Управление судном

/

4

Содержание

Введение

1. Навигационные условия плавания в каналах и фарватерах

1.1 Анализ аварийности на БДЛК

1.2 Управление движением судов в канале

1.3 Оценка навигационной обстановки

1.4 Особенности навигации по БДЛК в ночное время

2. Система управления движением судна

2.1 Система управления маневрированием

2.2 Способы управления движением судна

2.3 Средства управления движением

3. Навигационный план проводки судна по БДЛК

3.1 Особенности выполнения поворота в канале

3.2 Одерживание поворотов

3.3 Особенности использования створов при плавании по каналам морского судна

3.4 Навигационный план лоцманской проводки судна по БДЛК

4. Экономическое обоснование

4.1 Технико-экономическое обоснование учёта маневренных характеристик судна при плавании судна по каналам и фарватерам

4.2 Определение экономического эффекта от повышения точности обсервации судна

4.3 Технико-экономическое обоснование учета факторов, которые влияют на аварийность в судоходстве

5. Охрана труда

5.1 Рекомендации по оставлению судна и обеспечение выживания людей

5.2 Основные положения теории риска в судоходстве

5.3 Системы аэрозольного пожаротушения

5.4 Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73/78) - International Convention for the Prevention of Pollution from Ships (MARPOL-73/78)

6. Охранные мероприятия и гражданская оборона на судне

6.1 Кодекс ОСПС: оценка охраны и уязвимости судна для террористических действий

6.2 Признанные организации (RO): функции, полномочия, роль в охране

6.3 Специальные мероприятия на борту судна, способствующие минимализации рисков захвата судна пиратами

Заключение

Список литературы

плавание судно аварийность морской

Введение

Плавание по речным участкам и маневрирование при швартовных операциях сочетает в себе ограничения свойственные движению в узкостях и на мелководье. Ограниченная ширина и глубина движения изменяет характер влияния гидромеханических сил на корпус судна и усложняет управление.

При объяснении характера влияния внешних условий на судно используют два уравнения - уравнение неразрывности и уравнение Бернулли. Уравнение неразрывности жидкости характеризует увеличение скорости потока при уменьшении просвета между корпусом судна и днищем, а уравнение Бернулли объясняет уменьшение давления сил поддержания, в результате чего происходит проседание судна и изменяется характер волнообразования, что приводит к увеличению сопротивление движению. В связи с перераспределением давления вдоль корпуса изменяются маневренные свойства судна, и ухудшается его управляемость.

Однако после того как канал построен и объявлены его параметры судоводителю необходимо определить какие предельные размеры судна могут быть допущены к прохождению через него.

Другим вопросом является задача выполнения организационно - распорядительных мероприятий для того, чтобы полностью использовать проектные возможности канала. Кроме того необходимо уточнить, насколько принятые проектные решения соответствуют практике мореплавания и возможностям современной теории и практики управления судном. Чрезмерный запас по параметрам канала и перестраховка при разрешении проводки приводит к экономическим потерям и потерянной выгоде.

Поэтому необходимо выполнять пробные проводки судов, геометрические размеры которых и параметры маневрирования (ширина полосы, параметры поворота, осадка) находятся в предельных соотношениях. По результатам таких проводок можно экспериментально установить соответствие проектных решений практики судовождения и обосновано составлять правила плавания по БДЛК и ХМК, а также обязательные постановления по порту. Необходимость увеличения грузооборота по БДЛК и повышение геометрических размеров судов, которые необходимо проводить по каналу, требуют анализа возможностей канала, с учетом заложенных при проектировании параметров, таких как ширина, глубина и геометрические размеры поворотов. Установленные правилами параметры судов, которые могут проходить по каналу, и введенные ограничения по времени суток не всегда достаточно обоснованы. В результате государство теряет возможные доходы в бюджет, которые могут быть заработаны, а в некоторых случаях и престиж.

Нормативные документы, на основании которых был спроектирован и построен канал, устарели и требуют пересмотра некоторых положений, которые проверены практикой эксплуатации, возможно даже реконструкции или модернизации некоторых участков для того, чтобы увеличить пропускную способность и обеспечить безопасное прохождение судов большего водоизмещения. Кроме того морские суда, суда смешанного плавания и речные имеют различное устройство рулевой рубки и ходового мостика. Это определяет необходимость организации управления судном на мостике различным образом. Так речные суда и суда смешанного плавания обычно имеют круговой обзор на мостике, что позволяет эффективно использовать обратные створные знаки. В то же время морские суда такой возможности не имеют и для обеспечения маневрирования они используют либо только плавучие знаки ограждения, либо необходимо организовать дополнительную вахту для оперативного наблюдения за створными знаками и удержания на серединной линии канала. В противном случае происходит потеря ориентировки на канале и посадка на мель либо касание бровки. При выполнении настоящей работы использовался системный подход, суть которого заключается в анализе причин аварийности и разработке мер по ее предупреждению и учете при практической эксплуатации.

1. Навигационные условия плавания в каналах и фарватерах

1.1 Анализ аварийности на БДЛК

В процессах судовождения одновременно присутствуют операторская деятельность и автоматическое управление, а при плавании в стесненных условиях и во время морских операций, преобладающей остается работа оператора. При этом автоматизированы только отдельные функции по обработке информации. Вместо непосредственного управления судном, человек-оператор отделен от объектов управления, а взаимодействует с их информационными моделями. Это привело к ужесточению требований к его психофизиологическим функциям. Характеристики деятельности оператора, которые определяют процесс приема, переработки и передачи информации при интеллектуальной деятельности включают анализаторы, память, скорость реакций, антропометрию и надежность выполнения человеком управленческих функций.

Каждая из указанных характеристик оказывает влияние на работу оператора и, естественно, на безопасность управления судном

Безопасность плавания определяется надежностью работы судоводителя - оператора как элемента процесса управления, принимающего окончательное решение по выбору стратегии, тактики и технологии маневрирования. Проявляется это в интегральном показателе - уровне аварийности, исследование которого позволяет определить характер и причины возникновения происшествий для разработки мер по его снижению.

Для более подробного расследования происшествий рассмотрим материалы, имеющиеся в инспекциях портового надзора Украины и судебных экспертиз, выполненных в работе. Это позволит установить причину аварийных происшествий связанную с операторской деятельностью и наметить меры по их предупреждению.

Для более детального анализа причин происшествий, связанных с операторской деятельностью, включая случаи наличия лоцмана на борту, рассмотрим аварийность в Северо-западной части Черного моря и наиболее опасной его части - Бугско - Днепровско - Лиманском канале (БДЛК). По условиям плавания они относятся к самым сложным в навигационном отношении районам судоходства Украины.

Теоретически обоснованные размеры судов и других объектов, разрешенных к проводке по каналам, указанные в 'Правилах плавания и лоцманской проводки судов в северо-западной части Черного моря, в Бугско-Днепровско-Лиманском и Херсонском морском каналах', следующие: по БДЛК - длиной до 215 м., с осадкой до 10,3 м.

Судоходство в северо-западной части Черного моря осуществляется в течение всего года и круглосуточно. Количество проходов судов по БДЛК за 1978-2008 г.г. в среднем - 13446 в год, что свидетельствует о значительной интенсивности судоходства.

Сводные данные аварийных случаев в северо-западной части Чёрного моря, за 1978-2008г.г. приведены по БДЛК в табл. 1.1.

При рассмотрении приняты определения: светлое время суток - от восхода до захода солнца по поясному без учета времени сумерек; тёмное время суток - принято от захода до восхода солнца по поясному без учета сумерек. Видимость ограниченная - менее 2-х миль, видимость хорошая - более 2-х миль.

На БДЛК произошло: аварий - 76; аварийных происшествий - 31; эксплуатационных повреждений - 12.

Всего в северо-западной части Черного моря произошло 204 происшествия: аварий - 76; аварийных происшествий - 94; повреждений-34.

По видам аварийные случаи распределяются следующим образом.

На БДЛК: посадка на грунт - 33; столкновения - 12; навалы - 15; ледовые случаи - 12; по техническим причинам -4.

Всего в северо-западной части Черного моря: посадка на грунт - 81; столкновения - 26; навалы - 30; ледовые случаи - 20; по техническим причинам - 16.

По причинам аварийные случаи распределяются следующим образом.

На БДЛК: потеря ориентации оператором- 26; ошибка в управлении судном - 9; нарушение МППСС и местных правил - 12; конструктивные недостатки и скрытые дефекты - 2; нарушение ПТЭ механизмов судна - 1; форс-мажорные обстоятельства - 11.

Таблица 1.1. Статистика аварийности по БДЛК

На ХМК: потеря ориентации - 29; ошибка в маневрировании и ошибка в управлении судном - 31; нарушение МППСС и местных правил - 18; конструктивные недостатки и скрытые дефекты - 7; нарушение ПТЭ механизмов судна - 7; форс-мажорные обстоятельства - 20.

По региону: потеря ориентации - 55; ошибки в управлении при маневрировании судном - 40; нарушение МППСС и местных правил - 30; конструктивные недостатки и скрытые дефекты судна - 9; нарушение ПТЭ механизмов судна - 8; форс-мажор - 31.

Как следует из анализа аварийности судов за 1978 - 2008 г.г. первое десятилетие макропоказатели аварийности были более высокими, чем в последующие годы. Во втором десятилетии они снизились на 44%. Последние 5 лет исследуемого периода имеют незначительную тенденцию к снижению, по сравнению со вторым десятилетием. Навигационные аварии составляют 79%, что в два раза превышает среднестатистические показатели в мире.

По известному состоянию видимости во время происшествия, полученному из записей в судовых журналах, составлена таблица 1.2. К анализу принято 106 навигационных происшествий из общего числа 173. Наибольшее количество посадок судов на грунт произошло при ограниченной видимости. Столкновения судов и навалы не зависят от видимости.

Таблица 1.2. Зависимость количества аварийных случаев от условий видимости

Влияние времени года на число происшествий приведено в таблице 1.3.

Таблица1.3. Сезонные колебания аварийности по региону

Из анализа следует, что наибольшее количество происшествий произошло осенью. Из 153 случаев в осеннее время года произошло 47, что составляет более 30%, зимой - 27%, весной - 24%, летом - 18%.

Интересным представляется влияние времени суток, которое определяется квалификацией оператора. Результаты такого анализа приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Распределения аварийности по вахтам

Поскольку в журналах учета капитанами портов не всегда указывалось время происшествия, для детального анализа было принято только 92 аварийных случая. Распределение по вахтам в 1978-2008 г.г. выглядит следующим образом: старших помощников капитана - 34,8 %; вторых помощников капитана - 21,7 %; третьих помощников капитана - 43,5 %. Происшествия на вахтах третьих помощников говорит о недостаточном контроле над их работой со стороны капитанов судов.

Без учета аварийных случаев по техническим причинам, к анализу принято всего158 морских происшествий, из них с лоцманом на борту произошло 43, без лоцмана - 115. Эти данные свидетельствуют о том, что лоцманская проводка является эффективным средством повышения навигационной безопасности.

Анализируя происшествия, необходимо отметить, что посадка на грунт, столкновения и навалы происходили из-за потери ориентации, ошибочного маневрирования в стесненных акваториях - портах и каналах, как правило, в сложных навигационных условиях плавания.

Основной обобщенной причиной таких аварий является отсутствие типовых алгоритмов деятельности судоводителя при плавании в стесненных условиях, а также пренебрежение подготовкой к лоцманской проводке, как элементу навигационного планирования перехода судна с целью улучшения ориентировки при управлении, а также недостаточное использование услуг лоцмана.

С точки зрения деятельности оператора ошибки возникают в процессе приема зрительной информации, из-за необходимости ее обработки. Этот этап сбоев в управлении характеризуется потерей ориентировки, на долю которых приходится 31,8% из 173-х принятых к анализу случаев. Для их устранения необходимо обрабатывать информацию и представлять ее оператору в виде процедурных рекомендаций, которые однозначно им воспринимаются.

Если оператору необходимо производить обработку поступающей декларативной информации по контролю над параметрами процесса управления для корректировки плановой траектории из-за того, что произошло изменение внешних воздействий и переменных ограничений, это приводит к ошибкам в управлении процессом маневрирования, на долю которого приходится 23,1%. Для повышения безопасности необходимо разрабатывать кибернетическую систему поддержки принятия решения.

Задержки в интеллектуальной деятельности оператора влияют на скорость и надежность принятия решения и контроля над его реализацией. Этот этап приводит к ошибкам в соблюдении правил плавания, на долю которых приходится 17.5% из всех случаев происшествий.

Антропометрические характеристики оператора определяют условия функционирования его физиологических систем, и выявить их по результатам анализа не удается из-за отсутствия соответствующих сведений. Однако, как известно, они непосредственно влияют на процесс управления и требуют отдельного исследования.

Безопасность маневрирования в рассматриваемых случаях не обеспечивалась из-за отсутствия сведений о маневренных характеристиках судна, как объекта управления и данных о его текущем состоянии, которые должны обеспечить средства судовождения для контроля над процессом движения.

Посадки на грунт произошли в 46.8% из 173-х случаев, принятых к анализу. Из-за недостаточного информационного обеспечения процесса судовождения, как на самом судне, так и извне, отсутствие методов и способов контроля со стороны береговых СНО не позволило предупредить посадки на грунт (47%) и навалы на береговую черту и знаки ограждения(17%).

Недостаточным оказалось и информационное обеспечение текущих параметров движения и положения судна, отсутствие методики предварительного планирования управления, систем поддержки принятия решения и алгоритмов действий оператора при управлении маневрированием, что не позволило предупредить столкновения в 15,0%, посадку на мель в 47% и навалы в 17%.

Выполненный анализ показал различие в требованиях к оператору при маневрировании в море и в стесненных условиях. В первом случае преобладает использование технических устройств, а обзорно - сравнительный метод используется только на заключительной стадии. В стесненных условиях преобладает использование глазомерных способов оценки маневрирования, что существенно увеличивает нагрузку на психофизиологические параметры оператора.

При решении задачи расхождения повышаются требования к быстродействию работы оператора и увеличивается нагрузка на память и мышление, что требует устного решения задачи, без использования технических средств. Концепция безопасного управления, предполагает согласование факторов маневрирования и характеристик оператора и создание алгоритмов интеллектуальной деятельности, путем:

- структурирования тактических и оперативных задач и разработки алгоритмов интеллектуальных действий оператора при управлении движением;

- разработки алгоритмов текущего контроля расхождения и способов корректировки первоначального плана;

- разработки алгоритмов текущего контроля параметров движения и положения, включая криволинейное движение, и визуализацию текущей ситуации расхождения;

- организация дополнительной вахты для контроля серединной линии по обратным створам на мостике морских судов;

специальный контроль времени и номера латеральных знаков, которые установлены на бровке канала, что позволить предупредить потерю ориентации и четко контролировать прохождение судна по линии намеченного пути.

1.2 Управление движением судов в канале

При движении судна в канале происходит перераспределение зон давления и в результате в районе носа образуется зона повышенного давления, а в районе кормы - зона пониженного давления. Это приводит к тому, что при приближении носа судна к бровке канала происходит его отталкивание, а кормы - притягивание.

При рассмотрении движения судна определяющими будут следующие параметры канала: ширина канала; глубина канала; радиус округления на поворотах; ширина канала на поворотах.

При рассмотрении движения судна определяющими будут следующие параметры судна: длина между перпендикулярами ; ширина судна ; точность оценки места судна радиальная СКП -; ширина маневренного смещения ; максимальная осадка .

Существующими нормативными документами по БДЛК введено ограничение судов, которые могут проходить по каналу по длине - 215 метров, и по осадке 10,3 м.

При рассмотрении безопасности плавания будем использовать четыре основных геометрических характеристики корпуса судна: максимальная длина ; длина между перпендикулярами L_ЃЫЃЫ; ширина судна ; максимальная осадка . При этом значение L_ЃЫЃЫ будем использовать при рассмотрении ширины полосы занимаемой судном при движении и оценке ее соотношения с шириной канала и безопасного прохода, а значение при маневрировании в стесненных условиях и швартовке у причала.

При самостоятельном движении судна по каналу ограничениями при движении являются три фактора: глубина на канале; ширина маневренного смещения при движении; радиус закругления поворотов.

Глубина на канале ограничивает осадку судна, которая определяется величиной навигационного запаса под килем. Это вызывает необходимость устанавливать предельную осадку при загрузке.

Ширина маневренного смещения и точность оценки места судна влияют на допустимую длину судна, которое может пройти через данный участок.

Для уточнения используемых понятий и обоснования разрабатываемых рекомендаций приведем определение основных параметров, характеризующих движение судна при рыскании относительно линии заданного курса.

Представим судно в виде прямоугольника с шириной и длиной между перпендикулярами с характерными точками: центр тяжести G, который при рассмотрении вопросов управления принимают находящимся на мидель шпангоуте; центр управления ЦУ - точка на судне в которой находится лицо производящее глазомерное определение положения судна и управляющее маневрированием; крайние точки ватерлинии по носу Н_л и Н_п; крайние точки ватерлинии по корме К_л и К_п .

Под шириной полосы, занимаемой судном при маневрировании, будем подразумевать (см. рис. 1.1.) величину проекции крайних точек характерного линейного размера на линию, перпендикулярную вектору перемещения судна:

(1)

где С - суммарный угол сноса.

Ширину маневренного смещения У_м определяют по формуле:

У_м = 2 У_о + В_п (2)

где У_о - боковое отклонение ЦТ от линии намеченного пути за счет рыскания. Его можно определить из выражения:

У_о = V t₃ sin (t), (3)

где t₃ - время запаздывания в обработке информации в системе управления; (t) - угол рыскания.

Рисунок 1.1. - Вероятная ширина полосы при движении судна

Вероятную ширину полосы маневренного смещения определяют путем линейного сложения У_м и среднеквадратической погрешности определения места судна М_о:

У_мв = У_м + 2М_о (4)

Необходимым и достаточным условием безопасного прохождения одиночного судна через опасный район стесненных вод является выполнение требования, чтобы допустимая ширина безопасной полосы движения У_мд, снимаемая с карты, была больше вероятной ширины полосы У_мв т.е. У_мд > У_мв. Из этого неравенства можно определить требования к точности определения места для обеспечения безопасного прохода опасного района стесненных вод, с учетом максимального значения угла сноса С = 90° - arctg (В/L), когда ширина полосы, занимаемой судном, максимальна и равна L_x:

M_o < 0,5 У_мв - У_о - 0,5 L_x. (5)

Проектная глубина акватории причалов порта отсчитывается от расчетного (низкого) судоходного уровня воды. В соответствии с существующей классификацией портов по категориям отметка (высота) расчетного судоходного уровня воды должна иметь обеспеченность, равную для портов 1-й и 2-й категории-- 99%-3-й категории - 97%; 4-й --95--97%. Акватория причала Нибуллон может быть отнесена к 3 - й категории и необходимо иметь обеспеченность 97%.

Для портов, расположенных на естественных водных путях, отметка расчетного уровня не должна быть выше отметки проектного уровня воды, а для портов на водохранилищах - не ниже отметки уровня его навигационной сработки.

Запас воды под килем состоит из следующих составляющих:

- проседание судна от движения Н_пр;

- запас воды на ошибку промера ;

- запас воды на заиливание ;

- запас на ошибку от определения осадки ;

- запас на крен ;

- запас воды на волнение моря .

Для каналов проседание рассчитывается по формуле Барраса:

(6)

где - - скорость движения судна в м/с;

- коэффициент полноты подводной части корпуса судна.

Запас воды на ошибку промера при объявленной глубине 11,2 м составляет 0,15 м.

Запас воды на заиливание составляет 0,1 м.

Запас на ошибку от определения осадки можно принять равным 0,05 м.

Запас на крен при маневрировании со скоростью около 5 узлов практически в расчет принимать не следует.

Запас воды на волнение моря обычно принимают равным до 10% от осадки, однако учитывая, что акватория защищена от действия волнения, этот запас можно принять равным 0,1 м.

Учитывая объявленную глубину на канале равной 11,2 м и суммарный запас воды под килем, с учетом всех поправок, равный 0,8 м, загрузку в портах, использующих БДЛК, можно производить до максимальной осадки 10,4 м.

Судоходная обстановка колена должна обеспечивать безопасное и бесперебойное судоходство по каналу днем, ночью и при ограниченной видимости.

Такие условия создаются путем рационального размещения береговых и плавучих знаков навигационного ограждения, а также соблюдение правил их технической эксплуатации и своевременного оповещения судоводителей об изменении условий плавания.

По плотности движения судов первое колено Николаевского порта можно отнести водному пути с интенсивным судоходством. Это определяет требования к составу и количеству береговых и плавучих знаков навигационного ограждения судового хода.

На БДЛК по условиям плавания необходима установка двух групп знаков - ходовые о оградительные. К ходовым знакам относятся створные знаки, которые обозначают направление судового хода. Оградительные знаки обозначают границы судового хода или отдельные препятствия.

Поскольку при обеспечении плавания основным способом оценки места относительно знаков навигационного ограждения является глазомерный обзорно - сравнительный, то дальность видимости знаков и точность маневрирования будет зависеть от остроты зрения судоводителя.

Для характеристики способности глаза видеть предметы применяют параметр - острота зрения. Под остротой зрения понимают минимальное угловое расстояние между двумя точками , когда глаз видит их раздельно. Условно принято за величину нормальной остроты зрения считать одну угловую мин.

Чувствительность глаза человека характеризуют порогом контрастной чувствительности. Судоводитель может увидеть предмет тогда, когда его яркость будет больше порога контрастной чувствительности.

В связи с этим дальность видимости знаков обстановки подразделяют на геометрическую (географическую) и оптическую.

Геометрическая дальность видимости определяется сферичностью земной поверхности и может быть определена по известному выражению

, (7)

где - высота знака над уровнем воды, м;

- высота глаза наблюдателя над уровнем воды, м.

Оптическая видимость представляет собой дальность видимости предметов с учетом прозрачности атмосферы.

Для обеспечения безопасности плавания на БДЛК преобладают линейные створные знаки, которые указывают только ось судового хода. Подробная характеристика створов приведена в паспорте БДЛК. Из всех основных характеристик наибольший практический интерес для судоводителя представляют:

- дальность действия створа - представляет собой расстояние от переднего знака до конечной точки створной линии, км;

- боковое уклонение - представляет собой расстояние по нормали к оси створа, на которое допустимо уклонения судна в момент обнаружения выхода с линии створа, м;

- разнос знаков - представляет собой расстояние между створными знаками по оси створной линии, км.

Расчет дальности действия створа можно определить по известной формуле

. (8)

Если угол между двумя створными знаками равен нулю, то его стороны для судоводителя на плоскости сливаются в прямую линию (створ), используемую для плавания на прямолинейных участках фарватера.

Расчет бокового уклонения можно определить по формуле

. (9)

Для всех створов обычно выставляется требование, чтобы величина допустимого уклонения была бы меньше половины ширины фарватера, т.е. . Однако для анализа створов БДЛК необходимо, чтобы величина бокового уклонения на наиболее удаленной точке колена, которую обслуживает данный створ, была бы меньше чем допустимая. Значение .

Плавучие знаки судоходной обстановки на БДЛК представлены в виде буев, выставленных на кромке фарватера.

В составе судоходной обстановки основными являются береговые знаки, как более надежные в действии и удобные в эксплуатации. Плавучие знаки дополняют береговую обстановку на тех участках, где кроме направления судового хода, необходимо контролировать маневрирование судов.

Другой особенностью канала является тот факт, что по нему плавают речные и морские суда и суда смешанного плавания. Обычно речные и смешанного плавания суда имеет ходовой мостик и рулевую рубку, приспособленные для кругового обзора. Поэтому они подготовлены для контроля места судна по прямым и обратным створам.

На морских судах рулевая рубка обычно устроена так, что для обзора обстановки с кормовых румбов необходимо выходить на крыло или подниматься на верхний мостик. По этой причине для контроля положения судна на серединной линии приходится выставлять специального наблюдателя, либо довольствоваться информацией только плавучих знаков. Именно по этой причине происходят аварийные происшествия, связанные с потерей ориентировки и посадкой на мель и касания бровки.

1.3 Оценка навигационной обстановки

Схема БДЛК приведена на рис.1.2., а навигационная обстановка в БДЛК на рис.1.3. Элементы современной трасы канала, которые предстоит пройти судну приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 Элементы трасы перехода к причалу ООО 'Нибуллон'

Для анализа навигационной обстановки произведем сравнительный анализ характеристик створов, установленных на БДЛК, который позволит установить точность оценки места и удержания судна на серединной линии.

Основным параметром, который представляет интерес для управления маневрированием, является чувствительность створов. Поскольку она непосредственно влияет на точность визуальной оценки места и вероятной ширины маневренного смещения, то оценку будем производить по предельному расстоянию от створов. Если точность достаточна и вероятная ширина полосы меньше предельной то будем считать, что створы можно использовать на протяжении всего колена. В противном случае необходимо использовать только плавучие знаки ограждения.

Сводная таблица данных створов БДЛК, согласно существующего паспорта, приведена в таблице 1.6.

Для оценки возможности прохождения судна по данному колену необходимо определить максимальное боковое отклонение на начало использования данного створа , которое примем за радиальную среднеквадратическую погрешность оценки места судна . Для наглядного представления изобразим судно в виде окружности, диаметр которой равен длине судна между перпендикулярами L, как приведено на рис.1.4.

Условием безопасного прохождения судном канала по ширине маневренного смещения является выполнение условия

(10)

Значение максимального угла рыскания, которое может быть допущено при самостоятельном следовании судна можно определить из выражения

. (11)

Разрешив уравнение (24) относительно получим

. (12)

При точности оценки места судна на канале и смещении, значение . Это означает, что при прохождении канала шириной 100 м и судне шириной В = 47,2 м. и длиной = 300 м необходимо следовать со скоростью более 5 узлов при самостоятельном движении и скорости ветра до 10 м/с. Если рыскание при прохождении канала будет больше то проход такого судна по каналу невозможен и необходимо принимать меры для уменьшения угла рыскания путем увеличения скорости или использования буксиров.

При движении по каналу в штормовых условиях (см.рис.1.5.) ширина вероятной полосы маневренного смещения будет увеличиваться за счет введения поправки в курс на величину угла сноса С . Для удержания судна на серединной линии возможное отклонение влево будет ограничено значением ц_мах- с, а вправо ц_мах + с .

При оценке возможности захода судна с максимальными размерами в порт по каналу заданной ширины необходимо ограничивать либо погодные условия, либо предусматривать меры для уменьшения рыскания. Такими мерами могут быть: использование буксиров; повышение точности определения места глазомерными или инструментальными способами.

Исходные данные для расчета максимального бокового отклонения и результаты расчета приведены в табл.1.7. Там же приведены значения бокового отклонения, взятые из паспорта БДЛК.

Расчетная формула для оценки бокового смещения может быть получена из формулы (23) после несложного преобразования

, (13)

где - боковое смещение, м; - расстояние от переднего створного знака, до места нахождения судна, для каждого створа будем рассчитывать точку, в которой судно выходит на створ, км; - расстояние между знаками, км.

Таблица 1.6.-Сводная таблица данных створных знаков БДЛК

Таблица 1.7.- Сводная таблица расстояний от переднего знака и величины бокового уклонения

Для того чтобы оценить качество створов для прохождения судна типа СН - 70 по БДЛК произведем расчет ширины полосы, занимаемой судном при ветре до 15 м/с

При скорости 6 узлов ( 3.09 м/с), времени запаздывания равном 15 секунд и угле рыскания 5⁰, величина маневренного смещения составит

.

С учетом ширины канала 100 метров и зависимости (24) , требуемая точность определения серединной линии по створам равна

Таким образом, створные знаки обеспечивают необходимую точность оценки места судна визуальным способом, за исключением первого, пятого, восьмого, одиннадцатого (прямого и обратного) колена канала.

При ветре до 10 м/с

Таким образом, створные знаки обеспечивают необходимую точность оценки места судна при ветре до 10 м/с, за исключением первого и одиннадцатого обратного створа канала.

1.4 Особенности навигации по БДЛК в ночное время

Анализ навигационных происшествий, которые произошли на канале в ночное время, показывает, что основной причиной происшествий является потеря ориентировки при отсутствии лоцмана на борту.

С точки зрения способности человека, оценивать положение судна на серединной линии по створам ночью, она даже выше, чем в дневное время. Это обусловлено тем, что глаз оценивает положение по точечному источнику света, что делает створ более чувствительным.

Кроме того плавание ночью требует более тщательной подготовки к прохождению канала со стороны штурманского состава. Несмотря на то, что проводку осуществляет лоцман, на капитане сохраняется ответственность за безопасность плавания.

Сущность информации, необходимой для управления судном при плавании по фарватеру заключается в следующем.

В открытом море контроль за перемещением судна осуществляется с помощью прокладки пути на карте и периодических обсерваций. При этом судоводителя вполне удовлетворяет регистрация места судна в географических координатах.

При плавании в узкостях, особенно по фарватерам и каналам, судно должно двигаться по строго определенному пути и судоводитель, прежде всего, заинтересован в знании места относительно этого пути. Поэтому полученное в результате обсервации место оценивается в первую очередь для выявления величины смещения судна с заданного маршрута, а также для выявления ошибки в пройденном расстоянии. Величина смещения дает возможность судить об опасности выхода за бровку фарватера, знание ошибки в плавании важно при необходимости правильного выполнения поворота с одного колена фарватера на другое. Более того, изменение окружающей обстановки при плавании в узкостях происходит настолько быстро, что возможность непрерывной регистрации места судна на карте вручную во многих случаях очень ограничена. Чаще всего правильность движения судна по фарватеру оценивается путем глазомерного наблюдения его положения относительно навигационных ориентиров или знаков ограждения.

Способ глазомерной проводки применяется повседневно при лоцманской работе. Ориентируясь, например, по ведущему створу, лоцман тем самым контролирует положение судна относительно осевой линии фарватера, не превышая допустимого уклонения, границей которого служит линия вех или буев. Аналогично, по наблюдению навигационных ориентиров контролируется и продольное положение судна на фарватере относительно какой-либо опорной точки (точка поворота, точка начала фарватера, середина прохода между молами в гавань порта и т.п.).

Если проводка осуществляется в тумане, то установление величины смещения судна с оси фарватера и ошибки в пройденном расстоянии становится главной задачей судоводителя. Поэтому любая навигационная система, предназначенная для обеспечения плавания в узкости в плохую видимость, должна выдавать такую информацию, которая позволила бы установить положение судна относительно оси фарватера именно в виде величин смещения и ошибки в плавании.

Другая особенность плавания в узкостях-это необходимость быстрого использования информации для управления судном. Поэтому вторым требованием к информации для обеспечения плавания по каналам является минимальный срок преобразования результатов обсервации в данные для коррекции движения. Следовательно, наиболее приемлемой навигационной системой будет такая система, информация от которой может быть использована непосредственно, без преобразования, для получения данных о смещении и ошибки в плавании, а еще лучше - прямо для управления судном.

И, наконец, еще одной важной особенностью глазомерной проводки является то, что уверенное управление судном достигается за счет возможности своевременного обнаружения тенденции смещения судна. Следовательно, навигационная система должна иметь такую разрешающую способность, чтобы информация от этой системы позволяла судить также и о тенденции смещения судна с оси канала.

Эти три основные положения (информация о величинах смещения и ошибки в плавании, получение этих данных с максимальной быстротой непосредственно из обсерваций, необходимость знания тенденции смещения судна с оси фарватера) и определяют сущность информации, необходимой для управления судном на фарватере.

При плавании по узким огражденным фарватерам в хорошую видимость маршрутные координаты с достаточной точностью оцениваются на глаз по положению судна относительно ведущих и секущих створов и ограждающих и поворотных буев; лоцманская проводка почти полностью базируется на непрерывных и последовательных определениях маршрутных координат.

Однако все эти погрешности могут быть сведены до минимума, если:

- линии положения пересекаются под прямыми углами;

- углы между линиями положения и осью фарватера постоянны;

- градиенты измеряемых величин сами являются постоянными величинами;

- одна из линий положения совпадает с осевой линией фарватера, а другая перпендикулярна ей.

Выполнение этих условий обеспечивает значительное упрощение, необходимую быстроту и минимальную погрешность вычисления маршрутных координат. Эти же условия являются решающими для обеспечения обстоятельств, имеющих важное значение для плавания в узкостях. Действительно, обсервации места судна становятся наглядными и хорошо восприимчивыми. Уже сам факт наличия в результате обсервации величин смещения от оси и прохождение траверза известного плавучего знака, позволяет оценить как величину смещения судна с линии заданного пути и накопившуюся ошибку в пройденном расстоянии. При этом величины смещения и ошибки в плавании пропорциональны измеренным величинам. Наглядность результата обсерваций обусловливает возможность быстрого использования его для управления судном при необходимости коррекции движения.

Кроме того при плавании как в дневное, так и в ночное время необходимо использовать судовой радиолокатор. Рассмотрим особенности использования радиолокатора, которые судоводитель должен учитывать при работе.

Трудность опознавания наблюдаемого радиолокационного изображения, которое при движении судна в узкостях и на подходах к порту обычно характеризуется обилием деталей, причем многие из них имеют существенное значение для ориентировки. Нетрудно понять затруднение судоводителя, посещающего порт впервые или после длительного отсутствия и пытающегося разобраться в сложной картине, представленной на экране судового радиолокатора. Очертания берега и искусственных сооружений, многочисленные отметки знаков плавучего и стационарного навигационного ограждения и судов, движущихся и стоящих на якоре, наличие ложных сигналов, исчезновение одних отметок и появление новых - все это настолько затрудняет опознавание нужных объектов, что даже опытные лоцманы допускают серьезные промахи.

Недостаточная точность определения места судна с помощью судового радиолокатора. Так, для подавляющего большинства современных радиолокаторов максимальные ошибки измерений составляют:

При измерении направлений . . . . . ±1⁰

При измерении расстояния:

на шкалах крупного масштаба . . . . . ± 1,5% максимального

значения шкалы

на шкалах среднего масштаба . . . . . . ±1% Тоже

на шкалах мелкого масштаба . . . . . . 0,6% Тоже

величина мертвой зоны . . . . . . 30-50 м Тоже

Нетрудно видеть, что определение места судна относительно даже опознанных на экране РЛС ориентиров может сопровождаться значительной погрешностью, исключающей возможность безопасного плавания. Однако необходимо помнить, что на шкалах мелкого масштаба величина погрешности совпадает с точностью оценки бокового смещения по створам. По этой причине не следует отказываться от использования РЛС при плавании по каналу. Он поможет предотвратить потерю ориентировки и позволит контролировать момент начала поворота по хорошо видимым на экране передним знакам створов.

Наличие мертвой зоны вызывает почти аналогичное затруднение при использовании судового радиолокатора в узкостях. Диаметр мертвой зоны в некоторых случаях может превышать ширину фарватера. Попавшие в эту зону знаки ограждения не воспроизводятся на экране индикатора, и судоводитель лишается возможности ориентироваться относительно бровок канала. Это обстоятельство особенно опасно при совершении поворотов на узких фарватерах, а иногда и вообще исключает возможность безопасного плавания по ним.

Наличие затененных секторов, затрудняющих просмотр в направлении определенных курсовых углов, может привести к тому, что отметка буя или судна выпадет из поля зрения наблюдателя.

Появление на экране ложных сигналов за счет боковых лепестков диаграммы излучения и отражений от судовых надстроек, а также вследствие многократных отражений в значительной степени затрудняет чтение радиолокационного изображения и иногда приводит к серьезным ошибкам.

Весьма значительным неудобством при работе с судовым радиолокатором является невозможность наблюдения за радиолокационным изображением одновременно несколькими лицами. В то же время в большинстве случаев проводка судна в узкостях осуществляется при участии лоцмана, рекомендующего режим скорости и направления движения судна, капитана, отвечающего за безопасность проводки, и помогающих им штурманов. Естественно, что все эти лица сосредоточивают свое внимание на наблюдении за обстановкой, в том числе и путем наблюдения ее на экране радиолокатора. Поочередное наблюдение приводит к тому, что при каждом новом подходе к индикатору наблюдателю приходится как бы заново знакомиться с изменениями в изображении. При плавании же в узкостях и использовании шкал крупного масштаба радиолокационное изображение обстановки изменяется чрезвычайно быстро и может случиться, что подошедший к экрану наблюдатель, не видев самого процесса изменения, будет не в состоянии правильно оценить обстановку.

Значительному повышению эффективности проводки судов в узкостях с помощью судовых радиолокаторов способствует использование индикации в режиме истинного движения, что позволяет быстро различать движущиеся объекты и, таким образом, более полно оценивать обстановку.

Учитывая приведенные выше соображения можно считать, что плавание по БДЛК крупнотоннажных судов в ночное время возможно без ограничений, исключая условия ограниченной видимости.

Однако при этом необходима более тщательная подготовка штурманского состава, необходимость составления лоцманского плана проводки конкретного судна с указанием информационного обеспечения на трассе перехода и рекомендуется использовать радиолокатор, как вспомогательное средство контроля места.

2. Система управления движением судна

2.1 Система управления маневрированием

В зависимости от условий плавання, вида решаемых тактических и технологических задач маневрирования выбирают способ управления движением. Выбор способа производится путем изменения состава элементов системы управления и включения в работу соответствующих устройств навигационного комплекса, которые обеспечивают регулирование соответствующего параметра. Курсовой способ управления использует принцип управления по отклонению курса от заданного значения.

При курсовом способе с обсервациями используют принцип управления по отклонению фактического места от заданного, информация котрого передается по внешнему контуру, и по отклонению курса по внутреннему.

Курсовой с внешними воздействиями использует принцип управления по отклонению пути, введеним поправок в курс на воздействие гидрометеорологических русловий, и управление происходит только по внутреннему контуру.

При курсовом комбинированном способе используется трех параметрическое управление, и работают оба контура управления системы.

Рассмотрим состав каждого из элементов. Для того чтобы описать элементы системы, не обходимо синтезировать их структурную схему и показать функциональные святи внутр. Элемента, его входы и выходы. Обычно все элементы системы управления маневрированием находяться в рулевой и штурман ской рубках. Те из них, которые предназначены для управления процессом движения, расположены в рулевой рубке и на крыльях мостика.

Устройство указания курса и скорости состоит из за датчика числа оборотов винта (машинного телеграфа); тахометра (указателя числа оборотов винта); указателя скорости судна относительно воды; вычислителя (указателя) скорости судна относительно грунта; указателя гироскопического, магнитного и истинного курсов.

При этом тахометр, индикатор курса и скорости предназначены для визуального контроля режима движения и правильности выполнения команд машинным отделением и рулевым (авторулевым). Их значения поступают в систему управления для обеспечения работы других элементов и в устройство документирования процесса маневрирования.

Указанное устройство является чисто измерительным, оно позволяет производить наблюдение над процессом маневрирования и выдает вектор текущего движения судна. Поскольку оно является очень важным для обеспечения безопасного плавания, то существуют резервные способы определения курса и скорости. Резервным для определения курса является магнитный компас. Резервным для определения скорости является способ ее определения по числу оборотов винта по специальной таблице, которая имеется на мостике.

Объект управления. Свойство судна, как объекта управления, будут подробно рассмотрены позже. Изменение курса происходит с запаздыванием по отношению ко времени подачи команды, которое зависит от угла перекладки руля и скорости хода.

Информационно-управляющие устройство формирует команду на средства управления. Ее содержание зависит от способа управления.

При курсовом способе заданный алгоритм не изменяется. Поэтому сигнал рассогласования формируется в виде отклонения ?К = КК_зад - КК_тек текущего курса от заданного. В соответствии с отклонением производится перекладка руля для приведения судна на заданный компасный курс. В открытом море используется авторулевой, в стесненных условиях ручное управление.

При курсовом с внешними воздействиями способе сигнал рассогласования будет в виде отклонения ?К = КК_зад1 - КК_тек текущего курса от заданного КК_зад1, назначенного с учётом рассчитанных поправок на дрейф, течение, волнение. Его значение КК_зад1 поступит на вход устройства формирования сигнала рассогласования для внутреннего контура управления.

При курсовом с обсервациями способе сигнал рассогласования будет в виде отклонения фактического места судна от заданного, и через систему корректировки траектории приводит к изменению заданного курса, а новое значение КК_зад2 поступает на вход устройства формирования сигнала рассогласования.

При курсовом комбинированном способе сигнал рассогласования будет трехпараметрическим - в виде отклонения курса, места и поправок на внешние воздействия, при этом смещение от линии пути будет минимальным, благодаря более полному учету всех видов информации.

Устройство решения задачи расхождения, блок- схема которого приведена на рис.2.3.

Устройство работает следующим образом. При появлении переменных ограничений (других судов) производится определение параметров ситуации сближения, которые являются исходными данными для входа в каталог решения задачи расхождения. Такими характеристиками являются:

- расположение относительно линии курса - справа/слева; величина курсового угла б < 90⁰, б=90⁰ и б > 90⁰;

- расположение ЛОД относительно места судна - пересекает курс по носу, проходит через нас или пересекает линию курса по корме.

По этим данным выполняется анализ ситуации, и, если наблюдается опасное сближение, то включается в работу устройство предупреждения столкновения, которое вырабатывает рекомендацию по маневрированию и выдает визуализацию схемы сближения. В противном случае данные поступают в каталог, который вырабатывает рекомендации по маневру расхождения и они поступают в задатчик курса и система получает новый алгоритм управления.

Устройство формирования сигнала рассогласования производит сравнение текущего и заданного значения соответствующего управляемого параметра и выдает сведения, на основании которых принимается решение о корректировке движения отдачей команды, на средства управления.

При плавании в стесненных условиях и при выполнении морских операций в состав информационно- управляющего устройства входит человек- оператор, что позволяет сочетать технические средства с интеллектуальными возможностями человека, однако при этом необходимо согласование его психофизиологических характеристик с параметрами процесса движения.

При выполнении контроля с поступлением обсервованой точки от навигационного комплекса необходимо произвести расчёт расстояний и пеленгов от обсервованных точек до точек плановой траектории по известным формулам:

ИП_i = arctg [(л₀ - л_i)·cosц₀/(ц₀ - ц_i)] (14)

D_i = 1852·(ц₀ - ц_i)/cos ИП_i (15)

Затем определяется минимальное значение D_min и если оно меньше D_зад, то угол перекладки руля остаётся неизменным до следующей обсервации. Если же D_min>D_зад, то в зависимости от положения обсервованной точки относительно плановой, изменяется угол кладки для выхода на плановую траекторию.

Заданный алгоритм функционирования системы управления разрабатывается в подсистеме планирования движением. Он различен при различных способах управления: КК_зад при курсовом; ПУ и КК_зад1 при курсовом с внешними воздействиями; КК_зад2, ц_зад и л_зад при курсовом с обсервациями; при курсовом комбинированном ПУ, КК_зад3, ц_зад и л_зад.

Устройство определения места служит для оценки положения судна различными способами. Особенности требований к работе этого устройства заключается в том, что сведения о местоположении судна должны быть получены как можно быстрее, в противном случае информация может оказаться бесполезной, если она запоздает к моменту принятия решения по управлению. Функциональная схема системы определения места приведена на рисунке 2.5.

Выбор способа определения места судна зависит от навигационного оборудования на судне и района плавания. Если плавание происходит вдали от берегов, то возможно использование астрономических способов спутниковых систем. При плавании в прибрежной зоне и в стесненных условиях положений необходимо контролировать визуальными способами с использованием РЛС и анализировать данные для исключения погрешностей и промахов.

Устройство расчета поправок на внешние воздействия вычисляет углы сноса от ветрового дрейфа, течения и других факторов и определяет КК_зад, ПУ и корректирует их изменения вектора скорости и параметров внешних воздействий. Функциональная схема устройства приведена на рисунке 2.6.

Устройство определения опасности столкновения работает на втором уровне иерархии в составе системы планирования маневрирования и приводит к изменению заданного алгоритма управления при маневрировании.

Сравнительный анализ существующей и перспективой систем управления движением позволяет определить пути обеспечения гарантированной безопасности плавания. Устройство определения опасности столкновения работает на втором уровне иерархии в составе системы планирования движения и приводит к изменению заданного алгоритма управления при маневрировании.

Приведённая система управления движения позволяет адаптировать состав необходимых средств и способов планирования процессом для обеспечения гарантированной безопасности маневрирования при решении тактических и оперативных задач во время выполнения морских операций.

2.2 Способы управления движением судна

Для описания движения судна, необходимо знать, как движутся различные его точки. Поскольку разные точки судна движутся по-разному, то для исследования процесса маневрирования достаточно ограничится описанием движения только одной материальной точки -- центра тяжести судна С. В ней сосредоточена масса судна. Для полного описания движения судна необходимо задать начальные условия, в виде времени и координат начала движения, координат окончания движения и промежуточных точек.

Если параметры, описывающие состояние системы маневрирования, и внешние воздействия предполагаются известными, то система управления называется детерминированной. Детерминированное управление позволяет использовать классический аналитический аппарат для решения разнообразных задач управления. Линейные задачи позволяют использовать принцип суперпозиции. Проблемы возникают при необходимости учета нелинейных факторов.

В связи с тем, что внешние, задающее и возмущающие воздействия непрерывно изменяются во времени и заранее не могут быть определены однозначно, приходится использовать стохастичное управление. Оно основано на знании статистических характеристик случайных функций и коэффициентов уравнений управляемых объектов.

При рассмотрении процесса маневрирования судна объектом управления является его корпус. Целью системы управления маневрами является необходимость провести судно по линии, заданного прямолинейными и криволинейными участками, пути.

После того как цель выбрана, необходимо согласовать возможность достижения поставленной задачи с учетом наличия ограничений на акваторию для маневрирования и величину управляющих воздействий, которые необходимы для приведения системы в требуемое состояние.

После выбора цели и учета ограничений, возникает третья задача -- реализация способа достижения цели. При этом необходимо выбирать лучший, из большого числа возможных вариантов, т.е. произвести оптимизацию процесса маневрирования. Наилучший вариант обычно соответствует экстремуму показателя качества, т.е. минимуму или максимуму функции, описывающей данный процесс.

Любая система состоит из элементов, каждый из которых имеет функциональное назначение, для выполнения которого он соединен каналами связи с другими. По каналам связи циркулирует информация, которую разделяют на два вида -- процедурную и декларативную. Декларативная информация несет сведения о параметрах состояния системы. В процедурной же заключен алгоритм действий судоводителя, который он должен реализовать, для приведения системы в заданное состояние. Совокупность таких видов информации образует знание того что, когда и как делать, для обеспечения нормального функционирования системы. Считается, когда информация передается по каналам связи от элементов системы к объекту управления, то это прямая связь. Если информация о параметрах состояния элемента передается от объекта управления к элементам системы, то это обратная связь.

В дальнейшем при рассмотрении процесса маневрирования используется детерминированное управление. Это означает, что знание состояния системы в некотором интервале времени, позволяет полностью определить поведение объекта управления вне этого интервала. При рассмотрении процесса маневрирования различают два вида ограничений -- на акваторию для маневрирования и величину управляющих воздействий.

Для детерминированного процесса ограничения первого рода на акваторию для маневрирования бывают двух видов -- жесткие и переменные (мягкие). Жесткие ограничения известны априори и не изменяются в процессе движения. Мягкие первого рода возникают и исчезают спорадически и требуют корректировки заданного алгоритма управления.

Ограничения второго рода на величину управляющих воздействий известны априори и они не влияют на заданный алгоритм управления процессом маневрирования, а только определяют время его протекания.

Если указанные вероятностные характеристики заранее заданы, то они позволяют определить в явной форме критерий оптимальности и ограничения в виде условных математических ожиданий.

Детерминированное управление можно рассматривать как частный случай стохастического, плотность распределения параметров которого представляет собой импульсную функцию Дирака. Объем априорной информации для детерминированного управления, обычно больше, чем для стохастического, поскольку для них плотность распределения заранее известна, тогда как для стохастических процессов ее нужно определить.

Для определения функциональных связей рассмотрим обобщенную структурную схему системы гарантированного безопасного маневрирования, приведенную на рисунке 2.7.

Для планирования процесса маневрирования необходимо уточнить выбор управляющих воздействий. При рассмотрении вопросов маневрирования вводят две градации -- сильное и слабое управляющее воздействие. При выборе режима работы главной силовой установки к сильным управляющим воздействиям отнесем полный и средний передний, задний полный, а для руля -- угол перекладки более 15°. К слабым управляющим воздействиям относятся малый и самый малый передний ход, малый и средний задний ход, а для руля -- угол перекладки менее 15°.

Выбор управляющих воздействий при планировании маневров и их практическом выполнении необходимо производить с учетом того, что необходим их резерв на случай, если запланированный маневр окажется неудачным, либо возникнет непредвиденная ситуация и потребуется корректировка движения. По этой причине при планировании необходимо выбирать только слабые управляющие воздействия. Это благоприятно сказывается на маневрировании судна, так как уменьшает дефицит времени и напряженность в работе капитана.

Графическая схема движения состоит из планируемой траектории в масштабе с нанесенными на нем точками, в которых необходимо менять курс и/или скорость судна.

Для облегчения планирования маневров и более детального разбора действий капитана при ее выполнении весь процесс разбивают на этапы, в соответствии с целями, которые достигаются на каждом из них, и назначаемыми управляющими воздействиями.

При выполнении маневрирования могут быть использованы четыре фундаментальных принципа управления - курсовой, курсовой по отклонению, курсовой по возмущению и курсовой комбинированный.

При курсовом способе (рисунок 2.8) судно управляется по компасу, без учета внешних возмущений и обстоятельств плавания, движение судна не корректируется.

При таком способе отклонение от намеченного пути происходит за счет действия как внешних, так и внутренних факторов максимально, плановая траектория не учитывается. Судно никогда не придет в пункт назначения. Однако он зачастую используется на отрезках пути между обсервациями.

Структура системы управления движением будет иметь вид, приведенный на рисунке 2.9.

Такой способ работает следующим образом. По координатам пункта отхода А и прихода В вручную или в устройстве формирования заданного алгоритма управления рассчитывают курс, исправив его поправками компаса. Заданный и фактический курс поступают на средства управления. Затем автоматически или вручную поддерживают (регулируют) его величину. Для этого информация от устройства указания курса, по внутреннему контуру, поступает на средства управления. В них он сравнивается с заданным и вырабатывается сигнал рассогласования, по величине которого, управляющее воздействие приводит объект управления на заданный курс.

При курсовом по отклонению способе (рисунок 2.10) курс судна меняется всякий раз, когда проводится определение места и устанавливается, что произошло смещение относительно планируемой траектории, и чем чаще определяется место, тем точнее судно выйдет в намеченную точку.

Обычно при рассмотрении процесса маневрирования используется неподвижная геоцентрическая систему координат, связанная с Землей. При этом движение судна рассматривают относительно плоской и неподвижной Земли.

Такой способ работает следующим образом. По координатам пункта отхода А и прихода В вручную или автоматически в системе планирования маневров разрабатывается заданный алгоритм функционирования системы маневрирования, рассчитывается курс, исправив его поправками компаса, и определив заданные координаты линии пути. Заданный курс поступает на средства управления и в дальнейшем система управления маневрами работает по внутреннему контуру. Заданное и фактическое положение поступает по внешнему контуру на устройство сравнения.

При определении места по внешнему контуру отклонение от линии заданного пути поступает в систему планирования маневров, где определяется новое значение курса. После этого информация от устройства указания курса, по внутреннему контуру, поступает на средства управления, где регулируется новое значение курса. Управляющее воздействие приводит объект управления на новый заданный курс.

При появлении мягких ограничений система оценивает ситуацию сближения и вырабатывает новое значение заданного алгоритма функционирования, включая изменение направления и скорости движения.

При курсовом по возмущению способе управления (рисунок 2.12) курс судна назначается с учетом влияния внешних возмущений. Отклонение от намеченного пути возникает за счет неточного знания углов сноса от действия внешних факторов и поправок приборов указания курса.

Структура системы управления маневрированием курсовым по возмущению способом имеет вид, приведенный на рисунке 2.13.

Такой способ работает следующим образом. По координатам пункта отхода А и прихода В вручную или автоматически в устройстве расчета поправок и курса разрабатывается заданный алгоритм функционирования системы маневрирования.

Для этого определяют истинный курс из пункта отхода в пункт прихода (либо из предыдущей путевой точки в следующую ПТ) и поправок на действие внешних и внутренних возмущений. Затем исправляют его поправками компаса, и определяют заданный компасный курс. Его значение поступает на средства управления и в дальнейшем система управления маневрами работает по внутреннему контуру.

При курсовом комбинированном способе курс судна из пункта отхода в пункт прихода (или из предыдущей точки в следующую ПТ, см. рисунок 2.7) назначается с учетом внешних возмущений и периодически корректируется с учетом определения места судна, изменения параметров внешних воздействий и расположения пункта назначения.

Схема движения при управлении курсовым комбинированным способом приведена на рисунке 2.14. Она характерна тем, что имеет полный набор элементов, которые за счет функциональных связей позволяют обеспечить гарантированное безопасное маневрирование.

Существующие системы управления движением судна не имеют в своем составе подсистем расчета маневренных свойств судна, планирования маневров, расчета поправок на внешние воздействия и корректировки заданного алгоритма функционирования системы управления движением при появлении мягких ограничений.

При плавании в открытом океане наибольшее распространение получил способ управления по отклонению. Этому способствовал тот факт, что судоводителю не всегда известны углы сноса от ветра и течения, а спутниковые системы позволяют достаточно часто определять место судна с достаточной для практики точностью. Происходящее при этом отклонение от намеченного пути незначительно и может быть учтено, даже без знания причин сноса.

При выполнении швартовных операций и плавании в стесненных водах необходимо применять комбинированный способ, так как отклонение от намеченного пути определением места судна выявить не всегда представляется возможным, из-за скоротечности происходящих процессов и запаздывания такой информации ко времени принятия решения. Корректировка отклонения, возникшего за счет неточного знания углов сноса, может быть произведена слабыми управляющими воздействиями. При выполнении определения углов сноса визуально, во время управления судном, без предварительного расчета, возникающие ошибки могут быть значительными, и потребуется применение сильных управляющих воздействий, что значительно осложняет работу.

2.3 Средства управления движением

Классификация средств управления. Движение морского судна относительно воды обеспечивается различного типа движителями, наиболее распространёнными из которых является гребной винт _ располагаемый за кормой судна.

Сила упора винта создаётся за счёт реакции струи, отбрасываемой винтом назад или вперёд в зависимости от направления вращения.

Грузовые суда чаще бывают одновинтовыми, а пассажирские - двухвинтовыми.

Полезная сила упора движителя -сила тяги Р_е- равна(при прямолинейном и равномерном движении судна и отсутствии ветра) и прямо противоположна силе сопротивления воды R, т.е.

Р_е = R (16)

Эффективность движителя, создающего полезную мощность за счёт подводимой к нему мощности двигателя, измеряется величиной пропульсивного коэффициента

(17)

где P_e -сила тяги, кН; V-скорость судна, м/с; N_p-подводимая к движителю мощность, кВт.

Силой тяги движителя и силой сопротивления воды определяется мореходное качество-ходкость судна, под которой подразумевается способность преодолевать сопротивление внешней среды и двигаться с заданной скоростью.

Основным и наиболее распространённым средством управления (СУ) судном является рулевое устройство, рабочим органом которого является руль(перо руля), располагаемый в корме судна. СУ, обеспечивающие маневрирование судна, подразделяют на главные, вспомогательные и ограничивающие.

Расположение руля в струе от винта повышает его эффективность. Так руль, расположенный в диаметральной плоскости на одновинтовом судне, более эффективен, чем на двухвинтовом. Иногда двухвинтовые суда имеют два пера руля, располагаемые за винтами, что резко повышает их эффективность. СУ, обеспечивающие маневрирование судна, подразделяют на главные, вспомогательные и ограничивающие.

Средства управления как движущий и управляющий, а, следовательно, неотъемлемый элемент судна существуют столько времени, сколько существует судоходство и судостроение. Первыми СУ были парус, весла, рули. С развитием судостроения появились новые типы СУ, конструкции, и свойства которых связаны с типом и назначением судов, условиями их эксплуатации, особенностями энергетических установок.

В настоящее время на транспортных судах применяются многие десятки различных видов СУ, а число запатентованных СУ исчисляется многими сотнями. Наибольшее число видов СУ используется на судах внутреннего и смешанного (река - море) плавания эксплуатируемых в сложных условиях ограниченного фарватера и требующих повышенных маневренных качеств.

Главные устройства управления. Главные СУ характерны тем, что для их использования необходима работа главных двигателей судна. К ним относятся главные движительные устройства судна, рулевые устройства, главные движительно-рулевые устройства.

Главные движительные устройства создают силу, приближенно по направлению совпадающую с диаметральной плоскостью судна, поэтому они используются, когда цель управления состоит в поддержании или изменении скорости судна. В качестве главных движительных устройств могут использоваться винты фиксированного шага (ВФШ), винты регулируемого шага (ВРШ), водометные движители и гребные колеса. ВФШ и ВРШ для повышения их эффективности могут быть помещены в неподвижные или поворотные насадки.

Винты фиксированного шага (ВФШ). Наиболее распространенными главными движителями водоизмещающих судов являются ВФШ. Объясняется это простотой конструкции ВФШ, удобством его размещения на судне и передачи вращающего момента, малым весом, надежностью и высоким к. п. д. (60--65%, иногда до 75%). На судне может быть установлена одновальная (одновинтовая), двухвальная (двухвинтовая) и более установки.

С точки зрения пропульсивных качеств наиболее эффективной является одновальная механическая установка ВФШ. В этом случае можно максимально уменьшить выступающие части и достигнуть наиболее высокого значения коэффициента влияния корпуса. Однако в некоторых случаях (невозможность установки, например, винта большого диаметра) приходится отказываться от такой установки. Увеличение числа гребных винтов диктуется требованием повышения живучести судна, а также стремлением повысить его экономичность путем применения разных двигателей для малых и полных ходов. В последнем случае особенно удобна трехвальная компоновка, когда средний винт (или бортовые винты) обеспечивает экономичный ход.

На больших пассажирских судах для достижения повышенной скорости требуемая мощность столь велика, что затруднительно использование суммирующего редуктора большой мощности. Это обстоятельство обусловило применение на таких судах двухвальной движительно-двигательной установки.

Трех- и четырехвальные установки применяются на быстроходных судах большого водоизмещения и ледоколах.

В одновальных гребных установках направление вращения гребного винта определяется направлением вращения двигателя. При следовании судна прямым курсом, когда руль расположен в диаметральной плоскости, оно может уходить с курса: вправо - при правом вращении гребного винта и влево - при левом его вращении (для некоторых судов в балласте при оголении винта и руля имеет место обратная закономерность). Причина этого явления - действие сил С (влияние работы гребного винта на перо руля; для винта правого вращения стремится повернуть корму влево), b (сила, возникающая из-за неравномерности поля скоростей, вызванной попутным потоком; для винта правого вращения стремится повернуть корму влево) и D (возникающей вследствие возникновения на нижней лопасти винта большей силы реакции чем на верхней; для винта правого вращения стремится повернуть корму вправо). Неравенство этих сил приводит к появлению их результирующей, которая в итоге и влияет на уклонение судна с курса. При установке на судне двух гребных винтов одинакового вращения результирующие силы от каждого винта суммировались бы и для компенсации потребовалась бы значительная перекладка руля. Поэтому на двухвинтовых судах направление вращения гребных винтов принимается противоположным. Наружное вращение гребных винтов (лопасти в верхнем положении движутся к борту) предпочтительнее и с эксплуатационной точки зрения. При этом уменьшается вероятность повреждения лопастей винта плавающими предметами, а также заклинивания гребного винта битым льдом. Исходя из этих соображений, наружное направление вращения придают гребным винтам трех- и четырехвальных судов. Средний винт у трехвального судна может вращаться так же, как и у одновального, т. е. в произвольную сторону.

Направление вращения внутренних гребных винтов четырехвального судна выбирается исходя из модельных испытаний каждой серии судов отдельно.

Винты регулируемого шага (ВРШ). Одна из первых конструкций винта регулируемого шага (ВРШ) была предложена в 1844 г. В то время пароходы еще сохраняли парусное вооружение. Когда такое судно шло только под парусами, лопасти винта ставили во флюгерное положение (по потоку). Это уменьшало сопротивление винта.

В дальнейшем, с применением в качестве главных двигателей дизелей, паровых турбин и, особенно, с появлением нереверсивных газовых турбин снова возрос интерес к ВРШ, теперь уже как к реверсивному устройству.

Все более широкое распространение ВРШ на морских судах объясняется еще и следующим. Известно, что обычный винт фиксированного шага (ВФШ) может использовать полную мощность двигателя только при определенном значении сопротивления движению судна. Если это сопротивление в процессе эксплуатации судна изменяется (например, при переходе со свободного хода на режим буксировки или траления), то винт будет соответствовать двигателю лишь при каком-либо одном значении сопротивления, а при остальных его значениях он будет либо 'тяжелым' (двигатель не может развить полного числа оборотов при полной мощности), либо 'легким' (винт не использует при полном числе оборотов полной мощности двигателя).

Для полного использования мощности двигателя при всех значениях сопротивления необходимо, чтобы каждому значению сопротивления соответствовал определенный шаг гребного винта. Идея совмещения серии гребных винтов различного шага в одном движителе и нашла воплощение в конструкциях ВРШ.

В настоящее время ВРШ устанавливают на судах различного назначения.

Состав установки ВРШ. Система управления всеми видами ВРШ принципиально одинакова. ВРШ проектируется так, чтобы поворот лопастей винта осуществлялся из рулевой рубки.

Обычно установка ВРШ состоит из следующих основных элементов (рис.2.15.):

гребной винт 1 с поворотными лопастями (ВПЛ); в ступице ВПЛ размещается механизм поворота лопастей (МПЛ);гребной вал 2; механизм изменения шага 3 (МИШ), состоящий из сервомотора, создающего усилие для поворота лопастей, устройства для подведения энергии к сервомотору и устройства, управляющего положением лопастей; силовая часть системы управления 4, которая служит для преобразования имеющейся на судне энергии в такой вид, который наиболее удобен для подведения к сервомотору;

пост дистанционной системы управления 5, функции которого заключаются в непосредственном управлении регулирующим элементом силовой части (например, распределительным золотником в ВРШ с гидравлическим приводом).

По диапазону поворота лопастей:

- всережимные - лопасти могут быть зафиксированы в любом положении внутри диапазона 'Полный вперед' - 'Полный назад',

- многопозиционные, обеспечивающие несколько режимов (чаще всего три),

- двухпозиционные - лопасти могут быть зафиксированы только в двух положениях, соответствующих крайним точкам диапазона;

- принципу создания усилия, необходимого для поворота лопастей, т. е. с приводом:

- гидравлическим - усилие создается в гидравлическом сервомоторе,

- электромеханическим - усилие создается электродвигателем,

- механическим - усилие создается за счет энергии вращающегося гребного вала,

- ручным - перекладка лопастей производится мускульной силой человека;

Принципу построения системы управления винтом системы:

- следящая - каждому положению управляющей рукоятки соответствует определенное положение лопастей, т. е. лопасть как бы 'следит' за управляющим органом;

- не следящая - отклонение рукоятки от нейтрального положения влечет за собой поворот лопасти, а возвращение ручки в нейтральное положение останавливает лопасть.

Наибольшее распространение получили всережимные ВРШ с гидравлическим приводом и следящей системой управления.

Достоинства и недостатки ВРШ. Опыт многолетней эксплуатации ВРШ на судах различного назначения в самых разнообразных условиях показывает, что движитель является достаточно надежным механизмом, а применение его экономически вполне оправдано.

ВРШ обладают следующими преимуществами по сравнению с ВФШ:

- обеспечение реверса судна без изменения направления вращения винта, что позволяет обойтись без турбины заднего хода на судах с паровыми и газовыми турбинами;

- получение при неизменном числе оборотов (в том числе и при максимальном) любого значения скорости - от нулевой до наибольшей - за счет изменения шага лопастей путем их поворота;

- возможность установки при длительном ходовом режиме наиболее выгодного сочетания шага винта и оборотов главного двигателя;

- сокращение на 30 - 40% времени реверса судна, причем сам реверс значительно упрощается;

- существенное увеличение моторесурса главных дизелей благодаря резкому уменьшению числа их пусков и остановок при швартовке или плавании в сложных условиях;

- возможность дистанционного поворота лопастей винта с мостика без подачи команд в машинное отделение;

- облегчение швартовных и буксировочных операций, постановки и выборки сетей, траления благодаря большому диапазону изменения ходов;

- уменьшение времени торможения и длины тормозного пути за счет ускоренного реверса;

- уменьшение нагрузки на якорную цепь при съемке с якоря благодаря широкому выбору необходимого хода;

- использование на электроходах с ВРШ в качестве гребных электромоторов наиболее простых синхронных электродвигателей переменного тока;

- снижение на двух-трех винтовых судах сопротивления неработающего винта разворотом его лопастей;

- практически постоянное соответствие винта двигателю, чего нельзя достичь при наличии ВФШ из-за возможного износа двигателя, обрастания корпуса и т. д.; в случае с ВРШ несоответствие всегда может быть устранено небольшим изменением шага;

- получение на швартовных испытаниях полной мощности при полных оборотах двигателя путем уменьшения шага винта.

Наряду с перечисленными достоинствами ВРШ имеют такие недостатки, как:

- ВРШ по сравнению с ВФШ имеют более сложную конструкцию, а, следовательно, и меньшую надежность;

- диаметр ступицы ВРШ примерно в 1,5 раза больше, чем ВФШ, длина ступицы также несколько больше, что усложняет задачу создания обтекаемого комплекса 'дейдвуд - ступица - руль';

- масса ВРШ в 2-2,5 раза больше массы ВФШ с теми же геометрическими элементами лопастей; это требует усиления подшипника кронштейна или дейдвуда;

- коэффициент полезного действия (к. п. д.) ВРШ, как правило, несколько ниже к. п. д. ВФШ (на 1 - 3%);

- главный двигатель в установке с ВРШ должен иметь регулятор числа оборотов: при проходе лопастей через положение 'Стоп' винт снимает с двигателя очень малую нагрузку, поэтому при отсутствии регулятора в указанном положении двигатель начнет работать 'вразнос'.

ВФШ и ВРШ в неподвижных насадках. Направляющая насадка на гребной винт впервые была предложена в 1887 г. русским ученым Ф. А. Бриксом. Цель ее применения - повышение скорости, улучшение тяговых характеристик и маневренных качеств судов.

Направляющие насадки на гребные винты являются эффективным средством повышения пропульсивных качеств судов с тяжело нагруженными движителями. Направляющими насадками оборудуются буксирные суда и промысловые траулеры. Значительное распространение направляющие насадки различной конструкции получили также на транспортных судах и крупнотоннажных танкерах. В отдельных случаях направляющие насадки на гребные винты устанавливают для защиты лопастей от повреждений при плавании на мелководье, во льдах и других специфических условиях.

По конструктивным особенностям и назначению направляющие насадки разделяют на обычные осе симметричные и несимметричные. Обычная осе симметричная насадка образуется вращением крылового профиля заданной формы вокруг оси гребного винта. Несимметричная насадка характерна тем, что профили каждого ее меридионального сечения имеют различную форму, размеры и угол с осью гребного винта.

Неподвижная направляющая насадка жестко связана с корпусом судна и плавно сопрягается с ним.

Воздействие направляющей насадки на скорость потока в диске гребного винта является определяющим фактором в ее влиянии на КПД этого движительного комплекса. Значение и направление дополнительной скорости, вызываемой насадкой в диске гребного винта, зависят от ее геометрической формы. Для достижения наибольшего КПД комплекса и упора насадки необходимо при ее конструировании стремится к максимальному увеличению скорости протекания через диск гребного винта. Сложная картина формирования и отрыва трехмерного пограничного слоя на поверхности насадки не позволяет в настоящее время теоретически решить задачу выбора оптимальной геометрической формы ее профиля.

Только на швартовном и близких к нему режимах наблюдается обратная картина, и значение необходимого для обеспечения одинакового запаса против возникновения кавитации дискового отношения гребного винта в насадке примерно на 5% меньше, чем для открытого винта. При этом развиваемый комплексом упор на 20-25% больше, чем у открытого гребного винта.

ВФШ и ВРШ в поворотных насадках. Пропульсивные свойства гребного винта в поворотной направляющей насадке аналогичны пропульсивным свойствам гребного винта в неподвижной насадке. Однако поворотная направляющая насадка обеспечивает также управление судном как рулем. Поворотные направляющие насадки будут более подробно рассмотрены ниже в разделе главных рулевых устройств. Здесь же следует еще указать на то, что поворотные направляющие насадки обычно бывают со стабилизатором для уменьшения момента на баллере и улучшения управляемости (рис. 2.16). По способу крепления к корпусу различают подвесные и двух опорные поворотные насадки. Кроме кольцевых насадок существуют и другие модификации (рис. 2.17).

Водометные движители. Водометный движитель (рис.2.18) включает следующие основные части:

- водозаборное устройство, предназначенное для приема воды из свободного потока и подачи к рабочему колесу; рабочее колесо, которое передает энергию двигателя потоку, протекающему через движитель;

- сопло, формирующее струю, реактивная сила которой создает тягу движителя;

- реверсивно-рулевое устройство, обеспечивающее изменение направления действия тяги движителя без реверса приводного двигателя.

Коэффициент полезного действия водометного движителя и кавитационные качества рабочего колеса в значительной степени обусловлены гидродинамическим и внешним сопротивлением водозаборника, степенью равномерности потока, подводимого водозаборником к рабочему колесу.

Гидравлическое и внешнее сопротивление водозаборника, а также структура потока перед рабочим колесом зависят от конфигурации водоприемного патрубка и трубопровода, их геометрических размеров, относительной скорости протекания воды через водозаборный трубопровод, чистоты обработки поверхностей и т. п.

В качестве рабочих колес водометных движителей обычно применяют осевые и центробежные насосы. Путем комбинации нескольких насосов можно получить необходимое для водометного движителя сочетание напора и расхода.

Если не удается обеспечить требуемый напор (или расход) одной ступенью, возможно использование двух- и трехступенчатых рабочих колес (число ступеней может быть и больше). Полный напор рабочего колеса определяется как сумма напоров ступеней. Рассчитанный как сумма напоров одноступенчатых насосов напор многоступенчатого рабочего колеса в достаточно широком диапазоне поступи отличается от измеренного не более чем на 3-5 %. Это справедливо также при работе лопастей осевого насоса в условиях развитой кавитации.

На кратковременных режимах работы (например, во время выхода судна на крылья) для улучшения компоновки движителя иногда выгодно допустить кавитацию лопастей рабочего колеса, если обеспечиваются требуемые тяговые характеристики. Напорные характеристики насосов при развитой кавитации можно определить только по данным модельных испытаний. Напор рабочих колес с кавитирующими лопастями в реальных условиях меньше, чем в однородном потоке. Снижение напора зависит от характера неоднородности потока, конструкции рабочего колеса, режима работы и должно быть в каждом конкретном случае определено в результате испытания моделей. Модельные испытания показывают, что уменьшение напора вследствие неоднородности потока может достигать 25 %; момент на валу рабочего колеса снижается в меньшей степени. Эффективность рабочего колеса в этих случаях уменьшается на 10 - 20 %.

Проблема стабильной работы движителей вблизи свободной поверхности воды, когда попадание атмосферного воздуха в гидравлическое сечение движителя, особенно при волнении, неизбежно, радикально решается использованием в движителях вентилируемых лопастных систем. При работе подобных движителей на лопастях образуются воздушные каверны, полости которых соединены с атмосферой. Тяга вентилируемых водометных движителей (ВВД) создается на основном режиме работы только за счет повышения давления на нагнетающей стороне лопасти. Поэтому такие движители практически не изменяют гидравлические характеристики во время работы в потоке, насыщенном воздушными пузырями, и в случае частичного оголения гидравлического сечения. ВВД состоит из водозаборника, приводного вала с кронштейном и рабочего колеса, размещенного на выходном участке водозаборника. Для полной вентиляции лопастей, которая происходит при смыкании воздушной каверны на лопастях с атмосферным воздухом, компоновка движителя на корпусе судна должна предусматривать контакт струи с атмосферным воздухом, т. е. надводный или полузатопленный выброс струи. Пример компоновки ВВД с корпусом быстроходного судна показан на рис. 2.19.

Сопло водометного движителя формирует струю, необходимую для обеспечения тяги. Площадь на срезе сопла меньше, чем на входе в него, поскольку рабочее колесо создает избыточную потенциальную энергию - повышенное давление, которое необходимо преобразовать в кинетическую энергию струи, т. е. получить приращение скорости. Поджать сечение сопла можно в результате сужения наружного трубопровода, как это показано на рис.2.20., либо расширением центрального тела, которое является продолжением ступицы спрямляющего аппарата.

В этом случае струя, истекая из кольцевого отверстия, будет иметь форму полого цилиндра. Второй вид оформления сопла рационален при большом диаметре ступицы последней ступени рабочего колеса, так как позволяет значительно сократить длину сопла.

Водометные движители снабжаются реверсивными устройствами. Эти устройства отклоняют струю, истекающую из сопла движителя на ~180° что приводит к изменению направления действия силы реакции струи, а значит и направления тяги движителя. Путем отклонения струи движителя с помощью рулевого устройства можно получить боковую силу для управления судном. Обычно реверсивное и рулевое устройства совмещают в единую конструкцию, которая получила названий реверсивно-рулевого устройства (РРУ).

Эффективность реверсивного устройства оценивается тягой заднего хода на швартовых, которая измеряется в долях от тяги переднего хода при одинаковой мощности приводного двигателя или одинаковой частоте вращения рабочих колес. Тяга заднего хода у лучших образцов РРУ достигает 60-65% от тяги переднего хода; в среднем она составляет 45-55 %.

Водометные движители при умеренных скоростях судна уступают по КПД гребным винтам и применяются, когда необходимы малая осадка и лучшая защищенность рабочего органа. При больших скоростях судна эффективность водометных движителей близка к эффективности гребных винтов и вследствие конструктивных преимуществ они широко применяются на судах на воздушной подушке и подводных крыльях.

Гребные колеса. Гребное колесо представляет собой вращающуюся цилиндрическую конструкцию с осью, расположенной поперек судна, и укрепленной на ней по окружности прямоугольными лопастями - плицами. Относительно ватерлинии гребное колесо размещается так, что находящиеся в нижнем положении плицы погружены в воду. Упор гребного колеса создают силы, возникающие на погруженных в воду плицах. Для уменьшения потерь энергии из-за образования брызг при входе и выходе плиц из воды они шарнирно соединяются с эксцентриковым механизмом, регулирующим положение плиц при повороте колеса. Гребные колеса применялись на судах с начала XIX века. Первым колесным судном, совершавшим регулярные рейсы, был п/х 'Клермонт' (США). В начале XX века на смену гребным колесам пришли более эффективные движители - гребные винты.

Главные рулевые устройства. Рулевые устройства (РУ) отличаются тем, что их действие проявляется только при наличии скорости судна. Рулевые устройства поэтому эффективны только при работе главных движителей (или в течение короткого времени после остановки последних) и непригодны для обеспечения управляемости судна на предельно малых скоростях хода и без хода.

Под термином 'ход' понимается процесс перемещения судна в направлении ДП под действием приложенной к судну тяги. Термин 'без хода' не означает, что судно неподвижно, а свидетельствует лишь об отсутствии продольной тяги, либо об отсутствии продольной проекции скорости движения судна. В последнем случае судно может двигаться лагом или вращаться относительно точки, расположенной на ДП. Под термином 'предельно малая скорость хода' следует понимать скорость около 1 м/с и менее.

В качестве рабочих органов РУ применяются рули, рули повышенной эффективности, много перьевые рулевые комплексы, поворотные насадки на гребные винты, сопла водометных движителей.

Рули. Руль представляет собой крыло, которое поворачивается вокруг вертикальной оси и располагается в потоке воды за корпусом судна. Для увеличения скорости обтекания руля его часто размещают полностью или частично в струе, отбрасываемой гребным винтом.

Действие руля основано на том, что гидродинамическая сила, возникающая на пере руля при наличии угла атаки, через связи руля с корпусом передается на корпус судна.

Сила, возникающая на руле, пропорциональна квадрату скорости обтекания руля или приближенно квадрату скорости движения судна. Поскольку гидродинамические силы и моменты, возникающие на корпусе судна, также пропорциональны квадрату скорости движения, эффективность работы руля на малых скоростях практически от скорости хода не зависит (при безветрии). Для защиты от аэрации руль следует размещать за кормой судна таким образом, чтобы при перекладке его профиль не выходил за горизонтальную проекцию действующей ватерлинии и по возможности был удален от нее, в особенности от транца кормы. Руль состоит из пера руля и баллера руля (рис.2.21). Перо руля представляет собой тело, непосредственно воспринимающее гидродинамическое давление. Часто под термином 'руль' понимают только перо руля. Баллер руля служит для поворота пера руля относительно вертикальной оси и для крепления пера руля к корпусу судна. Судовые рули могут быть классифицированы следующим образом:

А. По способу соединения пера руля с корпусом судна (рис. 2.22.): а) простые - с несколькими опорами на ахтерштевне; б) полуподвесные - висящие на баллере и опертые на корпус или специальный кронштейн в одной точке по высоте руля; в) подвесные - полностью висящие на баллере.

Б. По положению оси баллера относительно пера руля (рис. 2.22): а) небалансирные - с осью баллера, размещенной в носовой части руля непосредственно в районе передней кромки пера; б) балансирные - с осью баллера, расположенной на некотором удалении от передней кромки пера руля.

В. По форме профиля руля: а) плоские; б) обтекаемые.

В настоящее время простые плоские рули применяются на несамоходных судах. Современные рули самоходных судов имеют обтекаемый профиль.

Простые рули применяются на транспортных судах, имеющих развитый кормовой дейдвуд. Полуподвесные и подвесные рули, как правило, бывают балансирными. Эти рули весьма широко используются на судах всех классов и назначений. Небалансирные подвесные или полуподвесные рули практически не применяются.

Разновидностью простых небалансирных рулей являются рули за рудерпостом, отличительная особенность которых заключается в том, что они имеют общий профиль с рудерпостом (в не переложенном положении). Таким образом, комплекс руль - рудерпост представляет собой разрезной руль, передняя часть которого (рудерпост) не перекладывается. Как правило, протяженность (хорда) рудерпоста составляет 0,10-0,25 хорды профиля всего комплекса.

На судне могут быть установлены один, два, три и больше рулей. Один руль размещается в ДП (за винтом у одновинтового судна), два руля, как правило, устанавливаются за гребными винтами двухвинтовых судов. Рули за рудерпостом применяются чаще всего на крупнотоннажных одновинтовых судах и всегда устанавливаются за гребным винтом.

Угол поворота рулей относительно ДП судна называется углом перекладки рулей. Под термином 'перекладка' понимается процесс поворота руля из одного положения в другое. Максимальный угол перекладки обычных рулей составляет, как правило, 35°. Дальнейшая перекладка руля невыгодна, поскольку она приводит лишь к небольшому увеличению силы, действующей на руль, но одновременно ведет к резкому увеличению момента на баллере, что диктует необходимость утяжеления привода рулей и роста мощности рулевой машины.

Суммарная площадь рулей, необходимая для обеспечения управляемости, зависит от размеров и назначения судна, формы кормы, максимальной скорости хода и расположения руля относительно винта. Площадь руля реального судна должна выбираться с учетом как приведенных данных по коэффициенту К, так и результатов расчета управляемости либо данных модельных испытаний.

Рули повышенной эффективности. К рулям повышенной эффективности относятся рули с изменяемой геометрией профиля и роторные рули.

Рули с изменяемой геометрией профиля составляют большую группу конструктивных типов, отличительной чертой которых является наличие закрылка, предкрылка, щитков. Наибольшее распространение в этой группе получили рули за рудерпостом, представляющие собой рули с неподвижным предкрылком. Преимуществом этих рулей является удобство их размещения на ахтерштевне и высокая степень защищенности, чем и определяется их распространенность, так как поперечная сила рулей за рудерпостом меньше поперечной силы обычных рулей той же суммарной площади.

В группе рулей с закрылками выделяются рули Беккера, обладающие высокой эффективностью при относительно небольшом гидродинамическом моменте на баллере. Смысл конструкции рулей Беккера заключается в механизме совместного привода руля и его закрылка.

Роторный руль представляет собой поворотное перо, перед которым расположен цилиндр, способный вращаться вокруг собственной оси, соосной с осью поворота основного пера. Лобовая часть этого цилиндра и основное перо образуют общий крыловой профиль (рис. 2.23).

Вращение цилиндра может осуществляться различными способами: с помощью гидравлических двигателей, механических и гибких передач, электродвигателей, расположенных в самом теле руля или корпусе судна.

Направление вращения цилиндра зависит от знака угла перекладки пера руля, за исключением зоны углов ±10°, внутри которой цилиндр остается неподвижным. Благодаря вращению цилиндра, расположенного в носовой части руля, обтекание основного пера при углах перекладки, больших 35-40°, происходит без срыва потока, как это бывает у рулей обычной конструкции. Вследствие этого роторные рули могут перекладываться на углы 70-80°, при этом эффективность рулей увеличивается пропорционально углу перекладки. Судно, на котором установлен роторный руль, может разворачиваться практически на месте. Это свойство роторных рулей особенно важно для обеспечения маневрирования на малых скоростях хода (при маневрировании в портах, при швартовных операциях и др.), когда обычные рули работают плохо. На ходовых режимах, при которых не требуются большие перекладки руля, эффект вращения цилиндра практически отсутствует. Цилиндр останавливают, и роторный руль работает как обычный. Много перьевые рулевые комплексы (рис.2.24) нашли широкое применение на современных крупнотоннажных и судах внутреннего плавания. Число существующих модификаций много перьевых систем рулей достаточно велико. Общим принципом построения всех таких систем является образование при больших углах перекладки рулей направляющих 'каналов', обеспечивающих эффективный поворот струи движителя и значительную поперечную силу ДРК, сопоставимую с поперечной силой поворотных насадок.

Другим важным достоинством много перьевых систем рулей является значительная величина развиваемой ими при больших углах перекладки отрицательной, т. е. тормозящей судно продольной силы, способствующей уменьшению размеров акватории, необходимой для маневрирования судна.

Парные рули обычно поворачиваются синхронно на одинаковый угол, но больший поворачивающий эффект можно получить, если один из рулей в своем повороте отстает от другого на некоторый угол порядка 25°. Парные рули с отдельным приводом на каждом руле позволяют в широких пределах изменять направление струи от винта и даже давать судну задний ход.

Еще более эффективным средством улучшения поворотливости судна является применение строенных рулей или трехбаллерного рулевого устройства с рулями большого удлинения. Их эффективность резко возрастает, если эти рули перекладываются на углы, превышающие в два и более раза предельный угол перекладки обычных рулей, практически перекрывают поток гребного винта и направляют его под углом к ДП, близким к 90°, создавая значительные боковую силу и поворачивающий судно момент.

Поворотные и синхронные поворотные направляющие насадки. Поворотная направляющая насадка на гребной винт представляет собой обычно кольцевое крыло, закрепленное на баллере и окружающее гребной винт. Кроме баллера, насадка может быть также шарнирно соединена со специальным кронштейном на корпусе судна. Насадка, прикрепленная только к баллеру, именуется подвесной. Если она опирается на кронштейн - полуподвесной (рис. 2.25). Основное назначение любой (в том числе и поворотной) насадки заключается в повышении КПД движительного комплекса.

Поворотная направляющая насадка на гребной винт в качестве органа управления судном по своему действию аналогична рулю. При перекладке насадки на ней возникает гидродинамическая сила, передающаяся на корпус и вызывающая поворот судна. Если сопоставить боковую (подъемную) силу, возникающую при ходе судна на переложенной насадке и на размещенном в винтовой струе руле аналогичной формы в проекции на ДП судна, то на насадке эта сила оказывается примерно на 40 - 50 % большей. Преимущество насадки в этом отношении обусловлено тем, что перекладка насадки ведет к интенсивному отклонению потока, отбрасываемого винтом, и, как следствие, к значительному повороту вектора тяги комплекса винт - поворотная насадка. Этот поворот тем больше, чем меньше скорость хода и больше нагрузка винта, поэтому наибольшее отклонение вектора тяги наблюдается в швартовном режиме работы комплекса.

Важной характеристикой поворотной насадки является расположение оси баллера по длине насадки. Для осуществления поворота насадки необходимо, чтобы плоскость, в которой располагаются вершины лопастей гребного винта, совпадала с поперечной плоскостью, проходящей через ось баллера. Поскольку гребной винт всегда располагается в сечении с наименьшим внутренним диаметром, от положения оси баллера по длине насадки зависит форма профиля насадки.

Положение оси баллера по длине насадки в сильной степени влияет на гидродинамический момент на баллере насадки, который должен быть преодолен при ее перекладке. При переднем ходе момент на баллере оказывается минимальным в случае расположения оси баллера на 25-30 % длины насадки от носовой кромки. С ростом отстояния оси баллера от носовой кромки момент на баллере резко возрастает. Если на двухвинтовом судне устанавливают раздельные поворотные насадки, ось баллера целесообразно размещать посредине длины насадки. При этом с целью уменьшения гидродинамического момента на баллере в хвостовой части насадки должен быть укреплен стабилизатор, чаще всего неподвижный относительно насадки.

Угол поворота насадки относительно ДП судна составляет, как правило, 30- 35. В непереложенном положении ось поворотной насадки чаще всего совпадает с осью винта.

На судне могут быть установлены одна или две поворотные насадки. Если на одновинтовом судне имеется одна насадка, то она в соответствии с приведенной классификацией всегда относится к группе рулевых устройств. Если же на двухвинтовом судне поворотных насадок две, то к группе рулевых устройств они будут относиться лишь в том случае, если конструкция привода обеспечивает синхронную (т. е. в одном направлении и на одинаковый угол) перекладку насадок. В том случае, когда привод допускает раздельную перекладку (т. е. каждая насадка может быть переложена на любой угол в любом направлении независимо от другой насадки), насадки называются раздельными, и тогда они относятся к группе главных движительно-рулевых устройств. Однако, даже и в последнем случае эти насадки при движении судна, на скоростях свыше 3-4 уз перекладываются совместно (либо перекладывается только одна насадка).

Известны многочисленные модификации поворотных насадок, преследующие цели увеличения поперечной силы насадки, в особенности при неработающем гребном винте, улучшения ее стабилизирующего действия, уменьшения момента на баллере. Наиболее характерные модификации: установка в диаметральной плоскости насадки стабилизатора большого размера, выступающего далеко вверх за пределы струи движителя (рис. 2.26, а); установка на насадке продольных ребер (рис. 2.26, б) с целью улучшения стабилизирующего действия ДРК и повышения управляемости судна при ходе судна по инерции; установка боковых цилиндрических стабилизаторов (рис. 2.26, в), представляющих собой частичное продолжение насадки с целью увеличения ее поперечной силы.

Одним из наиболее результативных путей повышения эффективности поворотной насадки как средства управления судном является установка на ней поворотного стабилизатора.

Неподвижную часть стабилизатора (рудерпост) устанавливают внутри насадки. Поворотную часть стабилизатора навешивают на рудерпост.

Привод поворотной части стабилизатора осуществляют по схеме, аналогичной схеме привода рулей Беккера, для чего на корпусе судна устанавливают штырь, входящий в паз направляющей стабилизатора. Положение штыря относительно баллера выбирают таким образом, чтобы при перекладке насадки на максимальный угол 30° угол перекладки стабилизатора составлял 60°. Кинематическая схема поворотной насадки с поворотным стабилизатором изображена на рис. 2.27, а ее геометрические характеристики показаны на рис. 2.28.

Главные движительно-рулевые устройства.

Главные движительно-рулевые устройства (ГДРУ), в отличие от рулевых устройств (РУ), обеспечивают управляемость судна не только при наличии скорости хода, но и без нее. К рабочим органам ГДРУ относятся любые главные движители и насадки к ним, способные менять направление тяги в широких пределах. На средних и больших скоростях хода боковая сила этих устройств меняется пропорционально квадрату скорости, однако при уменьшении скорости хода боковая сила падает не до нуля, а до некоторого определенного значения, различного для разных устройств. В случае если судно оборудовано ГДРУ, рулевое устройство на нем может отсутствовать. Аналогично РУ действие ГДРУ сопряжено с работой главных двигателей. К ГДРУ относятся парусные движители, фланкирующие рули, гребные винты, работающие в противоположные стороны, П-образные поворотные насадки, раздельные поворотные насадки, неподвижные несоосные насадки, поворотные винтовые колонки и крыльчатые движители.

Парусные движители. Парусные движители предназначены для преобразования энергии ветра в работу полезной тяги судна, а также для придания судну нужного направления движения. Парус представляет собой полотнище из льняной, хлопчатобумажной или синтетической ткани, укрепленное на деталях рангоута, которое ставится поперек судна (прямой парус) или вдоль него (косой парус). К парусам также относятся аэродинамически эквивалентные им жесткие оболочки (парус-крыло). Совокупность парусов, рангоута, такелажа, палубных механизмов и дельных вещей, предназначенных для постановки, уборки и управления парусами называется парусным вооружением.

Паруса и парусное вооружение появилось 5-6 тысяч лет назад в Египте и Месопотамии, несколько позже и независимо - в Китае, Восточной Азии, Океании и Южной Америке. В настоящее время существует довольно большое разнообразие в парусном вооружении, и парусные суда различают по числу мачт (от 1 до 7) и типу парусного вооружения.

Несмотря на сложность парусного вооружения и управления им, а также зависимость управляемости парусного судна от направления и силы ветра, рост цен на топливо и ужесточение требований к охране окружающей среды привели к разработке проектов и постройке ряда новых коммерческих парусно-моторных судов.

Фланкирующие рули. Фланкирующие рули (рис. 2.29) отличаются от много перьевых рулевых комплексов наличием рулей не только за, но и перед винтами, что улучшает управляемость судна при работе винтов на задний ход. Причем совместная перекладка всех рулей, размещенных перед винтами, происходит независимо от совместной перекладки рулей за винтами. Работа винтов 'враздрай' при соответствующей перекладке рулей обеспечивает получение боковой силы желаемого направления. Фланкирующие рули применяются на речных и озерных буксирах-толкачах. Часто под термином 'фланкирующие рули' понимают только рули, расположенные перед винтами.

Гребные винты, работающие в противоположные стороны. На многовинтовых судах управление судном можно осуществлять работой одних лишь винтов в разные стороны ('враздрай'). Разворачивающий момент у многовинтового судна появляется за счет смещения гребных винтов от диаметральной плоскости. Благодаря наличию момента от винтов многовинтовые суда при использовании винтов 'враздрай' и руля обладают повышенной управляемостью.

Результаты действия на судно вращающихся винтов и руля для двухвинтового судна показаны на рис. 2.30. Стрелкой показано направление смещения оконечностей судна (носа или кормы).

Создаваемое гребным винтом разрежение среды под кормовым подзором облегчает смещение кормы в сторону, одноименную борту работающей машины. Кроме того, с момента начала работы гребного винта горизонтальная составляющая сил поддержания на его борту станет меньше по сравнению с противоположным бортом. В обоих случаях работы гребного винта со стороны одного борта судна появляется разворачивающий момент, который является главным фактором, определяющим маневренность (поворотливость) многовинтового судна.

Трехвинтовые суда практически объединяют в себе маневренные свойства одно- и двухвинтовых судов. Благодаря наличию трех винтов судно может в широких пределах менять циркуляцию и даже разворачиваться на месте. Быстрый разворот трехвинтового судна получается, если средняя машина будет работать вперед, а бортовые машины - 'враздрай' при руле, положенном на соответствующий повороту, борт.

При движении кормой, поскольку на заднем ходу судно плохо слушается руля, рекомендуется два режима работы:

1) работать средней машиной на задний ход, а управлять судном при помощи бортовых машин;

2) все время работать на задний ход бортовыми машинами;

при отклонении судна от заданного курса следует переложить руль в сторону уклонения кормы и дать ход вперед средней машиной.

П- образные поворотные насадки. Одним из новых вариантов ГДРУ, получающих в последние годы широкое распространение, является гребной винт в П- образной или Г-образной поворотных насадках, предложенных Г.И. Беззубовым. (рис. 2.31). Высокая технологичность изготовления, простота ремонта, возможность агрегатной замены, меньшая забиваемость битым льдом и другие эксплуатационные преимущества обусловили внедрение этого типа ДРК взамен обычных поворотных насадок.

Гребной винт в П- образной поворотной насадке отличается от гребного винта в обычной поворотной насадке как по своим пропульсивным качествам, так и по особенностям работы в качестве средства управления.

Отличительной чертой ДРК гребной винт - П- образная поворотная насадка является асимметрия его действия. В верхней части своего диска гребной винт комплекса работает в зоне скоростей, вызванных полукольцом насадки, т. е. в зоне повышенных скоростей протекания и соответственно меньших нагрузок на лопасть. В нижней части своего диска гребной винт работает в условиях, близких к условиям работы открытого гребного винта, и нагрузки на лопасть соответственно выше. Различие в тангенциальных составляющих сил, действующих на лопасти в верхней и нижней половинах диска гребного винта, создает на винте при не переложенной насадке поперечную силу, направление которой зависит от направления вращения гребного винта. На переднем ходу у гребных винтов правого вращения эта сила направлена вправо, у гребных винтов левого вращения - влево (при взгляде с кормы).

Образование поперечной силы на гребном винте вызывает реактивное отклонение его струи. Не переложенная насадка оказывается в зоне неравномерного косого обтекания, и на ней возникает поперечная сила, направленная в сторону, противоположную поперечной силе гребного винта.

Степень взаимной компенсации поперечных сил, развивающихся на гребном винте и насадке в этих условиях, зависит от конфигурации комплекса, т. е. от геометрических характеристик насадки и положения в ней гребного винта.

Испытания модели ДРК этого типа показали, что гидродинамические характеристики П- образной насадки в качестве средства управления линейны в широком диапазоне углов перекладки и дрейфа и несколько хуже, чем у обычной кольцевой.

Раздельные поворотные насадки.

Раздельные поворотные насадки (РПН) на двухвинтовых судах при работе винтов 'враздрай' развивают значительную боковую силу при отсутствии хода, т. е. обладают качествами, присущими САУ. При этом направление равнодействующей тяг комплексов и ее положение по длине судна зависят от того, как переложены насадки.

При перекладке обеих насадок внутрь (рис. 2.32, а) равнодействующая приложена в точке диаметральной плоскости за кормой судна, и последнее разворачивается на месте тем интенсивнее, чем больше углы перекладки насадок.

Когда обе насадки переложены наружу (рис. 2.32, б), равнодействующая перемещается в нос и в корму соответственно, судно не только дрейфует, но и поворачивается в сторону, зависящую от величины и направления упоров винтов. При некотором среднем угле перекладки точка приложения равнодействующей может совпасть с центром сопротивления воды при боковом движении судна. В этом случае оно дрейфует без вращения, т. е. движется лагом.

Итак, раздельная перекладка насадок при одновременном изменении величины упора винтов (за счет изменения числа оборотов двигателя) позволяет получить необходимую величину, точку приложения по длине судна и направление равнодействующей.

РПН установлены на многих судах, главным образом речного флота - буксирах-толкачах, сухогрузных и наливных судах. Испытания показывают высокую эффективность РПН, обеспечивающих судам повышенную маневренность.

Неподвижные несоосные насадки. Неподвижные несоосные насадки представляют собой средство управления, предложенное Г. Я. Першицем. В отличие от обычных неподвижных насадок, соосных с гребным винтом, эти насадки повернуты вокруг вертикальных осей задними кромками к ДП судна с таким расчетом, чтобы продолжения осей насадок пересекались на ДП за кормой судна (рис. 2.33).

Угол отворота насадок от осей гребных валов составляет около 4-8°. Поскольку при малых углах отворота насадки от линии вала, тяга комплекса винт - насадка практически совпадает с осью насадки. Равнодействующая тяг обоих комплексов приближенно располагается в точке пересечения осей насадок, а изменением частоты вращения винтов, в том числе винтов, работающих враздрай, направление равнодействующей может быть изменено на любой угол.

Крыльчатые движители. Впервые крыльчатый движитель, получивший практическое применение, был предложен в 1926 г. австрийским инженером Шнейдером. Крыльчатый движитель (рис. 2.34.) - это устройство, использующееся не только для создания упора, но и для изменения его направления. Помимо этого, крыльчатый движитель позволяет регулировать его гидродинамические характеристики, т. е. сочетает в себе свойства движителя регулируемого шага и средства управления.

В настоящее время крыльчатые движители применяются на судах как в качестве основного движителя (буксиры, паромы, плавкраны, рыболовные суда), так и в виде вспомогательного средства управления (большие морские суда - пассажирские, танкеры и т. д.). В первом случае движитель располагается непосредственно под днищем судна, во втором - чаще всего в поперечном канале корпуса.

Конструктивно крыльчатый движитель представляет собой диск (ротор) с вертикальной осью вращения, установленный заподлицо с днищевой обшивкой (либо с платформой, если движитель расположен в поперечном канале). Диск несет на себе четыре-восемь поворотных вертикальных лопастей, размещенных на равном расстоянии друг от друга по окружности диска и представляющих собой профилированные крылья. При вращении движителя каждая лопасть совершает вращательное движение по отношению к диску и вместе с диском относительно воды. В воде находятся только лопасти, а механизмы вращения диска и поворота лопастей размещены внутри корпуса судна.

Для уяснения принципа действия КД рассмотрим рис. 2.35. Как видно из рисунка, при вращении диска лопасти поворачиваются так, что перпендикуляры, восстановленные из середины хорд лопастей, в любой момент времени пересекаются в одной точке N. Эта точка называется центром управления. Лопасть движется в воде подобно крылу со скоростью v, являющейся геометрической суммой окружной скорости и скорости поступательного вместе с судном перемещения диска. При движении лопасти под углом атаки на ней возникает сила, составляющая которой Р создает упор лопасти в направлении движения судна, а окружная составляющая Т образует момент относительно центра диска, преодолеваемый машиной. С помощью привода лопастей центр управления N может быть установлен в любой точке внутри окружности. Перемещение точки N вдоль диаметра движителя изменяет величину упора, зависящую от длины отрезка ON. Направление упора перпендикулярно этому отрезку.

Регулируя величину упора, можно осуществить все режимы движения судна от 'полного хода вперед' через 'Стоп' до 'Полного хода назад'. Положение 'Стоп' соответствует совмещению точки N с центром диска О. В этот момент упор лопастей равен нулю. Перемещением точки N в стороны от диаметра меняется не только величина, но и направление упора, т. е. производится поворот судна. Скорость и направление вращения диска движителя при этом могут оставаться постоянными.

Управление судном при помощи КД показано на рис.2.36. Суда, оборудованные крыльчатыми движителями, имеют ряд преимуществ перед винтовыми:

- сочетание функций винта и руля, вследствие чего отпадает необходимость в рулевом устройстве;

- возможность направления силы тяги в любую сторону;

- некоторое повышение к. п. д. установки в сравнении с ВФШ;

- возможность расположения буксировщика при буксировке лагом как в носовой, так и в кормовой оконечности судна, так как упор буксировщика на переднем и заднем ходу одинаков;

- осуществление перемены хода без реверса двигателя;

- возможность создания упора в направлении, перпендикулярном борту швартующегося судна при любом положении буксировщика.

Хорошие маневренные качества судов с КД позволяют особо выгодно использовать эти движители на буксировщиках.

Судно, имеющее КД, способ-но легко разворачиваться в любом направлении даже из положения 'Стоп'. Наличие двух КД позволяет судну двигаться лагом (со скоростью около 2 уз). Можно осуществлять плавное наращивание (практически от нуля) и гашение скорости. Это имеет значение при подходе к судам, причалам и т. д.

Путь торможения судна с КД обычно не превышает длины корпуса, так как выступающие лопасти движителя быстро гасят инерцию;

существенно сокращается и время торможения. Буксировщик с КД затрачивает на прием буксира на ходу на 30 - 40% времени меньше, чем винтовой буксир, а при сильном ветре и течении время сокращается в 3-4 раза. При швартовке транспортных судов к причалу примерно в 5 раз сокращается время, необходимое для соответствующего маневрирования буксировщика.

Необходимо отметить и некоторые недостатки судов, оборудованных КД:

- суда, имеющие КД в качестве основного движителя, для плавания в открытом море не приспособлены, так как на волнении несущий диск и лопасти будут подвергаться чрезмерным напряжениям;

- для плавания во льду КД требует надежной конструктивной защиты;

- сложность конструкции самих КД и относительно большая масса (10 кг на 1 л. с. и более) позволяет применять их лишь при небольших мощностях нереверсивного двигателя;

- КД увеличивают фактическую осадку судна.

Вспомогательные устройства управления (ВУУ) характерны тем, что для их работы включения главных двигателей не требуется, поскольку ВСУ оборудованы собственными двигателями. Предназначены ВУУ для обеспечения управляемости судна только на предельно малых скоростях и без хода, и эффективность их, как правило, растет по мере уменьшения скорости хода. Судно, оборудованное ВУУ, должно иметь обычный руль или любое другое РУ. Иногда ВУУ устанавливаются на суда, снабженные ГДРУ.

Вспомогательные устройства управления по характеру своего воздействия на судно подразделяются на подруливающие устройства и вспомогательные движительно-рулевые устройства, изгибающие устройства и буксирные устройства.

Подруливающие устройства (ПУ) является одним из наиболее распространенных вспомогательных средств управления судном. Оно представляет собой автономную систему, независимую от главных двигателей, размещенную в корпусе судна. ПУ, кроме откидных винтовых колонок, создают поперечную силу (тягу ПУ) путем засасывания забортной воды и выбрасывания ее в поперечном по отношению к ДП судна направлении.

Подруливающее устройство предназначается для управления судном в условиях, в которых эффективность основных средств управления оказывается недостаточной. Подруливающее устройство должно обеспечивать маневрирование судна, не имеющего хода, при швартовных операциях, при отходе от стенки, при развороте в условиях ветра и течения, оно должно способствовать маневрированию судна на малых скоростях при самостоятельном движении на акваториях портов, при различных ограничениях фарватера, в узостях и т. п.

Носовые и кормовые подруливающие устройства. Общим конструктивным признаком этих ПУ является наличие поперечного канала в корпусе судна и встроенного в него импеллера или насоса.

Носовые ПУ (НПУ) и кормовые ПУ (КПУ) различают по месту расположения на судне. Для увеличения действующего на судно вращающего момента носовое ПУ размещают на возможно большем удалении от миделя (рис.2.37).

Кормовое ПУ устанавливают в дополнение к носовому для обеспечения судну движения лагом или других специальных маневров. Для увеличения вращающего момента кормовое ПУ также размещают возможно дальше от миделя. Размещение КПУ вызывает обычно значительные трудности, связанные с расположением в этом районе валопроводов гребных винтов. На судах с большой осадкой КПУ может размещаться ниже линии гребного вала (рис.2.37). На судах с малой осадкой применяют КПУ с каналами сложной формы. Мощность КПУ обычно меньше или равна мощности НПУ.

По числу каналов ПУ разделяются на одно- и двухканальные. Наиболее распространены одноканальные ПУ, которые предназначаются для работы на оба борта и имеют симметричную, относительно ДП судна, конструкцию (рис. 2.38).

Двухканальные ПУ могут представлять собой комбинацию двух ПУ одностороннего действия (рис. 2.39). Подобная конструкция позволяет несколько повысить эффективность ПУ благодаря более рациональной, несимметричной относительно ДП, профилировке канала и использованию более экономичного импеллера одностороннего действия (например, ВФШ с авиационным профилем сечения лопастей). Однако реализовать эффект от расширения выходной части канала и соответствующего снижения скорости в струе ПУ, как правило, не удается. При обычной длине канала, не превышающей четырех его диаметров, эффективное расширение выходной части канала, возможно только при большом угле раствора диффузора, приводящем к не компенсируемым вязкостным потерям. Кроме того, расширение канала приводит к росту разрежения на засасывающей стороне импеллера, увеличивая тем самым опасность кавитации. Стоимость таких ПУ выше стоимости эквивалентного по тяге одноканального ПУ, а их размещение на судне требует больше места.

Двухканальные симметричные ПУ устанавливают при необходимости разделения мощности ПУ, т. е. в тех случаях, когда осадка судна не допускает размещения одного ПУ достаточно большого диаметра.

Применяются также ПУ со сложной формой канала (Т-образной, Z-образной), с различного вида заслонками (рис. 2.40). Преимуществом такого ПУ является возможность использования достаточно простых импеллеров одностороннего действия (например, осевых насосов), а также возможность организации надводного выброса, что обеспечивает им способность к действию на ходу судна. Эффективность ПУ со сложной формой каналов ниже обычной.

По типу используемого импеллера ПУ разделяются на ПУ с ВРШ, реверсивными ВФШ, двумя ВФШ противоположного вращения, крыльчатыми движителями, а также ПУ с центробежными, осевыми и эжекционными насосами. ПУ с крыльчатым движителем называют ротаторными, а с винтами или насосами - водометными. Применение импеллера того или иного типа определяется его эффективностью в конкретных условиях размещения, видом энергоснабжения, различными специальными требованиями к ПУ.

Канал ПУ. Наиболее распространенной формой канала одноканальных, симметричных ПУ является цилиндрическая, круглая в сечении у ПУ с гребными винтами или прямоугольная у ПУ с крыльчатыми движителями.

Особое значение для эффективности ПУ имеют входная и выходная части канала. Конфигурация входной части канала ПУ должна обеспечивать отсутствие отрыва потока, благоприятное распределение давления и минимум сопротивления входу жидкости.

Конфигурация выходной части канала должна обеспечивать устойчивый отрыв струи и минимум потерь на выходе, т. е. иметь острые кромки. Необходимость одновременного удовлетворения обоих требований приводит для симметричных ПУ к компромиссным решениям. Наибольшее распространение среди таких решений получило незначительное округление кромок отверстий канала. Иногда используются конические раструбы, но эта форма является уступкой технологии, и ее применение нежелательно.

Большой интерес представляет ступенчатая форма, позволяющая совместить устойчивый отрыв выходящей струи с минимумом потерь на входе.

Защитные решетки. Защитные решетки устанавливают во входных отверстиях каналов ПУ для предотвращения поломок и засорения ПУ посторонними предметами (рис. 1.42). Следует оговорить, что установка решеток не только защищает ПУ, но и в определенной мере способствует скоплению в его канале посторонних предметов. Поэтому в конструкции ПУ, оборудованного защитными решетками, должна предусматриваться возможность очистки канала от мусора.

Для ПУ с гребными винтами наиболее рациональны вертикальные решетки. При установке ПУ в зоне значительного наклона шпангоутов целесообразно использование горизонтальных решеток с профилировкой, обеспечивающей безотрывное течение в нижней части канала. В некоторых конструкциях применяется смешанный тип решеток, состоящих из вертикальных и горизонтальных элементов. Для защиты каналов ПУ с крыльчатыми движителями обычно применяются горизонтальные решетки. Загромождение сечения канала защитной решеткой во всех случаях не должно превосходить 10%, хотя уже при этом снижение тяги ПУ достигает в зависимости от профилировки и качества исполнения решетки 6-10%. Дальнейшее увеличение загромождения приводит к резкому снижению тяги ПУ (при загромождении, равном 15%, снижение тяги достигает 20%).

Закрытия канала. У быстроходных судов и судов с полными носовыми обводами дополнительное сопротивление воды, которое связано с наличием входных отверстий и сквозного канала, соединяющего оба борта, может достигать значительной величины (рис.2.42).

Наилучшим способом практической ликвидации дополнительного сопротивления является полное закрытие входных отверстий канала ПУ. Наибольшее распространение получили два типа устройств, для закрытия отверстий каналов: заслонки и жалюзи (рис. 2.42). Заслонки не увеличивают сопротивления тракта и соответственно не снижают эффективности ПУ. Выход за габариты судна делает их легко уязвимыми при швартовных и других подобных операциях. Жалюзи, наоборот, менее подвержены повреждениям, но, как и другие виды защитных решеток, снижают эффективность ПУ.

Откидные винтовые колонки. Откидные винтовые колонки используются в основном как ПУ в средствах активного позиционирования на буровых установках и судах. Конструктивно они проще, чем винтовые поворотные колонки и создают упор только вдоль одного предусмотренного для них направления. Обычно на одном объекте устанавливается несколько откидных винтовых колонок, направленных в разные стороны. При перемещении объекта в новое положение откидные винтовые колонки убираются для уменьшения сопротивления.

Вспомогательные движительно-рулевые устройства (ВДРУ), в отличие от ПУ, могут создавать необходимую тягу, направление которой меняется в широких пределах.

Использование ВДРУ определяется необходимостью улучшения маневренных качеств судов отдельных типов или составов в тех случаях, когда главные устройства управления не удовлетворяют предъявляемым к этим качествам требованиям. В качестве ВДРУ могут использоваться активные рули, носовые рули, поворотные винтовые колонки, силовые приставки и вспомогательные суда- кантовщики.

Активные рули (АР) - это рули с установленными на них вспомогательными винтами, расположенными обычно за задней кромкой пера. Винт, как правило, имеет направляющую насадку, которая повышает его к. п. д. и защищает от повреждений.

Энергия к винту может быть подведена двумя путями:

от водопогружных электродвигателей, размещенных в бульбе образной наделке на пере руля (рис. 2.43); посредством конической зубчатой передачи и вертикального вала, проходящего через расточку баллера руля.

В последнем случае приводной двигатель располагается в румпельном отделении.

Винт активного руля устанавливают так, чтобы его ось находилась на одной линии с осью основного гребного винта.

Активный руль перекладывается с борта на борт обычной рулевой машиной, но с целью увеличения эффективности действия угол перекладки должен быть не менее 70°. Когда судно следует под главным движителем (винт АР не работает) со скоростью более 5 уз, перекладка руля осуществляется в обычных пределах - 35° на оба борта. Для этой цели на рулевых машинах устанавливают ограничители, сблокированные с датчиком, помещенным на гребном валу, или управляемые с мостика.

Схема действия активного руля показана на рис. 2.44. При перекладке пера руля на нем возникает боковая сила Р_у, к которой добавляется составляющая Р_у упора винта. В результате увеличивается боковая сила, действующая на корму судна, и при повороте руля на 90° относительно ДП судна эффект разворачивающего действия винта АР будет максимальным.

Из опыта эксплуатации активных рулей можно сделать некоторые выводы об их достоинствах. Так, активный руль:

- позволяет осуществлять повороты не только на малом ходу, но и при полном отсутствии хода;

- может служить запасным движителем, причем судно способно двигаться только с его помощью при полном сохранении управляемости;

- при маневрах на стесненной акватории используется и как основной движитель.

Кроме того:

- при совместной работе в результате противоположного вращения основного винта и винта АР снижаются потери на закручивание потока основного винта, что способствует увеличению пропульсивного к. п. д. комплекса;

- применение АР в сочетании с носовыми подруливающими устройствами позволяет обеспечивать движение судна лагом;

- маневренные качества судна еще более улучшаются, если в качестве движителя АР используется ВРШ.

Но при этом:

- наличие АР усложняет и утяжеляет конструкцию пера руля;

- в общем случае полное сопротивление судна за счет применения активного руля вместо обычного может увеличиваться на 6- 15%;

- этот недостаток можно несколько компенсировать применением ВРШ;

- упор винта АР, как и всякого винта фиксированного шага, на заднем ходу меньше упора переднего хода; этот недостаток в известной мере может быть устранен за счет применения ВРШ.

Активные рули, широко применявшиеся в зарубежном и отечественном судостроении в течение 50-70-х годов, в настоящее время устанавливаются на суда сравнительно редко.

Носовые рули. Для улучшения поворотливости и уменьшения ширины ходовой полосы, занимаемой толкаемым составом или крупнотоннажным грузовым теплоходом при прохождении крутых поворотов, на реках находят применение носовые опускающиеся рули. Эти рули размещаются в сквозных нишах корпуса в носовой части передней баржи толкаемого состава или судна с санными обводами и составляют с ДП судна угол 35 -45°. Подъем и опускание носовых рулей производятся с помощью специального дистанционно управляемого привода. В обычных условиях эксплуатации рули подняты, за пределы корпуса судна не выступают и их не используют. При движении по лимитирующему перекату реки носовой руль того борта судна, в сторону которого осуществляется поворот, опускается и на нем возникает боковая сила, способствующая повороту судна или состава.

Поворотные винтовые колонки. Поворотные винтовые колонки (ПВК) уже описывались в разделе главных движительно-рулевых устройств. В качестве ВДРУ ПВК применяются на судах, к которым предъявляются высокие требования в отношении управляемости на предельно малых скоростях хода, а также на судах, которым по условиям эксплуатации необходимо длительное время без хода удерживать в определенном положении ДП или находиться в определенной точке открытого моря. К таким судам относятся рыбоперерабатывающие базы, океанографические и научно-исследовательские суда, кабелеукладчики, суда для обслуживания нефтяных промыслов, плавучие буровые установки и др. ПВК, используемые как ВДРУ, обычно менее мощные, чем ПВК ГДРУ, и выполняются, как правило, откидывающимися или выдвижными. Это позволяет убрать устройство внутрь корпуса, если надобность в нем отсутствует, что предотвращает увеличение сопротивления воды движению судна из-за лобового сопротивления ПВК, а также поломки последних.

Силовые приставки и вспомогательные суда- кантовщики. Силовые приставки (автономные плавучие движительно-рулевые агрегаты) и вспомогательные суда пришвартовываются к борту в носовой части судна или состава для улучшения их управляемости в сложных условиях эксплуатации.

Они применяются в речном плавании при недостаточном обеспечении судна или состава главными и вспомогательными устройствами управления и поэтому отнесены к ВДРУ.

К ВДРУ относятся также вспомогательные буксиры-кантовщики использующиеся в морских портах для перемещения крупных морских судов, не обладающих автономностью в отношении управляемости.

Изгибающие устройства составных судов или толкаемых составов представляют собой специфические устройства, рабочим органом которых служит сам корпус судна либо корпуса барж толкаемого состава (рис. 2.45).

Изгиб составных судов применяется для облегчения прохода крупнотоннажного речного состава по извилистым рекам с узким судовым ходом. Отдельные суда состава счаливаются в нитку и соединяются шарнирно, благодаря чему переднее судно имеет возможность поворачиваться на некоторый угол относительно заднего, что ведет к ломаному изгибу оси состава. Шарнир снабжен размещаемым на палубе устройством принудительного поворота и удержания взаимного положения судов. Изгибающих устройств по длине состава может быть несколько.

Изгиб состава, меняя его форму, приводит к изменению усилий, действующих на движущийся корпус со стороны воды, и тем самым изменяет движение состава. Практическое распространение получили балочные и безбалочные гидравлические устройства, позволяющие осуществлять принудительный поворот одного судна в составе относительно другого на угол, величина которого колеблется в пределах от 13 до 27°.

Одним из конструкторских бюро Санкт-Петербурга создано гидравлическое изгибающее устройство, позволяющее отклонять толкач от ДП состава и использовать его как большой руль. Это устройство также существенно улучшает управляемость толкаемых составов, особенно при воздействии на них ветра.

Буксирные устройства служат для передачи движущей силы с буксира на буксируемый объект (судно, плот, буровую установку и т. п.), могут рассматриваться как вспомогательное средство управления, поскольку эта сила дополняет те силы, которые создают основные СУ буксируемого объекта.

В морских условиях при отсутствии ветра и волнения буксировка больших трудностей не представляет и может быть выполнена любыми судами. В штормовых условиях на буксирном тросе возникают большие усилия, поэтому буксировка крупных объектов (плавдоков, кранов и т.п.) осуществляется специальными океанскими буксирами, которые оборудованы автоматическими буксирными лебедками, подтравливающими буксирный трос в момент рывка. В качестве буксирного троса используют буксирную линию с 2-кратным запасом на разрывное усилие и 6-кратным - на рабочее. Скорость буксировки рассчитывают по упору винта буксира на швартовном режиме и суммарному сопротивлению воды для буксируемого и буксирующего судна. Буксировка может выполняться в кильватер или лагом. Буксировка в кильватер - наиболее простой и удобный способ. Различают буксировку на коротком буксире и на длинном, когда натяжение буксирного троса обеспечивается без выхода его из воды. Ледоколы в Арктике применяют буксировку вплотную. Буксировка лагом применяют обычно на коротких переходах в тихую погоду с небольшими скоростями.

При буксировке по внутренним водным путям используют четыре способа: в кильватер, лагом, бочонком (в первом и третьем счале одно судно, а во втором - два) и безменом (в первом и втором счалах по одному судну, а в третьем - два).

Если в качестве буксирного судна используется не буксир, то такая буксировка называется буксировкой со вспомогательным судном.

Ограничивающие устройства управления служат для ограничения перемещений судна или его стабилизации в определенном положении. К ним относятся тормозные, якорно-швартовные устройства и системы позиционирования.

Тормозные парашюты. Тормозные парашюты по принципу действия и назначению аналогичны авиационным. Система тормозных парашютов может рассматриваться как дополнительное средство торможения для больших судов. Парашюты сбрасывают с бортов, а не с кормы во избежание наматывания тросов на винт. Испытания тормозных парашютов в Японии на танкере дедвейтом 50 тыс. т при скорости 10,5 уз показали, что 2 парашюта диаметром 3 м с каждого борта позволяют вдвое сократить тормозной путь и на 20% время торможения.

Тормозные щиты. Идея применения бортовых тормозных щитов была высказана впервые за рубежом (в Нидерландах) и в Советском Союзе. Первоначально считалось, что тормозные щиты можно устанавливать в любом месте судна, но в дальнейшем было признано целесообразным иметь их в кормовой части. Это упростило систему гидравлического управления и улучшило управляемость судна при его движении задним ходом, т. е. при работе гребных винтов на задний ход. С помощью тормозных щитов путь свободного торможения может быть, например, сокращен в 2,6 раза, а время более чем в 3 раза.

Раскрывающийся носовой бульб.

Для обеспечения аварийного торможения носовой бульб крупнотоннажного судна может быть выполнен в виде двух раскрывающихся чаш или в виде закрылков, напоминающих жабры, раскрытые навстречу движению. Эффективность раскрывающегося носового бульба соответствует эффективности тормозных щитов.

Опускающиеся носовые рули. Носовые рули уже были описаны в разделе вспомогательных устройств управления. Их одновременное опускание является довольно эффективным средством торможения толкаемых составов.

Лоты и волокуши. К тормозным устройствам плотов, а иногда и составов относятся лоты и цепи-волокуши, которые опускаются с кормовой части плота и волочатся по грунту. Создающаяся при этом сила трения тормозит движение плота и препятствует перемещению плота за пределы судового хода.

Якорно-швартовные устройства. Эти устройства широко используют в качестве дополнительного средств управления при маневрировании судов для ограничения перемещений и подтягивание их к береговым и плавучим сооружениям или постановке на якорь. Они способствуют также отвалу судна от причала при сильном ветре и течении навальных направлений.

Якорное устройство, помимо удержания судна в определенной позиции и обеспечения отвала судна от причала, может использоваться для экстренного торможения, для чего вытравливается якорь с небольшим количеством якорной цепи, обеспечивающей протаскивание якоря по дну.

Автошвартовые устройства отличаются от обычных швартовных наличием автоматического контроля за натяжением судовых концов. В портах с сильными приливными явлениями такие устройства облегчают работу команды и увеличивают безопасность судна у причала, предотвращая обрыв и провисание концов.

3. Навигационный план проводки судна по БДЛК

3.1 Особенности выполнения поворота в канале

Обычно при рассмотрении процесса поворота описание движения судна производят в функции времени, хотя контроль его выполнения осуществляется по изменению курса. Это усложняет работу оператора при маневрировании и требует планирования и контроля двух параметров одновременно - времени и угла поворота. Кроме того, необходимо знать время задержки поворота Т() для состояний в грузу и в балласте при различных углах перекладки руля.

Для того, чтобы облегчить работу оператора и уточнить технологию выполнения испытательных маневров, которые используются при определении динамических свойств судна, как объекта управления, произведем оценку характера изменения угла курса (угловой скорости) в функции угла поворота.

Как следует из анализа результатов натурных наблюдений судов между углом изменения курса и временем существует зависимость, близкая к линейной (рис. 3.1.).

Для того, чтобы упростить задачу судоводителя, иметь возможность автоматизировать контроль траектории при повороте и прогнозировать движение при изменении первоначального плана, необходимо уменьшить количество контролируемых параметров, установить их зависимость от угла курса и исследовать формализованные модели поворота.

В первоначальный период в процессе перекладки руля на заданный угол судно сохраняет неизменным курс. Это время иногда в судовождении называют 'мертвый промежуток', а путь, проходимый за это время 'предварительным путем циркуляции'.

Для получения представления о пределах изменения времени Т() были проведены испытания на ММ 'Pilot' для углов перекладки руля 5, 10, 15, 20 и 35 вправо для т/х 'Капитан Темкин' в грузу и т/х 'Харитон Греку' в балласте, результаты которых приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Зависимость времени задержки поворота от угла перекладки руля

Зависимость между углом изменения курса и временем поворота t имеет вид:

, (18)

где Кt - коэффициент перехода от угла курса ко времени. Иначе уравнение (18) можно переписать в виде

(19)

где - коэффициент перехода от времени к углу изменения курса.

Значения коэффициентов уравнения, полученные по результатам натурных наблюдений, приведены в таблице 3.2.

Учитывая, что в качестве управляемого параметра обычно используется угол изменения курса, значение которого непрерывно контролируется по гирокомпасу, то интересно проследить за ходом изменения элементов циркуляции от управляемого параметра.

Таблица 3.2. Коэффициенты зависимости задержки поворота от угла курса и времени

Процесс изменения угловой скорости в функции угла курса можно описать дифференциальным уравнением второго порядка:

(20)

где - постоянная угла курса по угловой скорости, характеризующая увеличение сопротивления движению судна за счет вращения;

- постоянная угла курса по угловой скорости, характеризующая изменение силы упора винта; - текущее значение угловой скорости;

- установившееся значение угловой скорости.

Решение дифференциального уравнения (20) имеет вид

, (21)

где - коэффициент затухания колебаний;

- собственная круговая частота колебаний.

График зависимости угловой скорости от угла курса, построенный по формуле (21), приведен на рисунке 3.2. На этом же рисунке штриховой линией приведена аппроксимация этой зависимости полиномом шестой степени.

Обычно для практических целей судовождения считают, что сила упора винта в процессе циркуляции остается неизменной. Тогда расчет безразмерной угловой скорости можно произвести по приближенной формуле

Рис.3.2. Изменение угловой скорости в функции угла курса

, (22)

где - безразмерная угловая скорость; - установившаяся безразмерная угловая скорость;- постоянная угловой скорости по углу изменения курса; - угол изменения курса.

Процесс изменения угла дрейфа при повороте в функции угла курса описывается дифференциальным уравнением первого порядка

(23)

где - постоянная угла дрейфа по углу курса;

- установившийся угол дрейфа.

Решение уравнения (23) имеет вид

. (24)

Для расчета текущего значения кривизны траектории в функции угла изменения курса предлагается использовать выражение:

, (25)

где - установившееся значение радиуса циркуляции;

- коэффициент изменения радиуса циркуляции.

Для расчета текущего значения линейной скорости в функции угла курса предлагается выражение, с учетом зависимости Першица Р.Я. :

. (26)

Для получения значений коэффициентов в уравнениях (24) -(26) по результатам натурных было разработано две процедуры их определения:

- по сетке экспоненциальных кривых;

- по касательной к начальной части графика.

При использовании сеток кривых по результатам наблюдений определяют значение угла поворота, при котором наблюдаемый параметр достигает установившегося значения и в районе этого значения с интервалом 5-10 градусов строят экспоненты. На полученные кривые наносят экспериментальные точки и путем графической интерполяции определяют значение коэффициента для каждой точки, а полученные результаты усредняют.

При использовании касательной к начальной точке кривой сначала наносят результаты эксперимента на график и выполняют сглаживание. Затем строят касательную к кривой до пересечения с горизонтальной линией, проведенной через точки установившегося движения. Из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают значение коэффициента.

По полученным зависимостям производят расчет положения ПП:

. (27)

Анализ характера изменения элементов циркуляции в функции угла курса для т/х 'Микола Бажан' для угла перекладки 35 градусов показывает, что все параметры достигают установившегося значения, за исключением скорости, при повороте на угол около 20⁰. Такое представление элементов циркуляции позволяет наглядно проследить за характером их изменения при повороте и учитывать при практическом маневрировании, использовании аппроксимаций при разработке автоматизированных систем управления движением судна и при выполнении маневрирования. Это существенно упрощает и облегчает контроль выполнения поворота.

Формализованная модель изменения положения полюса поворота используется для оптимизации расстановки буксиров при кантовочных операциях в порту и при визуальной оценке положения судна относительно знаков навигационного ограждения и его состояния.

3.2 Одерживание поворотов

Среди характеристик устойчивости, информация о которых отсутствует на судне, наиболее важными являются характеристики одерживания поворота - угол _о() и время t₀(); постоянная времени задержки поворота Т(); зона неустойчивости диаграммы управляемости - предельный угол обратной поворотливости _ро и угловая скорость самопроизвольной циркуляции ₀. На указанные характеристики определяющее влияние оказывают параметры зоны неустойчивости диаграммы управляемости.

Согласно рекомендациям Е.Б Юдина, основанным на расчетном исследовании управляемого движения судов постоянным курсом, для обеспечения удовлетворительной эксплуатационной устойчивости необходимо, чтобы угловая скорость самопроизвольной циркуляции не превышала 0.2 от угловой скорости при =30⁰ т.е. . При этом значение _ро невелико и позволяет обеспечивать качественное удержание судна на курсе при ручном и автоматическом управлении рулем. Эта рекомендация принята в качестве нормативного требования для российского Регистра судоходства. При этом отмечается, что значение _ро не зависит от площади пера руля.

Параметры зоны неустойчивости можно рассчитать двумя способами. Первый основан на аппроксимации начального участка диаграммы управляемости в безразмерном виде (см. рис.3.3.) прямой линией, во втором используются результаты регрессионного анализа зависимости , _ро от величины коэффициента руля и корпуса Ф.

Для определения точки пересечения _у диаграммы с осью были выбраны две точки - 10 и 30 градусов. В результате была получена зависимость

. (28)

На основании выполненного расчета коэффициент руля и корпуса по результатам натурных экспериментов для 35 одно винтовых судов была получена линейная зависимость:

₀ = 0,031Ф. (29)

Время задержки поворота колеблется от 5 с. для угла перекладки на 35⁰ т/х 'Харитон Греку' до 120 с. для VLCC при угле перекладки 5⁰.

Точка начала поворота, координаты которой должны быть назначены с учетом характеристик поворотливости, определена моментом подачи команды на перекладку руля. Для точки окончания маневра такой определенности нет, поскольку одерживание поворота судоводитель обычно осуществляет методом проб и ошибок, в соответствии со своим опытом и квалификацией, ориентируясь на навигационную обстановку и движение судна (угловую скорость, полюс поворота, ширину полосы занимаемую судном и ее расположение относительно судоходной части и др.). Поэтому точность определения момента окончания поворота и места судна при этом имеет большое значение для обеспечения безопасности мореплавания.

Процесс удерживания судна на курсе (рис. 3.4.) состоит из следующих периодов: уклонение курса судна за пределы зоны чувствительности t₁; перекладка руля на выбранный угол t₁- t₂; удерживание руля в переложенном положении t₂- t₃; обратная перекладка руля в нулевое положение t₃- t₄; вход курса в зону чувствительности t₄- t₅; следование судна с заданным курсом (нахождение курса в зоне чувствительности) t₅- t₆ и т.д.

Управляя рулем и руководствуясь показаниями компаса, рулевой старается удержать судно на заданном курсе. Качество удержания судна на курсе оценивают числом перекладок руля n_р за время наблюдений t_н, средней амплитудой угла перекладки руля и средней амплитудой угла рыскания .

В процессе поворота судна реализуются следующие периоды работы руля: прохождение команды, которое отсчитывается от момента ее подачи, до момента начала перекладки руля и обычно занимает 3-5 с; перекладки руля на заданный угол, скорость которой регламентируется требованиями Регистра судоходства и должна быть 2⁰/с; удерживание руля в заданном положении; обратная перекладка руля для одерживания поворота; удерживание в переложенном положении; перекладка руля в ДП после прихода судна на заданный курс.

Обычно для выхода из циркуляции необходимо произвести одерживание перекладкой руля прямо в ДП или в сторону, противоположную повороту. Очевидно, что при использовании обратной перекладки процесс поворота контролируется, заканчивается в определенное время и быстрее, в то время как в первом случае он имеет неопределенное окончание.

В зависимости от выбранного угла кладки для одерживания и времени удерживания в переложенном положении, соотношения заданного и фактического курсов, поворот может завершаться при угловой скорости, отличной от нуля. Численно процесс одерживания поворота можно охарактеризовать следующими параметрами: величиной перекладки руля для одерживания _вых; временем одерживания t_о; углом одерживания _о.

Время одерживания отсчитывается от момента начала перекладки руля в сторону, противоположную повороту, до приведения его в нулевое положение.

Угол одерживания отсчитывается от значения курса, в момент начала перекладки руля _пер, до нового назначенного курса судна ₂, т.е. _о=₂-_пер. Одерживание можно считать выполненным оптимальным образом при использовании разовой кладки руля и остановки на ₂ с нулевой угловой скоростью.

Указанные параметры зависят, от величины угла перекладки руля перед входом в циркуляцию _вх и _вых, с помощью которого осуществляется вывод судна из циркуляции.

Обычно при исследовании характеристик поворотливости временем перекладки руля t_п пренебрегают. При рассмотрении вопросов одерживания такого допущения делать нельзя, так как время перекладки оказывается одного порядка со временем одерживания, а при некоторых ситуациях превышает его.

В зависимости от соотношения угловой скорости в момент начала одерживания _пер и величины выбранного угла _вых в течении времени одерживания может быть выполнена перекладка руля за время t_п, удерживание на выбранном угле t_уд и обратная перекладка t_оп. При выполнении одерживания в момент прекращения вращения судна в связи с его инерционностью, оно некоторое время не изменяет курса, и, как показали натурные наблюдения, это продолжается в течении от 5 до 20 с и зависит от соотношения _пер и _вых .

Для получения соответствующих данных о маневре 'одерживания поворота' было предложено определять и строить характеристики для эксплуатационных значений углов перекладки руля. Характеристики аварийного одерживания поворота, предложенные в работе Гофмана А.Д. являются частным случаем выполнения маневра для крайне редко используемого на практике сильного управляющего воздействия по углу кладки руля на борт. По этой причине более удобным для практических целей судовождения оказываются характеристики, позволяющие определить угол одерживания при выбранных значениях _вых с учетом _вх(_пер), которые необходимы для практических нужд. При этом Гофман А.Д. использует не угол одерживания, а угол зарыскивания.

При движении судна на прямолинейных участках пути и повороте на небольшие углы удерживание руля в переложенном положении не производят. При манипулировании рулем используют только прямую и обратную перекладку. Время прямой перекладки руля можно определить по формуле: . Время обратной перекладки равно _вых /2, тогда время одерживания будет равно: . Сложность выражений для расчета моментов на руле и корпусе, а также необходимость принятия допущений, погрешность которых не всегда можно оценить, делает более предпочтительным получение характеристик одерживания из результатов натурных наблюдений.

С целью получения указанных характеристик на т/х 'Георгий Димитров' для состояния в грузу были проведены натурные наблюдения по определению характеристик одерживания поворота. Перед этим были проанализированы 75 возможных сочетаний углов перекладки и одерживания и отобраны 25 наиболее характерных из них, которые приведены в табл.3.3.

При обозначении маневров использована дробь, первая цифра которой обозначает угол перекладки руля при начале циркуляции, вторая при одерживании и третья - угол поворота, в момент начала одерживания.

Таблица 3.3. Алгоритм определения характеристик одерживания поворота

На примере маневра рассмотрим алгоритм действий оператора: в момент времени дают команду на перекладку руля на 5⁰ влево, пускают секундомер и записывают время, скорость, курс; при отклонении на 20⁰ влево дают команду на перекладку руля на 5⁰ вправо, записывают курс, скорость, время; в момент остановки вращения записывают курс, время, скорость; при выходе на первоначальный курс записывают скорость и время; при отклонении на 20⁰ вправо начинают следующий маневр , производят перекладку 10⁰ влево и повторяют процедуру сначала, единообразно выполняя ее для последующего маневра. Этот маневр предложено назвать 'несимметричный зигзаг'. Полученные данные представлены в виде зависимости времени и угла одерживания от входных управляющих воздействий _вх (_пер). По результатам натурных наблюдений были составлены линейные уравнения для угла изменения курса:

, (30)

а также для времени одерживания (в секундах)

, (31)

где коэффициенты регрессии , определенные методом наименьших квадратов, приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4. Коэффициенты уравнения т/х 'Георгий Димитров' в грузу

Порядок их практического использования следующий. В зависимости от условий плавания и значения угловой скорости (_пер) определяют величину угла перекладки для одерживания _вых. По выбранному значению _вых для состояния судна в грузу выбирают из табл. 3.4 значения соответствующих коэффициентов и рассчитывают t_о и _о. От нового курса ГКК₂ вычитают значение _о и получают ГКК_пер, при котором необходимо дать команду на одерживание

. (32)

По времени t₀ контролируют ход выполнения одерживания. Кроме характеристик одерживания поворота из маневра 'несимметричный зигзаг' можно получить диаграмму управляемости и параметры зоны неустойчивости.

С целью представления закономерностей изменения характеристик одерживания поворота в грузу и в балласте для различных судов были проведены испытания на ММ маневрирования 'Pilot' трех типов - крупнотоннажного (т/х 'Харитон Греку'), средне тоннажного (т/х 'Капитан Темкин') и малотоннажного (т/х 'Профессор Аничков'). При этом фиксировались начальная и текущие скорости, отслеживались траектория ЦТ, угловая скорость при одерживании и при переходе через линию первоначального курса, а также время в характерных точках.

Для более наглядного и компактного представления результатов исследований можно построить графики зависимости угла одерживания от угла перекладки для выхода из поворота.

Анализ полученных результатов показывает, что эффективность руля для одерживания поворота значительно уменьшается при углах перекладки более 15 для всех типов судов и независимо от их загрузки. Значение угла одерживания существенно не отличается при повороте вправо или влево, за исключением использования малых перекладок руля

Время одерживания поворота при больших углах перекладки руля соизмеримо со временем маневренного периода циркуляции. Для состояния судна в балласте углы одерживания значительно меньше, чем в грузу. Это объясняется тем, что центр бокового сопротивления перемещается в сторону кормы, что делает судно более устойчивым на курсе.

График зависимости угла одерживания поворота от угла перекладки для выхода из циркуляции, для состояния в балласте приведен на рис.3.5.

Учитывая приведенные результаты испытаний можно прийти к обоснованной рекомендации - в процессе маневрирования целесообразно использовать углы перекладки руля для одерживания не более 15.

Маневр 'несимметричный зигзаг' позволяет получить значения времени задержки поворота Т, данные для построения диаграммы управляемости и коэффициенты для построения математической модели маневрирования.

Методика определения характеристик одерживания поворота с использованием маневра 'несимметричный зигзаг' позволила определить также параметры устойчивости, поворотливости и зоны неустойчивости. Полученные результаты позволяют полностью автоматизировать процесс выполнения поворота и решать тактические и оперативные задачи маневрирования.

3.3 Особенности использования створов при плавании по каналам морского судна

Там, где прибрежный район моря имеет различные навигационные надводные или подводные опасности, проход в районе которых к берегу или месту якорной стоянки связан с определенными трудностями, обычно устанавливают навигационные створы. Навигационные створы точно указывают безопасное направление для движения судна.

Створом называется вертикальная плоскость, проходящая одновременно через два или более предмета (ориентира). След, полученный от пересечения этой плоскости с поверхностью Земли, образует линию створа с одинаковым истинным пеленгом для всех ориентиров, через которые проходит плоскость.

Истинное направление створной линии, представляющее истинный пеленг, на навигационных картах обычно указывают в градусах, двумя числами, причем первое число означает направление от знаков, а второе -- на знаки. Створы обычно состоят из двух знаков -- переднего и заднего и называются линейными створами. Они могут быть предназначены: для указания направления судового хода (ведущие), для указания каких-либо определенных линий положения в пересечении ведущего створа (секущие), для использования при уничтожении и определении остаточной девиации (девиационные) и т. д.

Створ состоит из двух знаков или башен, сооруженных строго на прямой линии того направления, которое обеспечивает безопасный проход судов между опасностями по искусственному каналу или естественному фарватеру. Поэтому знаки или башни, составляющие створ, и называются 'створными'.

При рассмотрении любого створа различают следующие его элементы (рис. 3.6.). Передний знак A1 и задний знак А2; разнос знаков -- расстояние d между знаками; линия створа (обозначена на рисунке пунктирной линией); линейная чувствительность створа. Линия створа делится на ходовую и неходовую части. Ходовой принимают ту часть линии створа, которая проходит по акватории с достаточными глубинами для плавания судов, а неходовой -- ту часть, по которой суда по каким-либо причинам плавать не могут.

При плавании по оси створа видно, что передний створный знак совпадает по вертикали с задним створным знаком. Передний знак закрывает собою задний, оставляя открытой только верхнюю часть последнего. При таком положении знаков (башен) говорят, что они находятся 'в створе'.

Если судно сходит с оси створа вправо или влево, становится заметно, что знаки створа расходятся; чем больше становится видимое расстояние между знаками, тем, следовательно, дальше от оси створа уходит судно. При таком положении знаков (башен) говорят, что они находятся 'в расстворе'.

Расположение подводных и надводных опасностей бывает различным. Проходы между ними могут быть широкими и узкими. Поэтому и створы ставятся различными. Одни створы труднее приходят 'в расствор', другие -- легко. Эта особенность створов называется 'чувствительностью'.

Линейной чувствительностью створа называется расстояние от оси створа в направлении, перпендикулярном к ней, на протяжении которого створные знаки будут представляться наблюдателю слившимися. Как установлено опытом, знаки будут казаться наблюдателю расположенными раздельно (в растворе) лишь с того момента, когда угол в (см. рис. 3.6.) окажется больше 1'.

Таким образом, для наблюдателя, находящегося в точке М на оси створа и на линии NN1, перпендикулярной оси створа, створные знаки будут казаться совмещенными, пока углы е в точках N (левее линии створа) и N1 (правее линии створа) будут менее 1' или равными 1'. Линейной мерой чувствительности в заданной точке М створа будет боковое уклонение от оси створа до точки N, т. е. расстояния MN = Р влево и MN1 = Р1 вправо.

Боковое уклонение Р зависит: от расстояний d между створными знаками и D между судном и передним знаком створа, а также от поперечных размеров самих створных знаков.

Чем больше расстояние между створными знаками и чем меньше расстояние между судном и передним знаком, тем чувствительнее створ.

Знаки, имеющие большие поперечные размеры, имеют меньшую чувствительность по сравнению со знаками меньших поперечных размеров, при одинаковых расстояниях между ними.

Для лучшего сочетания видимости створных знаков в дневное время с их чувствительностью, при невозможности разнести знаки друг от друга на большее расстояние, посередине щитов знаков наносят вертикальные полосы краской отличительного цвета.

Чем чувствительнее створ, тем скорее при сходе с оси створа будет заметно расхождение знаков. Чувствительность створа зависит от расстояния между створными знаками, и их ширины. Чем дальше они отстоят один от другого и чем уже каждый из них, тем чувствительней створ.

Ночью видны не створные знаки, а огни на их вершинах. Когда огонь заднего знака находится на одной вертикальной линии с огнем переднего знака, это значит, что судно идет по оси створа (огни -- в створе). Когда начинает наблюдаться расхождение створных огней, это означает, что судно сходит с оси створа. Причем, если наблюдатель замечает, что верхний створный огонь отходит вправо от нижнего, это значит судно (идя к створу) сходит с оси створа вправо, а если верхний створный огонь отходит влево от нижнего -- судно (идя к створу) уклоняется влево от оси створа. Такие створы называются 'ведущими навигационными створами'.

Так как не всегда бывает возможным дать направление, полностью обеспечивающее безопасность плавания по всей оси створа вследствие каких-либо опасностей, лежащих на его линии (камней, малых глубин, затонувших судов и т. п.), то в таких случаях различают ходовую и неходовую части створной линии.

Для отличия ходовой части створа от неходовой применяется другой вид створов, так называемые 'секущие створы'. При помощи этих створов, кроме того, определяется момент изменения курса, место якорной стоянки, находящейся на створе или вне его (рис. 3.7.), или какое-либо другое важное место, которое должно быть отмечено на линии ведущего створа.

Там, где необходимо обеспечить плавание ночью, створные знаки (башни) оборудуются осветительной аппаратурой, и створы становятся освещаемыми. Там, где створное плавание происходит только в светлое время суток, створы строятся неосвещаемыми.

По дальности действия створы подразделяются на: а) створы для малых дистанций -- до 4 морских миль (7,4 км); к таким створам относятся, например, подходный освещаемый створ порта Батуми (створ Малого Батумийского маяка с освещаемой пирамидой) или подходный створ порта Туапсе (створ освещаемых знаков) на Черном море;

б) створы для средних дистанций -- до 8 морских миль (14,8 км); к таким створам относится, например, подходный освещаемый створ (красный) к порту Поти на Черном море; в) створы для больших дистанций до 12 миль (22,2 км) и выше; к таким створам относится, например, подходный створ к порту Севастополь (створ Инкерманских маяков).

Каждый створ должен иметь достаточную чувствительность, отчетливую видимость створных знаков из самой дальней точки ходовой части створа, постоянство совпадения вертикальных линий, обозначающих середины створных знаков, и отчетливую видимость расположения верхней части заднего знака (или его огня) над верхней частью (или огнем) переднего знака.

Чтобы каждый створ отвечал этим требованиям на местности, производятся тщательные математические расчеты, по которым строится временный створ. Только после проверки с моря по временным створам правильности первоначальных расчетов приступают к сооружению фундаментальных створных знаков или башен.

3.4 Навигационный план лоцманской проводки судна по БДЛК

Управление судном при швартовке в порту представляет собой сложный процесс из-за непредсказуемости возникающих (зачастую экстремальных) ситуаций взаимного расположения корпуса и причала или другого судна, изменчивости внешних воздействий и существенного влияния навигационных и гидрометеорологических условий на маневренные свойства судна. По указанным причинам плавание в стесненных водах и швартовка содержат риск навалов и повреждений корпусных конструкций, и предопределяет необходимость тщательной предварительной подготовки.

Высокая цена возможной ошибки и большая ответственность за принятое решение по маневрированию приводит к тому, что такую судоводительскую работу выполняет лично капитан судна. Подготовка к швартовке включает три аспекта проблемы: техническую подготовку судна и его систем; организационно-распорядительную подготовку капитана и штурманского состава; навигационную подготовку, включая планирование траектории движения.

Техническая подготовка заключается в приготовлении к работе швартовного и кранцевого устройств, главной силовой установки, устройств и систем обеспечения движения и управления. Организационно-распорядительная подготовка заключается в составлении плана маневрирования, расстановки палубной команды и координации действий при швартовке. Навигационная подготовка включает планирование траектории центра тяжести судна, полосы движения и методов контроля его положения.

Особенность труда судоводителя при управлении судном во время швартовки заключается в том, что он должен принять и переработать большое количество информации при дефиците времени, выработать решение на ее основании и отдать четкие команды, контролируя их выполнение. Анализ работы опытных капитанов показывает, что обычно их подготовка и судоводительского состава к швартовке заключается в основном в решении организационных вопросов. При этом определяют способ швартовки (на ходу на бакштов, в дрейфе лагом и т.д.), порядок связи, тип и количество кранцев, устанавливают очередность подачи швартовных концов, предупреждают о необходимости инструктажа о технике безопасности перед началом работ и ряд других. План предстоящего маневрирования капитан составляет мысленно, с учетом своего опыта и представления о характеристиках своего и поведения судна к которому предстоит швартоваться и оценки навигационных и гидрометеорологических условий, характеристики причала и акватории маневрирования.

При выполнении швартовки он визуально (как правило, капитаны не используют технических средств для измерения расстояний) оценивает взаимное положение судов и выбирает курс и скорость. Обычно этот план с помощниками не обсуждается (в отдельных случаях капитаны доводят до сведения помощников принципиальные основные решения по маневрированию).

Такой способ устного решения задачи маневрирования, хотя и одобряется многими авторами и капитанами, обладает существенным недостатком - ненагляден, не позволяет учитывать характеристики судна и влияние внешней среды, не дает возможности составлять план маневрирования, учить помощников и передавать им знания капитана, приобретенные при работе в море.

Движение судна при маневрировании

Все силы, действующие на судно, принято разделять на три группы: движущие, внешние и реактивные.

К движущим относят силы, создаваемые средствами управления для придания судну линейного и углового движения. К таким силам относятся: упор гребного винта, боковая сила руля, силы, создаваемые средствами активного управления (САУ) и т.п.

К внешним относятся силы давления ветра, волнения моря, течения. Эти силы в большинстве случаев создают помехи при маневрировании.

К реактивным относятся силы и моменты, возникающие в результате движения судна. Реактивные силы зависят от линейных и угловых скоростей судна. По своей природе реактивные силы и моменты разделяются на инерционные и неинерционные. Инерционные силы и моменты обусловлены инертностью судна и присоединенных масс жидкости. Эти силы возникают только при наличии ускорений - линейного, углового, центростремительного. Инерционная сила всегда направлена в сторону, противоположную ускорению. При равномерном прямолинейном движении судна инерционные силы не возникают.

Неинерционные силы и их моменты обусловлены вязкостью забортной воды, следовательно, являются гидродинамическими силами и моментами. При рассмотрении задач управляемости используется связанная с судном подвижная система координат с началом в его центре тяжести (рис.3.8.). Положительное направление осей: Х - в нос; Y - в сторону правого борта; Z - вниз. Положительный отсчет углов принимается по часовой стрелке, однако, с оговорками в отношении угла перекладки, угла дрейфа и курсового угла ветра.

За положительное направление перекладки руля принимают перекладку, вызывающую циркуляцию по часовой стрелке, т.е. перекладку на правый борт (перо руля разворачивается при этом против часовой стрелки).

За положительный угол дрейфа принимается такой, при котором поток воды набегает со стороны левого борта и, следовательно, создает положительную поперечную гидродинамическую силу на корпусе судна. Такой угол дрейфа возникает на правой циркуляции судна.

Особое значение при глазомерном обзорно - сравнительном способе управления маневрированием приобретает учет характерных точек судна, которые влияют на способность оператора осуществлять управление его движением. Такими точками являются следующие: (рис.3.8.).

1. Центр управления (ЦУ) - точка на мостике судна, где находится судоводитель, который оценивает положение судна относительно знаков навигационной обстановки. Особенность этой точки заключается в том, что при повороте судоводителю кажется, что вращение происходит вокруг него, в то время, когда оно происходит вокруг полюса поворота. Это ощущение приводит к неверной оценке места относительно знаков навигационной обстановки, что создает предпосылки для возникновения аварийного происшествия.

2. Полюс поворота (ПП) - точка на линии диаметральной плоскости в пределах судна или за его пределами, вокруг которой происходит вращение корпуса. Она имеет определяющее значение для оценки ширины полосы, занимаемой судном. Ее положение определяется точкой приложения боковой силы, вызывающей вращение. При перекладке руля, согласно правила Мунка, ПП смещается в нос от цента тяжести на расстояние, равное 0,4L длины корпуса между перпендикулярами. Существует два вида движения тел: поступательное, при котором все точки тела перемещаются по параллельным траекториям и имеют одинаковую скорость, и вращательное, когда точки тела имеют разную скорость и существует такая точка, скорость которой равна нулю. Применительно к участвующему в криволинейном движении судну такую точку называют полюсом поворота. Знание того, где находится ПП, чрезвычайно важно для судоводителя при маневрировании в стесненных условиях, из-за того, что его положение существенно влияет на точность глазомерной оценки положения судна относительно знаков навигационного ограждения.

Имеющиеся на судне характеристики поворотливости недостаточно полно описывают процесс циркуляции, поскольку приведены не для всех используемых режимов перекладки руля, возможных состояний судна и важнейших его параметров, которые характеризуют поворот. Такими являются время задержки поворота, параметры зоны неустойчивости, характеристики одерживания поворота, положение полюса поворота и ряд других.

3. Центр тяжести (ЦТ) это точка на линии ДП в которой приложена равнодействующая сил тяжести. При рассмотрении вопросов управления обычным судном его условно принимают расположенным на мидель шпангоуте. При определении маневренных характеристик их значения обычно приводят к центру тяжести. Поэтому при автоматическом определении места судна приемной антенной спутниковой системы или радиолокатора, координаты рекомендуется приводить к центру тяжести.

4. Крайние характерные точки - носовые левого борта Н_л, носовые правого бота Н_п, кормовые левого борта К_л и кормовые правого борта К_п определяют ширину маневренного смещения судна при рыскании и повороте. С запасом в безопасную сторону судно можно представлять в виде прямоугольника, со сторонами равными максимальной его длине и ширине.

Классификация ходов судна и соотношение эффективности переднего и заднего ходов. Под ходом судна подразумевается скорость, с которой оно движется, На судах морского флота установлены следующие степени скоростей для переднего и заднего ходов: первая - самый малый ход, вторая - малый ход, третья - средний ход, четвертая - полный ход и пятая - самый полный ход.

Наиболее полное представление об инерционно-тормозных качествах судна дают значения пути и времени торможения при состоянии в грузу и в балласте для всех возможных сочетаний режимов переднего и заднего хода, разгона и подтормаживания. Стандартными режимами, которые используются в практике маневрирования, будут приведенные в табл.3.5.

Таблица 3.5. Перечень стандартных маневров скоростью

Как видно из приведенного перечня, все возможные случаи использования сочетаний режимов переднего и заднего ходов будут описывать 50 значений пути и такое же количество времени, а с учетом двух состояний - в грузу и в балласте, всего 200.

Под самым малым ходом понимается наименьшая скорость, при которой данное судно способно управляться (слушаться руля). Такой ход необходим при маневрах, связанных со швартовкой, постановкой на бочки и т. д., а самый малый задний ход удерживает судно от поступательного движения вперед при ветре, волнении и течении, действующих с кормы, а также для проведения различных маневров. Следует отметить, что малый ход зависит от вида судовой установки. Так, например, у парохода паровая машина может дать любое требуемое число оборотов. У теплоходов двигатели внутреннего сгорания (ДВС) не могут давать широкого диапазона оборотов винта. Это объясняется следующим. Если ДВС будет иметь меньше чем треть оборотов полного хода, то в цилиндрах происходят пропуски вспышек топлива и работа двигателя становится невозможной. В силу этого, если паровая машина может развивать обороты в широком диапазоне постепенно, то двигатель внутреннего сгорания сразу же после пуска дает сравнительно высокие обороты, обусловленные изложенными выше причинами. Это всегда следует учитывать при маневрах.

Если принять скорость при полном ходе за 100%, то средний ход равен 75% полного хода, а малый ход 50%. Кроме того, судно имеет еще самый полный ход. Это максимально возможный ход, который дается только на короткое время (10-15 мин). Обычно им пользуются в самые критические моменты для избежания столкновения, навала, выхода их ледового сжатия и т.д.

Доказано, что судно развивает на заднем ходу гораздо меньшую скорость, чем при тех же оборотах винтов на переднем ходу. Это объясняется следующим.

1. Обводы подводной части судна рассчитаны для движения передним ходом, поэтому вследствие тупых обводов кормы на заднем ходу возрастает встречное сопротивление воды, что и вызывает уменьшение скорости;

2. конструкция гребных винтов, их обтекаемость и кривизна режущих кромок лопастей рассчитаны также на работу передним ходом;

3. мощность машины на переднем ходу больше, чем на заднем, а на тех суднах, где имеются турбины, их мощность на переднем ходу больше мощности заднего хода на 40%. Это обстоятельство имеет очень большое значение в вопросах маневрирования в стесненных условиях.

Влияние совместной работы гребного винта и руля на поворотливость судна. Гребные винты, кроме своей основной роли движителя, помогают рулю при маневрировании в узкостях, швартовных операциях и при плавании во льдах. На судах морского флота преимущественно установлены четырехлопастные винты. В зависимости от стороны вращения они разделятся на винты правого и левого шага. Винт правого вращения у судна, идущего передним ходом, вращается слева направо, т.е. по часовой стрелке. Винт левого вращения у судна, идущего передним ходом, вращается справа налево, т.е. против часовой стрелки. На рис. 3.10,а изображен винт левого вращения, а на рис. 3.10,6 - винт правого вращения.

Чтобы установить сторону вращения винта, достаточно посмотреть на его лопасти в направлении оси (безразлично - в направлении движения судна или в обратном направлении).

Если правая кромка лопасти, находящаяся в верхнем вертикальном положении, больше удалена от наблюдателя, чем левая, то это винт правого вращения, в противном случае - левого вращения.

Гребной винт, приводимый в движение двигателем, образует за кормой струю воды. По выходе из винта струя воды закручивается в сторону его вращения. За счет набегающего потока, скорость которого в 1.4 раза больше скорости судна относительно воды, эффективность руля, расположенного за винтом резко повышается, примерно в 2,5 раза.

У одновинтовых судов винты чаще всего правого вращения. У двухвинтовых судов с левого борта ставят винт левого вращения, а с правого борта - винт правого вращения.

Рассмотрим совместную работу винта и руля при различных ходах судна.

Судно неподвижно относительно воды

Перо руля находится в диаметральной плоскости. Как только машине будет дан вперед и винт начнет вращаться, нос судна вначале будет незначительно уклоняться влево. Объяснить это можно тем, что при малых оборотах винт своими развернутыми лопастями как бы загребает воду и забрасывает корму вправо, а нос идет влево (рис. 3.11, положения 1,а).

По мере увеличения оборотов винта нос судна установится на первоначальный курс и далее уклонится вправо.

Происходит это потому, что при работе винт набрасывает воду на перо руля, причем струя воды, набрасываемая винтом на нижнюю часть руля, создает гидростатическое давление (рис. 3.11., положение 1,с), которое уклоняет корму влево, а нос вправо.

Следовательно, при работе винта правого шага вперед, при положении 'прямо руль' нос судна, в конечном итоге, уклоняется в сторону вращения винта.

На теплоходах, в связи с быстрыми вращением винта сразу после пуска двигателя назад, нос смещается вправо. При перекладе руля вправо, нос судна уклоняется вправо (рис. 3.11., положение II,b). При перекладе руля влево нос судна уклоняется влево ( рис. 3.11., положение II,d).

Судно имеет ход вперед, винт работает назад

Руль прямо. Винт одновинтового судна, только что пущенный на задний ход, вначале своими развернутыми лопастями, как бы загребает воду с левой стороны, тем самым увлекает корму влево, а нос вправо (рис 3.12, положение 1,а). С другой стороны (и это главное) от винта в сторону корпуса судна направляется струя, разделенная старнпостом на две неравные части, что объясняется закручиванием воды, вызванным вращением винта. При правом вращении винта струя воды, вызванная работой винта на задний ход, большей своей частью обтекает правый борт (рис.3.12, положения II и 1,6). Струя воды от работы винта правого вращения на задний ход, с определенной силой обтекая правый борт и оказывая на него давление, заставляет корму разворачиваться влево, а нос - вправо. Меньшую часть струи, обтекающую корму судна с левого борта, следует учитывать лишь как силу, несколько сдерживающую разворот кормы влево.

Руль лево на борт. Как только винт разовьет определенные обороты на задний ход, на переложенный влево руль начинает действовать сила всасываемого потока струи. Работая на задний ход, винт как бы засасывает воду, находящуюся за кормой для того чтобы, закрутив ее в вихревой поток, бросить под корму в сторону носа судна. Таким образом, появляется течение, направленное под корму судна (рис. 3.13., а). В связи с этим создается гидростатическое давление Р, направленное в правую часть руля, сравнительно большую, чем от попутного потока. Это давление Р создает момент, поворачивающий судно вправо. В дополнение к этому действует давление струи винта в правую часть кормовых обводов судна. Суммарное давление двух этих сил заставляет нос судна быстро катиться вправо, а корму - отбрасываться влево (рис. 3.13,а).

Руль право на борт. При переложенном руле вправо сила гидростатического давления Р от всасываемого винтом потока воды будет направлена в левую часть пера руля, если руль положен право на борт (рис. 3.13,б). Это давление заставляет двигаться нос судна влево. Но движение это будет слабым, так как давление от струи винта в правую часть кормовых обводов (разворачивающее судно вправо) уменьшает крутящий момент от гидростатического давления на перо руля (разворачивающего нос судна влево).

Таким образом, одновинтовое судно, с правым шагом винта двигающееся вперед по инерции, при заднем ходе забрасывает корму влево, а нос уходят вправо при положении руля 'прямо' или 'лево на борт', если, конечно, сила потока от движения судна, действующая на перо руля, будет меньше, чем гидростатическое давление от всасывающей струи. В противном случае нос судна может пойти влево. При руле 'право на борт' нос может (но не очень интенсивно) уклоняться влево, если не мешают этому другие причины (ветер, волна).

Судно имеет ход назад, винт работает назад.

На основании положения II, а (рис. 3.12., положение II) до тех пор, пока судно не приобретет достаточную скорость заднего хода, положение руля на поворотливость судна влияния не оказывает. Как отмечалось (рис. 3.12.,положение II), на поведение судна оказывает влияние струя воды от винта, направленная в правую часть обводов корпуса, вследствие чего нос судна идет вправо.

Как только судно разовьет определенную скорость заднего хода, и перо руля будет находиться в массе встречного потока воды, образованного движением судна, положение пера может заставить судно пойти кормой в сторону переложенного руля.

В этом случае на руль будут действовать две силы. Одна из них - сила встречной воды, возникающая от движения судна назад, друга - сила всасываемой струи, порождаемая засасывающим действием винта при его работе на задний ход. Суммарной силой гидростатического давления, действующей на перо руля, будет сила Р (рис. 3.14.).

Если руль переложен на левый борт, суммарная сила направлена в правую часть его пера. Это гидростатическое давление создает момент, поворачивающий нос судна вправо, а корму влево (рис. 3.14., положение I, а).

Если руль на правом борту, нос судна уклоняется влево, а корма - вправо (рис. 3.14., положение II, b). Следует отметить, что в этом случае разворот влево будет ослаблен действием струи винта в правые кормовые обводы судна, забрасывающие корму влево.

Одновинтовые суда слушаются руля на заднем ходу лучше, когда винт не работает и судно движется назад наибольшей скоростью. Однако рассчитывать на непогрешимость работы руля одновинтового судна на заднем ходу (особенно для поворота носа судна влево) можно только в штилевую погоду при спокойном состоянии воды.

Судно имеет ход назад, винт работает вперед

При положении 'прямо руль' нос судна может уклониться или вправо, или влево (обычно вправо). Объяснение этому выводу дано на (рис. 3.12, положение I).

При положении 'право на борт' нос судна уклоняется вправо.

При положении 'лево на борт' нос судна уклоняется влево (рис. 3.15., положения I и II).

Справедливость этих выводов объясняется тем, что струя воды от гребного винта создает гидростатическое давление на перо руля значительно большей силы, чем от встречного потока при движении судно будет разворачиваться под действием момента, образующегося от силы Р, приложенной к рулю.

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы: при совместной работе гребного винта и руля судно, двигающееся передним и задним ходом, круче и легче разворачивается в сторону шага винта; на заднем ходу одновинтовое судно хуже слушается руля, чем на переднем; разворот в сторону шага винта в любом случае осуществляется значительно быстрее, чем в обратную сторону.

Одновинтовому судну для разворота в узкости часто требуется помощь буксирных катеров или приходится использовать становой якорь.

Описание поведения одновинтовых судов при комбинированной работе руля и винта правого вращения в штилевую погоду даны в табл. 3.6.

Практические рекомендации по маневрированию судов

Действие комплекса руль - движитель на траекторию движения одновинтового судна. Траектории движения судна под влиянием руля и работы движителей (винтов) без учета воздействия на судно ветра, волнения и течения показаны на схемах, приведенные в табл.3.6.-для одновинтового судна с винтом правого вращения.

Таблица 3.6. Действие комплекса руль - движитель на траекторию движения одновинтового судна (винт правого вращения)

Планирование швартовки к причалу

По этой причине более предпочтительным является предварительное составление схемы швартовки, которая может быть исполнена одним из следующих способов: аналитическим; графическим в масштабе; графическим в виде пути движения без соблюдения масштаба; в виде таблиц. Наиболее распространенным из указанных способов является графический без соблюдения масштаба, позволяющий разработать алгоритм действий судоводителя. Другие способы развиты только в последнее десятилетие, а аналитический способ в настоящее время еще только разрабатывается. Разработка указанных способов позволяет теоретически обосновать автоматизацию процесса швартовки.

Порядок построения схемы швартовки на планшете или на свободном участке карты следующий (рис. 3.16.).

Независимо от наличия подруливающего устройства, количества винтов и расположения руля можно предложить единую методику построения плановой траектории инверсным способом с учетом маневренных характеристик.

Различие для конкретных судов будет заключаться в способе использования управляющих воздействий. Планировать схему маневрирования будем только с учетом собственных средств управления. Поскольку буксиры используются по требованию портовых властей, то они будут рассматриваться как резерв управляющих воздействий.

Особенностью управления судном при швартовке к причалу является то, что силы на руле и подруливающих устройствах соизмеримы с величиной сил от внешних воздействий, а зачастую и меньше их. Поэтому происходит не управление в классическом понимании этого слова, а контролируемое перемещение по заданной траектории.

Наносится точка окончания швартовки на линии причала К_ш и от нее на расстоянии около 40 м в сторону моря наносится точка окончания торможения К_т и выравнивания. Через точку К_т проводится линия, параллельная причалу, и из таблиц инерционных характеристик судна, выбирается величина тормозного пути для режима ПСМ-ЗС.

Из точки К_т откладывают величину тормозного пути и наносят точку Н_т, которая является одновременно точкой окончания циркуляции К_ц. Затем наносится путь судна на циркуляции по трем определяющим точкам, определяя ее начало в Н_ц.

От точки Н_ц по линии пути откладывается величина участка прицеливания и определяется точка Н_и. Величина этого участка выбирается исходя из наличия акватории для маневрирования и равна 2-5 кбт. Заканчивается вычерчивание схемы швартовки нанесением полосы, занимаемой судном при маневрировании. Для этого проводят перпендикуляр к линии пути в контрольных точках и откладывают в обе стороны 0,6В. В средней точке циркуляции происходит расширение полосы на величину 0,35L.

Для описания схемы швартовки применим сокращенное обозначение П-Ц-Т-В (прицеливание П, циркуляция Ц, торможение Т, выравнивание В).

Если у причала имеется ограниченное место для маневрирования из-за стоящих там судов, то принимают швартовку с торможением под углом к причалу (см. рис. 3.16. б). Приведенную схему можно модифицировать в зависимости от квалификации судоводителя, управляющего маневрированием. Так, для малоопытного судоводителя можно применять схему П-Ц-П-Т-В, т.е. после выполнения поворота использовать прицеливание перед торможением. Более опытный судоводитель совмещает поворот с торможением (П-Ц-Т-В).

Технологическая схема швартовки левым бортом крупнотоннажного судна с правым шагом винта к причалу СП 'Нибулон'.

В соответствии с паспортом операционной акватории ее размеры составляют длина 400 м, ширина около 350 м.

Указанная операционная зона является прикордонной и предназначена для постановки судов к причалу и выполнения маневров. Она является достаточной для выполнения торможения до полной остановки, разворота на обратный курс с использованием буксиров и маневрирования при швартовке.

Для маневрирования и швартовки без использования буксиров необходимо иметь ширину операционной акватории не менее 1,5 . При использовании буксиров безопасное маневрирование и швартовка может быть обеспечена при ширине операционной акватории до 1,15 .

Длина причала составляет 350 метров. Таким образом, проектные параметры операционной акватории позволяют выполнять безопасную швартовку и отшвартовку судов к причалу ООО 'Нибулон' с длиной между перпендикулярами 250 метров и шириной 45 м с использованием буксиров.

Особенности маневрирования при швартовке определяются шагом винта, бортом швартовки и наличием подруливающего устройства.

Схема маневрирования судна левым бортом длиной =250 метров с винтом правого шага без подруливающего устройства приведена на рис.3.18.

При организации захода судна целесообразно дополнительно к 2 м буксирам, дополнительно использовать буксир сопровождения по БДЛК.

1. Для уменьшения вероятности посадки на бровку рекомендуется заход выполнять при ветре до 15 м/с и с использованием ордера, состоящего из двух буксиров, как показано на рис.3.17.

При этом мощность носового буксира должна быть не менее 3200 кВт (4350 л.с.), а мощность кормового буксира может быть меньшей. Швартовные концы рекомендуется подавать через центральные клюзы. Кормовой буксир будет уменьшать рыскание при движении постоянным курсом, и помогать при выполнении поворотов. Таким образом, имеется возможность уменьшить риск посадки на бровку.

4. Экономическое обоснование

4.1 Технико-экономическое обоснование учёта маневренных характеристик судна при плавании судна по каналам и фарватерам

При рассмотрении вопросов безопасной эксплуатации морских судов важное место занимают вопросы учета манёвренных характеристик судна.

Приращение прибыли может быть получено за счет экономии затрат, которые определяются по формуле:

Э_общ=Э_эколог+Э_б.п.+Э_рем +Э_врем +Э_сохр+ Э_{качества} (33)

Рассмотрим каждую составляющую отдельно.

Повышение надежности управления судном при учете маневренных характеристик судна обеспечит предупреждение аварий, то есть повлечет за собой экономию затрат на возможный ремонт судна (Э_рем), потери времени на ремонт (Э_врем), снижение затрат на возмещение ущерба окружающей среде (Э_эколог) (в случае разлива нефти), снижение затрат на возмещение ущерба от аварии (Э_б.п), обеспечение сохранной перевозки грузов(Э_сохр), на повышение качества транспортного процесса(Э_{качества}).

Оценка ущерба от негативного воздействия на окружающую среду. Транспортные аварии и катастрофы приводят к экологическим потерям для общества. Различают прямые потери и косвенные. Статистикой установлено, что из общего количества происшествий 99 % составляют автомобильные дорожно-транспортные происшествия.

Учет экологических факторов осуществляется при определении как общественной, так и коммерческой эффективности инвестиционных проектов. При расчете показателей общественной эффективности на уровне национальной экономики учитывается снижение (увеличение) общего ущерба от негативного воздействия на окружающую среду всей совокупности результатов этого воздействия. При установлении коммерческой эффективности на уровне предприятия анализируются снижения (увеличения) платы и штрафов за пользование природными ресурсами и за загрязнение среды, уменьшение налогов, обусловленное проведением экологических мероприятий, получение вторичного сырья, повышение трудоспособности работников предприятия и другие факторы.

В общем виде величина общего ущерба от негативного воздействия на окружающую среду У определяется по выражению:

У= У_А+ У_В+ У_З+ У_ОТ+ У_Ф+ У_ФЛ ; (34)

где У_А -- ущерб от загрязнения атмосферы (воздушной среды); У_В -- ущерб от загрязнения водных объектов; У_З -- ущерб от загрязнения и деградации земли; У_ОТ -- ущерб от размещения вредных веществ на окружающей территории; У_Ф -- ущерб фауне; У_ФЛ -- ущерб флоре.

Величина общего ущерба учитывается как дополнительные затраты в показателях оценки эффективности инвестиционных проектов.

Экономия расходов за счет внедрения мероприятий НТ, направленных на снижение (ликвидацию) потерь грузов в процессе транспортировки и повышение сохранности грузов в процессе перевозки флотом и переработки грузов в портах, определяется по формуле:

ДП_ПГ = ( Q₁ - Q₂ ) ( Ц_ГР + S_Ф + S_П ); (35)

где ДП_ПГ - прирост прибили за счет снижения (ликвидации) потерь грузов в процессе транспортировки и повышения сохранности, у.е.;

Q₁, Q₂ - потери и порча грузов в процессе транспортировки до и после внедрения мероприятий, т;

Ц_ГР - оптовая (контрактная) цена 1 т груза, у.е.;

S_Ф, S_П - себестоимость перевозки флотом и переработки в портах 1 т груза, у.е.

Экономия расходов за счет внедрения мероприятий, направленных на повышение качественной сохранности перевозимых грузов, определяется по формуле:

ДП_ПГС = Q_Р ( Ц_ГР2 - Ц_ГР1); (36)

Определение среднегодовой величины снижения ущерба от аварий

Определение среднегодовой величины снижения ущерба от аварий производится по формуле:

(37)

где a_c, a_n, a_H - удельные величины, характеризующие технические убытки соответственно от столкновений, посадок на грунт и навалов на 1 тонну дедвейта;

P_c, P_n, P_H - относительное снижение уровня навигационной аварийности соответственно от видов аварий;

В - коэффициент, характеризующий отношение общей суммы ущерба от аварии к техническим убыткам;

D_w - дедвейт судна, тонны.

Определим экономию эксплуатационных расходов по составляющим на примере работы судна компании 'BSM' т/х 'APL Sokhna' во время рейса Окланд-Каошунг. Исходные данные приведены в Таблице 4.1.

Таблица 4.1. - Исходные данные по расчету экономии эксплуатационных расходов и среднегодовой величины снижения ущерба от аварий.

Расчёт показателей работы судна:

t_p = t_х + t_ст , (суток)

Ходовое время:

t_х^баз = 5873 / (24 * 22,0) + 0,7 = 11,82 (суток)

t_х^нов = 5873/ (22,8 * 24) + 0,7 = 11,43 (суток)

Стояночное время:

t_ст^пог = 2662 / 2450 + 0,3 =1,39 (суток)

t_ст^выг = 2662/ 2000 + 0,3 = 1,63 (суток)

t_ст^рейс= 1,39 + 1,63 = 3,02 (суток)

Время рейса:

t_р^баз = 11,82 + 3,02 = 14,84 (суток)

t_р^нов = 11,43 + 3,02 = 14,45 (суток)

Количество рейсов:

r^баз = 345 / 14,84 = 23,25 рейсов

r^нов = 345 / 14,45 = 23,88 рейсов

Коэффициенты использования ходового времени:

K_х^баз = t_х^баз / t_р^баз =11,82/ 14,84 = 0,8;

K_х^нов = t_х^нов / t_р^нов =11,82/ 14,45 = 0,82;

Коэффициенты использования стояночного времени:

K^баз =1 - K_х^баз = 0,2;

K^нов =1 - K_х^нов = 0,18;

Определение доходов:

20': F = 1702 * 850 = 1446700 у.е. рейс;

40': F = 960 * 1000 = 960000 у.е. рейс;

Доходы за рейс:

F_рейс = 1446700 + 960000 = 2406700 у.е. рейс;

Расходы судна за рейс: Сумма инвалютных расходов:

R_инв^баз = 50000 у.е./рейс;

R_инв^нов = 50000 у.е./рейс;

Эксплуатационные расходы за рейс:

R_экс^баз = 21500 * 11,82 + 12000 =290370 (у.е. / рейс);

R_экс^нов = 21500 * 11,43 + 12000 =281985 (у.е. / рейс);

Расчёт прибыли за рейс:

П^баз = 2406700 - 290370 - 50000 = 2066330 (у.е. / рейс);

П^нов = 2406700 - 281985 - 50000 = 2074715(у.е. / рейс);

Расчёт среднегодовой величины снижения ущерба от аварий.

Коэффициент эксплуатационной готовности анализируемого варианта оборудования:

K'_ЭГ = = 0,995

Коэффициенты эксплуатационной готовности базового варианта оборудования:

K_ЭГ = = 0,96

Коэффициент относительного снижение уровня навигационной аварийности:

P_c = 0,4 (1- )= 0,3015

Коэффициент относительного снижение уровня навигационной аварийности:

P_п = 0,5 (1- )= 0,4674

Среднегодовая величина снижения ущерба от аварий составит:

Y = (0,54 * 0,3015+0,17 * 0,4674+0,13 * 0,06798) * 2,9 * 68 049,4=49554,0 у.е.

Рассчитать экономический эффект от защиты экологии не представляется возможным выполнить в данной работе, хотя величина его может быть значительной (водная среда и атмосфера).

Суммарный прирост прибыли:

УДП = 200234 + 49554 = 249788 у.е.

Суммарный прирост чистой прибыли:

УДЧП = (200234 + 49554)(1-0,25) = 187341 у.е./год

Таким образом, выполнение условий маневрирования при прохождении каналов и фарватеров обеспечивает безопасность мореплавания и значительный экономический эффект.

4.2 Определение экономического эффекта от повышения точности обсервации судна

Задача состоит в определении выигрыша в продолжительности рейса при повышении точности обсервации. Стандарты точности приведены в Таблице 4.2.

Таблица 4.2. Стандарты точности

Пусть время, затрачиваемое на переход судна в идеальном (невозмущенном) случае имеет вид:

, (38)

где S - расстояние,

V - скорость.

Вследствие сноса судна, обусловленного дрейфом, течением, волнением моря, фактическое расстояние, проходимое судном, увеличивается на некоторое расстояние (приращенное расстояние). Эксплуатационная скорость вследствие пропульсивных потерь за счет добавочного сопротивления движению судна также увеличивается на некоторую величину (приращение скорости). Очевидно, что приращение расстояния тем меньше, чем точнее и чаще производятся навигационные определения и соответствующая корректировка курса, а приращение скорости зависит от качества управления судном.

Дифференцируя предыдущую формулу получим:

. (39)

Величина представляет собой относительную потерю ходового времени на переходе в результате возмущающих воздействий и определяется в зависимости от вариантов оборудования судна техническими средствами судовождения. Разность величин (относительных потерь ходового времени) для базового и нового вариантов представляет собой относительное сокращение ходового времени .

Для расчета удлинения пути следует применить вероятный метод. Известно, что при плавании в открытом море фактическая траектория судна практически не совпадает с заданной (например, с дугой большого круга или выбранной линией пути). Это обусловлено, с одной стороны, внешними возмущениями, воздействиями на судно, а с другой - погрешностями средств навигации и управления. Обе причины относятся к категории случайных.

Поэтому перемещение судна в море следует рассматривать как случайный процесс, а каждую конкретную траекторию на переходе между двумя пунктами как реализацию этого процесса, в котором большую роль играет точность определения места судна.

Экономический эффект от сокращения плавания в единицу времени, т.е. от выигрыша в фактической скорости рассчитывается по формуле:

, (40)

Где: Е - нормативный коэффициент эффективности капвложений, принимаемых равным 0,15;

- капиталовложение, грн.;

- себестоимость тысячи т-м до новой методики, грн./т-м;

- себестоимость тысячи т-м по новой методики, грн./т-м;

- капиталовложение по новой методике, грн.;

- провозная способность по новой методике, тыс.т-м;

- годовая провозоспособность до внедрения мероприятия;

- эксплуатационный период судна, сут.;

- годовые эксплуатационные расходы, грн.;

и - себестоимость судо-суток на ходу и на стоянке, грн.;

- относительное снижение уровня аварийности судов;

- средняя вероятная величина технических убытков от столкновения судов, грн./тыс.тонн;

- средняя вероятная величина коммерческих убытков от столкновения судов (по отношению к тех. убыткам);

- дедвейт судна, тыс.тонн.

Анализ формулы показывает, что для увеличения годового экономического эффекта необходимо увеличить провозоспособность судна, которая рассчитывается следующим образом:

. (41)

Это достигается увеличением эксплуатационного периода и уменьшением ходового времени, к чему приводит повышение точности обсервации.

При увеличении эксплуатационной скорости судна на 1,6%, ходовое время для прохождения тех же миль плавания и коэффициент ходового времени определяется следующим образом:

В результате точного определения места судна распределение эксплуатационного времени судна изменится и будет равным:

;

.

Годовые эксплуатационные расходы судна после точного определения места судна определяется по формуле:

.

Себестоимость 1000 т-м капиталовложения на 1000 т-м после точного определения места судна определяется по формулам:

;

.

Таким образом, повышение точности определения места судна направлено на повышение эффективности работы морского транспорта.

4.3 Технико-экономическое обоснование учета факторов, которые влияют на аварийность в судоходстве

Обеспечение снижения риска дает планирование операций при маневрировании судов и при выполнении швартовных операций.

Аварии морских судов относятся к главным потерям на морском транспорте, потому необходимо тщательное их изучение.

Убытки, вызванные авариями, должны учитываться полностью; в них входят технические (то есть стоимость потерянных частей, затраты на устранение повреждений) и коммерческие расходы (потеря судового времени, стоимость поврежденного и затерянного груза, возмещения фактических убытков клиентуре в связи с нарушением их коммерческих интересов, если эти убытки должен оплатить судовладелец).

При анализе рассматривают:

а) общие измерители аварийности, то есть отношение количества аварий к среднему числу судов, которые находились в эксплуатации к тому количеству судов, которое учитывается для определения среднего количества простоев одного судна;

б) техническую вооруженность плавсостава в сравнении с аварийностью;

в) изучение аварий по месту возникновения (в открытом море или в портах и маневрировании в узкостях);

г) изучение аварий из причин возникновения;

д) изучение последствий аварий.

Рассмотрим основные факторы, которые влияют на аварийность в судоходстве:

- качество навигационных приборов;

- навигационная обстановка;

- интенсивность судоходства;

- метеоусловия;

- эргономичный фактор;

- уровень подготовки плавсостава;

- специфические условия работы.

Во всех вышеперечисленных факторах является видимым выразительно один из основополагающих факторов - человеческий фактор. Зависимость факторов, которые влияют на аварийность от человеческого фактора показанная.

Рассмотрим подробнее каждый из вышеупомянутых факторов.

Качество навигационного оборудования. При выполнении навигационных задач, определяющее значение имеет планирование маневров судна, и особенно, учет элементов управляемости. При выполнении маневров судоводителю придется учитывать реальные характеристики и запаздывания фактического движения судна, к моменту подачи команды и наличие инерции. Данные по всем этим характеристикам судоводитель получает с помощью навигационных приборов. Очевидно, что более современное навигационное оборудование дает более точные данные.

Навигационная обстановка. Каждый бассейн условно разделен на районы: открытое море и прибрежные участки, реки и каналы, проливы и фарватеры, порты и рейды.

Открытое море и прибрежные участки -- районы, где выбор пути прохождения зависит от судоводителей, интенсивность движения сравнительно небольшая и свобода маневрирования не ограничена.

Реки и каналы -- доступные для морских судов каналы, подходные каналы портов.

Проливы и фарватеры -- районы напряженного судоходства, где маневрирование существенно ограниченно.

Порты, рейды -- акватории портов, места якорных стоянок на внешних рейдах, аванпорты.

При определении районов брались во внимание не только интенсивность судоходства и возможности для маневрирования, но и особенности управления судном, характерные для плавания в том или другом районе. Так, например, при входе на рейд или в порт, при движении в порту, постановке на якорь характерными являются (кроме особенных случаев) малые скорости и частые маневры рулем и машиной. При плавании по рекам и каналам обычно используются большие скорости, маневрирование делается реже. Поэтому судно, которое столкнулось, например, на рейде Брюнсбюттеля, будет считаться на рейде, если оно выходило в Кильский канал и маневрировало для входа в шлюз или постановки на якорь. Если же оно выходило из Гамбурга в Северное море или в обратном направлении, то столкновение будет считаться в реке. Здесь есть, конечно, известная условность, но такой подход позволяет более обоснованно определить межу распределению принятых районов в 'смежных' случаях.

В условиях рыночной экономики при осуществлении экономического обоснования локальных проектов по строительству и реконструкции разных объектов, созданию и приобретению новой техники, применению прогрессивных технологий за счет собственных и ссудных средств предприятий значительно повышается роль оценки ожидаемой отдачи вложений в какое-либо мероприятие. Относительно транспорта это значит, что должно быть усилено внимание к определению влияния реализации данных проектов на результаты хозяйственной деятельности отрасли, отдельных видов транспорта и его предприятий.

Инвестиционные мероприятия на транспорте осуществляются для решения заданий:

- освоение дополнительных объемов перевозок и пассажиров в результате улучшения качества и повышения эффективности транспортного обеспечения, повышения конкурентоспособности;

- повышение безопасности, надежности и ритмичности эксплуатационной работы, развития механизации и автоматизации производственных процессов, уменьшения негативного действия на окружающую среду;

- сокращение эксплуатационных расходов, роста производительности труда и фондоотдачи при перевозке грузов и пассажиров без ухудшения качества транспортного обслуживания населения и предприятий и создания на этой основе условий для снижения тарифов;

- внедрение ресурсосберегающих технических средств и технологий;

- оснастка транспорта эффективными машинами, механизмами, современными устройствами и т.д.;

- социальной защиты работников транспорта.

При оценке проектов необходимо соблюдение следующих основополагающих принципов:

1) сопоставимости сравниваемых инвестиционных проектов по методам исчисления натуральных и стоимостных показателей, по нормативной информации, по условиям расчета показателей эффективности;

2) социально ориентированного подхода к экономической оценке эффективности мероприятий;

3) допустимости при сравнении инвестиционных вариантов включения в расчет только тех элементов результатов и расходов, которые различаются по сравниваемым вариантам;

4) учету влияния на реализацию инвестиционных проектов таких элементов экономического окружения как инфляция, система налогообложения, участие в реализации проектов разных юридических и физических лиц.

При проведении расчетов и анализе эффективности проектов предусматривается:

- сопоставимость условий сравнения разных инвестиционных проектов (ИП) или их вариантов;

- принцип сравнения 'с проектом' и 'без проекта';

- учет всех наиболее существенных последствий;

- учет влияния на эффективность ИП потребности в оборотном капитале, необходимом для функционирования создаваемых в ходе реализации проекта производственных фондов;

- оценка (в количественной форме) влияния неопределенностей и черточек, сопровождающих реализацию проекта.

Величину экономического эффекта от внедрения новой техники следует определить по приросту чистой прибыли, а выбор оптимального варианта решения поставленной задачи -- по минимальному сроку окупаемости дополнительных расходов.

,

где - прибыль по новому варианту;

- прибыль по базовому варианту.

Экономия, которая получается за счет повышения сохранности грузов, которые перевозятся.

- экономия, полученная за счет повышения сохранности грузов, которые перевозятся, определяется по формуле:

где годовой объем перевозок грузов;

- оптовая цена 1 т груза до и после мероприятия, у.е.

Приращение прибыли может быть получено за счет ряда экономий расходов судна. Основная экономия обеспечена повышением безопасности маневрирования.

Экономия, которая может быть получена за счет предотвращения убытка от негативного действия на окружающую среду и повышения сохранения грузов, которые перевозятся, в данной работе не определяется, поскольку отсутствует необходимая информация; то есть это непрямой экономический эффект. Однако если экономия за счет прямых факторов составляет значительную сумму, то экономия за счет непрямых факторов значительно увеличит прибыль.

Работа судна связана с большим числом заходов в порты. Планирование швартовых операций в условиях ограниченной акватории портов направлено на повышение обеспечения безопасности плавания путем выбора правильного или оптимального способа маневрирования.

В связи с большим количеством мер, направленных на снижение аварийности в районах стесненного судоходства таких как: введение систем разделения движения, установки береговых РЛС, осуществляющих проводку судов; установка на судах современного навигационного оборудования, целесообразно привести методику расчета среднегодовой величины снижения ущерба от аварий в результате установки нового современного навигационного оборудования.

Таким образом, совершенствование планирования маневренных и швартовых операций обеспечивает качества транспортного процесса за счёт сохранности груза при перевозках, повышение экологической безопасности окружающей среды и направленно на повышение безопасности мореплавания.

5. Охрана труда

5.1 Рекомендации по оставлению судна и обеспечение выживания людей

Дериликция - оставление судна экипажем при угрозе его гибели. Когда судну угрожает гибель и ему требуется немедленная помощь, по указанию капитана подаются установленные сигналы бедствия, в том числе по радио, с указанием, времени и причины бедствия, местоположения судна и необходимой помощи.

Решение об оставлении судна и объявлении шлюпочной тревоги может принять только капитан в реально сложившейся обстановке. Основанием для принятия решения об оставлении судна могут быть следующие обстоятельства:

- невозможность организации борьбы за живучесть судна, вследствие тяжелых аварийных повреждений;

- неэффективность принятых мер по борьбе за живучесть судна с нарастанием угрозы гибели людей и самого судна.

Принимая решение об оставлении судна, капитан должен решить две задачи:

- Спасти находящихся на судне людей.

- Спасти имущество (груз, судно).

Нередко перед капитаном возникает сложная проблема, так как нет четких критериев оценки состояния судна для всех сложных ситуаций, а динамизм событий до предела сокращает время на принятие окончательного решения. Сказываются и возможные последствия непродуманных действий - гибель людей и самого судна.

К основным факторам, которые следует учитывать перед принятием решения об оставлении судна, относятся:

количество людей, подлежащих эвакуации (на пассажирских судах до нескольких тысяч);

- высота борта и состояние судна (наличие крена и дифферента), создающие сложность для спуска спасательных средств на воду и посадке в них людей;

- запас времени на проведение операции по эвакуации людей;

- вероятность затопления или опрокидывания судна при значительном поступлении воды;

- скорость распространения пожара, перекрывающего пути эвакуации людей;

- уровень подготовки экипажа и особенно пассажиров.

Всегда следует помнить. Что спасание людей является первостепенной задачей, которая несоизмерима со спасением имущества. Но в некоторых случаях следует помнить, что 'Судно - это наилучшее спасательное средство, за живучесть которого надо бороться и покинуть его можно только в том случае, когда нет другого выхода!'

Для спасания людей капитан должен:

- маневрировать судном так, чтобы обеспечить наиболее благоприятные условия для спуска спасательных шлюпок и других спасательных средств;

- организовать максимально безопасную при данных условиях посадку пассажиров и членов экипажа в спасательные шлюпки и плоты.

Среди предварительных мер защиты пассажиру можно посоветовать запомнить (желательно и ногами, проделав этот путь несколько раз) дорогу из своей каюты к спасательным шлюпкам и верхнюю палубу. Во время катастрофы ориентироваться очень трудно, особенно в темное время суток при отсутствии освещения, а также при задымлении и крене судна.

В том случае, когда, на аварийном судне предприняты все меры по его спасению и, по мнению капитана судна, судну грозит неминуемая гибель, капитан судна принимает решение по оставлению судна членами экипажа и пассажирами с посадкой их в судовые спасательные средства. Командный состав оставляет судно по распоряжению капитана. Капитан оставляет судно последним, предварительно убедившись в том, что на спасательные средства переданы: судовой журнал; машинный журнал и радиожурнал; карты данного рейса; ленты навигационных приборов; другие документы и по возможности деньги и ценности.

Первая проблема, возникающая при кораблекрушении - паника. Капитан и члены экипажа обязаны подавить её любыми средствами. Это должен быть неожиданный и сильный раздражитель: звук, боль, личный пример, угроза и т.д. Паника редко начинается сразу у нескольких человек, зачинщиком обычно является один. Поэтому лучшее средство от неорганизованной попытки спасания - упреждающее внимание к потенциальным паникерам. Расчёты показывают, что вероятность спасания при организованном оставлении судна выше панического от 4 до 47 раз (в зависимости от типа спасательных средств). Посадка в шлюпки и на плоты производится только по команде с мостика.

В первую очередь, при посадке в спасательные шлюпки (плоты), предоставляются места женщинам, детям, раненым и старикам. Разрешается брать с собой: документы, спички или зажигалку, одеяло, теплую одежду, личные лекарства, деньги. Все другие предметы и личные вещи брать с собой запрещено. Опыт кораблекрушений показывает, что в основе этических правил лежит целесообразность. В конечном счёте, это вопрос оптимальной стратегии действий, при которой выигрывают все.

Организация подготовки пассажиров и экипажа к оставлению судна

В соответствии с требованиями Главы VI (STCW -78/95 с поправками 2010г.), моряки наняты или занятые на работе в любой должности на судне, в качестве членов судового экипажа с имеющимися обязанностями по безопасности или по предотвращению загрязнения в ходе эксплуатации судна, до назначения им каких либо обязанностей на судне, должны:

1. Получить соответствующую одобренную начальную подготовку или инструктаж по Главе VI Международной Конвенции STCW - 78/95 с поправками 2010:

- способам личного выживания (табл. А - VI/1-1);

- противопожарной безопасности и борьбе с пожаром (табл. А - VI/1-2);

- оказанию первой медицинской помощи (табл. А - VI/1-3);

- личной безопасности и общественных обязанностей (табл. А - VI/1-4);

2. Представить доказательство достижения требуемого стандарта компетентности для выполнения задач, обязанностей и ответственности, перечисленных в колонках вышеуказанных таблиц.

3. Знали действия в случае:

- падения человека за борт;

- обнаружения пожара или дыма;

- подачи сигнала о пожаре или оставлении судна;

- могли определять места сбора и посадки и пути эвакуации;

- умели поднять тревогу и имели знания об использовании переносных огнетушителей;

- могли предпринять немедленные действия при несчастном случае или в других обстоятельствах, требующих медицинского вмешательства, прежде чем обращаться за последующей медицинской помощью, имеющейся на судне;

- могли открывать и закрывать водонепроницаемые и противопожарные двери, установленные на судне.

4. Представить доказательство достижения требуемого стандарта компетентности для выполнения задач, обязанностей и ответственности, перечисленных в колонке 1 таблиц A-VI /1-1, A-VI / -2, A-VI / - 3 и A-VI /1 - 4, в течение пяти предшествующих лет путем:

- демонстрации компетентности в соответствии с методами и критериями для оценки компетентности, указанными в колонках 3 и 4 вышеуказанных таблиц; и

- сдачи экзамена или систематической оценки в ходе подготовки по одобренной программе, охватывающей вопросы, перечисленные в колонке 2, вышеуказанных таблиц.

До прихода на судно каждый моряк должен быть надлежащим образом обучен и проинструктирован в тренажерных центрах по правилам поведения и действиям в экстремальной (аварийной) ситуации - пожар, затопление и способам спасания на море.

Примечание: Перечень основних ІМО Моделей Курсов, которые относятся к Функции - 4. Контроль работы судна и забота о людях на эксплуатационном уровне:

- ІМО Модель Курс 1.11. Предотвращение загрязнения моря с судов;

- ІМО Модель Курс 1.13. Оказание первой медицинской помощи;

- ІМО Модель Курс 1.14. Первая медицинская помощь на борту судна;

- ІМО Модель Курс 1.19. Знание методов выживания на море;

- ІМО Модель Курс 1.20. Борьба с судовыми пожарами;

- ІМО Модель Курс 1.21. Знание основ личной безопасности и выполнение общественных обязанностей;

- ІМО Модель Курс 1.23. Работа с спасательными средствами и устройствами;

- ІМО Модель Курс 2.03. Расширенная подготовка по борьбе с пожарами на уровне управления.

Говоря о готовности к экстремальным (аварийным) ситуациям, необходимо принять к сведению совет адмирала С.О. Макарова, который отмечал: 'Человек так создан, что он пойдет на верную смерть, когда опасность ему знакома, но его пугает даже шум трюмной воды, если он к нему не привык. Приучите людей к этому шуму, и они будут бороться с пробоинами до самой крайности. С другой стороны, нельзя требовать от человека, чтобы он знал те приемы, которым его не учили…'.

По прибытию на судно, каждый член экипажа независимо от должности, должен получить 'Каютную карточку' с обозначениями всех видов тревог, а также 'Чек - листы' по ознакомлению с судном и расположением основных аварийно - спасательных средств на судне. Перед их заполнением необходимо подробно ознакомиться с вопросами и правильными ответами на них. Более подробные объяснения будут Вам даны членом экипажа, которому Вы будете подчинены во время проведения, тренировок и учений, а также действиям по всем видам тревог. Вам следует в установленные сроки подробно выяснить все то, что Вам не знакомо или то, чего Вы не знаете.

Офицерский состав обязан постоянно контролировать и обеспечивать выполняемые Вами обязанности.

По прибытию на судно каждый моряк обязан ознакомиться с расположением всех спасательных средств, местами сбора и выходами к ним из любого места судна.

Каждый член экипажа должен пройти инструктаж, который включает, не обязательно ограничиваясь этим, следующее:

- приведение в действие и использование надувных спасательных плотов;

- проблемы гипотермии, первая помощь при гипотермии и в других случаях, оказания первой помощи;

- специальные инструктажи по использованию спасательных средств в тяжелых погодных условиях при сильном волнении;

- приведение в действие и использование судовых средств пожаротушения.

Сведения, приведенные в учебном пособии, необходимо знать каждому человеку, отправляющемуся в плавание.

Глава 3. Правило 8 (СОЛАС -74). Расписание по тревогам и инструкции на случай аварии:

- данное правило применяется ко всем судам;

- для каждого находящегося на борту человека должны быть предусмотрены четкие инструкции, которым надлежит следовать в случае аварии;

- экземпляры расписания по тревогам и инструкции на случай аварии, отвечающие требованиям правила 37 (расписания по тревогам и инструкции на случай аварии), должны быть вывешены на видных местах по всему судну, включая ходовой мостик, машинное отделение, кают-компания, столовая экипажа, а также жилые помещения экипажа;

- в пассажирских каютах, а также на видном месте у мест сбора экипажа и в других помещениях должны быть вывешены рисунки и инструкции на соответствующих языках с целью информации пассажиров относительно:

- мест сбора;

- важнейшие действия, которые они должны выполнять в случае аварии;

- способам надевания спасательного жилета.

Глава 3. Правило 9 (СОЛАС -74). Инструкции по эксплуатации:

1. Данное правило применяется ко всем судам;

2. Либо на спасательной шлюпке и спасательном плоту и приборах управления их спуском, либо вблизи них, должны быть предусмотрены плакаты или условные обозначения которые должны:

- пояснять назначение приборов управления и процедуры приведения в действие спасательных средств, а также соответствующие инструкции или предупреждения;

- быть хорошо видимыми при аварийном освещении;

- использовать символы по безопасности на судне в соответствии с рекомендациями IMO.

Глава 3. Правило 19 (СОЛАС -74).Подготовка персонала по действиям в аварийных (экстремальных) ситуациям и учениях.

Каждое учение должно включать:

- вызов пассажиров и членов экипажа к местам сбора с помощью сигнала тревоги, предписанного правилом 6.4.2., после которого по системе громкоговорящей связи или по другой системе связи передается сообщение об учении, обеспечение их ознакомления с порядком оставления судна, указанным в расписании по тревогам;

- прибытие к местам сбора и подготовку к выполнению обязанностей, указанных в расписании по тревогам;

- проверку того, чтобы все пассажиры и члены экипажа были соответствующим образом одеты;

- проверку того, чтобы были правильно надеты спасательные жилеты;

- приспускание, по меньшей мере, одной спасательной шлюпки после всей необходимой для спуска ее на воду подготовки;

- пуск и работу двигателя спасательной шлюпки;

- работу плот - балок, используемых для спуска СП;

- поиск и спасание манекенов, блокированных в каютах;

- инструктаж по использованию шлюпочного радиооборудования для спасательных средств.

Примечание:

- насколько это практически возможно, во время каждого последующего учения поочередно должны приспускаться, в соответствии с требованиями, разные СШ;

- каждая СШ спускается, а затем маневрирует на воде с расписанной на ней командой управления, по меньшей мере, один раз в три месяца во время проведения учения по оставлению судна.

При оставлении судна от каждого человека на борту требуются участие, в совместных действиях, определяемых судовым Расписанием по сигналу 'ШЛЮПОЧНОЙ ТРЕВОГИ', и оказанию помощи окружающим.

В аварийных (экстремальных) обстоятельствах человек может оказаться один на один с опасностью, угрожающей его жизни. Но, в любом из этих случаев, человек должен знать, как правильно и грамотно действовать в любой экстремальной (аварийной) ситуации.

Каждый член экипажа, в том числе и пассажир, всегда должны помнить, три основные заповеди на случай вынужденного оставления судна:

1. При объявлении сигнала 'ШЛЮПОЧНОЙ ТРЕВОГИ', каждый человек должен прибыть к МЕСТУ СБОРА тепло одетым (предпочтительно шерстяное белье и мало промокаемая одежда) головном уборе, с гидротермокостюмом (ГТК) и спасательным жилетом.

2. Стремиться покинуть судно установленным порядком вместе со всеми в шлюпке или на спасательном плоту.

3. Оказавшись в воде, постараться сохранять неподвижность.

Следует помнить о четырех главных опасностях для людей, оставляющих судно в аварийной обстановке:

1. Опасность утонуть, что может произойти в считанные минуты;

2. Незащищенность от непогоды, особенно от холода. Невозможность поддерживать должную температуру тела, что может привести к смерти через несколько часов;

3. Отсутствие воды для питья, смерть наступает в течение нескольких дней;

4. Отсутствие пищи, что может угрожать жизни человека через 2-3 недели.

Предотвращение возникновения аварийных ситуаций является приоритетной задачей экипажа судна и судоходной компании, выполнение которой обеспечивается:

- соблюдением экипажем судна требований мер безопасности;

- поддержание судна, его устройств, оборудования и технических средств в рабочем состоянии;

- укомплектование судна квалифицированным экипажем;

- разработкой и соблюдением безопасных приемов борьбы с аварийными (чрезвычайными) ситуациями;

- проведением занятий, тренировок, учений по поддержанию выучки и компетентности экипажа.

Руководство действиями экипажа в аварийных ситуациях на судне осуществляет капитан или лицо его заменяющее. Капитан отвечает за безопасность судна и предотвращение загрязнения моря и окружающей среды с судна.

Основные мероприятия по подготовке экипажа судна.

Организация системы действий экипажа в аварийных (экстремальных) ситуациях, а также контроль за повреждениями судна и спасание человеческой жизни на море призвана обеспечить у каждого члена экипажа минимальных требований к компетентности и практическим навыкам, в соответствии с Гл. VI - Международной Конвенции и Кодекса STCW -78/95 с поправками 2010г. В соответствии с этими требованиями каждый член экипажа должен уметь:

- докладывать обстановку;

- знать и применять приемы личного выживания на море;

- исполнять команды и распоряжения командного состава судна;

- различать сигналы тревог;

- использовать по назначению индивидуальные спасательные средства (спасательный жилет, спасательные круги, гидротермокостюм);

- правильно покидать судно (прыгать в воду, осуществлять посадку в коллективные средства спасания, пользоваться штормтрапами и шкентелями с мусингами);

- держаться на воде;

- готовить к спуску и спускать все типы спасательных средств судна;

- использовать коллективные средства спасания (запускать двигатель, отдавать шлюп - тали и отходить на плавсредствах от борта судна, использовать шлюпочные и переносные средства связи и сигнализации, правильно использовать все виды снабжения спасательных средств);

- пользоваться пиротехническими средствами сигнализации о бедствии;

- оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим;

- использовать переносной и стационарный противопожарный инвентарь, средства и устройства по назначению;

- использовать снаряжение пожарного и изолирующий дыхательный аппарат;

- тушить очаги загорания различных типов;

- проводить атаку на судовой пожар;

- заделывать трещины и пробоины в корпусе судна используя аварийное снабжение судна.

Каждый член экипажа должен знать:

- устройство и конструктивные особенности судна, закрепленные помещения и обязанности по заведованиям в деталях;

- действовать по всем видам судовых тревог, в соответствии с расписанием (каютная карточка);

- наличие и расположение всех спасательных средств, противопожарного инвентаря и снабжения, пиротехнических средств;

- способы использования противопожарных систем и свойства огнетушащих средств;

- места расположения и номера телефонов вахтенной службы.

Командный состав судна дополнительно обязан знать и уметь:

- обязанности подчиненных;

- психологические аспекты руководства подчиненными в стрессовых ситуациях(способы общения с членами экипажа и спасенными, роль неформального лидера в коллективе, важность волевых качеств в сочетании со знаниями и практическими навыками);

- правила ухода за больными и ранеными;

- очередность спуска спасательных средств и посадку в низ людей, порядок управления спасательными средствами на воде, способы и приемы выживания людей на спасательных средствах в море;

- системы пожаротушения и правила их использования, способы и тактику тушения возгораний различного типа, способы и организацию атаки на пожар и взятие его под контроль;

- способы расчета непотопляемости и пути возможного поступления забортной воды в корпус судна;

- основные эксплуатационно-технические данные судовых систем и механизмов;

- типовые аварии на море, их причины и возможные последствия;

- основные приемы и правила борьбы за живучесть судна.

Процедура ответа судов на сигналы бедствия в режиме ЦИВ (COMSAR/ Circ. 25 от 15 марта 2001).

Подкомитет по радиосвязи, поиску и спасанию (COMSAR) на своей пятой сессии (11-15 декабря 1999 г.) пересмотрел COMSAR/ Circ. 21 по процедуре ответа судов на сигналы бедствия в режиме ЦИВ, как изложено в приложении.

Данный циркуляр отменяет COMSAR/ Circ. 2 и COMSAR/ Circ. 21.

1. Введение

Подкомитет по радиосвязи, поиску и спасанию (КОМСАР) на своей четвёртой сессии (12-16 июля 1999 г.) пришёл к решению, что ретрансляция сигналов бедствия в режиме цифрового избирательного вызова (ЦИВ) на всём оборудовании ЦИВ должна быть сокращена, и подготовил процедуру ответа на сигналы бедствия на УКВ, УКВ/ПВ и KB, представленную в диаграммах 1 и 2, вместе с тем рекомендуя, чтобы она была представлена на судовом мостике на карточках размером А4. Подкомитет также подготовил следующее руководство.

2. Ретрансляция сигнала бедствия

2.1. Судовой радиоперсонал должен представлять последствия передачи ретранслируемого сигнала бедствия и направления (маршрутизации) его в режиме ЦИВ не на береговые станции (БС).

2.2. Непреднамеренные передачи сигналов бедствия в режиме ЦИВ и их ретрансляция создает дополнительную рабочую нагрузку и путаницу в работе МСКЦ, а также приводит к задержкам во времени реагирования. Сигнал бедствия, исходящий от судна, терпящего бедствие, не должен прерываться другими судами в процессе ретрансляции его в режиме ЦИВ.

2.3. В Рекомендации МСЭ-Р М.541-8 'Эксплуатационные процедурам по использованию оборудования ЦИВ в Морской подвижной службе' указаны только две ситуации, когда судно должно ретранслировать сигнал бедствия:

.1 по получении сигнала бедствия на канале KB в случае его неподтверждения береговой станцией в течение 5 минут. Ретранслируемый сигнал бедствия должен быть адресован соответствующей береговой станции (Приложение 1, пар.3.4.2 и Приложение 3, пар.6.1.4);

.2 в случае, если судно, терпящее бедствие, не способно самостоятельно передать сигнал бедствия и капитан судна считает необходимым дальнейшее содействие. Ретранслируемый сигнал бедствия должен быть адресован 'всем судам' либо соответствующей береговой станции (Приложение 3, пар. 1.4).

2.4. Ни в коем случае судну не разрешается ретранслировать сигнал бедствия в режиме ЦИВ после приема сигнала бедствия ЦИВ на каналах УКВ или ПВ.

2.5. Ретранслируемые сигналы бедствия на каналах KB должны инициироваться вручную.

2.6. Соблюдение эксплуатационных и технических положений, приведенных выше, предотвратило бы ретрансляцию ложных сигналов бедствия.

3. Вызов всех береговых станций

3.1. Рекомендация МСЭ-Р.493-9 'Система ЦИВ для использования в Морской подвижной службе' содержит адрес 'групповой вызов', состоящий из знаков, соответствующих идентификатору станции Морской подвижной службы (MMSI) - и ряд администраций уже назначил MMSI для 'группового вызова' своим береговым станциям в дополнение к их индивидуальным MMSI.

3.2. Посредством заключения многосторонних соглашений MMSI для 'группового вызова' могли бы назначаться для всех береговых станций отдельно взятого региона, напр. для района МСКЦ, и могли бы соответствовать требованию ИМО без необходимости в последующих модификациях оборудования ГМССБ.

3.3. Альтернативным методом внедрения вызова 'всем береговым станциям' без необходимости в модификации Рекомендации МСЭ-Р М.493-9 могло бы стать выделение одного MMSI в мировом масштабе в качестве адреса для всех береговых станций согласно пунктам S 19.100-S 19.126 Радиорегламента МСЭ. Однако подобное решение потребовало бы также модификации системы на каждой береговой станции, участвующей в ГМССБ.

4. Полномочия

Следует принять во внимание, что на всех судах передача сигналов бедствия, подтверждений сигналов бедствия и ретрансляция сигналов бедствия могут осуществляться исключительно с разрешения капитана судна.

5. Упрощенные схемы 1 и 2 описывают действия, которые надлежит принимать на судах по получении сигналов бедствия с других судов.

5.1. Правительствам-членам предлагается довести данное руководство и прилагаемые диаграммы до сведения судовладельцев, мореплавателей, береговых радиостанций, морских спасательных координационных центров (МСКЦ) и других заинтересованных организаций.

Сообщение о бедствии содержит: название и местонахождение судна; характер бедствия и требуемая помощь; необходимые дополнительные данные - положение судна, намерения капитана и т.д.

При установлении радиообмена с судном-спасателем передается следующая информация:

- погода в районе бедствия (ветер, волнение, видимость);

- наличие навигационных опасностей (скалы, мели, айсберги и т.д.);

- время оставления судна и число людей, оставшихся на борту;

- число пострадавших, нуждающихся в медицинской помощи;

- число и тип спущенных на воду спасательных средств и наличие на них аварийных средств определения местоположения.

Судно, принявшее сигнал бедствия, должно немедленно:

- установить связь с аварийным судном и подтвердить прием сигнала бедствия;

- ретранслировать на международных аварийных частотах 2182 КГц и 156,8 МГц сигнал бедствия в адрес 'Всем-всем-всем', а также на ближайшую береговую радиостанцию;

- постараться взять пеленги во время передачи о бедствии и держать вахту с помощью радиопеленгатора на частоте 2182 КГц;

- передать аварийному судну название судна-спасателя, его координаты, скорость и вероятное время подхода, а если возможно, его истинный пеленг;

- нести непрерывную радиовахту на всех доступных аварийных частотах (2182 и 8364 КГц; 121,5; 156,8 и 243 МГц);

- непрерывно вести наблюдение по РЛС, зафиксировать положение и следить за движением других судов, принявших сигнал бедствия, и за сигналами авиации.

Во время следования в район бедствия на судне-спасателе подготовить все для немедленного начала операции спасения:

- по обоим бортам несколько выше ватерлинии, от носа до кормы протянуть леера и прикрепить шкентели -- для удержания шлюпок и плотов у борта;

- вооружить краны и грузовые стрелы спасательными сетками для быстрого подъема людей из воды;

- на самой нижней открытой палубе подготовить бросательные концы, штормтрапы, спасательные сетки;

- подготовить группу спасателей в соответствующей экипировке;

- подготовить к спуску спасательные шлюпки и плоты, обеспечить связь с ними;

- на случай волнения подготовить емкости с маслом и шланги;

- развернуть пункт медицинской помощи и эвакуации пострадавших;

- подготовить все необходимое к возможной буксировке и борьбе за живучесть аварийного судна;

- подготовить к действию максимальное число прожекторов.

Использование сигналов бедствия и других сигналов, которые могут быть приняты за сигналы бедствия, допускается только в аварийной ситуации.

Подача сигналов бедствия должна быть немедленно прекращена в том случае, если обстоятельства изменились, и помощь больше не требуется.

5.2 Основные положения теории риска в судоходстве

Как свидетельствует статистика, сегодня сотни моряков становятся жертвами стихии или получают травмы в период работы на судах. Чтобы минимизировать число жертв и несчастных случаев, необходимо настойчиво приобретать умения и навыки действий в аварийных ситуациях в процессе тренировок и учений, морально, физически и психологически готовить себя к профессии моряка. Следует помнить, что только упорный труд, глубокие знания, профессионализм и хорошая морская практика помогут обеспечить безопасную жизнь людей и самого судна.

Риск объективно присутствует в любом морском предприятии, так как деятельность человека на море сопровождается форс-мажорными обстоятельствами. Форс-мажорные обстоятельства - это чрезвычайные обстоятельства, вызванные воздействием непреодолимых сил природы. Они не могут быть ни предусмотрены, ни предотвращены, ни устранены какими--либо действиями.

Объективным показателем риска в мореплавании является вероятность гибели судов, которая приводит к потере 0,15% тоннажа мирового флота (данные статистики за пятидесятилетний период). Этот показатель близок к абсолютному минимуму, уменьшить который не удастся никакими человеческими действиями.

Риск в мореплавании существует не только тогда, когда судно находится в море, но и при стоянке судна в порту, на рейде или судоремонтном заводе.

Во всем мире считается, что связь мореплавания с риском в доказательствах не нуждается. Поэтому в зарубежных статистических таблицах Ллойда часто к судам, находящимся в эксплуатации, применяется термин - 'ships at risk' (суда, подвергающиеся риску).

Понятие 'риск' является одним из ключевых в описании деятельности человека-оператора при управлении сложными системами управления, в особенности процесса принятия решений. Но, несмотря на большую распространенность применения этого понятия, в литературе, как ни странно, отсутствует его четкое определение. Риск трактуется, в том числе и в словарях, и как мера ожидаемого неблагополучия, и как действие, связанное с опасностью (само это слово происходит от французского слова resque - 'опасность'), и как поведение в ситуации выбора, и как действие наудачу и т.п.

В нашем рассмотрении 'Риск - это действие, связанное с принятием решения в опасной ситуации не предусмотренное правилами, осознанно начатое с целью предотвращения или уменьшения нанесения вреда людям, судну и грузам.' Когда в условиях конкретной опасности нет возможности для действий в соответствии с установленными правилами.

При такой трактовке не всякая деятельность в условиях опасности расценивается как проявление риска. Так, управление судном в прибрежном плавании при сложных метеорологических условиях еще нельзя оценивать как рискованное поведение экипажа, поскольку он просто оказался в условиях опасности. В то же время принятие решения о продолжении движения в сложных условиях плавания (а не остановка судна) уже будет рискованным действием, поскольку является осознанным выбором, и в нем есть опасность в случае неудачи оказаться в худшем положении, чем в случае остановки судна.

Вместе с тем мы всегда должны помнить, что риском можно и нужно управлять, предпринимая определенные действия. Мореплавание - это 'управляемый риск'. Например, при плавании в условиях ограниченной видимости, такими действиями являются: оповещение капитана судна; уменьшение скорости движения; определение фактической дальности видимости; ведение непрерывного радиолокационного наблюдения; выставление на баке впередсмотрящего; включение бортовых огней; подача звуковых сигналов и т. д.

Второй пример снижения риска, в отношении нанесенного ущерба, основывается на том, что часть риска можно передать другому лицу (компании). Для этого судовладелец, а вместе с ним и грузоотправитель, могут застраховать свое судно и перевозимый груз на случай непредвиденных обстоятельств.

Анализ риска выполняется с использованием статистических данных. В его задачи входит построение логического дерева отказов, моделирование аварийных ситуаций, рассмотрение последствий отказов. На этом этапе дается описание причин возникновения аварийных ситуаций и их последствий.

Оценка риска и его последствий осуществляется расчетным путем. Последствия отказов оцениваются в наиболее приемлемых единицах (человеческие жертвы, денежные единицы). Для оценки риска формулируются критерии и нормы безопасности.

Наиболее общим определением риска признается такое: риск - это количественная оценка опасности (Р), отношение числа имевших место неблагоприятных последствий (п) к их возможному числу (N) за определенный период; т.е. определяя риск, необходимо указывать класс последствий, ответить на вопрос - риск чего?

Р = п/N (42)

Таким образом, можно рассчитать численное значение общего риска гибели человека в дорожно-транспортных происшествиях, при полетах на самолете, во время работы на морских судах и т. п.

Различают индивидуальный и социальный риск. Индивидуальный риск характеризует опасность определенного вида для отдельного индивидуума.

Социальный (групповой) - это риск для группы людей, устанавливающий зависимость между частотой событий и числом пораженных при этом людей.

Анализ и оценка риска. Обычно выделяют 4 подхода к анализу и оценке риска.

Инженерный, опирающийся на статистику, расчет частот, вероятностный анализ безопасности, построение деревьев опасности.

Модельный, основанный на построении моделей воздействия вредных факторов на отдельного человека, социальные, профессиональные группы и т. и. Эти методы основаны на расчетах, для которых не всегда есть данные.

Экспертный, когда вероятность различных событий определяется на основе опроса опытных специалистов, т. е. экспертов.

Социологический, основанный на опросе населения.

Перечисленные методы отражают разные аспекты риска. Поэтому по возможности применять их необходимо в комплексе.

Концепция приемлемого (допустимого) риска.

Традиционная техника безопасности базируется на категорическом императиве - обеспечить безопасность, не допустить никаких аварий. Как показывает практика, такая концепция неадекватна законам техносферы. Восприятие абсолютной безопасности может обернуться для неподготовленных людей трагедией потому, что обеспечить нулевой риск в действующих системах невозможно. В связи с этим современный мир руководствуется концепцией приемлемого (допустимого) риска. Прежде всего, потому, что экономические возможности повышения безопасности технических систем не безграничны.

Приемлемый риск, базируясь на технических, экономических, социальных и политических аспектах, является компромиссом между уровнем безопасности и возможностями ее достижения.

Суммарный риск имеет допустимый минимум при определенном соотношении между инвестициями в техническую и социальную сферы. Это обстоятельство и нужно учитывать при выборе риска, с которым общество пока вынуждено мириться.

В некоторых странах, например в Голландии, приемлемые риски установлены в законодательном порядке. Максимально приемлемым уровнем индивидуального риска гибели обычно считается 1*10^-6 в год.

Концепция приемлемого риска в нашей стране пока не реализована. Более того, некоторые специалисты подвергают ее критике, усматривая в ней антигуманный подход к проблеме. На самом деле, приемлемые риски на 2-3 порядка 'строже' фактических. Следовательно, введение приемлемых рисков является акцией, прямо направленной на защиту человека.

Управление риском. Как правило, повышение уровня безопасности осуществляют в следующих трех направлениях:

- совершенствование технических систем и объектов;

- подготовка персонала;

- предупреждение чрезвычайных ситуаций.

Затраты будут определяться соотношением весовых коэффициентов по каждому направлению. Для их определения необходим специальный анализ конкретных данных и условий. В основе управления риском лежит методика сравнения затрат и получаемых выгод от снижения риска.

Для расчета риска необходимы обоснованные данные. Острая потребность в статистических данных в настоящее время признана во всем мире. Необходима тщательно аргументированная разработка и создание банков данных, в условиях предприятия, отрасли, региона и т.д.

Для сравнения риска и выгод многие специалисты предлагают ввести финансовую меру человеческой жизни. Такой подход вызывает возражение среди определенного круга лиц, которые утверждают, что человеческая жизнь свята и финансовые сделки недопустимы.

Однако на практике постоянно возникает необходимость такой оценки, именно в целях безопасности людей, если вопрос ставится так: 'Сколько надо израсходовать средств, чтобы спасти человеческую жизнь?' По зарубежным исследованиям человеческая жизнь оценивается от 650 тыс. до 7 млн. долл. США.

Оценка риска и его последствий осуществляется расчетным путем. Последствия отказов оцениваются в наиболее приемлемых единицах (человеческие жертвы, экономический ущерб). Для оценки риска формулируются критерии и нормы безопасности.

5.3 Системы аэрозольного пожаротушения

Подавление с помощью генераторов огнетушащего аэрозоля (ГОА) очагов горения в условиях возникшего пожара или предотвращение возникновения пожара, взрыва различных горючих веществ в замкнутых объемах зданий, помещений, сооружений и оборудования по принципу действия относится к объемному способу комбинированного газового и порошкового пожаротушения, условно именуемое газопорошковым способом пожаротушения. Данному способу аэрозольного тушения свойственны основные закономерности, характерные для подавления горения газовыми и порошковыми составами.

Вместе с тем тушение генераторами огнетушащего аэрозоля имеет ряд отличительных свойств, обеспечивающих более высокую огнетушащую эффективность по сравнению с известными газовыми и порошковыми составами:

- образовавшиеся высокодисперсные частицы соединений металла обладают более высокой химической активностью и эффективно ингибируют газовое пламя;

- ГОА образуют большое количество инертных газов, что снижает реакционную способность горючей смеси в объеме;

- твердые частицы образуемого аэрозоля размером в 10-100 раз меньше порошков обладают высоким теплопоглощением и заметно уменьшают температуру пламени;

- аэрозоли имеют более высокие, чем порошки, показатели стабильности создаваемых концентраций (низкая скорость оседания частиц) и проникающей способности в труднодоступные, 'теневые' зоны защищаемого объема и др.

Разбавление горючей смеси инертными газами вызывает некоторое снижение скорости химической реакции окисления в пламенной зоне и, как следствие, снижение скорости и температуры горения. При этом частицам обеспечивается большее время контакта с зонами пламени и более полная реализация физико-химических свойств (более эффективное ингибирование, т.е. прерывание химическим способом цепных реакций в пламене, теплопоглощением в его зонах), что в конечном итоге и определяет высокую эффективность подавления очагов горения генераторами огнетушащего аэрозоля.

Огнетушащий аэрозоль химически нейтрален, является диэлектриком, при рабочих концентрациях не токсичен, легко растворим в воде. Водный раствор обладает слабой щелочной реакцией. При срабатывании генератора концентрация кислорода в защищаемом помещении не уменьшается. После срабатывания генератора аэрозоль из помещения удаляется проветриванием. Осевший аэрозоль удаляется с различных поверхностей протиркой, пылесосом или смывается водой.

Общая структурная схема судовой системы объемного пожаротушения (АОТ), состоящей из комплекта генераторов марки СОТ или АГС, блока (щита) управления и сигнализации ЩУС, кабельных электрических сетей и предупреждающей сигнализации представлена на Рис.5.1.

Судовая система АОТ отвечает требованиям Правил СОЛАС-74 (циркуляр ИМО MSC/Circ.1007). Система аэрозольного пожаротушения, рекомендована Министерством Транспорта РФ к применению на морских судах имеет Сертификаты о Типовом Одобрении Российского Морского Регистра Судоходства и Допуска Российского Речного Регистра.

Рис.5.1.Судовая система аэрозольного пожаротушения АОТ

Технические характеристики генераторов марок АГС и СОТ для систем объемного аэрозольного пожаротушения, имеющие сертификаты соответствия Российского Регистра представлены в (Табл. 5.1.).

Таблица 5.1. Технические характеристики генераторов аэрозоля

Генераторы СОТ-1М и СОТ-2М предназначены для тушения очагов пожара жидких и твердых веществ и электрооборудования в машинных помещениях категории А.

Генератор оперативного применения АГС-5М рекомендован для защиты машинных помещений (объемом до 300 м3), оборудованных только водопожарной системой, либо имеющих также систему пенотушения низкой кратности (10:) и в качестве средств пожаротушения помещения малого объема: АДГ, малярных и т.п.

Поскольку в генераторах СОТ-1М, СОТ-2М и АГС-5М применен аэрозолеобразующий состав, находящийся в твердом состоянии в условиях эксплуатации и хранения, генераторы не требуют переосвидетельствования, перезарядки и постоянно готовы к действию. В случае отказа автоматики ЩУС обеспечивает аварийный запуск системы. При полном выходе из строя системы происходит самозапуск генераторов при нагреве их до температуры 250°С. Гарантийный срок эксплуатации - 5 лет.

В процессе эксплуатации генераторы не выделяют токсичных веществ, имеют нулевую чувствительность к удару, трению и детонации. При пуске генераторов содержание кислорода в атмосфере помещения практически не снижается. Образующийся огнетушащий аэрозоль не является токсичным веществом, что позволяет сохранить жизнь людей, не причиняя вреда здоровью, при кратковременном (не более 15 мин.) пребывании в помещении, заполненном аэрозолем. Кроме того, аэрозоль не наносит материального ущерба оборудованию и другому имуществу.

Низкая стоимость системы аэрозольного объемного пожаротушения обусловлена уникальными свойствами генераторов СОТ-1М и СОТ-2М, являющимися базовыми элементами системы. Стоимость аэрозольной системы, включая разработку технической документации, согласование, монтаж и сдачу 'под ключ', на 30-50% ниже стоимости аналогичной системы углекислотного пожаротушения. При правильной эксплуатации, аэрозольные системы практически не требуют затрат на их обслуживание, поскольку контроль исправности осуществляется автоматически (ЩУС) и визуально.

Для судовых помещений малого объема могут также использоваться генераторы других производителей: модули 'Буран', 'Допинг', АСТ-3400 (Россия), FirePro (Великобритания), Pyrogen(Малайзия).

Меры безопасности при эксплуатации генераторов. При работе с генератором следует помнить, что он включает в себя состав, горящий без доступа воздуха.

При возникновении пожара и срабатывании генераторов лица, находящиеся в этот момент в защищаемом помещении, должны быстро покинуть его, по возможности плотно закрыть за собой двери и не предпринимать никаких действий по проникновению в помещение до прибытия подразделений пожарной охраны.

Не рекомендуется применять генераторы в составе автоматических установок аэрозольного пожаротушения в помещениях, которые не могут быть покинуты людьми до начала работы генераторов, так как в помещении, заполненном аэрозолем, полностью теряется видимость. В этих случаях следует применять только ручное управление пуском генераторов.

В случае невозможности быстро покинуть помещение при срабатывании системы следует защитить органы дыхания от воздействия аэрозольных частиц с помощью марлевых или тканевых повязок.

5.4 Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73/78) - International Convention for the Prevention of Pollution from Ships (MARPOL-73/78)

Обзорная информация.

Принята 2 ноября 1973 года, вступила в силу 2 октября 1983 года, принята Украиной 25 января 1994 года.

Документ является комбинацией двух других соглашений, принятых соответственно в 1973 и в 1978 годах.

Первым международным документом по предотвращению загрязнения моря нефтью была конвенция, принятая в Лондоне в 1954 году и вступившая в силу 26 июля 1958 года. Однако этот документ не был достаточно эффективен для борьбы с загрязнением, и после аварии танкера 'Торри Каньон' было принято решение о его пересмотре. В 1973 году была принята Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73). До 1978 года её ратифицировали только три государства.

Участившиеся аварии танкеров потребовали новых мер безопасности. В феврале 1978 года в Лондоне состоялась Международная конференция по безопасности танкеров и предотвращению загрязнения моря. Результатом работы конференции стали два протокола: Протокол 1978 года к СОЛАС-74 и Протокол 1978 года к МАРПОЛ-73. Протокол МАРПОЛ-78 является самостоятельным документом и включает в себя все положения МАРПОЛ-73. Он вступил в силу 2 октября 1983 года.

Конвенция 1973 года, измененная Протоколом 1978 года, известна как Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 года, измененная Протоколом 1978 года - МАРПОЛ-73/78.

В конвенции МАРПОЛ-73/78 предусмотрены меры по сокращению и предотвращению загрязнения морской среды как нефтью и нефтепродуктами, так и другими вредными веществами, которые перевозятся на судах или образуются в процессе их эксплуатации.

Конвенция содержит два протокола: Протокол 1 - Положения, касающиеся сообщений об инцидентах, связанных со сбросом вредных веществ (Резолюция А.648 (16); Протокол II - Арбитраж.

Основные правила конвенции МАРПОЛ 73/78 содержатся в шести приложениях:

1. Приложение І - Правила предотвращения загрязнения нефтью;

2. Приложение II - Правила предотвращения загрязнения вредными жидкими веществами, перевозимыми наливом;

3. Приложение III - Правила предотвращения загрязнения вредными веществами, перевозимыми морем в упаковке, грузовых контейнерах, съёмных танках, автодорожных и железнодорожных цистернах;

4. Приложение IV - Правила предотвращения загрязнения сточными водами с судов;

5. Приложение V - Правила предотвращения загрязнения мусором с судов.

6. Приложение VI - Правила предотвращения загрязнения воздушной среды с судов.

3 сентября 1995 года были приняты поправки (новые правила): к Приложению I - правило 8а 'Контроль государства порта за выполнением эксплуатационных требований'; к Приложению II - правило 15 'Контроль государства порта за выполнением эксплуатационных требований'; к Приложению III - правило 8 'Контроль государства порта за выполнением эксплуатационных требований'; к Приложению V - правило 8 'Контроль государства порта за выполнением эксплуатационных требований'. Эти поправки вступили в силу 3 марта 1996 года.

14 сентября 1995 года были одобрены поправки к Приложению V - новое правило 9, п. 1 'Плакаты, планы управления мусором и ведение учета мусора'. Правило предусматривает вывешивание плакатов о требованиях Правила 3 'Удаление мусора за пределами особых районов' и Правила 5 'Удаление мусора в особых районах' настоящего Приложения. Правило 9 также требует, чтобы каждое судно вместимостью более 400 тонн или сертифицированное для перевозки 15 и более пассажиров имело и выполняло 'План управления мусором' (процедуры сбора, хранения, обработки и удаления мусора). В плане должно быть указано лицо, ответственное за операции с мусором. Пункт 3 правила 9 требует наличия и ведения на судне 'Журнала операций с мусором'. Указанные поправки вступили в силу 1 июля 1997 года.

В 'Журнале операций с мусором' указано на необходимость получения квитанций на сдачу мусора (п. 4.2) и определения количества мусора (п. 4.3). Для судов, построенных до 1 июля 1997 года, это правило применяется с 1 июля 1998 года.

Анализ Приложения 1 к Конвенции МАРПОЛ 73/78 по предотвращению загрязнения моря с судов. Приложение I к Конвенции МАРПОЛ 73/78. Правила предотвращения загрязнения нефтью.

А) Оборудование:

Для целей Приложения 1 Конвенции МАРПОЛ 73/78 каждое судно вместимостью 400рег.т. и более, нефтяной танкер вместимостью150 рег.т. и более, должно иметь на борту:

- Фильтрующее оборудование, обеспечивающее очистку нефтесодержащей воды до остаточного содержания нефти на сбросе за борт менее 15 мг/л.

- Прибор контроля нефтесодержания на сбросе - (АСС - автоматическая система сигнализации или САЗРИС - система автоматического замера, регистрации и управления сбросом - самописцем) обеспечивающий сигнал о превышении 15 мг/л и команду на автоматическое запорное устройство.

- Автоматическое запорное устройство - (обычно трехходовой электро-пневмо-клапан), обеспечивающей прекращение сброса за борт воды с содержанием нефти более 15мг/л (по сигналу прибора контроля).

- Танк для сбора всех нефтесодержащих вод МО с автономной системой выдачи на берег на оба борта с международными фланцами и пультом дистанционной остановки насосов в районе этих фланцев. Использование других систем для сброса за борт и сдачи нефтесодержащих вод на берег запрещается.

- Танк для сброса нефтяных остатков и отходов (шлаки, остатки от мойки фильтров, моточисток и т.п.) с системой подогрева и трубопроводом выдачи нефтеостатков на берег.

- Трубопровод выдачи нефтеостатков должен быть автономным, не иметь прямого соединения с осушительной или какой-либо другой системой. Он должен быть оборудован шнековым насосом для перекачки высоковязкого шлама. При наличии на судне инсинератора - должен быть трубопровод подачи шлама к нему и узел подготовки шлама к сжиганию. Танк для смешивания шлама с топливом с подогревом и взбучиванием, гомогенизатор. Трубопровод перелива и переливная цистерна на бункерной системе или стационарные, переносные поддоны либо выгородки (100 - 300л.) под воздушными трубами топливных и масляных танков.

В) Нормативы сброса.

Акватории Мирового океана, омывающие побережье регионов с наиболее высокой плотностью населения по Конвенции МАРПОЛ 73/78 выделены в особые районы.

Вне особых районов запрещается сброс в море нефтесодержащей смеси за исключением случаев, когда одновременно соблюдаются следующие условия:

1. Для танкеров:

Танкер на расстоянии не менее 50 миль от берега, в пути, мгновенная интенсивность сброса не превышает 30 литров нефти на милю хода, общее количество сброшенного не превышает 1/30000 общего количества груза, на судне действует САЗРИУС и отстойный танк.

2. Для судов вместимостью 400 рег.т. и более, а также из льял МО танкеров:

Судно за 12 мильной зоной, в пути, содержание нефти в сбросе менее 15 мг./л, на судне в действии АСС.

Учитывая, что сброс в море нефтяных остатков и отходов (шлама) категорически запрещен в любой точке мирового океана, каждое судно должно иметь танк для сохранения на борту и сдачи на берег нефтяных остатков и отходов (шлама). Контролирующие органы в портах захода исходят из того, что, для легкого топлива 0,5% и для тяжелого топлива - 1,5 от соженного составляет шлам.

Особые районы. Средиземное, Черное, Красное моря, Карибское море с Мексиканским заливом, Северное море с Ирландским, Кельтским морями и Английским каналом, район заливов (Персидский залив), Аденский залив, район Антарктики, Южной Африки, Балтийского моря и т. д.

Координаты ограничивающие особые районы, приведены в тексте Конвенции МАРПОЛ 73/78.

В особых районах запрещается сброс в море нефтесодержащей смеси, за исключением случаев, когда одновременно соблюдаются следующие условия:

1. Для танкеров:

Запрещается сбора нефтесодержащего балласта

2. Для судов вместимостью 400 рег. т. и более, а также из льял МО танкеров:

Судно за 12 мильной зоной, в движении, содержание нефти в сбросе менее 15 мл/л, на судне, на судне в действии фильтрующее оборудование, прибор контроля (АСС) и автоматическое запорное устройство, обеспечивающее прекращение сброса при превышении 15 мг/л.

В районе Антарктики запрещается любой сброс нефтесодержащей смеси.

Изолированный баласт - это забортная вода, принятая в изолированные балластные танки, имеющие автономную систему выкачки и отдельные, только предназначенные для этой цели насосы. Сбрасывается за борт без ограничения.

Чистый балласт - это забортная вода, принятая в изолированные балластные танки или тщательно вымытые грузовые танки. Выкачивается за борт через балластную систему общими балластными насосами, вне особых районов, на ходу судна, за 12 мильной зоной.

Нефтезагрязненный балласт - это забортная вода, принятая в грузовые танки, и выкачиваемая за борт через общую балластную систему общими насосами вне особых районов, за 12 мильной зоной через отстойный танк, под контролем САЗРИУС.

Исключение: суда, совершающие постоянные рейсы между портами особого района, могут иметь только танки для сбора и сохранения на борту нефтесодержащей воды, емкостью, достаточной для сбора этой воды за весь период перехода, при условии, что порты захода имеют береговые премные устройства.

Все операции с балластом, бункером, смазочными маслами в МО танкеров и судов, не являющихся танкерами, заносятся в журнал нефтяных операций (часть I), все операции с грузом, балластом на нефтяных танкерах заносятся в журнал нефтяных операций (часть II).

6. Охранные мероприятия и гражданская оборона на судне

6.1 Кодекс ОСПС: оценка охраны и уязвимости судна для террористических действий

Должностное лицо компании, ответственное за охрану, отвечает за то, чтобы в отношении тех из закрепленных за этим лицом судов компании, от которых требуется отвечать положениям главы XI-2 и части А данного Кодекса, была проведена оценка охраны судна. От должностного лица компании не требуется лично выполнять всю работу, связанную с исполнением этих должностных обязанностей, однако оно несет главную ответственность за ее надлежащее выполнение.

Перед тем как приступить к выполнению оценки охраны судна, должностное лицо компании, ответственное за охрану, должно обеспечить, чтобы были привлечены имеющиеся сведения о результатах оценки угрозы в тех портах, куда судно будет заходить или где производится посадка или высадка пассажиров, а также о портовых средствах и мерах их защиты. Должностное лицо компании, ответственное за охрану, должно изучить предыдущие отчеты об аналогичных охранных потребностях. Если это возможно, должностное лицо компании, ответственное за охрану, должно встретиться с соответствующими лицами на судне и в портовом средстве для обсуждения целей и методологии оценки. Должностное лицо компании, ответственное за охрану, должно следовать всем отвечающим его специфике руководящим указаниям, исходящим от Договаривающихся правительств.

Оценка охраны судна должна быть обращена на следующие элементы на судне или внутри него:

- охрану материального характера;

- конструктивная целостность;

- системы защиты экипажа;

- подход к порядку действий;

- радиосистемы и другие системы связи, включая компьютерные системы и сети;

- прочее, что, будучи повреждено или использовано для незаконного наблюдения, создает риск для людей, собственности или судовых операций или операций в пределах портового средства.

У лиц, участвующих в проведении оценки охраны судна, должна быть возможность пользоваться помощью экспертов в отношении:

- знания современных видов и вариантов угрозы для защищенности;

- распознавания и обнаружения оружия, опасных веществ и устройств;

- распознавания, на недискриминационной основе, характерных признаков и типов поведения лиц, могущих создать угрозу защищенности;

- уловок, применяемых для того, чтобы обойти меры охраны;

- методов подготовки происшествий, влияющих на защищенность;

- воздействия взрывчатых веществ на судовые конструкции и оборудование;

- охраны судна;

- принятых вариантов подхода к осуществлению взаимодействия судно/порт;

- прогнозирования возможных ситуаций, готовности к чрезвычайным ситуациям и реагирования на них;

- охраны материального характера;

- радиосистем и других систем связи, включая компьютерные системы и сети;

- морского проектирования;

- судовых и портовых операций.

Должностное лицо компании, ответственное за охрану, должно получить и записать сведения, необходимые для проведения оценки, включая:

- общее устройство судна;

- расположение зон, доступ в которые должен быть ограничен, таких как ходовой мостик, машинные помещения категории А и иные посты управления, в соответствии с тем, как они определены в главе II-2, и т.д.;

- расположение и назначение каждого фактического или потенциального места доступа на судно;

- изменения уровня воды при приливо-отливных явлениях, что может оказывать воздействие на уязвимость или защищенность судна;

- грузовые помещения и организацию укладки груза;

- места хранения судовых запасов и существенно необходимых средств технического обслуживания и ремонта;

- места хранения несопровождаемого багажа;

- имеющееся аварийное и дежурное оборудование, обеспечивающее выполнение существенно необходимых функций;

- количественный состав экипажа, его существующие обязанности по охране судна, а также какая бы то ни было существующая практика компании по его обучению;

- имеющиеся в наличии средства охраны и безопасности, предназначенные для защиты пассажиров и экипажа судна;

- средства выхода наружу, эвакуации и места сбора, которые должны содержаться так, чтобы в чрезвычайной ситуации обеспечить порядок и безопасность оставления судна;

- имеющиеся договоры с частными охранными компаниями, предоставляющими услуги по охране судна и прилегающей водной акватории;

- уже введенные в действие меры и порядок охраны, включая проверки и процедуры контроля, системы идентификации, средства обнаружения и слежения, документы, удостоверяющие личность, связь, сигнализация, освещение, системы контроля доступа и иные системы подобного назначения.

При проведении оценки охраны судна следует осмотреть каждое выявленное место доступа, включая открытые палубы, и оценить потенциальные возможности его использования теми, кто стремится к преодолению охраны. В число мест доступа входят такие, которые используются для пропуска лиц, имеющих законное право доступа, но которыми могут воспользоваться также не обладающие таким правом лица, стремящиеся проникнуть на судно.

При проведении оценки охраны судна следует рассмотреть, продолжают ли отвечать своей цели существующие меры охраны и руководство по охране, процедуры и операции, предусмотренные как для обычных, так и для чрезвычайных условий, а также определить руководящие указания по охране, включая следующее:

- участки ограниченного доступа;

- порядок действий при пожаре или иных чрезвычайных обстоятельствах;

- уровень надзора за экипажем судна, пассажирами, посетителями, продавцами, ремонтным техническим составом, портовыми рабочими и пр.;

- частота и эффективность обходов в целях охраны;

- системы контроля доступа, включая пропускные системы;

- системы и процедуры охранной связи;

- используемые в интересах охраны двери, заграждения и освещение; и

- оборудование и системы охраны и обнаружения, если имеются.

При проведении оценки охраны судна следует рассмотреть, какие лица, виды деятельности, услуги и операции являются важными объектами защиты. Рассмотрение включает:

- экипаж судна;

- пассажиров, посетителей, продавцов, ремонтный технический состав, персонал портового средства и пр.;

- способность к поддержанию безопасности плавания и принятию контрмер в чрезвычайной обстановке;

- груз, в особенности опасные грузы или опасные вещества;

- судовые запасы;

- судовое оборудование и системы охранной связи, если имеется;

- судовое оборудование и системы обнаружения, если имеются.

При проведении оценки охраны судна следует рассмотреть всякую возможную угрозу, что может включать следующие типы влияющих на защищенность происшествий:

- повреждение или разрушение судна или портового средства, например, посредством применения взрывных устройств, поджога, саботажа или как результат вандализма;

- похищение или захват судна или находящихся на нем людей;

- подозрительные действия с грузом, важным судовым оборудованием, системами или судовыми запасами;

- несанкционированный доступ или использование чего-либо, включая присутствие безбилетных пассажиров;

- контрабандный провоз оружия или оборудования, включая оружие массового поражения;

- использование судна для перевозки лиц, намеревающихся учинить влияющее на защищенность происшествие, и/или их оборудования;

- использование самого судна в качестве оружия или средства поражения или причинения ущерба;

- нападения со стороны моря при стоянке у причала или на якоре;

- нападения при нахождении в море.

При проведении оценки охраны судна следует учесть все возможные факторы уязвимости, что может включать:

- противоречия между мерами безопасности и мерами охраны;

- противоречия между обязанностями по охране и другими обязанностями членов экипажа;

- обязанности по несению вахты, количественный состав экипажа судна, в особенности, как это влияет на усталость экипажа, бдительность и способность исполнять обязанности;

- любые выявленные недочеты обучения;

- любое оборудование и системы охраны, включая системы связи.

Должностное лицо компании, ответственное за охрану, и лицо командного состава, ответственное за охрану судна, должны постоянно и со вниманием относиться к воздействию, которое, возможно, оказывают меры охраны на членов экипажа, находящихся на судне в течение длительных периодов времени. При разработке мер охраны особое внимание следует обращать на удобство, комфорт и соблюдение интересов личной жизни членов экипажа и на их способность к сохранению профессиональной годности в течение продолжительных периодов времени.

По завершении процесса оценки охраны судна следует подготовить отчет, состоящий из краткого изложения того, каким образом проводилась оценка, описания каждой уязвимой стороны, выявленной в ходе проведения оценки, а также описания контрмер, которые могут быть приняты в отношении каждой уязвимой стороны. Отчет должен быть защищен от несанкционированного доступа или разглашения.

Отчет о проведении оценки охраны судна должен рассматриваться и утверждаться должностным лицом компании, ответственным за охрану, если только эта оценка не проводилась его компанией самостоятельно.

6.2 Признанные организации (RO): функции, полномочия, роль в охране

Признанная организация (Recognized Organization -RO) - Классификационное общество - Classification Society (CS) устанавливает технические требования, обеспечивающие условия безопасного плавания морских судов, безопасность человеческой жизни на море и надежную перевозку грузов морем в соответствии с Международными конвенциями; рассматривает и одобряет проектную документацию, касающуюся постройки, переоборудования или ремонта морских судов, их механизмов, устройств, изделий, снабжения, материалов и оборудования; осуществляет технический надзор за строительством судов и судами, находящимися в эксплуатации, за контейнерами международного сообщения; контролирует выполнение технических требований конвенций, относящихся к морскому судостроению и мореплаванию по поручению стран, подписавших эти конвенции; присваивает класс морским судам по уполномочию государств флага; участвует в экспертизах и консультациях по делам об авариях и анализирует аварийность флота, находящегося под надзором этого Классификационного общества (КО); разрабатывает, издает и постоянно совершенствует правила, руководства и нормы КО.

Классификационное общество по поручению и уполномочию государства флага выдает документы, удостоверяющие, что морское судно в целом или отдельные виды его снабжения и оборудования удовлетворяют техническим требованиям в отношении безопасности судоходства и соответствии с требованиями международных конвенций (МК) ратифицированных государством флага. Судовые конвенционные документы доказывают факт мореходного состояния судна и его соответствие требованиям МК.

К таким документам относятся документы ДСК и СвУБ, свидетельствующие о применении МКУБ и внедрении СУБ на судне и в Компании. Администрация обязана проверять соответствие требованиям МКУБ и выдавать документы о соответствии (ДСК) компаниям и Свидетельства об управлении безопасностью (СвУБ) судам.

В соответствии с Резолюцией А.739(18)- 'Руководство по предоставлению полномочий организациям, действующим от имени Администрации', которое стало обязательным в силу новой главы XI Конвенции СОЛАС, документы о соответствии требованиям Международных конвенций, в том числе и применении МКУБ, могут выдаваться признанными организациями - классификационными обществами по уполномочию Государства флага.

В помощь Администрациям ИМО приняла Резолюцию А.740(18)- Временное руководство по оказанию помощи государствам флага

Также ИМО были приняты следующие Резолюции: Резолюция А.788(19)- Руководство по внедрению Международного кодекса по управлению безопасностью (МКУБ) Администрациями; Резолюция А.847(20)- Руководство по оказанию помощи государствам флага в осуществлении документов ИМО; Резолюция А.913(22)- Пересмотренное Руководство по осуществлению Международного кодекса по управлению безопасностью администрациями. Эти Резолюции применяются, когда Администрации предоставляют полномочия организациям выдавать ДСК и СвУБ от своего имени.

6.3 Специальные мероприятия на борту судна, способствующие минимализации рисков захвата судна пиратами

Уровень риска, которому подвергаются торговые суда в широком регионе оперирования пиратов, зависит от множества факторов. Некоторые специфичны для каждого конкретного судна, другие зависят от внешних факторов. Среди специфичных факторов для судна, наиболее важными являются скорость, высота борта и характер груза.

С точки зрения похищения судна, общепризнано, что скорость в 16 узлов является своеобразной границей между относительной уязвимостью и относительной безопасностью, особенно если быстроидущее судно имеет высокий борт и маневрирует. Это включает зигзагообразное маневрирование в пределах безопасного судовождения с целью увеличить кильватерную волну, если это возможно без существенной потери в скорости.

Для пиратов осуществляющим высадку на борт существенным препятствием является ненастная погода с ветрами силой 5 баллов по шкале Бофорта и выше и волной, более 2 метров. Т.о. чем хуже погода, тем труднее пиратам высадится на борт идущего судна, что поясняет прекращение пиратских нападений в период муссонов.

Подготовка экипажа. Хорошо подготовленный экипаж, обученный проведению антипиратских мероприятий и который точно знает, что делать, в случае атаки на судно, жизненно важен для избегания захвата судна. Предпочтительно, если экипаж начнет действовать еще до начала атаки, пока неприятельское судно находится еще в нескольких милях ходу, осуществляя надлежащее наблюдение, визуальное и по показаниям радара; войдя в контакт с ВМС, прослушивая радиоканалы с целью получения предупреждений о пиратской активности. Детальный антипиратский план должен быть подготовлен офицером по безопасности компании совместно с капитаном. В случае необходимости, план может корректироваться в зависимости от обстоятельств конкретного рейса. Антипиратский план должен включать не только процедуру действий непосредственно при атаке - таких как: включение звукового сигнала и оповещение о нападении членам экипажа, оповещение соответствующих ВМС и менеджеров судна, развертывание пожарных шлангов и другого защитного оборудования, - но также и установку структурной обороны.

АИС и навигационные огни. Пираты часто осуществляют нападения на закате или на рассвете, т.о. именно в это время суда должны проходить опасные регионы с максимальной скоростью. Некоторые атаки происходят и днем, но только единицы ночью, представляя наибольшую опасность при ярком лунном освещении - при полной луне и безоблачном небе. Согласно текущим рекомендациям MARLO, суда могущие развить скорость в 18 узлов должны идти в транзите между 47 и 49 восточной широты в ночное время.

В то время как капитану позволяется выключать АИС судна (Автоматическая идентификационная система, Automatic Identification System AIS), навигационные огни должны быть всегда зажжены от заката до рассвета и в условиях ограниченной видимости. Сообщалось о судах, идущих ночью через Аденский залив на большой скорости, с выключенными навигационными огнями и с выключенной АИС, очевидно не сомневаясь в том, что это делает их менее уязвимыми в отношении пиратских нападений. Такое авантюрное поведение существенно повышает риски столкновения судов в условиях крайней скученности судов и ставит под угрозу других участников судоходства.

Особые мероприятия на борту судна. Ряд мер предосторожности могут быть предприняты для уменьшения рисков пиратских атак на невооруженное торговое судно при постоянном радиоконтакте с кораблями ВМС и другими судами.

Информация от АИС. Вахтенные помощники должны использовать АИС с целью идентификации судов, не подающих сигнал АИС. Они также должны понимать, что информация от АИС может быть сфальсифицирована - сообщается, что пираты достигли успеха в этом вопросе. Некоторые морские ведомства, например - Южной Кореи, предписали своим торговым судам выключать трансляторы АИС в Индийском океане на определенном расстоянии от Сомали.

Радионаблюдение. Должно вестись постоянное радионаблюдение на частотах ВМС, а также на частотах обеспечения морской безопасности и частотах, передающих сигналы бедствия. Должны также отслеживаться станции, передающие информацию по вопросам морской безопасности.

Защита с использованием водометных устройств. Пожарные шланги, включая шланги с дополнительными насадками для направления водной струи, должны быть развернуты на верхней палубе и быть подключенными. Как известно мореплавателям, размещение манекенов также является частью средств эффективного сдерживания. Давление в шлангах в 80 и более фунтов на квадратный фут может удержать некоторых атакующих. Струя воды может не только физически отбросить тех, кто идет на абордаж, но также залить их плавсредство, повредить двигатель и систему электропитания, но не должна использоваться как единственное средство. Некоторые химовозы используют огнетушащую пену по обоим бортам судна, чтобы избежать высадки на борт. Доступны также некоторые промышленные специальные системы, которые позволяют размещать источники водной струи вдоль бортов судна. Некоторые подобные системы находятся в процессе разработки. Рассматривается возможность разработки химических реагентов или меток ДНК как части процедуры сбора доказательств.

Свет. Ночью для идентификации потенциального противника и ограничения его видимости могут быть использованы прожектора. На рынке представлены также лазерные пушки, которые могут генерировать высокомощный источник света видимого диапазона с целью ослепления противника на расстоянии. Освещение всех палуб предупредит нападающих о том, что их присутствие замечено. Вахтенные помощники должны быть оснащены высококачественными биноклями ночного видения.

Обеспечение безопасности палуб. Швартовые посты должны быть задраены, клюзы закрыты. Швартовая палуба должна быть закрыта. Такелаж не должен свисать с борта судна, трапы должны быть убраны или заблокированы.

Маневрирование судном. Агрессивное маневрирование может быть использовано для предотвращения высадки пиратов на борт, если это представляется возможным с точки зрения безопасности судоходства. В нескольких случаях пираты были выброшены из своих лодок в море кильватерной волной.

Скорость. Находясь в регионах повышенной опасности нападения пиратов, очень важно поднять скорость движения судна до максимума допустимого для безопасной навигации. Успешные атаки совершаются в основном на суда, идущие на малой скорости (менее 16 узлов), особенно с низким бортом или имеющие проблемы с двигателем. Трудно осуществить высадку на судно с высоким бортом, идущее на большой скорости и агрессивно маневрирующее при проведении экипажем и других мероприятий по защите.

Вахтенные помощники. Бдительность на верхних палубах, особенно в регионах подверженных пиратству, достигается путем выставления дополнительных вахтенных помощников, что увеличивает шансы идентификации потенциального противника на дальних подходах и таким образом предоставляет дополнительное время для ответных действий и других мероприятий.

Наблюдение на корме. Должны быть перекрыты мертвые зоны радара и предусмотрено размещение дополнительного наблюдения на корме, откуда часто происходит нападение. У радара должен постоянно находиться вахтенный помощник.

Ограничение доступа. На судах с неогнеопасным грузом может быть установлено электрическое ограждение по периметру палубы с током, не представляющим опасности для жизни. Подобное оборудование дает возможность получить импульс напряжением 9000 вольт. Ограждение может быть убрано с креплений, если потребуется доступ во внутрь периметра. Альтернативой может стать размещение колючего ограждения на уязвимых местах.

Ограничение передвижения по судну. Все двери на мостик, в машинное отделение, в рулевую рубку, каюты офицерского состава, каюты экипажа и другие уязвимые места должны быть укреплены и постоянно подвергаться проверке. Зоны с ограниченным доступом должны быть оснащены устройствами контроля доступа и сигнализацией. Усиление дверей и окон должно помочь предотвратить доступ противника к ключевым местам судна, хотя эта концепция сводится на нет, если хотя бы один из членов экипажа окажется в заложниках за пределами защищенной зоны.

Создание убежища. Цитадель. Идея создания убежища (цитадели) вызывает несомненное одобрение, но и вызывает полемику. Цитадель - это безопасное место на судне, в котором может укрыться экипаж атакованного судна, если станет очевидным, что пираты высадились на него. Фактически, некоторые суда новой постройки уже спроектированы с учетом этой возможности и других антипиратских мер. Суть в намерении обеспечить относительную (так как говорить об абсолютной безопасности на море не предоставляется возможным) безопасность для экипажа до проведения спасательной операции силами ВМС или армейскими подразделениями. Тем не менее, должен быть разработан всеобъемлющий план со вниманием к деталям, затрагивающий все аспекты использования этого приспособления. Среди главных требований при конструкции цитадели должна учитываться ее возможность защитить ее насельников от выстрелов; наличие источников энергии, запасов еды и воды, некоторого медицинского оборудования, средств гигиены; наличие средств связи с внешним миром; наличие путей отхода в случае возникновения более серьезной опасности. Должна быть возможность наблюдать активность на борту и около судна. Есть, конечно, много других особенностей, влияющих на безопасность и другие факторы, которые должны быть учтены прежде, чем установить и использовать цитадель; включая, в частности методы, которые могут быть доступными для пиратов, пытающихся получить доступ к цитадели, и неспособность команды управлять судном (если специальные меры не были предприняты при строительстве цитадели). В случае, если цитадель будет использоваться, то военно-морские координационные центры должны об этом знать. Иначе, очень маловероятно, что попытка спасания будет произведена.

Акустические и другие устройства. Технические защитные меры включают использование акустического устройства дальнего действия, в котором пьезоэлектрические преобразователи производят луч звука с интенсивностью до 150 децибел, которая невыносима к незащищенному человеческому уху. Такие устройства установлены на некоторых круизных лайнерах и военных кораблях. Однако, на такое устройство нельзя положиться полностью, поскольку его эффект может быть уменьшен при помощи промышленных средств защиты слуха, и если пираты находятся в состоянии наркотического опьянения, то они становятся частично неуязвимыми. Дальнейший фактор - то, что любое лицо, нацеливая такое устройство на приближающееся пиратское судно, было бы открыто встречному огню. Если все еже есть несколько таких систем и обученных операторов на борту, тем не менее, экипаж был бы не в состоянии ответить на многократные, одновременные нападения. Сообщалось об операторах такой системы, которые были обстреляны и ранены. Желательна, как минимум, некоторая форма защиты для операторов - бронежилет и подходящий шлем, или защищенное операционное место, хотя ни один не был бы адекватен, если пиратами будут использованы РПГ.

Информационная безопасность. Дальнейшая область, где может быть предпринято несколько шагов в сторону безопасности - распространения информации о маршруте судна. Ранее казалось, что нападения пиратов Сомали были авантюристическими. Пираты просто собирались в море, маскируясь под рыбаков, и высматривали любое выглядевшее уязвимым судно, которое проходило поблизости. Впоследствии начали поступать сообщения, что некоторые пираты пользовались радаром, чтобы отслеживать суда. На рыбацкие суда и на маленькие грузовые суда, которые пираты ранее захватили, и которого они использовали как плавучие базы, чтобы предпринять ряд атак вдали от берега, были установлены радары. Кроме того, пираты, как стало известно, используют спутниковые системы связи и устройства GPS при координации нападений. Также были сообщения, что у некоторых групп пиратов есть информаторы в ключевых портах, где суда осуществляют погрузку перед последующим транзитом через Аденский залив. Например, были определенные заявления, среди прочих, относительно портов в Дубаи, Кении, Йемене и Шри-Ланке. Множество захватов дают основания предположить, что могут быть информаторы также в других странах и в таких узких местах как Суэцкий канал. Существует также вероятность получения информации при помощи различных технических средств. Таким образом, можно сделать вывод - судовладельцы должны делать все возможное, чтобы предоставлять информацию о грузах, времени плавания, маршруте и места предназначение, только по принципу 'что положено знать'. Конечно, это часто может идти вразрез с эксплуатационными потребностями и с планами развития бизнеса, но по крайней мере необходимо на это обращать внимание при предоставлении информации сторонним лицам.

Охранники и использование огнестрельного оружия. Некоторые судовладельцы используют независимую, невооруженную охрану на судах. Нет сомнения, что хорошо обученные охранники угрожающего вида могут оказать неоценимую услугу в случае чрезвычайной ситуации.

Перед лицом нынешней волны пиратства аргументы за широкомасштабное вооружение торговых судов привлекательны на первый взгляд. Некоторые суда с вооруженными охранниками были в состоянии отбить нападения пиратов. Однако, аргументов против вооруженного гражданского персонала на борту судна - особенно против вооружения членов экипажа - достаточно много и они убедительны, включают юридические ограничения, страховые вопросы, и особенно увеличенный риск для экипажа. Кроме того, есть понятное и серьезное беспокойство, что попытка, при помощи легкого огнестрельного оружия, отразить пиратское нападение, вероятно, привела бы к эскалации противостояния. Пираты, действующие у Сомали, обычно вооружены не только автоматическим оружием, такими как AK-47 или его модификациями, но также наплечными противотанковыми установками (ручными противотанковыми гранатометами или РПГ), а некоторые оснащены станковыми пулеметами. Пираты, проводящие скоординированное нападение с нескольких скифов, с высокой долей вероятности, будут в состоянии поразить многочисленные цели на торговом судне, если им будет позволено приблизиться достаточно близко. В случае если же они выпустят залп из РПГ, вместо одного или двух выстрелов для эффекта, судно может быть серьезно повреждено, особенно если груз взрывоопасен. В последнем случае все люди на борту подвергаются колоссальному риску быть раненым или убитым.

В настоящее время, некоторые частные охранные фирмы предоставляют вооруженных охранников из гражданских лиц, многие из которых являются бывшими военнослужащими. Некоторые были уже вовлечены в перестрелки с пиратами. Вероятность серьезных юридических последствий от такой деятельности огромна, даже кроме тех юридических трудностей, что вероятно могут возникнуть с Администрациями государств Флага и Администрациями государств Порта от присутствия огнестрельного оружия на торговых судах. Еще одним пунктом для осложнений есть контроль над деятельностью вооруженной охраны. Согласно Международной конвенции по охране человеческой жизни на море ('SOLAS') у капитана судна есть единоличная власть для принятия решений, затрагивающего безопасность экипажа. Можно легко представить ситуации, в которых мог бы возникнуть конфликт между решением капитана и действием, которое охранники могут счесть необходимым предпринимать.

Заключение

В магистерской работе были рассмотрены способы обеспечения навигационной безопасности при плавании судов по каналам и фарватерам. Произведён анализ аварийности на БДЛК, рассмотрены способы управления движением судов в канале. Здесь же были приведены особенности навигации по БДЛК в ночное время.

Были рассмотрены системы и способы управления движением судна. Приведены общие сведения о судовых рулях и движителях, их основных характеристиках и силах, действующих на руль и винт судна. Здесь были описаны основные виды судовых движителей, их преимущества и недостатки.

Дан навигационный план проводки судна по БДЛК. Рассмотрены особенности выполнения поворота в канале, а также одерживание поворотов. Приведены особенности использования створов при плавании по каналам, а также навигационный план лоцманской проводки судна по БДЛК.

Было произведено технико-экономическое обоснование учёта маневренных характеристик судна при плавании судна по каналам и фарватерам. Были рассмотрены способы определения экономического эффекта от повышения точности обсервации судна. Было приведено технико-экономическое обоснование учета факторов, которые влияют на аварийность в судоходстве.

Описаны меры по охране труда и окружающей среды. Даны рекомендации по оставлению судна и обеспечение выживания людей. Рассмотрены системы аэрозольного пожаротушения, Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73/78).

Реферативно рассмотрены вопросы безопасности и охране на море. Рассмотрен Кодекс ОСПС в отношении оценки охраны и уязвимости судна для террористических действий. Рассмотрены признанные организации (RO), а также специальные мероприятия на борту судна, способствующие минимализации рисков захвата судна пиратами.

Список литературы

1. Г.Б.Вильский, А.С.Мальцев, В.В Бездольный, Е.И.Гончаров Навигационная безопасность при лоцманской проводке судов.- Одесса.: Феникс, 2007.-330 с.

2. Воробьев Ю.Л. Гидродинамика судна в стесненном фарватере.-С.-Петербург.: Судостроение, 1992. -135 с.

3. Нормы проектирования морских каналов. PД 31.31.47-88. - М.: В/О 'Мортехинформреклама', 1988. - 52 с.

4. Мальцев А.С. Теория и практика безопасного управления судном при маневрировании. Дис.докт. техн. наук: 05.22.16.-Одесса, 2007..-395 с.

5. Управление судном/Демин С.И., Жуков Е.И. и др. - М. :Транспорт, 1991. -359 с.

6. Снопков В.И. Управление судном. - Санкт-Петербург: АНО НПО 'Профессионал', 2004. -536 с.

7. Шарлай Г.Н. Управление морским судном. - Владивосток.: Мор. Гос.ун-т, 2009. -503 с.

8. Погосов С.Г Швартовка крупнотоннажных судов.- М.: Транспорт, 1975.- 176 с.

9. Удалов Б.И., Массанюк И.Ф., Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б.. Управление крупнотоннажными судами. М., 'Транспорт' 1986. 229с.

10. Басин А.М. Ходкость и управляемость судов. М.:Транспорт,1977-305 с.

11. Бекшаев Я.А., Воробьев Ю.Л. Теория корабля. Остойчивость судна. - М.: ЦРИА Морфлот, 1982. - 96 с.

12. Мастушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 232 с.

13. Васильев А.В. Управляемость судов. - Л.: Судостроение, 1989. - 328 с.

14. Павленко В.Г. Ходкость и управляемость судов. - М.: Транспорт, 1991. - 289 с.

15. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном. Л.: Судостроение, 1983. - 272 с.

16. Сизов В.Г. Теория корабля. - Одесса: Феникс, 2003. - 284 с.

17. Сизов В.Г. Теория и устройство судна. Качка судов. М.: Мортехинформреклама, 1992. - 80 с.

18. Соболев Г.В. Управляемость корабля и автоматизация судовождения. - Л.: Судостроение, 1976. - 478 с.

19. Справочник по теории корабля. Под ред. Я.И.Войткунского. Т.3. Управляемость водоизмещающих судов. Л.:Судостроение, 1985.-544 с.

20. Кацман Ф.М., Коваленко Б.П. Остойчивость и качка судна на попутном волнении. - М.: Мортехинформреклама, 1990. - 41 с.

21. Кацман Ф.М., Дорогостайский Д.В., Коннов А.В., Коваленко Б.П. Теория и устройство судна. - Л.: Судостроение, 1991. - 416 с.

22. Некрасов В.А. Вероятностные задачи мореходности судов. - Л.: Судостроение, 1978. - 304 с.

23. Нечаев Ю.И. Остойчивость судов на попутном волнении. - Л.: Судостроение, 1999. - 272 с.

24. Холодилин А.Н., Шмырев А.Н. Мореходность и стабилизация судов на волнении: Справочник. Л.: Судостроение, 1976. - 328 с.

25. Войткунский Я.И., Фадеев Ю.И., Федяевский К.К. Гидромеханика. - Л.: Судостроение, 1982. - 456 с.

26. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988. 253 с.

27. Гирс И.В., Русецкий А.А., Нецветаев Ю.А. Испытания мореходных качеств судов: Справочник. Изд. 2-е. - Л.: Судостроение, 1997. - 192 с.

28. Лукомский Ю.А., Чугунов В.С., Системы управления морскими подвижными объектами. - Л.: Судостроение, 1988. - 272 с.

29. Юфа А.Л. Автоматизация процессов управления маневрирующими надводными объектами. -Л.: Судостроение, 1987.-288 с.

30. Вильский Г.Б., Мальцев А.С., Бездольный В.В., Гончаров Е.И. Навигационная безопасность при лоцманской проводке судов. - Одесса. :Феникс, 2007.-330 с.

31. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И., Ростовцев Д.М. Интеллектуальные системы в морских исследованиях и технологиях/Под ред. Ю.И. Нечаева. СПб: Изд.центр СПбГТМУ, 2001.-391 с.

32. Вагущенко Л.Л., Вагущенко А.Л., Заичко С.И. Бортовые автоматизиро-ванные системы контроля мореходности. -Одесса.:Феникс, 2005. -274 с.

33. Вагущенко Л.Л., Цымбал Н.Н. Системы автоматического управления движением судна.2-е изд., перераб. и доп. - Одесса: Латстар, 2002. - 310 с.

34. Некрасов В.А. Вероятностные задачи мореходности судов. - Л.: Судостроение, 1978. - 304 с.

35. Снопков В.И., Конопелько Г.И., Васильева В.Б.Безопасность мореплавания. - М.: Транспорт, 1994. - 247 с.

36. Бурименко Ю.И., Попов Ю.Б. Портовая буксировка. - М.: Транспорт, 1991. - 95 с.

37. Захаров А.М., Дидык А.Д. Управление судном и его техническая эксплуатация. - М.: Транспорт, 1982. - 328 с.

38. Корнараки В.А. Маневрирование судов. - М.: Транспорт, 1979. - 128 с.

39. Корнараки В.А. Справочник лоцмана. - М.: Транспорт, 1983. - 151 с.

40. Кондрашихин В.Т., Бердинских Б.В., Мальцев А.С., Козырь Л.А. Справочник судоводителя по навигационной безопасности мореплавания. - Одесса: Маяк, 1990. - 167 с.

41. Кондрашихин В.Т. Определение места судна. - М.: Транспорт, 1981. - 208 с.

42. Козырь Л.А., Аксютин Л.Р. Управление судами в шторм. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1991. - 95 с.

43. Креншоу Р.С. Управление военным кораблем. - М.: Воениздат, 1959. - 398 с.

44. Ольшамовский С.В., Земляновский Д.К., Шепетов И.А. Организация безопасности плавания судов. - М.: Транспорт, 1979. - 213 с.

45. Погосов С.Г. Швартовка крупнотоннажных судов. - М.: Транспорт, 1975. - 176 с.

46. Погосов С.Г. Безопасность плавания в портовых водах. - М.: Транспорт, 1977. 136 с.

47. Полин Л.Е. Маневрирование в узкостях. - М.: Морской транспорт, 1957. - 180 с.

48. Попов Ю.Б. Кантовочные операции. - М.: Транспорт, 1980. - 88 с.

49. Снопков В.И. Управление судном.- Санкт-Петербург.:АНО НПО Профессионал, 2004.-536 с.

50. Управление судном: Учебник для вузов/ С.И.Демин, Е.И.Жуков, Н.А.Кубачев и др. Под редакц. В.И.Снопкова. - М.: Транспорт, 1991. - 359 с.

51. Управление судном и его техническая эксплуатация./Е.И.Жуков, М.Н.Либензон, М.Н.Письменный и др. Под ред. А.И. Щетининой. - 3-е изд. Перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - 655 с.

52. Удалов В.И., Управление крупнотоннажными судами. - М.: Транспорт, 1986. - 229 с.

53. Хойер Г.Х. Управление судами при маневрировании. - М.: Транспорт, 1992. 101 с.

54. Цурбан А.И., Оганов А.М. Швартовные операции морских судов. - М.: Транспорт, 1987. - 176 с.

55. РД 31.31.37-78. Нормы технологического проектирования морских портов. Москва, 1978.

56. Снопков В.И., Конопелько Г.И., Васильева В.Б.Безопасность мореплавания. - М.: Транспорт, 1994. - 247 с.

57. Системный анализ и научное знание./Под ред. Горского Д.П. -М. :Наука,1978.-245 с.

58. Герасимов И.Г. Структура научного исследования.-М.:Мысль,1985.-217 с.

59. Колесников Л.А. Основы теории системного подхода. -Киев. : Наукова думка,1988.-171 с.

60. Ракитов А.И. Философские проблемы науки :Системный подход. -М. :Мысль,1977. -270 с.

61. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И., Ростовцев Д.М. Интеллектуальные системы в морских исследованиях и технологиях/Под ред. Ю.И. Нечаева. СПб: Изд.центр СПбГТМУ, 2001.-391 с.

62. Джордж Ф. Основы кибернетики. -М. :Радио и связь, 1984. -272 с.

63. Вагущенко Л.Л. Интегрированная система ходового мостика. - Одесса: Латстар, 2003. - 170 с.

64. Вагущенко Л.Л., Вагущенко А.Л., Заичко С.И. Бортовые автоматизиро-ванные системы контроля мореходности. -Одесса. : Феникс, 2005. -274 с.

65. Вильский Г.Б., Мальцев А.С., Бездольный В.В., Гончаров Е.И. Навигационная безопасность при лоцманской проводке судов. -Одесса. : Феникс, 2007.-330

66. В.С.Безрукова. Как написать реферат, курсовую, диплом. -Спб. : Питер, 2004. -176 с.

67. Умберто Эко. Как написать диплом. _М.: Университет, 2003. -240 с.