Морское судно как источник опасности. Морское судно как сложный технический объект представляет собой потенциальный

Морское судно как сложный технический объект представляет собой потенциальный источник опасностей для окружающей среды, перевозимого груза и человека, находящегося на судне. Опасности, создаваемые собственно судном, связаны с его конструктивными особенностями и проявляются как в обычных, так и в аварийных условиях эксплуатации.

Создание «безопасного» судна – прямая обязанность кораблестроителей, которые должны предусмотреть такие конструктивные решения, которые могли бы уменьшить вероятность возникновения опасных явлений.

 

Морское судно как источник опасности

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.