Конструктивное обеспечение плавучести, остойчивости и

Конструктивное обеспечение плавучести,
остойчивости и непотопляемости судна
Основой судна является его водонепроницаемый корпус, состоящий из наружной обшивки и
настила верхней палубы, подкрепленных поперечными и продольными переборками и балками набора.
Корпус обеспечивает плавучесть судна – способность находиться в равновесии без опоры при погружении
его в воду. Для того чтобы судно находилось на поверхности воды, оно должно обладать положительной
плавучестью, т.е. иметь некоторый запас плавучести – объем непроницаемой для воды надводной части
корпуса, включающий также водонепроницаемые надстройки и рубки.
Запас плавучести определяет то количество воды, которое судно может принять до его полного
погружения. Надлежащая величина запаса плавучести обеспечивается при проектировании и постройке
судна и должна выдерживаться в процессе его эксплуатации. Выраженная в долях объемного
водоизмещения, она составляет для сухогрузных судов 0,3 – 0,5, для танкеров 0,15 – 0, 25, для пассажирских
судов 0,8 – 1,0.
Запас плавучести задается по Правилам Российского морского регистра судоходства (или другого
классификационного общества) высотой надводного борта. Она назначается в зависимости от длины
судна, длины и высоты надстроек, рубок и других палубных конструкций, не доходящих до бортов судна
(комингсов люков и машинных шахт и т.п.), седловатости и ряда других факторов.
Высота надводного борта отмеряется от грузовой (конструктивной) ватерлинии до палубы
надводного борта – обычно самой верхней непрерывной палубы, не защищенной от воздействия моря и
погоды, которая имеет постоянные средства закрытия всех отверстий на ее открытых частях и ниже которой
все отверстия в бортах снабжены постоянными средствами для водонепроницаемого закрытия. Грузовая
ватерлиния отвечает осадке судна с полным грузом; при этом расчетная плотность забортной воды обычно
принимается 1,025 т/м3. Конструктивная ватерлиния лежит в основе построения теоретического чертежа
судна и соответствует полученному расчетом полному водоизмещению судна. Она используется, в
частности, при проектировании судов, не предназначенных для перевозки грузов.
Допустимую осадку судна для различных районов и условий плавания определяет грузовая марка
– система знаков, наносимых на наружную поверхность бортовой обшивки борт судна вблизи миделя.
Палубная линия – горизонтальная линия длиной 300 мм и шириной 25 мм отмечает положение верхней
поверхности палубы надводного борта. От верхней кромки палубной линии вертикально вниз
откладывается высота назначенного судну надводного борта и наносится горизонтальная линия длиной 450
мм. Эта линия вместе с кругом диаметром 300 мм с центром в середине ее верхней кромки представляет
собой знак грузовой марки.
От центра круга на расстоянии 540 мм в сторону носа судна наносятся линии – грузовые марки,
отмечающие грузовые ватерлинии судна в различных зонах, районах и в разные сезонные периоды
плавания.
На судах, совершающих международные рейсы, наносятся следующие грузовые марки:
Л
–
летняя
грузовая
марка;
З
–
зимняя
грузовая
марка;
ЗСА
–
зимняя
грузовая
марка
для
Северной
Атлантики;
П
–
грузовая
марка
для
пресной
воды;
Т
–
тропическая
грузовая
марка;
ТП – тропическая грузовая марка для пресной воды.
Соответствующая грузовая марка не должна быть погружена в воду на протяжении всего времени
плавания. Не допускается выход в море судов, высота надводного борта которых меньше установленной для
данного сезона, зоны или района плавания.
Правилами Регистра определено следующее деление судов по допущенным для них районам
плавания:
суда
неограниченного
района
плавания;
суда ограниченного района плавания I: плавание в морских районах на волнении с максимально допустимой
высотой волны 3-процентной обеспеченности 8,5 м (три волны из 100 имеют высоту 8,5 м и более), с
удалением от места убежища не более 200 миль и с допустимым расстоянием между местами убежища не
более
400
миль;
суда ограниченного района плавания II: плавание в морских районах на волнении с максимально
допустимой высотой волны 3-процентной обеспеченности 7,0 м, с удалением от места убежища не более
100 миль и с допустимым расстоянием между местами убежища не более 200 миль;
суда ограниченного района плавания III: прибрежное, рейдовое и портовое плавание в границах,
установленных Регистром в каждом случае.
Судам, которые были освидетельствованы в соответствии с Правилами Регистра о грузовой марке
морских
судов,
выдается:
международное свидетельство о грузовой марке – каждому судну, подпадающему под действие
Международной
конвенции
о
грузовой
марке
1966
г.;
свидетельство о грузовой марке соответствующего района плавания – прочим судам.
Остойчивость судна, т.е. его способность возвращаться в положение равновесия после
прекращения внешнего воздействия, которым оно было выведено из этого положения, определяется массой
и размещением груза и запасов, твердого и жидкого балласта, координатами их центров масс, наличием
свободных поверхностей жидких грузов. Для конструктивного обеспечения требуемой остойчивости
используется принимаемый на судно постоянный балласт. Для приема жидкого балласта предназначаются
отсеки двойного дна, бортовые и подвесные цистерны, диптанки. Балластная система обеспечивает прием,
перекачку и удаление с судна жидкого балласта, а также заполнение балластом топливных цистерн, которые
используются в качестве балластных после израсходования топлива.
Чтобы избежать появления больших свободных поверхностей, значительно снижающих
остойчивость, отсеки для топлива и воды разделяются продольными переборками. Попавшая на палубу вода
должна быстро сбегать за борт, иначе она создает большую свободную поверхность и резко ухудшает
остойчивость. Для быстрого стока воды служат щелевые шпигаты – просветы между краем борта и листами
фальшборта, и вырезы в фальшборте – штормовые портики, площадь которых нормируется Правилами о
грузовой
марке
морских
судов.
Остойчивость судна должна удовлетворять ряду
критериев.
Критерий погоды связывает опрокидывающий
момент с кренящим моментом от давления ветра.
Опрокидывающий момент определяется по диаграмме
динамической остойчивости с учетом качки. Он
представляет собой предельный кренящий момент,
который судно может еще выдержать, не опрокидываясь.
Его отношение к кренящему моменту от динамического
давления ветра (при практически мгновенно налетевшем
шквале) должно быть не меньше единицы. Ряд критериев
остойчивости связан с элементами диаграммы
статической остойчивости. Суда длиной 80 м и
более должны иметь максимальное плечо диаграммы
статической остойчивости lmax не менее 0, 25 м; длиной
более 105 м – не менее 0,2 м (для промежуточных
значений определяется интерполяцией). Максимум
диаграммы
статической
остойчивости
должен
соответствовать углу крена Θmax = 30o, а угол заката
диаграммы Θз должен быть не менее 60o.
Критерий
начальной
метацентрической
высоты:
исправленная
на
влияние
свободных
поверхностей
жидких
грузов
начальная
метацентрическая высота всех судов для всех вариантов
загрузки (за исключением судна порожнем) должна быть положительной.
Для рыболовных судов, включая судно порожнем, исправленная метацентрическая высота должна
быть не менее 0,05 м или 0,03 ширины судна, считая по тому, что больше; для судов длиной менее 20 м – не
менее 0,35 м.
В соответствии с Кодексом ИМО по остойчивости судов всех типов, начальная метацентрическая
высота при всех вариантах загрузки, за исключением лесовозов и рыболовных судов, должна быть не менее
0,15 м, а для однопалубных рыболовных судов – не менее 0,35 м.
Критерий учета обледенения: если при построении диаграммы статической остойчивости учтена
масса льда, то угол заката диаграммы должен быть не менее 55 o, а максимальное плечо (только для судов
ограниченного района плавания) – не менее 0,2 м при крене не менее 25o.
На каждое судно должна быть выдана Информация об остойчивости, которая содержит:
характеристику выполнения судном критериев остойчивости и указания относительно безопасности судна
против
опрокидывания;
рекомендации по поддержанию остойчивости судна и другие указания по безопасной эксплуатации;
данные
об
остойчивости
по
типовым,
заранее
предусмотренным
случаям
загрузки;
пояснения и вспомогательные материалы при возможных в эксплуатации, но не предусмотренных заранее
случаях загрузки.
Для рыболовных судов остойчивость определяется по типовым случаям загрузки при следующих
вариантах:
а)
выход
на
промысел
с
полными
запасами;
б) возвращение с промысла с полным уловом в трюме и на палубе (в соответствии с проектом судна), с 10%
запасов;
в) возвращение с промысла с 20% улова в трюме или на палубе и с 70% нормы льда и соли и 10% запасов;
г) выход из района промысла для передачи улова с полным грузом и с количеством запасов,
обеспечивающим осадку судна по грузовую марку.
Дополнительные требования учитывают реальные условия промысла (мокрые сети на палубе,
выборка сетей и улова при помощи грузовой стрелы и т.д.).
Непотопляемость судна – это его способность выдерживать частичное нарушение
водонепроницаемости корпуса и затопления части внутренних помещений, сохраняя при этом плавучесть и
необходимую остойчивость. Она обеспечивается конструктивным ограничением потерь плавучести и
остойчивости при повреждении корпуса судна, прежде всего, путем расстановки водонепроницаемых
переборок, которые делят пространство внутри корпуса судна на изолированные отсеки.
Общее минимальное число переборок на грузовых судах длиной до 185 м, в зависимости от длины
судна и расположения машинного отделения в средней части или в корме, устанавливается Правилами
Регистра от 3 до 9.
Расстояние между соседними водонепроницаемыми переборками, как правило, не должно
превышать 30 м.
Степень деления судна на отсеки устанавливается в зависимости от района плавания, назначения и
размеров судна и числа людей на борту. Общее число отсеков и длина каждого отсека при проектировании
судна назначаются, исходя из условия, в соответствии с которым при затоплении установленного для
данного типа судна числа отсеков (одного, двух или трех) не должна входить в воду предельная линия
погружения, представляющая собой линию пересечения наружной поверхности палубы переборок (до
которой доведены поперечные непроницаемые переборки) с наружной поверхностью бортовой обшивки.
Конвенция СОЛАС-74 определяет предельную линию погружения как линию, проведенную по борту не
ближе 76 мм ниже верхней поверхности палубы переборок.
Правила Регистра требуют, чтобы посадка и остойчивость поврежденного судна были обеспечены
при затоплении одного любого отсека, а крупных пассажирских и промысловых судов – при затоплении
двух любых смежных отсеков.
Для пассажирских судов длиной 100 м и более требования к посадке и остойчивости поврежденного
судна должны выполняться при совместном затоплении трех отсеков: форпика и двух следующих за ним.
Если судно отвечает соответствующим требованиям Регистра, то к основному символу класса добавляется
знак деления на отсеки, один из следующих:
Двойное дно защищает помещения судна от поступления в них воды при неглубоких повреждениях
корпуса. Оно должно простираться, насколько это практически возможно, от таранной до ахтерпиковой
переборки и от борта до борта таким образом, чтобы днище судна было защищено до поворота скулы.
Двойное дно может не устраиваться в районе водонепроницаемых отсеков, используемых
исключительно для перевозки жидкостей.
Непрерывный вертикальный киль и сплошные флоры (днищевые поперечные балки, нижние части
шпангоутных рам) разделяют пространство двойного дна на изолированные отсеки.
При поперечной системе набора двойного дна сплошные флоры должны быть установлены на
каждом
шпангоуте:
в
машинном
и
котельном
отделениях;
в носовой оконечности в районе 0,25 длины L между перпендикулярами от носового перпендикуляра;
в трюмах, предназначенных для перевозки тяжелых грузов и руды, а также в тех случаях, когда в трюме
предусмотрена
автоматическая
работа
грейферами;
на судах, которые во время отлива при стоянке в порту могут оказаться на грунте.
В прочих районах, а также при продольной системе набора установка сплошных флоров
осуществляется на расстоянии друг от друга 0,02L или 3,75 м, в зависимости от того, что больше.
В вертикальном киле на протяжении 0,75L от носового перпендикуляра не допускаются вырезы.
Водонепроницаемые переборки не должны резаться никакими конструкциями
(промежуточными палубами, их набором), а, наоборот, все промежуточные палубы
пристыковываются к ним. Водонепроницаемые переборки пристыковываются к сплошной палубе –
палубе переборок.
Каждая поперечная или продольная водонепроницаемая переборка деления на отсеки должна
иметь такую конструкцию, чтобы. сохраняя запас прочности, выдерживать давление наибольшего
возможного столба воды в отсеке до предельной линии погружения.
Количество отверстий в водонепроницаемых переборках должно быть минимальным, насколько это
допускает конструкция судна и условия его нормальной эксплуатации.
Двери в водонепроницаемых переборках должны быть изготовлены из стали и выдерживать напор
вод
не
менее
5
м.
Установка
дверей
запрещается:
в таранной переборке ниже палубы переборок на судах, в символе класса которых указан знак деления на
отсеки,
и
ниже
палубы
надводного
борта
–
на
остальных
судах;
как правило, в переборках деления судна на отсеки, отделяющих одно грузовое помещение от другого.
В машинном отделении, кроме дверей ведущих в туннели гребных валов, в каждой переборке
деления судна на отсеки может быть устроено не более одной двери.
Двери в переборках деления судна на отсеки должны быть скользящего типа с вертикальным и
горизонтальным движением и управляться как вручную, так и автоматически – с ходового мостика.
Визуальные индикаторы должны указывать, открыты или закрыты двери; перед закрыванием двери
подается визуальный или звуковой предупредительный сигнал.
Число проходов трубопроводов через водонепроницаемые переборки должно быть минимальным.
Прокладка трубопроводов через водонепроницаемые переборки должна выполняться с использованием
стаканов, приварышей или других соединений, обеспечивающих водонепроницаемость конструкции.
Требования к остойчивости поврежденного судна установлены Российским морским регистром
судоходства для случаев получения пробоин и затопления отсеков. Число затапливаемых отсеков
принимается для рыболовных судов длиной 100 м и более – 1; для плавбаз – 1, а длиной более 160 м – 2; для
сухогрузных судов: при длине 120 м и более – при повреждении в любом месте между переборками деления
судна на отсеки; при длине от 100 до 120 м – то же. кроме машинного отделения, расположенного в корме.
При указанных повреждениях начальная метацентрическая высота судна для ненакрененного
положения до принятия мер по ее увеличению должна быть не менее 0,05 м;
угол
крена
при
несимметричном
затоплении
не
должен
превышать:
20o – до принятия мер по спрямлению и срабатыванию перетоков, обеспечивающих перепуск воды из
одного
отсека
в
другой;
12o– после принятия мер по спрямлению и после срабатывания перетоков.
Аварийная ватерлиния до, в процессе и после спрямления должна проходить по крайней мере на 0,3
м или 0,1+(L1 – 10) : 150 м (где L1 – длина судна от передней кромки форштевня до оси баллера руля) – в
зависимости от того, что меньше, — ниже отверстий в переборках, палубах и бортах, через которые
возможно дальнейшее распространение воды по судну (воздушные и вентиляционные трубы, вырезы,
закрываемые непроницаемыми дверями и крышками).
Для откачки воды из затопленных отсеков предусматривается осушительная система, в которой
должно применяться не менее двух насосов, соединенных с осушительной магистралью. Один из этих
насосов может приводиться в действие главным механизмом.