Санкт-Петербургский государственный морской

Санкт-Петербургский государственный морской

технический университет

Букшев А.В.

Кораблестроительные аспекты безопасности мореплавания

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2020 г.

Введение

Как технологический процесс мореплавание издавна используется человеком для достижения определенных целей: перевозки грузов, лова рыбы и добычи морского зверя, решения военных задач, познания ранее неизвестных природных явлений, в последние десятилетия – для добычи нефти и газа из недр Земли.

Нахождению человека в объятиях чуждой ему водной среды всегда сопутствует опасение за собственную жизнь, за сохранность перевозимого груза и самого судна.

Во второй половине ХХ века добавились опасения негативных последствий изменения природной окружающей среды, вызываемые деятельностью человека – экологические опасения.

 Естественно стремление человека уменьшить опасности, сопровождающие мореплавание, сделать его, по возможности, безопасным.

Но что такое «опасность»? Классическое терминологическое определение слова «опасность»: «Опасность - возможность, вероятность того, что может произойти какое-то нежелательное событие».

Под «нежелательным событием» для конкретного объекта подразумевается изменение его первоначального состояния под воздействием внешних факторов.

Вместе с тем, диапазон «нежелательности событий» может быть весьма велик: от незначительных изменений, не затрагивающих основные качества объекта, до действительно катастрофических, приводящих к разрушению и невозможности его дальнейшего существования.

В любом случае, если событие нежелательно, необходимо стремиться к тому, чтобы предотвратить его или уменьшить негативные последствия с помощью превентивных мер. Основой для успешного решения этой проблемы служит изучение взаимодействия участвующих в подобных процессах объектов с целью выявления причин появления и характера нежелательных последствий.

Если взаимодействующие объекты совершенно одинаковы, «нежелательные» последствия для каждого из них будут одинаковыми.

Если же объекты отличаются друг от друга, то и последствия взаимодействия для каждого из них также  будут различными.

Поэтому понятие «опасности» такого взаимодействия следует рассматривать для каждого из объектов в отдельности. Соответственно и превентивные меры, уменьшающие такие «опасности», будут различными.

Например, взаимодействие двух объектов - морского судна и окружающей среды.

С одной стороны, эксплуатация морского судна наносит определенный вред окружающей среде. К превентивным мерам по обеспечению «безопасности мореплавания» в этом случае будет относиться использование на морском судне различных устройств и систем, предотвращающих чрезмерное загрязнение водной и воздушной сред.

С другой стороны, окружающая среда в значительной мере влияет на безопасность самогосудна, что приходится особым образом учитывать при его проектировании и постройке.

В работах, посвященных проблемам обеспечения безопасности мореплавания [2], [6], обычно внимание акцентируется на мерах по предотвращению «невозможности» дальнейшего функционирования судна в результате «опасного» события.

Вместе с тем, при создании морских судов приходится также принимать меры по предотвращению событий, «ухудшающих» функционирование судна, усложняющих его конструкции, хотя и не обязательно приводящих к его гибели. Исходя из вышеприведенного терминологического определения слова «опасность», такие события также можно отнести к «опасным», а меры по их предотвращению – к «мерам безопасности».

Например, к средствам обеспечения безопасности мореплавания для человека, оказавшегося за бортом судна, относится спасательный нагрудник, предотвращающий утопление – летальный исход воздействия окружающей водной среды на человека.

В то же время, к средствам обеспечения безопасности мореплавания для человека, находящегося на борту качающегося судна, следует отнести обязательно устанавливаемые вдоль проходов поручни, за которые человек при качке может держатьсяво избежание травм, в большинстве случаев не угрожающих его жизни.

Когда-то для того, чтобы человек осознал опасность того или иного явления, он должен был встретиться с ним в жизни.

Когда первобытный человек встретился с необходимостью пересечения водных преград, опасность утонуть подтолкнула его к использованию вспомогательных плавучих средств – деревьев, связок тростника и т.п.

   По мере развития человеческого общества накапливался опыт противодействия нежелательным явлениям. Усилению противодействия способствовало развитие инженерного дела и науки. Со временем люди поняли, что в основу обеспечения безопасности мореплавания должны быть положены определенные правила, выполнение которых всеми участниками этой сферы деятельности может уменьшить вероятность возникновения нежелательных явлений.

Отдельные местные правила, касающиеся безопасности мореплавания, появились ещё в средние века в разных портах Европы. В ХIХ веке в различных странах появились общенациональные правила, регулировавшие некоторые аспекты торгового мореплавания. Например, прообразы современной Международной конвенции по обмеру судов и Международной конвенции о грузовой марке.

Однако бурный расцвет международных соглашений в области безопасности мореплавания начался только в ХХ веке с принятием Международной конвенции об охране человеческой жизни на море.

 

Безопасности мореплавания

 

Безопасность мореплавания объединяет широкий круг вопросов, касающихся как создателей морской техники – кораблестроителей, так и моряков, плавающих на построенных судах [2].

Для кораблестроителей обеспечение безопасности означает, что нужно придать судну такие мореходные, эксплуатационные и конструктивные качества, которые позволили бы ему преодолеть во время плавания воздействие на судно сил природы и благополучно дойти до порта, доставив перевозимый груз в целости и сохранности, не причинив чрезмерного вреда окружающей природной среде.

Для моряков – как необходимость применять такие способы управления судном, которые позволяют избегать излишней опасности как для людей и груза, находящихся на судне, так и для окружающей среды, включая других участников мореплавания.

В силу системности всех процессов, происходящих на Земле, задача кораблестроителя в обеспечении безопасности мореплавания состоит из двух частей:

- выявить возможные источники возникновения опасностей;

- разработать и внедрить в практику кораблестроения меры, способствующие минимизации или исключению возможных последствий возникновения опасностей.

Для решения первой части задачи можно использовать метод декомпозиции, выделив взаимодействующие парные составляющие системы. Это позволяет сначала выявить частные связи между отдельными составляющими. А затем перейти к  комбинации связей, отражающих фактическое взаимодействие всех источников опасностей.

Выявление источников опасностей и причин их существования позволяет решать вторую часть задачи – проектировать судно так, чтобы «конструктивные меры» способствовали повышению уровня безопасности всех элементов системы.

Применительно к транспортному мореплаванию можно назвать четыре источника опасностей, одновременно и взаимно влияющих на безопасность этого вида человеческой деятельности (рис. 1).

1. Морское судно («конструктивный фактор»).

2. Окружающая морское судно естественная среда.

3. Груз, перевозимый морским судном.

4. Человек на судне («человеческий фактор»).

Каждый из вышеперечисленных источников опасности обладает собственными, присущими только ему, особенностями, которые могут создавать опасности для других.

 

Рис. 1. Источники опасностей при мореплавании.

 

Морское судно может загрязнять окружающую среду. Неудачные судовые конструкции могут привести к порче или утрате груза, создать опасные условия для жизнедеятельности человека - члена экипажа судна.

Окружающая среда может нанести урон морскому судну воздействием на него химическим составом морской воды, волнением, ветром, льдом. Морская вода, попадающая на перевозимый груз, повышенная или пониженная температура и влажность воздуха могут повредить перевозимый груз, доставить неприятности людям, находящимся на борту судна или вне его.если возникает необходимость покинуть судно.

Груз, перевозимый морским судном, влияет на прочностные и мореходные качества судна. Известны многочисленные случаи опасного влияния перевозимого груза на мореходные качества – потери остойчивости судами из-за смещения груза - и пожары, первопричиной которых являлось возгорание груза. Аварии судов часто сопровождаются залповым сбросом перевозимого груза в морскую воду, загрязняя её, нанося значительный вред экологии Мирового океана. Нередко физико-химические свойства грузов представляют опасность для здоровья членов экипажа.

Человек  может создавать своими действиями опасные ситуации для самого морского судна, для окружающей среды и для перевозимого груза. Возникновению опасных ситуаций способствует так называемый «человеческий фактор».

Одновременное взаимодействие всех источников опасности для мореплавания может дополнительно повысить степень опасности каждого из них. Так воздействие окружающей среды на морское судно (значительная бортовая качка) опосредованно влияет на перевозимый груз (вызывая, например, его смещение), груз влияет на безопасность морского судна (угроза потери остойчивости при смещении груза), а последнее, в свою очередь, добавляет опасности для человека, находящегося на судне (угроза для жизни при гибели судна).

 Взаимное влияние различных источников опасностей необходимо учитывать кораблестроителям при разработке системы безопасности мореплавания.

1. Морское судно:

· 1→2 - загрязнение окружающей среды;

· 1→3 - изменение качеств груза из-за недостатков конструкции;

· 1→4 - травматизм, пожарная и другие виды опасности для здоровья и жизни человека.

2. Окружающая морское судно среда:

· 2→1 - потеря плавучести и остойчивости, качка, разрушение судовых конструкций, коррозия, обрастание, обледенение;

· 2→3 - изменение качеств или утрата груза;

· 2→4 - физиологическое воздействие на человека в обычных и экстремальных условиях.

3. Груз, перевозимый морским судном:

· 3→1 - остойчивость, общая и местная прочность, пожарная опасность и химическое воздействие на судовые конструкции;

· 3→2 - загрязнение окружающей среды;

· 3→4 - травматизм, пожарная опасность и химическое воздействие;

4. Человек:

· 4→1 - ошибки в управлении и обслуживании;

· 4→2 - загрязнение окружающей среды продуктами жизнедеятельности;

· 4→3 - изменение качеств или утрата  груза  в результате ошибок  при размещении на судне и  недостаточном контроле за состоянием груза при перевозке.

 

 

Для окружающей среды.

Виды опасностей.

Под загрязнением понимается попадание в окружающую среду вредных веществ, способных создать опасность для здоровья и жизни людей, причинить вред морской флоре и фауне, негативно повлиять на естественные процессы в воздушной среде.

К вредным веществам, загрязняющим с судов морскую среду, относятся:

- нефтяное топливо, смазочные масла и нефтесодержащие льяльные воды;

- балластные воды с определенным химическим и биологическим составом;

- ядовитые противообрастающие покрытия корпуса.

К вредным веществам, загрязняющим атмосферу, относятся:

- отработавшие газы судовой энергетической установки;

- выбросы озоноразрушающих и других газов, содержащихся в судовых механизмах и устройствах.

Давно признано, что деятельность человека наносит определенный ущерб природной среде нашей планеты. Однако до создания полностью «безотходного производства» ещё далеко. Человек, сознавая всю опасность своих действий, вынужден по технико-экономическим причинам «вручать» природе часть отходов своей жизнедеятельности. К счастью, природа способна самостоятельно перерабатывать определенное количество таких отходов. Поэтому человечество не должно переходить ту грань, за которой природа уже не будет справляться с поступающими отходами. Именно для этого разрабатываются конструктивные и организационные меры по обеспечению экологической безопасности морского транспорта.

Даже безаварийная эксплуатация судов в настоящее время не может полностью исключить вредное влияние этого вида человеческой деятельности на окружающую среду. Аварии же судов и происходящие при этом значительные выбросы вредных веществ в окружающую среду часто приводят к настоящим экологическим катастрофам.

Сброс с судна нефти и других вредных веществ может быть эксплуатационным и аварийным.

Эксплуатационный сброс представляет собой преднамеренное удаление содержащейся в льяльных, балластных и промывочных водах нефти, попадающей туда в процессе нормальной эксплуатации судна в результате различных протечек топлива и смазочных масел в помещениях энергетической установки, при ремонтных работах в машинных помещениях, мойки грузовых и топливных танков, удаление балластных вод, принятых в акваториях с иным химико-биологическими составом воды и т.п., попадание вредных веществ в атмосферу в результате срабатывания предохранительных клапанов, ограничивающих эксплуатационные параметры работы судовых систем и механизмов [4].

Аварийные сбросы жидких и газообразных веществ, используемых в технологических процессах при обычной эксплуатации судна, вызываются ошибками при бункеровке топливом, нарушением правил обслуживания оборудования, разрывами шлангов или трубопроводов, аварией или гибелью судна.

Вынужденный аварийный сброс может быть преднамеренно произведен для спасения человеческой жизни или самого судна.

 

 

2.1.2. Конструктивные меры борьбы с загрязнением водной среды.

2.1.2.1. Нефтяное топливо, смазочные масла и нефтесодержащие льяльные воды.

Все современные суда с механическими двигателями используют в качестве топлива и смазочных материалов продукты переработки нефти. В процессе обычной эксплуатации эти виды судовых энергетических запасов участвуют во многих технологических операциях: хранении в судовых цистернах, перемещении по длинным трубопроводам, подогреве перед перекачиванием и использованием, сепарации, очистке от различных примесей.

Готовые для использования топлива и смазочные масла поступают в соответствующие агрегаты энергетической установки, а отделенные от них вредные примеси, продукты сепарации и остатки от утилизации нефтяных примесей на борту судна  составляют так называемые «нефтяные остатки». Кроме этого, на настиле двойного дна в машинных отделениях судов скапливаются протечки топлива и масла из различных механизмов, перемешивающихся с конденсатом воды, стекающим вниз с теплых внутренних поверхностей помещений машинной установки. Такие смеси, собирающиеся в специальных бортовых льялах или сточных колодцах в двойном дне судна, носят название «нефтесодержащих льяльных вод». Среднесуточный объем образующихся нефтесодержащих льяльных вод может достигать нескольких сот литров.

Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов МАРПОЛ-73/78 запрещает эксплуатационный сброс (удаление за борт) неочищенных нефтесодержащих вод.

 Все суда валовой вместимостью 400 и более, а также любые нефтеналивные танкеры должны быть оборудованы цистернами для сбора таких вод и системой их перекачки в береговые приемные сооружения или на нефтесборные суда. Если расчеты емкости таких цистерн показывают недостаточность их вместимости при заданной автономности плавания, судно должно быть оборудовано специальной сепарационной и фильтрующей установкой, обеспечивающей очистку нефтесодержащих вод от нефти до соотношения 15 частей нефти на один миллион частей воды. Очищенную таким образом воду можно сбрасывать за борт с определенными ограничениями. Например, сброс такой воды разрешается вдали от берегов лишь на ходу судна и не более 30 литров на милю пути. Полностью запрещен сброс такой воды в водах, омывающих Антарктику, а также в так называемых «особых районах» Мирового океана с уникальной экосистемой или особо уязвимых при загрязнении. К последним относятся моря, имеющие недостаточный водообмен с Мировым океаном: Черное, Балтийское и некоторые другие акватории.

Остатки от сепарации должны собираться в специальных цистернах и сдаваться на береговые приемные пункты, либо сжигаться в специальных судовых устройствах – инсинераторах, если такое оборудование имеется на судне.

Экологически опасными считаются процессы бункеровки судна, когда оно связано с бункеровочной базой или плавучим топливозаправщиком гибкими шлангами (рис.2).

 

 

Рис. 2. Бункеровка судна с плавучего топливозаправщика

 

При перекачке топлива на судно возможно переполнение топливных цистерн и выброс топлива наружу через воздушные трубы. Для исключения разлива топлива по палубе судна верхние концы воздушных труб размещают внутри непрерывных комингсов (рис.3). Предотвращению переполнения цистерн основного запаса топлива во время бункеровки способствует устройство переливных цистерн.

Существенное загрязнение моря нефтью происходит при авариях, сопровождающихся выливом в море нефтепродуктов из судовых топливных цистерн. В соответствии с требованиями МАРПОЛ 73/78 на судах с общим объемом топливных цистерн 600 м³ и более такие цистерны должны быть отделены от наружной обшивки коффердамами или другими отсеками.

 

Рис. 3. Непрерывный комингс вокруг воздушных труб топливных цистерн.

 

2.1.2.2. Балластные воды.

Практически все суда в различные периоды эксплуатации вынуждены принимать балласт – забортную воду – для обеспечения требуемой посадки и остойчивости. Особенно большое количество балласта приходится принимать грузовым судам, совершающим порожние рейсы. Например, танкер грузоподъемностью 100 тыс. тонн может принимать до 30-50 тыс. тонн балласта [1].  

В последние десятилетия морские экологи во всем мире обратили внимание на нарушение естественного экологического баланса в тех районах Мирового океана, где морские суда откачивают балластные воды, принятые на борт в районах с иными естественно-природными условиями. При откачивании балласта в воду попадают вещества и микроорганизмы, чуждые данному району Мирового океана, нарушая его естественный химико-биологический состав.

   По оценке экспертов объем перемещаемого морскими судами балласта достигает 10 млрд. т  в год, с которыми одновременно переносится более 7 тыс. видов микробов, растений и животных. Эта экологическая угроза заставила разработать Международную конвенцию о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года.

В Конвенции описаны конструктивные и организационные меры, касающиеся состава оборудования балластных систем судна и процедур его использования для уменьшения вредных последствий переноса патогенных веществ из одного района Мирового океана в другой.

 

2.1.2.3. Ядовитые  противообрастающие  покрытия  корпуса.

Одной из проблем, связанных с эксплуатацией судна, является обрастание поверхности подводной части судна морскими водорослями и даже ракушечником при длительных стоянках судов во многих портах, особенно в теплых морях.

Обрастание приводит к увеличению сопротивления воды движению судна, снижению скорости, повышению расхода топлива, усилению износа главного двигателя. С целью борьбы с обрастанием применяют специальные противообрастающие покрытия – краски, химически препятствующие обрастанию. Некоторые противообрастающие покрытия содержат токсичные вещества, представляющие опасность не только для состава микрофлоры и фауны обрастания, но и для других экологически и экономически важных морских организмов. Употребление в пищу таких организмов, подвергшихся канцерогенному воздействию со стороны противообрастающих покрытий, может причинить вред здоровью человека.

Для предотвращения чрезмерного влияния ядовитых веществ, присутствующих в противообрастающих покрытиях на морскую экосистему мировым сообществом принимаются меры по ограничению их использования в противообрастающих покрытиях судов. В 2001 году была принята Международная конвенция по  необрастающим покрытиям, которая, например, запрещает использование на судах оловосодержащих органических соединений.

 

2.1.3. Конструктивные меры по борьбе с загрязнением воздушной среды.

2.1.3.1. Отработавшие газы судовой энергетической установки.

Морские суда с энергетическими установками служат источниками загрязнения атмосферной среды выбросами различных газообразных веществ, являющихся продуктами сгорания топлива в судовой энергетической установке, а также при сжигании мусора и отходов в инсинераторах, и создающих парниковый эффект.

В выпускных газах находится около 200 компонентов, способствующих образованию парникового эффекта, кислотных дождей, участвующих в образовании фотохимических реакций смога [4]. Выпускные газы способствуют задымлению атмосферы – попаданию в нее частиц несгоревшего до конца топлива – сажи и золы. Дымление, кроме загрязнения биосферы, ухудшает видимость и уменьшает солнечную радиацию на поверхности Земли.

Степень задымления атмосферы столь велика, что с помощью искусственных спутников специалисты обнаружили, например, устойчивые дымовые образования над основными курсами движения судов в Атлантике.

Содержание сажи в отработавших газах способствует задымлению наружных поверхностей самого судна. Для уменьшения задымления кожухи дымовых труб, через которые проходят газоходы энергетической установки, делают достаточной высоты и придают им особую аэродинамическую форму, создающую восходящие потоки встречного воздуха, увлекающие за собой выхлопные газы.

Конструктивные меры по предотвращению загрязнения атмосферы сводятся к созданию таких энергетических установок, при сгорании в которых топлива соответствующего качества, выбросы отработавших газов должны иметь минимальное содержание вредных веществ, контролируемое на судне приборами.

2.1.3.2. Выбросы озоноразрушающих газов.

В ХХ веке ученые-экологи забили тревогу, заметив значительное усиление ультрафиолетовых потоков, достигающих поверхности земного шара. Одной из причин разрушения озонового слоя являются результаты выбросов в атмосферу продуктов деятельности человека. Среди них не на последнем месте – морской транспорт, использующий в своих установках озоноразрушающие вещества, которые могут попадать в атмосферу.

При эксплуатации судна помимо выбросов в атмосферу отработавших газов энергетической установки всегда существует угроза аварийных выбросов других газообразных веществ, используемых в различных технологических процессах в судовом оборудовании.

Например, к ним относятся различные виды хладагентов, циркулирующих в системах холодильных установок судна (фреон, галлон), а также используемых в средствах пожаротушения. Эти жидкости, переходя в газообразное состояние при выбросе в атмосферу в результате технологических утечек и ремонтных работ, приводят к разрушению озонового слоя, защищающего Землю от коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, которое губительно для всего живого.

   Озоновый экран — это воздушный слой в верхних слоях атмосферы (стратосфере), состоящий из особой формы кислорода — озона. Именно озон активно поглощает УФ-излучение (рис. 4).

Основное количество озона сосредоточено в стратосфере на высоте 15-25 км (верхняя граница — 45-50 км). Разрушение озонового слоя выражается в уменьшении его толщины и, следовательно, способности поглощать ультрафиолетовое излучение солнца. 

Рис. 4. Влияние озонового слоя на жизнь на нашей планете.

 

На Международной Венской конференции по охране озонового слоя в 1986 году был принят  Монреальский протокол, предписывавший осуществление постоянного контроля за изготовлением, продажей, и применением наиболее опасных для озона веществ (фреонов, бромсодержащих соединений и др.) с последующим полным прекращением их производства и заменой на менее опасные для озонового слоя вещества.

Во исполнение этих решений на современных судах допускается применять установки, содержащие только те вещества, которые разрешены Монреальским протоколом.

 

2.2. Морское судно как источник опасности

для перевозимого груза

2.2.1. Виды опасностей.

Основное назначение транспортного судна – доставить перевозимый груз в целости, без потери им своих качеств.

Под опасностями, которые может представлять морское судно для перевозимого груза следует понимать возможную утрату грузом своих потребительских качеств, включая утрату самого груза, в результате конструктивных недостатков судна и ошибок человека, занимающегося разработкой грузового плана судна и контролирующего погрузку груза и его состояние в период плавания.

Потенциальные опасности для перевозимого груза:

- увеличение влажности или намокание;

- воздействие температуры воздуха, не соответствующей сохранному состоянию груза;

- недостаточная для удаления выделяющихся газов кратность воздухообмена;

- механическое повреждение груза и тары;

- загрязнение груза;

- утрата груза.

2.2.2. Конструктивные меры по сохранению груза и

его товарных качеств.

2.2.2.1. Влажность  и  температура воздуха,  намокание груза,  недостаточный воздухообмен.

Груз, находящийся на борту судна в естественных условиях, подвержен воздействию температуры и повышенной влажности наружного воздуха. В этих условиях сохранность груза зависит, прежде всего, от физико-химических и транспортно-технологических свойств самого груза. Под воздействием избыточной влажности воздуха, конденсата влаги на внутренних поверхностях грузового помещения и на самом грузе, проникновения воды в грузовое помещение груз может изменять свои потребительские качества. Если перевозимый груз требует особых режимов хранения (определенной температуры, влажности, кратности воздухообмена), грузовые помещения должны быть оборудованы системами вентиляции (охлаждения – для рефрижераторных помещений), системами дистанционного контроля температуры воздуха, системами осушения. Рефрижераторные грузовые помещения оборудуются необходимой теплоизоляцией.

Намокание груза возможно при нарушении водонепроницаемости грузового помещений. Все отверстия в верхней палубе над грузовыми помещениями (сходные и грузовые люки, комингсы вентиляционных каналов) должны иметь прочные и водонепроницаемые конструкции, исключающие попадание воды внутрь грузового помещения при заливании или забрызгивании верхней палубы в штормовых условиях [15].

Некоторые грузы способны при хранении выделять различные вещества, опасные для судна и находящихся на нем людей. Помещения, в которых перевозятся такие грузы, должны иметь мощную принудительную вентиляционную систему с высокой кратностью воздухообмена.

2.2.2.2. Механическое повреждение груза и тары.

Все грузы должны быть надежно закреплены для исключения их самопроизвольного перемещения и физического повреждения под воздействием внешних сил при качке судна, под воздействием вибрации или при наклоне судна. Закрепление грузов производится с помощью съемных такелажных средств (тросов, талрепов и т.п.) и такелажных приспособлений на судовых конструкциях (рымов, обухов, палубных гнезд типа «слоновая нога»), к которым прикрепляются съемные такелажные средства (рис. 5).

 

 

Рис. 5. Крепление крупногабаритного груза в трюме сухогрузного судна.

 

     На специализированных судах (ячеистых контейнеровозах) в грузовых помещениях, а иногда и на верхней палубе, устанавливаются постоянные устройства для крепления контейнеров – направляющие угольники. При заполнении грузового помещения однородными грузовыми местами (ящиками, бочками, поддонами) зазоры между ними заполняются сепарационными материалами (доски и т.п.), препятствующими перемещению груза.

Для контроля  за состоянием креплений груза в процессе грузовых операций и во время рейса должен быть предусмотрен  безопасный доступ человека в грузовое помещение (люки сходов, трапы и т.п.).

 

2.2.2.3. Загрязнение груза.

В процессе морской перевозки груза возможны нежелательные изменения и даже утрата его потребительских качеств в результате загрязнения остатками в грузовом помещении ранее перевозившихся грузов.  

Конструктивной причиной загрязнения в большинстве случаев является плохая приспособленность грузовых помещений для механической зачистки от остатков ранее перевозимых грузов. Наличие труднодоступных мест, обилие различных «карманов» между судовым набором способствует скапливанию остатков грузов после разгрузки судна, которые могут быть несовместимыми с вновь загружаемым грузом.

Особенно актуальна проблема качества зачистки грузовых помещений для навалочных и наливных судов.

На навалочных судах иногда требуются значительные усилия для удаления остатков груза на судовом наборе. На рис. 6 матросы с помощью пожарных стволов смывают в трюм навалочного судна остатки зернового груза с горизонтальных полок набора люковых крышек, т.к. иным способом удалить зерно не удается.

 

 

Рис. 6. Зачистка грузового трюма навалочного судна путем смыва остатков груза с набора люковых закрытий.

 

На наливных судах для зачистки грузовых помещений перед приемом груза задействуют специальные стационарные системы мойки танков. Улучшению качества мойки танков наливных судов способствует всемерное уменьшение количества внутреннего набора (замена сварного набора гофрированными конструкциями, наружное размещение набора верхней палубы).

 

2.2.2.4. Утрата груза.

Утрата груза, как правило, связана с аварией судна, сопровождающейся гибелью последнего вместе с грузом. Исключение составляют аварии, при которых происходит падение (сброс) грузов, располагавшиеся на внешних грузовых поверхностях (открытых палубах, крышках люковых закрытий) под воздействием качки или заливаемости (рис. 7).

 

 

Рис. 7. Сход палубных контейнеров за борт при разрушении креплений.

 

Утрата палубного груза, как правило, является следствием нарушений технологических приемов крепления груза или ошибками судоводителей, допустивших чрезмерные динамические нагрузки на крепёжный такелаж при плавании в штормовых условиях.

Для морского судна

3.1.1. Виды опасностей

Под опасностями для морского судна со стороны окружающей среды понимаются неблагоприятные последствия воздействия на него водной и атмосферной среды, для нейтрализации которых создателям кораблей приходится разрабатывать и применять определенные конструктивные меры, учитывая собственные свойства судна, как плавающего объекта, физические явления и химические свойства окружающей среды.

Виды воздействия на судно водной среды:

- взаимодействие сил поддержания и сил тяжести;

- повреждения или разрушения конструкций судна в результате динамического воздействия водной среды;

- качка судна, вызванная морским волнением;

- гибель судна от потери плавучести и остойчивости;

- температурное, химическое и биологическое воздействие морской воды.

Виды воздействия на судно атмосферной среды:

- ветровое воздействие;

- температуры и осадков;

- ограничение видимости в темное время суток, при наличии тумана и осадков.

- обводнение топлива.

   Совместное воздействие на судно водной и атмосферной сред:

   - обледенение;

- ледовая нагрузка.

  Иные виды воздействия:

- стесненные условия плавания.

3.1.2. Конструктивные меры по предотвращению опасного

воздействия водной среды.

 

3.1.2.1. Взаимодействие сил поддержания и сил тяжести.

Равновесное состояние судна, плавающего на спокойной поверхности воды, определяется равенством сил поддержания и сил тяжести судна. Равенство сил поддержания и сил тяжести определяет положение судна относительно поверхности воды, характеризующееся средней осадкой Т_ср и осадками носом Т_н и кормой Т_к, если судно плавает с дифферентом. Причем теоретически (при отсутствии упругих продольных деформаций корпуса) средняя осадка Т_ср, измеренная на середине длины судна, должна быть равна полусумме осадок носом Т_н и кормой Т_к:

                   Т_ср = (Т_н + Т_к)/2                                        (1)

 

 При отсутствии дифферента средняя осадка, осадки носом и кормой совпадают: Т_ср = Т_н = Т_к.

В процессе эксплуатации водоизмещение судна определяется по маркам углубления (шкалам осадок), которые нанесены на бортах судна в носу, на середине длины и в корме. По разнице осадок до и после приема груза можно судить о количестве груза, помещенного на борт судна. Для обеспечения безопасности судна во избежание его перегрузки на борта наносят знаки грузовой марки, показывающие предельно допустимые средние осадки.

 Однако несовпадение характера распределения сил поддержания и сил тяжести по длине судна приводит к появлению перерезывающих сил и изгибающих моментов, воздействующих на корпусные конструкции судна. Возникающие при этом напряжения определяют уровень конструктивной продольной прочности судна.

В процессе эксплуатации возможны многочисленные варианты распределения нагрузки по длине судна. Соответственно и кораблестроители должны предусматривать достаточную прочность корпуса при всех допустимых состояниях эксплуатационной нагрузки.

Так как корпус судна представляет собой металлическую балку, обладающую упругими свойствами, изгиб корпуса в пределах упругих деформаций допустим в обычных условиях эксплуатации. Однако продольный изгиб длинного судна приводит к нарушению равенства (1). Например, при прогибе судна длиной 170 м фактическая осадка на середине длины судна Т_{ср факт} превышать Т_ср более, чем на 0,1 м. Соответственно увеличивается и водоизмещение судна сверх определяемого по маркам углубления Т_н и Т_к в оконечностях. Эти особенности последствий воздействия сил плавучести приходится учитывать введением особых поправок в расчеты водоизмещения судна и количества принятого на борт груза, проводимые на основании фиксирования осадок судна по маркам углублений.

Существенно увеличиваются внешние нагрузки на корпус судна при плавании на волнении. Связано это с тем, что волновой профиль, проходя вдоль судна, изменяет характер распределения сил поддержания  (рис. 12). Для судов с большим раскрытием верхней палубы (контейнеровозы, некоторые универсальные сухогрузные суда) проблемным является обеспечение общей прочности при скручивании на косом волнении.

 

 

Рис. 12. Изгиб судна на волнении.

 

Рис. 13. Нарушение общей продольной прочности судна.

&nb