов, что в свою очередь, может привести к поступлению воды в эти отсеки.
Заблаговременно наполнить отстойные и расходные топливные танки и выровнять крен.
Выбрать наиболее удобный способ штормования при котором проекция площади парусности судна будет минимальной, то есть уменьшить курсовой угол между курсом судна и направлением ветра, и курсовой угол между курсом судна и направлением волны для уменьшения бортовой качки. Если выбран способ штормования на попутном волнении, то поворот необходимо выполнить заранее.

При планировании перехода судна необходимо принимать во внимание, что при определенных условиях загрузки и остойчивости, переход через определенный район, обычным маршрутом, может представлять угрозу для безопасности судна. Например, переход через Аравийское море во время действия Юго-западного муссона (июнь – октябрь) не всегда может быть безопасен даже для больших судов. В 2013 году, 17 июня контейнеровоз MOL Comfort переломился на две части и к 11 июля обе части затонули. Избежать крушения было легко, достаточно было проложить маршрут перехода в соответствии с рекомендациями, изложенными в навигационном пособии под названием «Океанские Пути Мира» (Ocean Passages for the World). К сожалению данным руководством в последнее время практически не пользуются. Почти все фрахтователи одержимы жаждой наживы любой ценой и поэтому повсеместно игнорируют любые меры безопасности, основанные на многолетней практике безопасного коммерческого судоходства. Для них существует только один путь между портами – кратчайший. Понятие пути как, коммерчески выгодный и безопасный в навигационном отношении, для них не ведомо.

В последние три года значительно увеличились контейнерные перевозки из Европы на Исландию, которые осуществляются круглогодично. В зимнее время, в штормовых условиях, при полной загрузке судна, когда метацентрическая высота чуть больше минимально допустимой, может также возникнуть угроза опрокидывания судна. Перевозки осуществляют две судоходные компании из Исландии: Eimskip и Samskip, собственными фидерными контейнеровозами и фидерными контейнеровозами, взятыми в чартер. Особенно опасны ситуации, когда судно берется в чартер всего на один или несколько рейсов. Моряки, особенно из разных экзотических южных стран, как правило, не имеют опыта плавания в условиях зимней Северной Атлантики и не имеют представления о погодных условиях в данном районе. Но даже и опытные моряки могут оказаться в непростой ситуации. Например, фидерный контейнеровоз вместимостью 400 TEU, работал в чартере на линии: Флиссинген – Эсбьерг – Рейкьявик – Флиссинген. На переходе из порта Эсбьерг (Дания) в Рейкьявик (Исландия), при подходе к проливу Пентленд Ферт, у капитана возникли сомнения, что судно имеет достаточную остойчивость и он запросил судовладельца организовать заход в ближайший удобный порт для возможной выгрузки нескольких контейнеров для улучшения остойчивости. Судовладелец выразил сомнения в необходимости улучшать остойчивость, так как опасался дополнительных расходов и претензий от фрахтователя и настоял, чтобы судно продолжило рейс в Рейкьявик. Время было зимнее и в Северной Атлантике погода была штормовая. Ветер дул от Северо-запада и судно продвигаясь носом на ветер благополучно дошло до берегов Исландии, однако на подходе к Рейкьявику необходимо было менять курс и идти в системе разделения движения судов. После того как судно легло на новый курс оно оказалось лагом к волне. Через несколько минут после изменения курса, под действием все усиливающейся бортовой качки, судно потеряло остойчивость и начало опрокидываться. Это в статье можно написать, что судно начало опрокидываться, а в действительности опрокидывание судна от потери остойчивости на сильном волнении, происходит очень быстро. Так вот судно стремительно повалилось на правый борт и опрокинулось бы, если бы груз стального шпунта, находящийся на флатраках на третьем хае – ярусе, не сорвался и не ушел за борт, по пути сорвав еще и два 40 футовых контейнера. Вес шпунта был около 250 тонн. Погруженный на третий ярус он значительно уменьшал остойчивость судна, поэтому, как только он «ушел» за борот, центр тяжести судна сместился вниз, появилось плечо восстанавливающего момента, восстанавливающий момент превысил кренящий момент и судно не опрокинулось и продолжило, испытывая сильную бортовую качку, переход в Рейкьявик. Работая в этой компании на однотипном судне, обнаружил, что для оценки остойчивости по критерию погоды, в программе по остойчивости, установленной на компьютере, необходимо в ручном режиме, выбирать количество ярусов контейнеров на палубе. От высоты контейнеров зависит площадь парусности, а в зависимости от неё, программа выдаёт минимально допустимую метацентрическую высоту для данного случая загрузки. Грузовой помощник и капитан не разобрались как оценивать остойчивость по критерию погоды в данной программе и программы выдавала минимально допустимую метацентрическую высоту для варианта без контейнеров на палубе. К счастью в тот раз для моряков все закончилось благополучно. В современных программа, как правило, нет необходимости вручную делать какие-либо настройки для оценки остойчивости по критерию погоды, тем не менее грузовому помощнику и капитану необходимо понимать, как судовая программа оценивает остойчивость по критерию погоды.

Таким образом, для безопасной эксплуатации судна в любых погодных условиях, необходимо ясно понимать, как программа оценивает остойчивость по критерию погоды и иметь возможность выполнить контрольные расчеты вручную, если возникнет такая необходимость. Необходимо также принимать во внимание для каких наихудших условий программа выполняет расчеты и на сколько реальные условия могут быть хуже расчетных. Кроме остойчивости необходимо принимать во внимание и прочность судна и ни в коем случае не размещать груз с превышением максимально допустимых значений по нагрузке – safe stack load, изгибающих моментов — bending moment, перерезающих сил — shear forces, скручивающих моментов — torching moment, напряжений в устройствах для крепления контейнеров – lashing forces. При планировании перехода пользоваться руководством Океанские пути мира (Ocean Passages for the World) и прокладывать курсы в соответствии с указанными в нем рекомендациями. По крайней мере стараться обходить районы с погодными условиями, для которых остойчивость не оценивалась по критерию погоды.

Все условные обозначения написаны так же как и в вышеуказанной конвенции.
По критерию погоды оценивают способность судна противостоять совместному воздействию ветра с траверза и бортовой качки.
Под действием волн судно испытывает бортовую качку и от угла крена , вызванного постоянным ветром, наклоняется в наветренную сторону до угла крена, равного амплитуде качки .

Алгоритм для оценки остойчивости судна по критерию погоды.

1. Вычисляют амплитуду качки судна , плечо кренящего момента от воздействия постоянного ветра , плечо кренящего момента при шквальном ветре .

2. Строят диаграмму статической остойчивости, при этом должно учитываться влияние свободной поверхности жидких грузов в судовых цистернах.

3. На диаграмме статической остойчивости выполняют построения, как показано на рис. 1.

4. Вычисляют площади a и b. Площадь b должна быть больше или равна площади a.

Для того чтобы избегать чрезмерных результирующих углов крена, угол крена от воздействия постоянного ветра не должен быть больше 16° или 80% от угла, при котором кромка палубы погружается в воду, в зависимости от того, какой угол меньше.

Амплитуда качки судна вычисляется по следующим формулам:

— Для судна без скуловых килей с острой скулой:

— Для судна без скуловых килей с круглой скулой:

— Для судна со скуловыми килями:

— Коэффициент из таблицы 1.
— Коэффициент из таблицы 2.
k — Коэффициент из таблицы 3 для судна, имеющего скуловые кили.
s — Коэффициент из таблицы 4, в зависимости от периода качки T.
r — Параметр.

Параметр r вычисляется по формуле:

KG — Возвышение центра тяжести судна над основной плоскостью.
d — Средняя осадка судна в метрах.

Значения промежуточных величин в таблицах 1 — 4 определяются линейной интерполяцией.
При отсутствии данных в Информации об остойчивости, коэффициент общей полноты судна , может быть рассчитан по формуле:

Период бортовой качки T (в секундах) вычисляется по формуле:

В — Ширина судна (в метрах).
d — Средняя осадка судна (в метрах).
GM — Поперечная метацентрическая высота, с учетом влияния свободной поверхности жидких грузов (в метрах).
— Коэффициент общей полноты судна.
— Общая суммарная площадь скуловых килей или площадь проекции боковой поверхности брускового киля или сумма этих площадей (в квадратных метрах — м²).
— Длина судна в районе действующей ватерлинии (в метрах).

Порядок вычисления плеч ветровых кренящих моментов:

1. Плечо кренящего момента от воздействия постоянного ветра вычисляют по формуле:

2. Плечо кренящего момента при шквальном ветер находят по формуле:

P = 504 Па. – Давление ветра. Для судов в ограниченном плавании, значение Р может быть уменьшена с одобрения Администрации флага судна.
A — Площадь парусности судна и палубного груза (в квадратных метрах — м²).
Z — Плечо парусности, равное расстоянию по вертикали от центра парусности до центра погруженной площади боковой поверхности или до точки, приблизительно равной половине осадки (в метрах).
Δ — Весовое водоизмещение судна (в тоннах).
g — Ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

Плечи ветровых кренящих моментов и являются постоянными величинами при всех углах крена.

Пример диаграммы статической остойчивости.

Рисунок 1. Оценка остойчивости судна по критерию погоды

На рисунке 1 обозначены следующие углы крена:

— Угол крена от действия постоянного ветра.
— Угол крена в наветренную сторону от действия волн, равный амплитуде качки судна на спокойной воде.
— Угол крена, до которого измеряется площадь b, равен углу крена 50°, или углу заливания , или углу , в зависимости от того, какой угол меньше.
– Угол заливания, это угол крена, при котором погружаются отверстия в корпусе, надстройках или рубках судна, которые не могут быть герметично закрыты. Для целей настоящего критерия малые отверстия, через которые не может произойти прогрессирующего затопления судна, можно не рассматривать как открытые отверстия.

– угол, соответствующий второму пересечению плеча с кривой плеч статической остойчивости (GZ).

Порядок вычисления площадей a и b рассмотрен в разделе «Вычисление площади под кривой на диаграмме статической остойчивости».

называется способность судна, отклоненного внешним моментом от положения равновесия, возвращаться в исходное положение равновесия после устранения момента, вызвавшего отклонение. Различают остойчивость на малых углах наклонения, или начальную остойчивость, и остойчивость на больших углах наклонения.

Элементы начальной поперечной остойчивости

Основной характеристикой остойчивости является восстанавливающий момент ,который должен быть достаточным для того, чтобы судно противостояло статическому или динамическому (внезапному) действию кренящих и дифферентующих моментов, возникающих от смещения грузов,

Диаграмма статической остойчивости судна

Остойчивость судна при малых углах наклонения (θ менее 120) называется начальной, в этом случае восстанавливающий момент линейно зависит от угла крена.
Рассмотрим равнообъемные наклонения судна в поперечной плоскости.

Диаграмма динамической остойчивости

На практике часто на судно действует внезапно возникший динамический момент (шквал ветра, удар волны, лопнувший буксир и т. п.). Судно при этом получает динамический угол крена, хотя и кратковременный, но значительно превышающий крен, который мог бы возникнуть при статическом действии этого же момента.

Критерии остойчивости

Правила Регистра ввели следующие критерии остойчивости для всех транспортных судов длиной 20 м и более:
1) критерий погоды К должен быть более или равен единице, т. е. отношение опрокидывающего момента Мопр к моменту кренящему Мкр больше или равно 1;

Обеспечение продольной прочности судна

При погрузке или выгрузке груза корпус судна будет подвержен изгибу.
Общей прочностью корпуса судна называется прочность судна при общем продольном изгибе. При прогибе палуба оказывается сжатой, а днище растянутым, при перегибе - наоборот.

В процессе эксплуатации грузового судна оценка его остойчивости должна проводиться в соответствии с рекомендациями, изложенными в Информации об остойчивости, находящейся на борту каждого судна. Национальные требования к остойчивости грузовых судов, как правило, не могут быть ниже, чем установленные ИМО.

Минимальные критерии остойчивости для всех грузовых судов

Остойчивость грузового судна в любое время должна отвечать следующим критериям:

Начальная поперечная метацентрическая высота должна составлять не менее 0,15 м.
Плечо восстанавливающего момента должно составлять, по меньшей мере, 0,20 м при угле крена, равном или более 30°.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости должна быть не менее 0,055 метро-радиана до угла крена 30° и не менее 0,09 метро-радиана до угла крена 40° или угла заливания, если этот угол менее 40°.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости между углами крена 30° и 40° или между углами крена 30° и углом заливания, если этот угол менее 40°, должна быть не менее 0,03 метро-радиана.
Максимальная статическая остойчивость должна отмечаться при угле крена большем или равном 25°.

Для судов, перевозящих некоторые виды грузов установлены отдельные требования к их остойчивости.

Критерии остойчивости для судов перевозящих лесные грузы на палубе

Минимальные критерии остойчивости судов перевозящих лесные грузы на палубе в соответствие с вышеуказанным кодексом:

При отходе судна в рейс начальная поперечная метацентрическая высота должна быть не менее 0,10 м. На протяжении всего рейса метацентрическая высота должна быть положительной с учетом поправки на влияние свободной поверхности жидкости в танках и, где это уместно, на поглощение воды палубным грузом и/или обледенение открытых поверхностей.
Максимальная величина плеча статической остойчивости должна составлять, по меньшей мере, 0,25 м.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости должна быть не менее 0,08 метро-радиан до угла крена 40° или до угла заливания, если этот угол менее 40°.

Меры по контролю остойчивости судов с лесным палубным грузом

Остойчивость судна в любое время, включая операции по погрузке и выгрузке лесного палубного груза, должна быть положительной и отвечать требованиям, указанным в Информации об остойчивости.

При расчете остойчивости следует учитывать следующее:

Увеличение веса лесного палубного груза вследствие намокания сухого леса, а также обледенения.
Изменение количества расходуемых запасов во время рейса.
Влияние свободной поверхности жидкости в танках в результате расходования топлива, воды и т.д.
Вес воды, которая может скапливаться в местах, не заложенных лесом, в пределах палубного груза.

Если во время погрузки судно получит крен, которому нельзя найти объяснения, то грузовые операции необходимо немедленно прекратить до выяснения причин, вызвавших крен.

На судах длиной менее 100 м необходимо также учитывать, что балластировка после отхода, может вызывать превышение эксплуатационной осадки судна по сравнению с лесной грузовой маркой. Балластировку и дебалластировку следует проводить в соответствии с инструкциями, изложенными в Информации об остойчивости.

Следует избегать избыточной начальной остойчивости судна, так как это может привести к быстрой и резкой качке при сильном волнении, которая вызовет большие силы скольжения и расшатывания груза, которые в свою очередь создадут высокие напряжения в найтовах. Предпочтительно, чтобы начальная поперечная метацентрическая высота не превышала 3% ширины судна, при условии, что другие критерии остойчивости также соответствуют установленным требованиям.

В случае, если судну предстоит плавание в районе действия зимней грузовой марки, то высота палубного груза не должна превышать одной трети от максимальной ширины судна.

Остойчивость судна будет удовлетворять предъявляемым требованиям как правило, если вес лесного палубного груза не будет превышать одной трети от общего веса груза.

Критерии остойчивости для судов, перевозящих зерно насыпью

Остойчивость судов, перевозящих зерно насыпью, должна отвечать требованиям Международного кодекса по безопасной перевозке зерна насыпью , одобренного резолюцией MSC.23(59) 23 мая 1991 года.

Согласно этому кодексу, для судов, перевозящих зерно насыпью, установлены следующие минимальные критерии остойчивости:

Начальная поперечная метацентрическая высота, с учетом поправки на влияние свободной поверхности жидкостей в танках, должна быть не менее 0,30 м.
Угол крена от смещения зерна не должен превышать 12°, а для судов, построенных на или после 1 января 1994 г., угла входа кромки палубы в воду, смотря по тому, что меньше.
На диаграмме статической остойчивости, площадь между кривой кренящих и кривой восстанавливающих плеч до угла крена, соответствующего максимальной разности между ординатами этих двух кривых, или 40°, или угла заливания, смотря по тому, что меньше, при всех условиях загрузки должна быть не менее 0,075 метро-радиан.
Также после погрузки и до выхода в море судно не должно иметь крена.

Перед погрузкой зерна насыпью, необходимо выполнить расчет и оценку динамической остойчивости судна, с учетом возможного смещения груза, согласно требованиям Кодекса по безопасной перевозке зерна насыпью. Для этого строят диаграмму статической остойчивости. Диаграмма статической остойчивости должна строиться по пантакаренам, включая пантакарены при 12° и 40°, с максимально возможной точностью.

Диаграмма статической остойчивости, построенная в соответствие с требованиями Кодекса по безопасной перевозке зерна насыпью

My — Условный объемный кренящий момент от поперечного смещения зерна.

γ — Удельный погрузочный объем зерна.

∆ — Весовое водоизмещение судна.

Значения условных объемных кренящих моментов от смещения зерна приводятся в зерновой информации об остойчивости, находящейся на борту судна.

Удельный погрузочный объем зерна сообщает судовой агент, либо представитель грузоотправителя.

Критерии остойчивости для контейнеровозов длиной более 100 м

В соответствии с требованиями Кодекса остойчивости неповрежденных судов всех типов, на которые распространяются документы ИМО, остойчивость всех контейнерных судов длиной более 100 м. должна соответствовать следующим условиям:

Площадь под кривой плеч статической остойчивости, должна быть не менее 0,009/С метро-радиан до угла крена в 30° и не менее 0,016/С метро-радиан до угла крена в 40° или угла заливания, если этот угол менее 40°.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости, между углами крена 30° и 40° или 30° и угла заливания , если этот угол менее 40°, должна быть не менее 0,016/С метро-радиан.
Плечо статической остойчивости должно составлять по меньшей мере 0,033/С м при угле крена, равном или более 30°.
Максимальное плечо статической остойчивости должно составлять, по меньшей мере 0,042/С м.
Общая площадь, ограниченная кривой плеч статической остойчивости, до угла заливания должна быть не менее 0,029/С метро-радиан.
В указанных выше критериях коэффициент формы С следует рассчитывать с использованием формулы и рисунка:

Tср — Средняя осадка, в метрах.

как указано на рис. 2 и 3.

H — Теоретическая высота борта судна, в метрах.

B — Теоретическая ширина судна, в метрах.

Zg — Возвышение центра тяжести судна над килем, должно приниматься не менее Tср.

δ — Коэффициент полноты водоизмещения.

α — Коэффициент полноты ватерлинии.

Рисунок 2. Расчет коэффициента С

Рисунок 3. Расчет коэффициента С

Больше информации по вопросам остойчивости можно найти в книге «Остойчивость грузовых судов» .

Правила Регистра ввели следующие критерии остойчивости для всех транспортных судов длиной 20 м и более:

1) критерий погоды К должен быть более или равен единице, т. е. отношение опрокидывающего момента Мопр к моменту кренящему Мкр больше или равно 1;

2) максимальное плечо диаграммы статической остойчивости должно быть не менее 0,25 м для судов длиной L < 80 м и не менее 0,20 м для судов длиной L >105 м при угле крена θ > 30°. Для промежуточных длин судна величина lmax определяется линейной интерполяцией;

3) угол крена, при котором плечо остойчивости достигает максимума, должен быть не менее 30°;

4) угол заката диаграммы статической остойчивости должен быть не менее 60°;

5) начальная метацентрическая высота h при всех вариантах нагрузки, за исключением судна порожнем, должна быть положительной. Случай отрицательной h для варианта нагрузки «судно порожнем» является в каждом случае предметом специального рассмотрения Регистром;

6) критерий ускорения К* должен быть не менее единицы. Критерий ускорения рассчитывается при вариантах сложной загрузки судна, либо при частичной или полной загрузке трюмов грузами с малым удельным погрузочным объемом (свинец и т. п.).

Порядок расчета критериев остойчивости приведен в «Правила классификации и постройки морских судов». Том.1, часть IV «Остойчивость».

Остойчивость с учетом обледенения

Для судов, плавающих в зимнее время в зимних сезонных зонах, помимо основных вариантов нагрузки, должна быть проверена остойчивость с учетом обледенения. При расчете обледенения следует учитывать изменения водоизмещения, возвышения центра тяжести и площади парусности от обледенения.
Расчет в отношении остойчивости при обледенении должен проводиться для наихудшего, в отношении остойчивости расчетного варианта нагрузки. Масса льда при проверке остойчивости для случая обледенения засчитывается в перегрузку и не включается в состав дедвейта судна.

Массу льда на квадратный метр площади общей горизонтальной проекции открытых палуб следует принимать, согласно требований Регистра, равной 30 кг. В общую горизонтальную проекцию палуб должна входить сумма горизонтальных проекций всех открытых палуб и переходов независимо от наличия над ними навесов.
Момент по высоте от этой нагрузки определяется по возвышению центра тяжести соответствующих участков палубы и переходов.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: