Краткая характеристика транспортных особенностей грузов, перевозимых на морских судах

 

Грузы, перевозимые на морских судах, отличаются большим разнообразием специфических свойств, влияющих на все аспекты безопасности мореплавания, которые необходимо учитывать кораблестроителям.

Отдельным аспектам безопасной перевозки грузов посвящены национальные и международные правовые акты, требования которых обязательны для всех участников торгового мореплавания.

По своим физическим свойствам грузы делятся два основных рода: сухие и жидкие [3].

    Сухие грузы:

- тарно-штучные (генеральные, тяжеловесные и крупногабаритные);

- укрупненные унифицированные (контейнеры, пакеты, флеты);

- накатные (рельсовые и безрельсовые);

- лесные;

- массовые (насыпные, навалочные);

- рефрижераторные;

Наливные грузы:

- нережимные (нефть, нефтепродукты и др.);

- режимные (сжиженные газы, химические);

- прочие.

Опасности, проявляющиеся в процессе погрузки, перевозки и выгрузки груза, требуют принятия соответствующих конструктивных и организационных мер, обеспечивающих безопасность судна, окружающей среды, человека и самого груза.

Грузовые операции и нахождение груза на судне в процессе перевозки сопровождается силовым воздействием на корпусные конструкции, что может приводить к нарушению местной и общей прочности судна.  

Перевозка массовых грузов связана с определенной степенью опасности, которая может быть вызвана самопроизвольным  поперечным смещением груза к борту судна при качке, разжижением и перетеканием груза, самонагреванием и самовозгоранием, выделением взрывоопасных газов, коррозионным воздействием на судовые конструкции грузовых помещений.

Наливные грузы всегда имеют свободные поверхности в грузовых помещениях, что приводит к перетеканию груза при крене судна и уменьшению его остойчивости. Кроме того, динамическое перемещение жидкого груза при качке вызывает дополнительные нагрузки на корпусные конструкции наливного судна. Значительное количество наливных грузов обладает повышенной пожароопасностью.

 

4.2. Перевозимый груз как источник опасности для морскогосудна.

4.2.1. Виды опасностей.

Виды опасностей как следствие воздействия на судно перевозимых грузов в значительной мере зависят от рода и специфических свойств конкретного груза. В соответствии с этим можно выделить общие виды воздействия груза на судно и частные, связанные с конкретным грузом.

Общие виды воздействия перевозимого груза на судно:

- влияние на посадку и остойчивость;

- воздействие на общую и местную прочность судна.

 

Частные виды воздействия перевозимого груза на судно:

- механический и коррозионный износ корпуса судна;

- пожароопасность;

- запыление при грузовых операциях.

 

4.2.2. Конструктивные меры по предотвращению опасностей.

 

4.2.2.1. Общие виды воздействия перевозимого груза на судно.

Груз транспортного судна, составляя значительную часть его водоизмещения (от 50% до 75 % и более), существенно влияет на положение центра масс, определяющего положение судна относительно водной поверхности.

Продольное смещение центра масс судна относительно центра величины приводит к появлению дифферента. Нежелательный дифферент (положительный или чрезмерный отрицательный), выявленный в процессе проектирования судна, заставляет пересматривать конструктивные решения. Нежелательный дифферент, появляющийся в процессе эксплуатации судна, экипаж устраняет организационно-техническими мероприятиями – приемом или перераспределением по длине судна жидкого балласта и судовых запасов.

Влияние перевозимого груза на поперечную остойчивость выражается в:

 - его участии в формировании аппликаты центра масс судна;

 - создании кренящего момента при возможном неконтролируемом поперечном смещении груза.

Участие груза в формировании аппликаты цента масс судна зависит от формы грузовых помещений, степени их заполнения грузом, а также особенностей размещения некоторых грузов по высоте судна.

При загрузке грузового помещения однородным (гомогенным) грузом центр масс груза располагается в геометрическом центре занимаемого им объема.

Если груз состоит из грузовых единиц с различными массами (генеральные грузы, контейнеры и т.п.), то координаты центра масс груза могут не совпадать с геометрическим центром занимаемого им объема.

Примеры влияния характерных видов груза на остойчивость судна.

1.Современные ячеистые контейнеровозы перевозят до половины количества контейнеров на крышках люков верхней палубы. Такое расположение груза приводит к опасному уменьшению поперечной остойчивости. Для понижения центра масс контейнеровозы принимают балласт в низко расположенные цистерны.

Аналогичные обстоятельства имеют место на судах-лесовозах, перевозящих до 1/3 груза на верхней палубе.

Разнородный генеральный груз размещается так, чтобы судно не имело крена. Однако при качке при наличии зазоров между грузовыми единицами груз может сместиться к одному борту.  Для предотвращения смещения груза он должен быть закреплен, для чего в грузовых помещениях предусматриваются специальные  такелажные приспособления (рымы, обухи и др.).

2.Особые конструктивные меры по предотвращению смещения груза принимаются на судах, перевозящих сыпучие грузы. Сыпучий груз, имеющий свободную поверхность, может пересыпаться при наклонении судна, создавая дополнительный кренящий момент. На специализированных судах для перевозки таких грузов – навалочных судах – устанавливают наклонные листы продольных подпалубных цистерн с наклоном не менее 30 градусов, уменьшающих площадь свободной поверхности груза.

3.Определенную опасность для мореходности судна представляют жидкие грузы, располагающиеся в судовых цистернах. Если цистерна заполнена частично, то жидкость при наклонении судна может переливаться в сторону опущенного борта, создавая дополнительный кренящий момент. Из теории корабля известно, что влияние свободной поверхности на начальную остойчивость судна можно учесть введением отрицательной поправки к поперечной метацентрической высоте. Величина поправки зависит от момента инерции свободной поверхности жидкости относительно продольной оси. С целью уменьшения момента инерции свободной поверхности груза в цистернах устанавливают продольные переборки.

Размещение груза в грузовых помещениях, существенно влияет на характер распределения сил тяжести по длине судна. Несовпадение характера распределения сил тяжести и сил поддержания по длине судна приводит к  общему продольному изгибу судна и возникновению перерезывающих сил, относимых к общей прочности судна.

Вместе с тем, все грузы, размещаемые на палубах, платформах или двойном дне транспортного судна, создают местные вертикальные нагрузки на эти конструкции, зависящие от объемно-массовых характеристик груза и высоты слоя груза и относимые к местной прочности отдельных перекрытий.

Насыпные и жидкие грузы помимо давления на горизонтальные поверхности судовых конструкций (двойное дно, нижние палубы) оказывают давление и на вертикальные поверхности (переборки, бортовые конструкции), что также учитывается при расчете размеров конструктивных элементов корпуса судна.

 Безопасность мореплавания, связанная с воздействием перевозимого груза на прочность морского судна, обеспечивается расчетным проектированием параметров корпусных конструкций и эксплуатационными рекомендациями для экипажа судна по загрузке судна.

4.2.2.2.Частные виды воздействия перевозимого груза на судно.

 Механический износ корпусных конструкций происходит вследствие силового воздействия перевозимого груза, приводящего к усталостным явлениям и пластическим деформациям при чрезмерных эксплуатационных нагрузках.

Распространенным следствием механических повреждений корпусных конструкций и оборудования грузовых помещений является динамическое воздействие со стороны тяжелых грузовых единиц и грузовых приспособлений (грейферных захватов для разгрузки навалочных грузов) во время грузовых операций. С целью защиты такого оборудования (сходных трапов, трубопроводов) в грузовых помещениях устанавливаются защитные решетки, само оборудование стараются располагать между более прочным судовым набором.

Груз может способствовать повышенному коррозионному износу конструктивных элементов помещений судна, если он способен выделять или абсорбировать влагу.

Некоторые опасные грузы, обладающие химически активными составляющими, также могут способствовать ускоренному износу металлических конструкций грузовых помещений.

Грузы, перевозимые на судах, можно подразделить на две группы по признаку пожароопасности:

- воспламеняющиеся при контакте с внешним источником тепла;

- склонные к самовозгоранию.

Первая группа грузов представляет опасность при общем или местном нагревании до температур, вызывающих их воспламенение и горение. При соблюдении всех правил техники противопожарной безопасности они не представляют угрозы пожара на борту морского судна. Однако, если пожар, возникший на судне, распространится на грузовые помещения, возгорание груза может значительно усложнить борьбу с пожаром в целом (рис.33).

 

Рис. 33. Пожар, охвативший грузы в контейнерах.

 

Вторую группу грузов составляют самосогревающиеся и самовозгорающиеся грузы: уголь, сажа, белый фосфор, лен, хлопок и др. Саморазогрев этих веществ происходит в результате окисления их кислородом при обычных или повышенных температурах, попадания воды и даже в результате микробиологических процессов в растительных грузах (самовозгорание джута и хлопка-сырца под воздействием влаги [5]).

Конструктивными мерами, препятствующими возникновению пожара и его развитию в грузовых помещениях, являются устройство эффективных средств вентиляции, герметизации (препятствие для доступа кислорода в грузовое помещение), оборудования систем контроля температуры и состава воздуха в грузовых помещениях, систем пожаротушения.

Выполнение грузовых операций по погрузке на судно  сыпучих грузов может быть связано со значительным пылеобразованием. В тех случаях, когда сыпучие грузы содержат особо мелкие частицы или относятся к вредным веществам (цемент, химические сыпучие грузы), для уменьшения пылеобразования процесс погрузки осуществляется через специальные отверстия при закрытых грузовых люках, а избыточный воздух выходит из грузового помещения через особые фильтры. Вследствие пыльности некоторых навалочных грузов может возникнуть опасность взрыва, особенно во время погрузки, выгрузки и очистки. Эта опасность может быть сведена к минимуму путем обеспечения надлежащей вентиляции.

Во время проведения открытых погрузочно-разгрузочных операций с пылящими грузами системы вентиляции должны быть выключены или снабжены фильтрами, а системы кондиционирования воздуха должны работать в режиме рециркуляции воздуха, с  тем, чтобы свести к минимуму попадание пыли в жилые или другие внутренние помещения.

Пылеобразование может вызывать ускоренный износ трущихся поверхностей палубных механизмах и внешнего навигационного оборудования.