Или расходовании грузов

В теории судна принято разделять грузы на “малые грузы” и “большие грузы”. Под “малыми грузами” понимают грузы масса которых не превосходит 10 ÷ 12 % водоизмещения судна. Грузы большей массы относятся к категории “больших грузов”. Такое разделение объяснятся методикой расчета изменения мореходных качеств судна. Изменение параметров посадки, остойчивости при приеме или расходовании малого груза можно определить путем проведением расчетов с использованием довольно простых формул. При рассмотрении большого груза применение формул не приемлемо, т.к. это дает значительную погрешность. В таких случаях используют судовую документацию.

1.8.1 Изменение посадки при приеме или расходовании “малого груза”. При приеме малого груза (массой m), происходит увеличение водоизмещения судна на величину ρdv. Считаем, что судно прямобортное и поэтому в процессе приема меняется средняя осадка dd, а площадь действующей ватерлинии S не изменяется.

m = ρdv, т.к. dv = dd·S.

Получим формулу изменения средней осадки:

dd = m / ρS (м),

где S – площадь ватерлинии, которую находят по кривой S(d), входящей в КЭТЧ (кривые элементов теоретического чертежа). При расходовании груза перед m ставится знак минус.

В грузовой шкале (рис.3.15), а также в кривых элементов теоретического чертежа приведены значения q_см (d) = 0,01 ρS (число тонн на 1 см осадки) и моментов дифферентующих на 1 см (m_Д), при помощи которых можно быстро определить изменение средней осадки и дифферента:

dd = m /q_см (см).

Использование данной формулы при приеме (расходовании) большого груза, за исключением судов с α = 1, не обеспечивает необходимую точность расчета, т.к. q_см и S меняется в зависимости от осадки судна.

Изменение осадок при приеме “малого груза” массой m с абсциссой х определяют по моменту дифферентующему на 1 см, m_Д:

dD_f = m (х –x_f)/100 m_Д;

δd_н = δd +(0,5L – x_f) dDf/ L; δd_к = δd – (0,5L + x_f) dDf/ L.

1.8.2 Изменение посадки при приеме или расходовании “больших грузов”. При приеме (расходовании) больших грузов изменение средней осадки можно найти по грузовому размеру или грузовой шкале, как разность осадок, соответствующих прежнему и новому водоизмещению.

При наличии у судна дифферента эта задача может быть решена при помощи дифферентных диаграмм, а также специальной шкалы для определения изменения осадок носом и кормой от приема 100 т. груза (рис.1.8).

Рассмотрим порядок расчетов с помощью диаграммы Г.А.Фирсова

При приеме груза массой m в точку с абсциссой х момент массы судна относительно плоскости мидель-шпангоута становится Δ ₁х_g1.

Δ ₁х_g1 = Δ х_g + mх,

где Δ и х_g - масса и абсцисса центра тяжести судна до приема груза.

Абсцисса ц.т. судна с принятым грузом: х_g1 = Δ ₁х_g1/(Δ + m).

Полагая х_g ≈ х_с и х_g1≈ х_с1 , по известным х_g1 и Δ₁, находим по диаграмме новые значения осадок d_н1 и d_к1.

Подобным путем можно решить обратную задачу по определению массы и координаты центра тяжести снимаемого груза для обеспечения заданной посадки судна.

Оперативный контроль за изменением осадок можно выполнить по шкале изменения осадок оконечностей от приема 100 т груза, показанным на рис.1.8. По известной абсциссе центра массы принимаемого (снимаемого) груза и средней осадке (или массе) определяют δd_н0, δd_к0 и рассчитывают изменение осадок от приема груза массой m по формулам:

δd_н = m δd_н0/100; δd_к = m δd_к0/100.

Рисунок 1.8 − Шкала для определения осадок носом и кормой от приема 100 т груза

1.8.3 Изменение посадки при перемещении грузов. Пусть осадки судна массой Δ с абсциссой х_с до перемещения груза были d_н и d_к. На диаграмме Г.А. Фирсова операция перемещения груза массой m на расстояние l_x лежит на кривой Δ = const.

х_с1 = (m l_x + Δ х_с)/ Δ.

По известному х_g1≈ х_с1 находим новые значения осадок d_н1 и d_к1.

В случае определения массы перемещаемого груза при заданных осадках d_н1 и d_к1 используют уравнение:

m l_x = Δ (х_с1 - х_с).

Рисунок 1.9− Чертеж размещения грузов на судне

1.9Запас плавучести судна

1.9.1 Общие сведения. Из первого условия равновесия следует, что плавучесть судна обеспечивается возможностью уравновесить силу тяжести Р силой плавучести γV. Поэтому величина силы плавучести может быть принята в качестве меры плавучести судна. Поскольку удельный вес воды γ изменяется в очень узких пределах, практически мерой плавучести судна может являться объемное водоизмещение V, т.е погруженный объем корпуса. Его можно рассматривать как израсходованную плавучесть на компенсацию силы тяжести судна. Плавающее судно располагает и неизрасходованной плавучестью, определяемой непроницаемым для воды объемом корпуса, находящимся выше ватерлинии. Этот объем носит название запаса плавучести.

Запас плавучести, выраженный в процентах от объемного водоизмещения судна, на промысловых судах составляет 25 ÷ 30%, на танкерах 10 ÷ 15%, на пассажирских судах 80 ÷ 100%.

Количество груза, которое можно принять на судно до предельного погружения, превышение которого опасно или недопустимо, называют эффективным запасом плавучести

1.9.2 Грузовая марка. Необходимый запас плавучести судна обеспечивается назначением ему минимальной высоты надводного борта, достаточной для безопасного плавания в определенных районах и в определенное время года. Минимальный надводный борт судам устанавливается согласно «Правил о грузовой марке морских судов» Регистра СССР, разработанных на основе «Международной конвенции о грузовой марке 1966г.». Правила делят суда на совершающие международные рейсы, не совершающие международных рейсов, рыболовные и т.д. Под международными рейсами понимаются морские рейсы из страны, на которую распространяется Международная конвенция о грузовой марке, в порт, расположенный за пределами этой страны. Правила устанавливают минимальный надводный борт судна в зависимости от его назначения, характера грузов, перевозимых судном, длины и конструктивных особенностей судна, условий плавания и других факторов.

Судно в период технического надзора за его постройкой подвергается специальному освидетельствованию, которое включает полную проверку его конструкции и оборудования в пределах, предусмотренных «Правилами о грузовой марке». По результатам освидетельствования составляется протокол, рассчитывается надводный борт и выдается свидетельство о грузовой марке.

Каждому судну, совершающему международные рейсы, выдается Международное свидетельство о грузовой марке 1966 года Свидетельство о грузовой марке судна неограниченного района плавания или ограниченного I, II или III, выдается каждому судну, не совершающему международные рейсы, и рыболовным судам, в зависимости от допущенного района плавания.

Суда, совершающие международные рейсы между ближайшими портами двух или более государств, могут освобождаться Регистром от выполнения требований Международной конвенции по грузовой марке 1966г., пока они совершают такие рейсы. Таким судам выдается Региональное свидетельство о грузовой марке. Точно так же Регистр может освободить судно, имеющее новые конструктивные особенности, от выполнения требований Конвенции, если оно отвечает требованиям безопасности при осуществлении перевозок, для которых это судно предназначено. В этом случае Регистр выдает Международное свидетельство об изъятии для грузовой марки.

Если судно каботажного плавания должно совершить единичный международный рейс в условиях, отвечающих, по мнению Регистра, требованиям безопасности, последний может дать Разовое разрешение для выполнения такого рейса. Разовое разрешение на выполнение единичного рейса вне разрешенного района плавания может быть выдано судам ограниченного района плавания II и III при условии, что судно отвечает требованиям безопасности при выполнении данного рейса.

Рисунок 1.10− Палубная линия

Международное свидетельство, выданное Классификационным обществом, составляется на государственном языке с обязательным переводом на английский. При выдаче международного свидетельства о грузовой марке обозначение марок в тексте Свидетельства и на бортах судна должно быть выполнено буквами латинского алфавита.

Остальные свидетельства составляются только на государственном языке. Срок действия свидетельства составляет не более пяти лет.

Назначенную судну высоту надводного борта наносят белой или желтой краской на темном фоне или черной краской на светлом фоне на обоих бортах судна в виде грузовой марки (рис.3.5), состоящей из трех частей: палубной линии, знака грузовой марки и марок, указывающие наибольшие осадки, до которых судно может быть нагружено при различных условиях плавания.

Палубную линию длиной 300 мм (12 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм) наносят на каждом борту судна в плоскости мидель-шпангоута (рис.1.10). Верхняя кромка палубной линии совпадает с линией пересечения продолженной наружу верхней поверхности палубы надводного борта с наружной поверхностью бортовой обшивки.

Знак грузовой марки (диск Плимсоля) (рис.3.5) имеет форму кольца с наружным диаметром 300 мм (12 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм), который пересекается горизонтальной линией длиной 450 мм (18 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм) так, что верхняя кромка этой горизонтальной линии проходит через центр кольца. Расстояние по вертикали от верхней кромки палубной линии до центра кольца представляет собой назначенный судну минимальный надводный борт. Знак грузовой марки судов, не совершающих международных рейсов, а также рыболовных судов разделяется дополнительно вертикальной линией, проходящей через центр кольца.

Над горизонтальной линией, проходящей через центр кольца грузовой марки, наносят буквы, обозначающие Классификационное общество, назначившее судну грузовую марку и выдавшее свидетельство.

Так, например:

R-S – Российский Морской Регистр Судоходства / (для судов не совершающих международные рейсы – РС);

А-В – Американское бюро судоходства / ABS;

L-R – Регистр Ллойда (Великобритания) / LR;

R-I – Итальянский Морской Регистр/ RINA

B-V – Бюро Веритас (Франция) / BV

N-V – Норвежское Бюро Веритас/ DNV

G-L – Германский Ллойд/ GL

C-S – Китайский Регистр/ CCS

N-K – Японский Регистр/ Class NK

K-R – Корейский Регистр/ KR

Марка (гребенка), которая отмечает грузовые ватерлинии, располагается в нос от знака грузовой марки и представляет собой вертикальную линию с отходящими от нее горизонтальными линиями длиной 230 мм (9 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм). Грузовые марки должны обеспечивать возможность замера надводного борта с точностью ±2 мм.

Рисунок 1.11 − Знак грузовой марки и Рисунок 1.12− Знак грузовой марки

линии, применяемые с парусного судна и линии,

этим знаком применяемые с этим знаком

На судах, имеющих Международное свидетельство, наносят следующие марки буквами латинского алфавита:

летняя грузовая марка – S (summer) / (для судна, не имеющего международного свидетельства – Л), определяемая верхней кромкой линии, проходящей через центр кольца, соответствует летнему надводному борту;

зимняя грузовая марка – W (winter) / З, определяет зимний надводный борт, который получают увеличением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки;

зимняя грузовая марка – WNA (winter north atlantic) / ЗСА, соответствует зимнему надводному борту для Северной Атлантики, назначаемому для судов длиной менее 100 м и получаемому увеличением зимнего надводного борта на 50 мм;

тропическая грузовая марка – T (tropic) / Т, соответствует тропическому надводному борту, получаемому уменьшением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки;

грузовая марка для пресной воды – F (fresh water) / П, располагается выше летней грузовой марки на величину изменения осадки судна dd при переходе из морской воды в пресную;

тропическая грузовая марка для пресной воды –TF (tropical fresh water) / ТП, располагается выше тропической грузовой марки на величину dd.

Для лесной грузовой марки (рис.1.12) к этим буквам добавляется L (lumber) или Л:

- лесная летняя – LS / ЛЛ

- лесная зимняя– LW / ЛЗ

- лесная тропическая –LT /ЛТ, и т.д.

На парусных судах наносят только грузовую марку для пресной воды и зимнюю грузовую марку для Северной Атлантики (рис.3.6). Такие суда в летней и зимней зонах, районах и в сезонные периоды в соленой воде могут загружаться по верхнюю кромку горизонтальной линии, пересекающей центр кольца знака грузовой марки.

Рисунок 1.13− Грузовая марка судна Рисунок 1.14 − Грузовая марка

совершающего международные рейсы пассажирского судна

и имеющего две гребенки: обычную (справа)

и лесную - только для лесовоза (слева)

На грузовых марках пассажирских судов имеются дополнительные марки деления на отсеки, обозначаемые знаком «С», верхняя кромка которой соответствует принятой грузовой ватерлинии деления судна на отсеки (рис.4.8). Эти дополнительные марки обозначаются для основного случая перевозки пассажиров знаком «С1», а для других − «С2», «С3» и т.д. Величина надводного борта, соответствующая каждой марке деления на отсеки С1, С2, С3 и т.д., указывается в Свидетельстве о безопасности пассажирского судна.

Если судну, совершающему международные рейсы, или судну неограниченного района плавания выдается свидетельство о грузовой марке судна ограниченного района плавания I, то на его борту наносится двойная грузовая марка. Она наносится также на бортах судов ограниченных районов плавания I и II, если им выдано дополнительное свидетельство о грузовой марке судна района плавания III.

Зоны, районы и сезонные периоды определены в приложении ІІ Международной конвенции о грузовой марке 1966 г (рис.4.9).

1.9.3 Особенности применения требований международной конвенции о грузовой марке 1966 года к рыболовным судам. Международная конвенция о грузовой марке, подписанная представителем Советского Союза в июле 1966 года, вступила в силу через год после того, как ее участниками стали правительства 15 стран, причем в это число вошло 7 правительств стран, каждая из которых владела флотом валовой вместимостью не менее 1 млн. рег. тонн.

В дополнении к Международной конвенции, в ноябре 1988 г. на Конференции ИМО был рассмотрен и одобрен Протокол 1988 (Protocol of 1988 relating to the ICLL – 1966 – 1988 LLProtocol), которым гармонизировалась система освидетельствования и оформления свидетельств.

Международная конвенция о грузовой марке 1966 года применяется к судам, совершающим международные рейсы, и не применяется: к военным кораблям; новым судам длиной менее 24 м; к существующим судам валовой вместимостью менее 150 рег.т; к прогулочным яхтам, не занимающимся коммерческими перевозками; к рыболовным судам. В то же время Правила Российского Регистра Судоходства содержат положения, которые не входят в Международную конвенцией о грузовой марке 1966 года, касающихся рыболовных судов.

Главное требование Международной конвенции о грузовой марке 1966, сформулированное в статье 12 Конвенции «…грузовые марки… не должны быть погружены во все время, когда судно выходит в море, находится в плавании и приходит в порт» - проверка соблюдения ограничений по осадке судна. Данная проверка в море является затруднительной, но для морских судов, не выполняющих грузовые операции в рейсе, последнее обстоятельство не является существенным.

Основное назначение ограничений по осадке – обеспечение безопасности судна, груза и экипажа. На морском судне в рейсе обычно не производятся работы на палубе, а люки трюмов надежно закрыты.

Иначе обстоит дело на рыболовных судах, нагрузка, остойчивость и посадка которых в море изменяется по мере расходовании запасов и приема улова на борт в широких диапазонах, от судна порожнем до судна в полном грузу.

На рыболовном судне в море регулярно выполняются промысловые операции на верхней палубе, в том числе и на волнении, при открытых люках грузовых трюмов и люках, ведущих в производственные помещения в корпусе. Работы на палубе некоторых рыболовных судов ведутся при отсутствии сплошного фальшборта (например, при открытых воротах слипа на траулерах). Таким образом, опасности для рыболовного судна, груза и людей на его борту имеют иной характер, чем у морских судов, и непосредственно связанны с постоянным риском как для людей, так и для судна.

Обеспечение безопасности рыболовных судов представляет собой настолько сложную проблему, что до настоящего время она не решена на официальном международном уровне.

Предпринимаемые усилия ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН), МОТ (международной организации труда) и ИМО (международной морской организации) нашли реализацию в Международном кодексе по безопасности рыбаков и рыболовных судов 1974 года и Торремолиносской международной конвенции по безопасности рыболовных судов 1977 года, измененной Торремолиносским протоколом 1993 года.

Сводный текст требований Конвенции и Протокола издан ИМО в виде документа «Безопасность рыболовных судов 1977/1993 года» (БРС 77/93) в 1995 году.

Требования БРС 77/93 в основном относятся к рыболовным судам длиной 24 м и более. ИМО ведет работы по созданию соответствующего документа для малых рыболовных судов. Требования БРС 77/93 обязательны для судов, принадлежащих странам Евросоюза и для всех рыболовных судов, находящихся в водах и портах этих стран.

В соответствии со статьей 37 Кодекса торгового мореплавания Украины каждое рыболовное судно длиной 24 м и более должно иметь Международное свидетельство о безопасности рыболовного судна, выдаваемого классификационным обществом на основании и при условии выполнения требований Правила I/6 Торремолиносского Протокола.

В соответствии с Правилами о грузовой марке Российского морского регистра судоходства 2005 года, рыболовные суда, как и по Международной конвенции о грузовой марке, не могут иметь международную грузовую марку Российского морского регистра судоходства. При этом рыболовные суда неограниченного района плавания длиной 24 м и более получают надводный борт в соответствии с требованиями Конвенции о грузовой марке, как если бы они были морскими судами, но вместо знака международной грузовой марки на борта судна наносится знак грузовой марки Регистра.

В соответствии с Международными и национальными Правилами рыболовное судно всегда остается рыболовным, независимо от того, находится ли оно в море в пределах национальной юрисдикции или за ее пределами. В БРС 77/93 также не делается различий в этом отношении. Поэтому на морских просторах правовой статус грузовой марки Регистра для рыболовных судов не определен и поддерживается только Кодексом этики МАКО.

Требуемое БРС 77/93 возвышение над ватерлинией самой низкой точки фальшборта или кромки рабочей палубы (если фальшборт отсутствует), определяется принятой предельной силой волнения, при которой еще предполагается выполнение промысловых операций. Прекращение промысловых операций при признаках усиления волнения сверх определенного возлагается на капитана, как указано в Кодексе ФАО/МОТ/ИМО по безопасности рыбаков и рыболовных судов 1974 года.

Требуемое значение возвышения рабочей палубы или кромки фальшборта над ватерлинией Н (м) задается по БРС 77/93 как гарантирующее, с вероятностью не менее 95%, незаливание палубы судна через фальшборт во время промысла.

Определяется Н характеристиками судна и значительной высотой волнения h_1/3 (соответствующее значение высоты волн 3% обеспеченности, принятое для оценки волнения в России и Украине, равно h_3% = 1,33 h_1/3).

Предполагается, что суда обычно ведут промысел при волнении не большем, чем имеющее высоту h_1/3 = 1,4…2,9м. В указанном интервале высот волн требуемое возвышение Н возрастает почти пропорционально высоте волны h_1/3 и рассчитывается как:

Н = Н_1,4 + 2/3 (Н_2,9 – Н_1,4)(h_1/3 –1,4),

где

Н_1,4 = 0,80+0,23(2,60 – B/d)+0,52(C_в – 0,6) + 0,62(GM – 0,70);

Н_2,9 = 0,53+0,11В+0,32(2,60 – B/d)+0,85(C_в –0,6)+0,61(GM –0,70).

При расчете данные судна принимаются соответствующими максимальной эксплуатационной осадке; GM (h) – начальная метацентрическая высота, C_в (δ) – коэффициент общей полноты судна.

Воспользовавшись этими формулами, для любого рыболовного судна, имеющего возвышение кромки фальшборта или рабочей палубы (если фальшборт отсутствует) над ватерлинией Н, можно определить значение предельно допустимого волнения на промысле (h_1/3 )_max (в интервале h_1/3 = 1,4…2,9м) по формуле:

(h_1/3 )_max = 1,4+3/2((Н – Н_1,4)/(Н_2,9 – Н_1,4)).

Например, для РТМ типа «Тропик», однопалубного судна с В = 13,2м, d = 5,23м, C_в = 0,61 и GM = 1,03м с возвышением рабочей палубы над ватерлинией в полном грузу Н = 1,77 м, при отсутствии ворот слипа, получим предельное для ведения промысла волнение:

(h_1/3 )_max = 2,34м. ((h_3%)_max = 3,11м).

Это соответствует 4-х бальному волнению. При появлении признаков возрастания силы волнения выше 4-х баллов промысловые операции на судах типа «Тропик» должны быть, по смыслу требований БРС 77/93, прекращены. При наличии закрытия ворот слипа значения допустимой высоты волнения возрастает до (h_1/3 )_max =3,73м ((h_3%)_max = 4,95м).

Таким образом, по БРС 77/93 придание рыболовному судну (при проектировании) большего возвышения палубы (кромки фальшборта) над водой позволит ему вести промысел при более сильном волнении, что может заметно сказаться на эффективности промысловой деятельности судна, поскольку увеличивает долю промыслового времени в рейсе и, соответственно, улов за рейс.

Жесткое ограничение высоты надводного борта вне связи с конкретными погодными условиями, как это предусмотрено Правилами о грузовой марке для обычных судов, при применении этих Правил к рыболовным судам, в определенных погодных условиях может быть неоправданным, поскольку тяжелые условия во многих промысловых районах океана встречаются достаточно редко.

Можно встретить в море судно, идущее с рыбой в порт при тихой погоде, которое сидит в воде по самую палубу. По-видимому, капитаны таких судов считают соответствующий риск приемлемый в конкретной ситуации (близость порта, отличная погода, практический опыт, в том числе в отношении погодных условий данного района и сезона).

Правила БРС 77/93 не оговаривают допустимое возвышение палубы на слабом волнении (при высотах волн менее h_1/3 = 1,4м), поскольку в этих условиях требования к незаливаемости палубы несущественны, а требования к остойчивости от оценки заливаемости − придать рыболовному судну достаточно высокий надводный борт.

Правила о грузовой марке Российского морского регистра судоходства, как уже отмечалось, не отличают рыболовные суда от морских транспортных судов. Однако для рыболовных судов длиной менее 24 м требуется проверка заливаемости палубы: угол входа палубы в воду не должен быть менее 12⁰ для судов до 15 м длиной и 6⁰ – для судов длиной 24 м.

В БРС 77/93, как и для морских судов, в Правилах о грузовой марке назначение минимально допустимой высоты надводного борта в носу рассматривается как важный фактор, обеспечивающий безопасность судна в море. Причем, Правила БРС 77/93 для рыболовных судов, находящихся в море при волнении более h_1/3 ≥ 8м (h_3% =10,64 м) требуют для судов до L = 150 м большее возвышение кромки фальшборта в носу, чем по Правилам о грузовой марке. Так, для судов с L = 70 м эта разница достигает 1,16 м (а при отсутствии фальшборта на носовой части палубы – 2,16м).

Рисунок 1.15 −. Карта зон и сезонных районов