Снопков В.И. Управление судном

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел II

Глава 14

УПРАВЛЕНИЕ СУДНОМ В НЕШТАТНЫХ

СИТУАЦИЯХ И ОСОБЫЕ СЛУЧАИ

В МОРСКОЙ ПРАКТИКЕ

14.1. Особенности борьбы за живучесть

на специализированных судах

Широкое внедрение на морском флоте специализированных судов по-

требовало детального изучения их «поведения» в различного рода крити-

ческих (нештатных) ситуациях. Это, прежде всего, относится к попада-

нию воды в корпус судна и аварийному накренению судна, сохранению

продольной прочности, характеру распространения огня в судовых по-

мещениях и ряду других причин.

Кроме того

, наставления по борьбе за живучесть часто ориентируют

специалистов на борьбу за живучесть и используют тактику проведения

спасательных операций применительно к универсальным судам, что в

свою очередь при назначении специалистов на суда специализированного

флота требует их переориентации не только в техническом, но и в психо-

логическом плане. С этой целью для

каждого типа специализированного

судна должен быть определен рейтинг опасностей. Особенности борьбы

за живучесть специализированных судов определяются особенностями

их конструкции, технологией перевозок, свойствами груза, для которого

они предназначены, и методами эксплуатации. Эти особенности могут

существенно изменить организацию борьбы за живучесть на специализи-

рованном судне по сравнению с универсальным. Для каждого специали-

зированного

судна можно выстроить приоритетно убывающий ряд опас-

ностей, взятый из статистики аварий, который и характеризует особенно-

сти организации борьбы за живучесть. Для танкера такой ряд имеет вид:

загрязнение окружающей среды — взрыв — пожар — разламывание —

End

Управление судном

538

потеря плавучести — опрокидывание. Чем больше размеры танкера, тем

ближе к началу ряда смещается разламывание.

Иной рейтинг опасностей для балкера. Балкер — специализированное

судно, предназначенное для перевозки массовых грузов (руды, удобре-

ний, зерна и т. п.) навалом. Для балкеров характерна избыточная остой-

чивость, повышенная общая продольная и местная прочность, большое

количество отсеков при их небольшом (относительно всего судна) объе-

ме. Кроме того, балкеры нового поколения могут поочередно (либо одно-

временно) перевозить навалочный и наливной грузы (нефтерудовозы).

Ряд опасностей балкера старого поколения (чистый навалочник) мож-

но представить в виде последовательности: опрокидывание — потеря

остойчивости и плавучести — разламывание — взрыв — пожар — зага-

зованность.

Аналогичную «цепочку» можно выстроить

для всех типов специали-

зированных судов. Именно поэтому попытаемся сделать анализ и выра-

ботать рекомендации по видам опасности для основных типов специали-

зированных судов, которые используются в настоящее время.

Борьба за живучесть на танкере. Обозримая статистика аварий поч-

ти не знает случаев опрокидывания танкеров. Это объясняется особенно-

стями их эксплуатации

и конструкции. Танкер — это судно, предназна-

ченное для перевозки жидких грузов, имеющих свободную поверхность.

Влияние свободной поверхности на остойчивость выражается известны-

ми из теории корабля выражениями:

δ =−

;

iklb= , (14.1)

где

— момент инерции площади свободной поверхности жидкости

в отсеке, м

;

V — объемное водоизмещение судна, м

;

k — коэффициент формы площади свободной поверхности жид-

кости в отсеке;

l — длина отсека, м;

b — ширина отсека, м.

Танкер, имея 80–90 % площади свободной поверхности жидкости от

площади действующей ватерлинии, неминуемо должен был бы опроки-

нуться, если бы не был конструктивно защищен от этой опасности. Это

достигается установкой продольных водонепроницаемых переборок, ко-

торые квадратично уменьшают влияние свободной поверхности. В этом

случае потеря остойчивости определяется формулой:

Глава 14. Управление судном в нештатных ситуациях

539

(1)

δ=−

, (14.2)

где n — количество продольных водонепроницаемых переборок.

Вероятность гибели танкера от потери остойчивости при любых по-

вреждениях корпуса невелика.

Все танкеры конструктивно делятся на два основных класса: с мини-

мальным надводным бортом (построенные до вступления в силу конструк-

тивных требований конвенции МАРПОЛ–73) и с избыточным надводным

бортом (соблюдены требования по конструкции МАРПОЛ–73). Танкер с

минимальным надводным бортом, находясь в полном грузу, при затопле-

нии машинного помещения потопляем. Танкер с избыточным надводным

бортом практически непотопляем за счет наличия большого количества

незаполненных объемов (грузовые танки или танки изолированного балла-

ста), независимо от состояния судна (в грузу или в балласте).

Известно, что подавляющее большинство пробоин происходит в ре-

зультате столкновений или посадки на мель. Статистический анализ по-

вреждений корпуса позволяет установить закон распределения местопо-

ложения пробоины по длине судна, из которого следует, что вероятность

получения пробоины в МО танкера (при условии его нахождения в кор-

ме) в 5–6 раз меньше, чем в носовой части при столкновениях, и в 3–4

раза меньше при посадках на грунт. Поэтому конечные значения вероят-

ностей получения пробоины в МО танкера весьма невелики, и исходя из

этого танкерам назначен минимальный надводный борт. Конструктивной

защитой от затопления МО танкера при столкновениях является смеще-

ние МО в корму и уменьшение его размеров до минимально допустимых,

а при посадках на грунт — обязательное наличие двойного дна. На тан-

керах старой постройки наличие двойного дна в районе грузовых танков

не требовалось. Конвенция МАРПОЛ–73 и Протокол к ней 1978 г. тре-

буют у танкеров и продуктовозов новой постройки наличия двойного дна

по всей длине судна. Это вызвано не столько соображениями повышения

живучести танкеров, сколько мерами по защите окружающей среды в

случае посадки танкера на грунт. Одной из особенностей борьбы за жи-

вучесть танкеров является борьба за предотвращение разлива вредных

для окружающей среды веществ.

При получении пробоины в грузовых танках, если танкер в грузу,

происходит не только затопление танка водой (полное или частичное за

счет замещения груза), но и вытекание груза за борт, что является эколо-

гическим бедствием. Средств борьбы с этим бедствием на судне нет.

Управление судном

540

Уменьшить последствия этого бедствия можно переброской груза из ава-

рийного танка в пустые (если они есть), созданием крена на противопо-

ложный пробоине борт, если есть возможность этим поднять пробоину из

воды, и остановкой судна, чтобы линза нефти концентрировалась в од-

ном месте, а не растаскивалась по всей поверхности моря, если судно с

выливающейся из него нефтью будет иметь ход. Применение пластыря

бесполезно, так как, во-первых, отсутствие перепада давлений внутри

танка и снаружи не будет его прижимать к пробоине, во-вторых, выте-

кающий груз будет отталкивать пластырь от пробоины и, в-третьих, по-

скольку постановка цементного ящика в замазученном танке невозмож

на, то и постановка пластыря ничего не дает. С точки зрения безопасно-

сти самого танкера затопление любого отсека для него опасности не

представляет, за исключением случая, указанного выше. Но и в этом слу-

чае, если пробоина средняя или большая, то время затопления меньше

времени постановки пластыря, а если пробоина малая,

то она заделывает-

ся изнутри. Все это говорит о том, что применение пластыря на танкерах

неэффективно, за исключением какого-нибудь особого случая, для чего

все танкеры, независимо от размеров, снабжаются только облегченным

пластырем, в отличие от сухогрузных судов, на которых тип пластыря

зависит от размеров судна. Следует учитывать характер замещения груза

забортной водой при пробоине в грузовом танке, который сводится к

трем случаям:

– когда плотность груза меньше плотности забортной воды (нефте-

продукты, спирты), то процесс замещения кончается, когда уро-

вень воды в танке достигнет верхней кромки пробоины, выше это-

го уровня будет располагаться груз, уровень которого в танке бу-

дет всегда

выше уровня забортной воды, что может привести к вы-

давливанию груза на палубу через отверстия и неплотности горло-

вин, так как объемный запас танка на температурное расширение

может быть израсходован (это зависит от заглубления верхней

кромки пробоины);

– когда плотность груза больше плотности забортной воды (патока),

то процесс замещения заканчивается, когда

уровень груза достиг-

нет нижней кромки пробоины, выше которого будет вода;

– когда плотность груза равна плотности забортной воды, то про-

исходит полное замещение груза водой, хотя и медленно.

К сожалению, набор судовых средств борьбы с разливом груза при полу-

чении пробоины весьма ограничен и сводится к перемещению груза либо в

другие танки, либо на другое судно. Других средств на судне просто нет.

Глава 14. Управление судном в нештатных ситуациях

541

Когда танкер загружен по грузовую марку, запас общей продольной

прочности имеет околопредельные значения, рассчитанные на статиче-

ские нагрузки. В период Суэцкого кризиса, который явился одной из

причин строительства супертанкеров, в районе мыса Доброй Надежды

потерпели аварии несколько супертанкеров в результате разламывания

корпуса. Причиной этого, как выяснилось, были «волны-убийцы», харак-

терные для «ревущих сороковых». Эти волны оказались резонансными

для таких судов, и их корпуса не выдерживали динамических нагрузок. В

этом районе потерпели аварию и ряд балкеров по причине разрушения

корпусов, о чем будет сказано ниже. В конце 1970-х гг. в Европорту (Рот-

тердам) в результате нарушения технологии грузовых операций прямо у

причала разломился либерийский супертанкер.

Выше указывалось, что разламывание корпуса у танкеров (в осо-

бенности больших), по статистике аварий, имеет достаточно высокую

частоту. Известно, что главной связью, обеспечивающей общую про-

дольную прочность, является обшивка борта. Следует понимать, что

наличие пробоины приводит к уменьшению момента сопротивления

продольному изгибу корпуса, что в условиях

перераспределения на-

грузок от затопления, замещения груза или исключения части плаву-

чего объема (отсек третьей категории) может стать для судна весьма

опасным. В учебном курсе теории корабля этот вопрос не рассматрива-

ется, а завод-строитель или проектировщик судна никаких методик рас-

чета на этот случай не дает. В этих обстоятельствах капитан

, принимая

решение о переброске груза из аварийного танка в целях уменьшения

ущерба окружающей среде и сохранения хотя бы части груза, как мате-

риальной ценности, должен понимать, что действия, основанные не на

расчетах и точном знании, могут привести к прямо противоположным

результатам, и их целесообразность трудно будет впоследствии объяс-

нить. Необходимо

потребовать от судовладельца методику оценки об-

щей продольной прочности аварийного судна.

К числу особенностей борьбы за живучесть танкеров относится то,

что большинство присущих им опасностей могут проявиться одновре-

менно. Например, столкновение приводит к пробоине, что вызывает раз-

рушение связей и ослабление общей продольной прочности, затопление

части внутреннего объема, разлив нефти, повышенную

загазованность,

искрообразование, взрыв или пожар. Взрыв может в свою очередь при-

вести к пожару, пробоине, разламыванию корпуса, разливу нефти. Пожар

может вызвать взрыв и все сопутствующие ему явления. Разлив нефти,

даже не горящей, на поверхности воды существенно осложняет исполь-

Управление судном

542

зование спасательных средств. Человек в спасательном нагруднике на

воде может задохнуться в парах нефтепродуктов, надувной резиновый

плот может частично раствориться. Через огонь может прорваться только

танкерная шлюпка закрытого типа. Поэтому на танкере, как нигде, важны

действия по предотвращению аварии. Они в конечном итоге определяют-

ся уровнем трудовой и технологической дисциплины и организации

службы. При соблюдении этих условий такой потенциально опасный

объект, как груженый танкер, может не только успешно противостоять

вредным воздействиям внешней среды и внутренним отказам, но и ока-

зать помощь тем, кто в этом нуждается. Так, в 1932 г. в Индийском океа-

не советский танкер «Совнефть» спас 423 человека с горящего француз

ского пассажирского лайнера «Жорж Филиппар», и, напротив, в 1985 г. в

результате нарушения технологических норм погрузки в Вентспилсе у

причала от разряда статического электричества взорвался танкер «Люд-

виг Свобода».

Борьба с водой на танкере может вестись традиционными методами

только при пробоинах в МО, грузовом трюме и насосном отделении. При

пробоинах в

грузовых танках возникают непреодолимые трудности, ко-

торые в большинстве случаев не позволяют заделать пробоину в море, —

это невозможность нахождения людей в загазованном танке и невысокая

надежность цементного ящика в среде нефтепродуктов. Дегазация и час-

тичная очистка пробитого танка весьма проблематичны. Самой грозной

опасностью на танкере являются пожары и взрывы и создающая

условия

для их возникновения загазованность. Все горючие жидкости сами по

себе в чистом виде не горят. Горят их пары в смеси с воздухом, причем в

строго определенной концентрации, которая называется пределом взры-

ваемости. Так, у всех нефтепродуктов пределы взрываемости находятся в

диапазоне 1–10 % концентрации паров в воздухе. У других горючих

жидкостей

этот диапазон может быть значительно шире — в зависимости

от природы вещества.

Другим показателем горючести является температура вспышки и тем-

пература воспламенения. Первая всегда ниже второй. Температура вос-

пламенения — эта та минимальная температура, при которой образуется

достаточное количество паров для устойчивого горения при наличии ис-

точника воспламенения. Не следует путать температуру воспламенения

температурой самовоспламенения, которая по величине значительно вы-

ше первой. Взрыв и пожар — это явления одной природы, но протекаю-

щие по-разному во времени. Для каждого из них нужны определенные

условия. Явления эти взаимообратимы. Взрыв может привести к пожару,

Глава 14. Управление судном в нештатных ситуациях

543

а пожар зачастую перерастает во взрыв. Взрыв, как правило, происходит

в условиях возгорания в замкнутом объеме.

Вероятность возникновения предпосылок пожара (неисправность су-

дового оборудования, нарушение противопожарных режимов, слу-

чайности и т. д.) на танкерах и сухогрузных судах одинакова, но веро-

ятность возникновения самого пожара, как и его последствий, на танке-

рах значительно выше за счет постоянного наличия благоприятной для

взрыва и пожара среды.

При возникновении пожара в районе жилой надстройки, машинного

помещения, сухогрузного трюма или кладовых борьба с огнем на танкере

отличается от аналогичных мер на универсальном судне только примене-

нием более мощных и эффективных средств пожаротушения (пена, по-

рошок, хладоны

, инертные газы) и запуском систем профилактики (водя-

ного орошения грузовой зоны, водораспыления). Следует понимать, что

такие стационарные системы пожаротушения в районе грузовой зоны

танкера, как система инертных газов, хладонов, водораспыления, ороше-

ния, выполняют только предупреждающую возникновение пожара роль.

Если горит легковоспламеняющийся и взрывоопасный груз, судовых

мощностей пожаротушения недостаточно, и нужно

снимать экипаж, пока

целы спасательные средства, так как рано или поздно произойдет взрыв.

Нельзя рисковать жизнью экипажа, посылая его на борьбу с горящей на

судне нефтью, тем более, что это малоперспективно.

Серьезную опасность представляет накопление статического электри-

чества, потенциал которого может достигать нескольких кВ. Это явление

связано с характером груза и

технологией его налива и слива и вызывает-

ся трением турбулентного потока жидкости в трубопроводах или трени-

ем струи о воздух при ее свободном падении. Накопление и искровой

разряд статического электричества предотвращаются строгим соблюде-

нием технологических требований при грузовых операциях, заземлением

трубопроводов и корпуса судна, инертизацией загазованных объемов.

Разработаны новые технологии

погрузки, зачистки и дегазации тан-

ков. Применяются новые огнегасительные средства и ужесточенная сис-

тема требований к противопожарному оборудованию и мерам защиты.

Таким образом, особенности борьбы за живучесть танкеров вытекают из

особенностей их эксплуатации и степени потенциальной опасности этих

судов для окружающих. Они сводятся к следующему: соответствующей

форме организации повседневной службы и

борьбы за живучесть; систе-

ме профилактических мероприятий; разработке и применению техноло-

гических норм грузовых и сопутствующих им операций, исключающих

Управление судном

544

аварии; конструктивной и противопожарной защите; ужесточению тре-

бований по оснащению систем обнаружения и борьбы с пожаром; приме-

нению в первую очередь на этих судах новейших достижений науки и

техники в вопросах взрывопожаробезопасности.

Особенности борьбы за живучесть на балкерах и нефтерудовозах.

Выше приводился рейтинг опасностей для балкеров. Опрокидывание

балкера происходит от смещения груза в результате действия инерцион-

ных сил на качке и «сухого» смещения груза в случае избыточной остой-

чивости, резонанса или в результате разжижения навалочного груза. Раз-

жижение в свою очередь может быть либо тиксотропным — в результате

миграции внутренней влаги груза вверх или вниз (в зависимости от на-

правления градиента

температуры), либо в результате попадания заборт-

ной воды в трюм, загруженный навалочным грузом. Следует понимать,

что тиксотропное разжижение происходит медленно и прогнозируется с

помощью контроля термовлажностного режима. Разжижение груза из-за

попадания забортной воды через пробоину и его смещение вообще не

поддается расчету, так как, помимо действия свободной поверхности

жидкости, возникает

кренящий момент от смещения груза, количество и

величина смещения которого неизвестны.

Ряд опасностей балкера нового поколения (нефтерудовозы, нефтена-

валочники) имеет другой порядок и выглядит так: загазованность —

взрыв — пожар — потеря плавучести — разламывание — опрокидыва-

ние. Различие рейтинга опасностей балкеров старого и нового поколений

объясняется их конструктивными различиями и различиями в технологи-

ях

перевозки и загрузки.

Все балкеры имеют ограничения по верхнему пределу метацентриче-

ской высоты, так как избыточная остойчивость порождает инерционные

силы на качке, способные вызвать конструктивные разрушения и смеще-

ние груза.

Нефтерудовозы конструктивно и технологически более совершенны,

они имеют двойные борта, между которыми размещаются танки для

жидкого груза или балласта. У них

имеются и подпалубные скуловые

танки, используемые как средство повышения общего центра тяжести

при их заполнении и, вследствие этого, ограничения избыточной остой-

чивости по верхнему пределу значений метацентрической высоты. Кроме

того, на них предусмотрены варианты загрузки трюмов через один, что

при том же количестве груза повышает общий центр тяжести судна. Осо-

бенности конструкции и определяют особенности борьбы за живучесть

балкера.

Глава 14. Управление судном в нештатных ситуациях

545

Статистика Ллойда зафиксировала несколько случаев взрывов больших

нефтерудовозов, которые можно отнести к числу технологических аварий.

Это, как правило, происходит при наличии пустых недегазированных тан-

ков после перевозки нефтепродуктов.

Нефтерудовоз имеет систему инертизации танков, мощную балластную

систему, которая может быть использована и при осушении отсеков.

От проникновения воды внутрь корпуса балкер может быть защищен

двойными бортами, а от распространения воды по судну — значительно

большим количеством водонепроницаемых переборок, чем универсаль-

ное судно. Однако в случае серьезного столкновения оба контура обшив-

ки (внешний и внутренний) могут оказаться поврежденными, и тогда во-

да проникнет в отсек. Если отсек пустой, то использование мощных сис-

тем осушения

может существенно облегчить или даже спасти положение.

При наличии пробоин заводка пластыря на этих судах не имеет смыс-

ла (за исключением машинного помещения), так как на балкерах старого

поколения осушение затопленного трюма с грузом рудных концентратов

судовыми осушительными насосами может оказаться весьма проблема-

тичным из-за того, что, во-первых,

суспензия вода — груз забьет прием-

ные сетки, а, во-вторых, твердая фаза суспензии, имея абразивную при-

роду, выведет из строя осушительные насосы.

Коэффициент проницаемости трюмов на балкерах нового поколения

будет зависеть от степени их загрузки, что в свою очередь зависит от

удельного погрузочного объема (УПО) перевозимого груза. Согласно

существующим Правилам, типовые

планы загрузки балкеров разрабаты-

ваются для диапазонов УПО от 0,2 до 1,4 м

/т. Если перевозится груз с

УПО, равным 1,5 м

/т и более, то практически все трюмы заполняются

полностью. При перевозке грузов с малым УПО часть трюмов остается

пустой. В этом случае заполнение водой пустого трюма будет равносиль-

но потере части запаса плавучести судна. И наоборот, коэффициент про-

ницаемости полностью загруженного трюма будет минимальным. На

балкерах старой постройки, когда план

загрузки предусматривает равно-

мерное распределение груза по длине судна, проникновение воды в отсек

с грузом вызовет его разжижение, образование свободной поверхности и

как следствие появление больших кренящих моментов, значения которых

могут превышать опрокидывающие моменты.

На балкерах большой длины (аналогично танкерам) наличие большой

или даже средней пробоины может существенно ослабить общую про

дольную прочность за счет разрушения продольных связей (набора) и

основной связи — обшивки борта.