НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ СУДНА.

НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ СУДНА.

Для восстановления утраченных мореходных качеств необходимо прежде всего закрыть отверстие и разобщить затопленный отсек от забортной воды. При удачном выполнении этой опера

ции состояние судна резко улучшается. Когда отсек имеет сообщение с забортной водой, он весь выключается из объема судна, который своей плавучестью помогает уравновешивать силу веса, т. е. водоизмещение. В этом случае происходит потеря площади ватерлинии, которая ухудшает условия посадки судна вследствие уменьшения продольной метацентрической высоты, входящей в знаменатель в выражении для вычисления угла дифферента; следовательно, угол дифферента увеличивается, в соответствии с чем изменяются осадки у штевней. Изоляция от забортной воды затопленного отсека позволяет откачать из него воду и приступить к заделке пробоины изнутри судна. До производства такой заделки судно не может начать движение, так как пластырь на ходу держаться на месте не будет. 

Из всех средств закрытия пробоины рассмотрим только мягкие пластыри. Жесткие пластыри и методы заделки пробоины рассматриваются в курсе «Судоремонт». 

Согласно правилам Регистра СССР все морские суда должны снабжаться пластырями следующих типов: 

Непотопляемость — способность судна оставаться на плаву и не опрокидываться при повреждении его корпуса и затоплении одного или нескольких отсеков . Также — раздел теории корабля , изучающий это мореходное качество.

В теории корабля рассматривается отдельно, но по существу является составляющей живучести судна. Сохранение непотопляемости, поэтому является частью борьбы за живучесть (БЗЖ).

Понятие непотопляемости впервые введено С.О.Макаровым , теория непотопляемости создана А.Н. Крыловым , Первый известный случай применения теории непотопляемости — спрямление броненосца « Орёл», повреждённого в Цусимском сражении

СОДЕРЖАНИЕ.

1.Требование непотопляемости.

2.Пять теоретических случаев затопления.

3. Средства обеспечения непотопляемости.

1.Требования непотопляемости

Для обеспечения непотопляемости недостаточно сохранять положительную плавучесть. Судно должно еще плавать не опрокидываясь, иначе возможно потопление даже при положительной плавучести. Поэтому требованием непотопляемости является

сохранение остойчивости до полного исчерпания

запаса плавучести. при сохранить остойчивости и посадки .

В практике судовождения непотопляемость — это способность судна при определенном повреждении отвечать требованиям классификационного общества (ИМО) в отношении плавучести и остойчивости.

- поперечной метацентрический высоты ниже 0,3 м,

-сохранение запаса плавучести 35 %

- крена не более 2°

2.Пять теоретических случаев затопления

В теории рассматривается влияние различных случаев затопления на плавучесть, поперечную остойчивость и поперечную посадку (с креном или без). Определение того, к какому случаю относится затопление, важно для выбора способа сохранения (восстановления) непотопляемости и должно обязательно проводиться перед началом мероприятий по БЗЖ.

I случай затопления

Судно имеет полностью затопленный отсек (или несколько отсеков), симметричный относительно диаметральной плоскости (ДП). Оно сидит ниже конструктивной ватерлинии (КВЛ) без крена. Самый простой случай затопления. Может уменьшаться начальная метацентрическая высота, остальные факторы, влияющие на непотопляемость, отсутствуют.

II случай затопления

II

Судно имеет полностью затопленный отсек (отсеки), несимметричный относительно ДП. Таким образом, оно сидит ниже КВЛ с креном на затопленный борт. Уменьшается метацентрическая высота, уменьшается угол заката диаграммы остойчивости со стороны затопленного борта.

III случай затопления

III

Судно имеет полностью затопленный отсек (отсеки), несимметричный относительно ДП. Оно сидит ниже КВЛ с креном на борт, противоположный затопленному. Дополнительно к вышеуказанным факторам, возникает опасность переваливания на затопленный борт с ускорением, а значит уменьшается не только статическая, но и динамическая остойчивость.

IV случай затопления

IV

Судно имеет частично затопленный отсек (отсеки), имеющий свободную поверхность. Оно сидит ниже КВЛ с креном. Уменьшается метацентрическая высота,

начальная остойчивость отрицательна. Значительно снижается запас динамической остойчивости.

V случай затопления

V

Судно имеет частично затопленный отсек (отсеки), имеющий свободную поверхность, несимметричный относительно ДП. Оно сидит ниже КВЛ с креном на борт, '''противоположный''' затопленному. Самый опасный случай затопления. Помимо резкого снижения запаса динамической остойчивости, имеется опасность ''переваливания'' на затопленный борт и последующего опрокидывания.

3 Средства обеспечения непотопляемости

- Организационные

Принимаются в ходе эксплуатации.

1.Наблюдение за уровнем льяльных вод,

2.состоянием водонепроницаемых закрытий, перепускной арматуры, шпигатов;

3. контроль целостности корпуса и переборок,

4.нагрузки и расходования грузов, особенно жидких грузов;

5. поддержание в готовности средств БЗЖ.

-Технические

Принимаются в ходе борьбы за живучесть, обычно в результате повреждений.

1.Устранение крена и дифферента судна путём затопления отсеков, симметричных с поврежденными (контрзатопление)

2. восстановление остойчивости перепуском жидких грузов из верхних отсеков в нижние и приёмом балласта в нижние отсеки;

3. восстановление целостности корпуса и переборок (заделка пробоин); откачка поступившей воды.

Чтобы сократить, а по возможности исключить расчеты элементов плавучести и остойчивости в случае повреждения, и облегчить принятие решения, заранее вычисленные данные по типовым вариантам затоплений сводятся в табличную форму. В таблицах указывают:

• объем каждого водонепроницаемого отсека;

• величины изменения остойчивости и осадки, крена и дифферента судна при их затоплении для двух случаев: полностью и частично (со свободной поверхностью).

При этом крен на правый борт считается положительным, а на левый отрицательным;

заполнение отсека считается как отрицательное изменение плавучести, осушение как положительное. Это позволяет вычислять суммарное влияние затопления / осушения нескольких отсеков.

Вторая половина таблиц содержит рекомендованные меры спрямления для каждой ситуации:

• перепуск / перекачка жидких грузов;

• выбор отсеков на затопление или осушение.

• Обычно таблицы сопровождаются схемой водонепроницаемых отсеков. На схеме указываются сокращенные данные для каждого отсека в форме дроби, например:

• Рассмотрение пяти основных случаев показывает, почему определение случая затопления критически важно. Неправильный выбор способа спрямления или удаления воды может вызвать ухудшение остойчивости и привести к потере судна. Например, попытка спрямить контрзатоплением судно, относящееся к пятому случаю, может вызвать переваливание с динамическим моментом выше допустимого, и опрокидывание.

• Очевидно, что для определения состояния судна необходима точная информация: какие отсеки затоплены, частично или полностью, сообщаются они с забортной водой или нет. С этой целью организуется сигнализация, осмотр помещений, а на боевых кораблях — также постоянная вахта и дозоры живучести.

Конструктивные

Принимаются при проектировании и постройке, реже — переделки в ходе эксплуатации судна.

Деление внутреннего объёма корпуса судна на водонепроницаемые отсеки по вертикали (палубами) и горизонтали (переборками); соединение отсеков противоположных бортов; устройство двойного дна и двойного борта; установка водоотливных и осушительных средств, и другие.

Контроль и обеспечение непотопляемости судна.

Непотопляемостью называют способность судна сохранять плаву­честь и необходимую остойчивость после затопления одного или не­скольких отсеков корпуса. Обеспечение непотопляемости является важнейшим условием безопасности плавания судна.

Характеристики непотопляемости судов нормируются Правилами Регистра. Судно признается удовлетворяющим требованиям непотоп­ляемости, если аварийная ватерлиния при затоплении расчетных отсе­ков ни в одной точке не пересекает предельную линию погружения, проведенную на бортах корпуса ниже кромки незакрытых отверстий на 75 мм.

Требования к остойчивости поврежденного судна считаются выпол­няемыми, если расчеты для случая затопления указанного числа отсе­ков покажут следующее:

·                   начальная метацентрическая высота в конечной стадии затопле­ния, определенная методом постоянного водоизмещения, составляет не менее 0,05 м;

·                   угол крена при этом без принятия мер по спрямлению не превышает 15°;

·                   аварийная ватерлиния на 300 мм проходит ниже отверстий в бор­тах или переборках;

·                   диаграмма статической остойчивости поврежденного судна имеет достаточную площадь участков с положительными плечами.

В период проектирования судна разрабатывают документ, содержа­щий информацию об аварийной остойчивости и посадке аварийного судна. Пользуясь ею, капитан в случае аварии имеет возможность оце­нить состояние поврежденного судна и принять необходимые меры по его спасению.

Непотопляемость судов обеспечивается прежде всего определен­ными конструктивными мероприятиями, а также грамотными действия­ми экипажа в аварийной ситуации. Так, при проектировании судна выбирают такую высоту непроницаемого надводного борта, при кото­рой обеспечиваются достаточные запасы плавучести и остойчивости.

Важнейший фактор, обеспечивающий непотопляемость судна, — разделение корпуса на отсеки прочными водонепроницаемыми перебор­ками. Разбивку на отсеки выполняют с учетом возможных поврежде­ний и влияния затопления каждого из отсеков на крен, дифферент и остойчивость судна. Объем любого отсека должен быть меньше запаса плавучести, а уменьшение остойчивости при затоплении отсека не должно сопровождаться опрокидыьанием судна. В процессе проекти­рования выполняют специальный расчет и строят кривую предельных длин отсеков, которая определяет максимально допустимое расстояние между водонепроницаемыми переборками. Число переборок должно удовлетворять требованию по их минимуму, обеспечивая при этом за­данные требования по сохранению мореходных качеств после затопле­ния части отсеков.

Иногда на крупных судах отсеки, ограниченные поперечными переборками, делят продольными водонепроницаемыми переборками. Однако наличие таких переборок может вызвать опасный крен судна после затопления отсека, ширина которого меньше ширины судна. Для ликвидации крена в подобных случаях разрабатывают систему затопле­ния отсеков, что позволяет при сохранении достаточной остойчивости спрямить судно.

Важное значение для сохранения мореходных качеств судна после затопления одного из отсеков имеют предупредительные организаци­онно-технические мероприятия, для выполнения которых личный со­став проходит специальную подготовку и тренировку. К таким меро­приятиям относятся: поддержание в процессе эксплуатации судна не­проницаемости наружной обшивки, палуб, переборок и сохранение гер­метичности люковых закрытий; сохранение необходимого запаса пла­вучести и остойчивости; содержание средств борьбы за живучесть в полной готовности к действию.

Борьба за непотопляемость судна обеспечивается быстрыми и точ­ными действиями экипажа согласно разработанным инструкциям и наставлениям.

Комплекс предупредительных мер по сох­ранению непотопляемости в случае аварии включает следующее.

1. Контроль остойчивости неповрежденно­го судна, которая должна быть достаточной для компенсации ее потерь, вызванных затоп­лением, и сохранения ее нормированного ава­рийного минимума. С этой целью при состав­лении исполнительного варианта каргоплана, а также в течение рейса нельзя допускать превышения предельного значения статического момента водоизмещения М_z приведенного в Информации об остойчивости и в Информации о непотопляемости.

2. Заблаговременную оценку с помощью Информации о непотопляемости степени обес­печения непотопляемости в конкретном рейсе и прежде всего выявление и фиксирование на доске нагрузки и остойчивости (оперативном планшете) одиночных отсеков, а также пар смежных отсеков, при затоплении которых в данном рейсе непотопляемость не обеспечена.

3. Обеспечение водонепроницаемости кор­пуса в процессе эксплуатации с целью преду­преждения поступления воды в отсеки и рас­пространения ее в смежные отсеки в случае затопления одного из них.

4. Обеспечение и поддержание постоянной и немедленной готовности экипажа и техниче­ских средств к борьбе за непотопляемость.

В Информации о непотопляемости для каждого варианта затопления приведены кон­кретные меры. Наряду с этим может возник­нуть возможность и необходимость использо­вать и другие общие меры из приведенного ниже перечня.

Меры по сохранению аварийной остойчи­вости и плавучести:

а) предотвращение поступления забортной воды в неповрежденные помещения при крене, дифференте и при качке путем закрытие всех иллюминаторов, люков, дверей и других от­верстий, за исключением используемых в борь­бе за живучесть судна;

б) снижение интенсивности поступления воды в поврежденные отсеки путем соответст­вующего маневрирования судном при данных гидрометеорологических условиях;

в) предотвращение поступления воды из поврежденных отсеков в смежные помещения через отверстия в переборках и сварные швы;

г) откачка фильтрационной воды из непо­врежденных отсеков;

д) подкрепление деформированных пере­борок, находящихся под аварийным напором воды;

е) заделка пробоины и откачка воды из поврежденных отсеков при первой возмож­ности;

ж) контроль за состоянием отсеков, смеж­ных с аварийным.

Меры по повышению аварийной остойчи­вости:

а) откачка жидких грузов из высокораспо­ложенных неповрежденных танков и цистерн;

б) прием водяного балласта в низкорас­положенные цистерны (при достаточном запасе аварийной плавучести);

в) быстрое удаление воды с палуб судна;

г) удаление льда с палуб и надстроек;

д) удаление груза с верхних палуб (в са­мых крайних случаях).

Меры по повышению аварийной плаву­чести:

а) откатка воды из неповрежденных тан­ков и цистерн. При недостаточной аварийной остойчивости или недопустимом ее снижении такая откатка разрешается только из цистерн, расположенных выше ЦТ судна;

б) осушение затопленных отсеков после заделки пробоин.

Меры по спрямлению и удифферентовке судна:

а) перекачка жидких грузов в цистерны, наиболее удаленные от района повреждения, или прием в них жидкого балласта;

б) откатка жидких грузов из цистерн, рас­положенных вблизи района повреждения, если это позволяет остойчивость;

в) перекачка жидких грузов из цистерн поврежденного борта в цистерны неповрежденного борта или балластировка последних.

Меры по повышению (частичному восста­новлению) аварийной остойчивости и плаву­чести:

а) меры по повышению остойчивости должны предшествовать мерам по спрямлению судна, это особенно важно в тех случаях, когда начальная метацентрическая высота от­рицательна или близка к нулю;

б) следует всегда помнить, что крен после аварии может быть вызван отрицательной на­чальной остойчивостью или несимметрией за­топления относительно диаметральной пло­скости.

При отрицательной начальной остойчиво­сти совершенно недопустимо спрямление судна контрзатоплением отсеков противоположного борта, так как это может привести к перевали­ванию и опрокидыванию судна через противо­положный борт. В таких случаях крен следует уменьшать исключительно восстановлением остойчивости путем затопления или осушения только симметричных относительно ДП от­секов;

в) принципиально важно оценить знак на­чальной остойчивости до принятия мер по вос­становлению остойчивости и плавучести. Для этого значение, начальной метацентрической высоты h должно быть оценено заранее на ос­нове данных Информации и оперативного планшета. Свидетельством отрицательной на­чальной остойчивости после затопления могут быть следующие характерные признаки:

появление крена при точно установленном симметричном относительно ДП затоплении;

переваливание с борта на борт под воздей­ствием случайных причин (перекладки руля на ходу, волнения и т. д.);

наличие крена, противоположного вызван­ному несимметрией затопления;

большие количества фильтрационной воды в отсеках и в помещениях судна при пустых днищевых отсеках.

При восстановлении остойчивости и спрям­лении судна цистерны должны заполняться и осушаться полностью; манипуляции по приему балласта при перекачке необходимо произво­дить одновременно только с одной парой ци­стерн; крен и дифферент следует уменьшать не сразу, а по этапам.

Основной документ по непотопляемости — Оперативная информация о непотопляемости судна (ОИ), которая дает возможность решать задачи трех типов:

·                   заранее на стадии составления каргоплана дать ограничения или рекомендации по обеспе­чению аварийной посадки и остойчивости в данном рейсе;

·                   заранее или на любом этапе рейса опре­делить и оценить аварийную посадку и остой­чивость при затоплении одного или группы отсеков, выделить (по обоснованным призна­кам) те тяжелые случаи повреждения и затоп­ления отсеков, в которых судно обречено и борьба за его спасение становится бессмыс­ленной;

·                   в зависимости от полученной оценки ава­рийного состояния дать для каждого случая затопления конкретные рекомендации по пер­воочередным мерам борьбы за спасение судна и по срочным мерам для спасения экипажа в случае, если судно обречено.

Следует помнить, что только Оператив­ная информация, составленная достаточно полно для конкретного судна, позволяет наи­более точно определить аварийную посадку и остойчивость судна. При отсутствии Информа­ции или при устаревших ее формах для грубой оценки состояния судна при затоплении единич­ного отсека могут быть использованы прибли­женные формулы (табл. формул), полученные ме­тодом постоянного водоизмещения при

за­топлении отсеков трех категорий:

1) отсек затоплен полностью и объем воды в нем не зависит от того, сообщается он с забортной водой или нет;

2) отсек затоплен не полностью и не со­общается с забортной водой;

3) отсек затоплен не полностью и сообща­ется с забортной водой.

Посадку судна и изменение его остойчивости при затоплении отсека полностью, как может быть при затоплении междудонного пространст­ва, оценивают по методу начальной остойчивости, используя все зави­симости из задачи о приеме груза.

Для оценки посадки и остойчивости судна при затоплении отсека, сообщающегося с забортной водой, но не заполняемого полностью,

удобнее пользоваться методом по­стоянного водоизмещения. Суть ме­тода состоит в том, что заполнен­ный водой отсек исключают при оп­ределении элементов плавучести, а масса судна остается неизменной. Для решения задачи зададим эле­менты затопленного отсека (рис.11):

Рис. 11. Затопление отсека III кате­гории

Изменение поперечной метацентрической высоты определяется из­менением метацентрического радиуса и аппликаты ЦВ:

Метацентрический радиус изменяется в связи с уменьшением мо­мента инерции площади ватерлинии на размер площади затопленного отсека:

0—25 %, для сухогрузных судов 30—50%, для ледоколов 80—90%, а для пассажирских судов 80—100%.

Рис. 11. Строевая по шпангоутам

Вес судна Р (весовая нагрузка) И координаты центра тяжести определяются расчетом, учитывающим вес каждой детали корпуса, механизмов, предметов оборудования, снабжения, запасов, грузов, людей, их багажа и всего находящегося на судне. Для упрощения вычислений предусматривается объединение отдельных наименований по специальности в статьи, подгруппы, группы и разделы нагрузки. Для каждого из них подсчитывается вес и статический момент.

Учитывая, что момент равнодействующей силы равен сумме моментов составляющих сил относительно той же плоскости, после суммирования по всему судну весов и статических моментов, определяют координаты центра тяжести судна G. Объемное водоизмещение, а также координаты центра величины С по длине от миделя х^c и по высоте от основной линии z^c определяют по теоретическому чертежу методом трапеции в табличной форме.

Для этой же цели пользуются вспомогательными кривыми, так называемыми строевыми, вычерченными также по данным теоретического чертежа.

Различают две кривые: строевую по шпангоутам и строевую по ватерлиниям.

Строевая по шпангоутам (рис. 11) характеризует распределение объема подводной части корпуса по длине судна. Она строится следующим способом. Пользуясь методом приближенных вычислений, определяют по теоретическому чертежу площади погруженной части каждого шпангоута (w). По оси абсцисс откладывают в выбранном масштабе длину судна и на нее наносят положение шпангоутов теоретического чертежа. На ординатах, восстановленных из этих точек, откладывают в определенном масштабе соответствующие площади вычисленных шпангоутов.

Концы ординат соединяют плавной кривой, которая и является строевой по шпангоутам.

Рис. 12. Строевая по ватерлиниям.

Строевая по ватерлинии (рис. 12) характеризует распределение объема подводной части корпуса по высоте судна. Для ее построения по теоретическому чертежу подсчитывают площади всех ватерлиний (5). Эти площади в избранном масштабе откладывают по соответствующим горизонталям, расположенным по осадкам судна, в соответствии с положением данной ватерлинии. Полученные точки соединяют плавной кривой, которая и является строевой по ватерлиниям.

Грузовой размер

Эти кривые служат следующими характеристиками:

1) площади каждой из строевых выражают в соответствующем масштабе объемное водоизмещение судна;

2) абсцисса центра тяжести площади строевой по шпангоутам, измеренная в масштабе длины судна, равна абсциссе центра величины судна х^c;

3) ордината центра тяжести площади строевой по ватерлиниям, измеренная в масштабе осадок, равна ординате центра величины судна z^c. Грузовой размер представляет собой кривую (рис. 13), характеризующую объемное водоизмещение судна V в зависимости от его осадки Т. По этой кривой можно определить водоизмещение судна в зависимости от его осадки или решить обратную задачу.

Эта кривая строится в системе прямоугольных координат на основании предварительно вычисленных объемных водоизмещении по каждую ватерлинию теоретического чертежа. На оси ординат в выбранном масштабе откладывают осадки судна по каж- дую из ватерлиний и через них проводят горизонтали, на которых, также в определенном масштабе, откладывают значение водоизмещения, полученное для соответствующих ватерлиний. Концы полученных отрезков соединяют плавной кривой, которая и называется грузовым размером.

Пользуясь грузовым размером, можно определить изменение средней осадки от приема или расходования груза или по заданному водоизмещению определить осадку судна и т. п.