WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

ЯРИСОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ

УЧЕТ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАЛОТОННАЖНЫХ РЫБОЛОВНЫХ СУДОВ В ШТОРМОВЫХ УСЛОВИЯХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Специальность 05.08.03 – Проектирование и конструкция судов А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Нижний Новгород 2008

Работа выполнена в Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота.

Научный консультант – доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Нечаев Юрий Иванович Официальные оппоненты –доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Борисов Рудольф Васильевич – доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Бородай Игорь Кириллович – доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Панченков Анатолий Николаевич Ведущая организация –Закрытое акционерное общество ЦЕНТРАЛЬНЫЙ Ордена Трудового Красного Знамени Научноисследовательский и проектноконструкторский институт морского флота (ЦНИИМФ)

Защита состоится 25 июня 2008 г. в 15 час. на заседании диссертационного совета № Д212.165.08 при Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ГСП-41, ул.

К. Минина, 24, ауд. 1258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат разослан “___”______________2008 г.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Е.М. Грамузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В новых условиях экономики России основной акцент в промышленном рыболовстве смещается на развитие рыболовства в собственной прибрежной зоне. В настоящее время это приводит к увеличению роли и численности малотоннажного рыболовного флота, что в свою очередь потребует соответствующего обеспечения его эксплуатации.

Многочисленная аварийная статистика, в том числе собранная и проанализированная автором, свидетельствует, что опрокидывание судна предопределяется не повреждением судна, не ошибочными действиями команды или обстоятельствами непреодолимой силы, а связано, главным образом, с недостаточным уровнем запаса остойчивости, выбранного при проектировании на основании тех или иных требований к остойчивости. Гибель судна в неповрежденном состоянии объективно может быть обусловлена в числе прочих причин и несовершенством самих требований к остойчивости. Практика нормирования остойчивости показывает, что перспектива улучшения критериев связана, прежде всего, с разработкой рациональной системы таких требований к остойчивости, которые бы базировались на определенной физической картине поведения судна в различных ситуациях, опасных с точки зрения опрокидывания.

Международная конвенция по безопасности рыболовных судов, включая Торремолиносский Протокол 1993г., предусматривает, что рыболовные суда должны в соответствии с требованиями Администрации выдерживать: заливание палубы с учетом сезонных условий погоды, состояния моря, при которых судно будет эксплуатироваться, типа судна и способа его работы; воздействие дополнительных кренящих моментов сил от орудий лова во время промысловых операций и т.д. Международная конвенция по безопасности рыболовных судов, Правила Регистра 2007г. не содержат жесткой регламентации способов учета влияния воды в палубном колодце, промысловых операций и не охватывают архитектурноконструктивных особенностей судов и условий их эксплуатации, ограничиваясь весьма неопределенными общими указаниями на один из возможных условных статических или квазистатических способов, не рассматривая другие способы оценки остойчивости и не формулируя рассматриваемых расчетных ситуаций.

Поэтому необходимо дополнение Правил Регистра в части IV «Остойчивость» не только требованиями и условиями, при которых остойчивость малотоннажных рыболовных судов может считаться достаточной на случай заливания па лубного колодца забортной водой, влияния промысловых операций, но и способами оценки их достаточности.

Цель работы. Обоснование методов оценки остойчивости малотоннажных рыболовных судов, ориентированных на условия эксплуатации и выбора основных элементов судна.

Объекты исследования. В качестве объектов исследования выбраны малотоннажные рыболовные суда длиной менее 45 м, имеющие ограничения по погодным условиям, кормовую часть палубы, не защищенную ютом и другими кормовыми надстройками, а также сплошной фальшборт. Эти суда по числу составляют около 70% от всех рыболовных. В шельфовом промысле эти суда добывают 75% общего улова.

Задачи и методы исследования. Для достижения целей работы решались следующие задачи:

• сбор и анализ аварийной статистики с малотоннажными промысловыми судами;

• выделение исследуемых опасных ситуации при эксплуатации малотоннажных рыболовных судов в штормовых условиях;

• построение математических моделей, описывающих поведение судна с водой на палубе на волнении;

• изучение динамики судна с водой на палубе и механизма опрокидывания посредством физического и математического экспериментов;

• проведение экспериментальной проверки полученных теоретических результатов;

• определение экспериментальным путем влияния архитектурноконструктивных особенностей надводной части малотоннажных судов на остойчивость в экстремальных условиях волнения;

• разработка практических способов оценки остойчивости малотоннажных судов в наиболее опасных условиях эксплуатации;

• обоснование пределов предлагаемых нормативов с учетом специфики судов, их размеров, районов плавания и т.д.;

• обоснование выбора конструктивных элементов малотоннажных промысловых судов, ориентированных на условия эксплуатации.

В теоретических исследованиях использовались элементы системного подхода и дифференциальные уравнения, математическое моделирование, математическая статистика, основные методы теории и проектирования судов. Экспериментальные исследования проводились в большом опытовом бассейне Калининградского государственного технического университета на самоходных моделях судов промыслового флота с применением теории подобия.

Научную новизну работы составляют:

• сформулированные типичные аварийные ситуации из-за потери остойчивости с неповрежденными малотоннажными промысловыми судами;

• качественное и количественное влияние на остойчивость в штормовых условиях отдельных архитектурно - конструктивных элементов и параметров остойчивости в штормовых условиях;

• математическая модель поведения судна на попутном волнении в условиях заливания палубы с учетом основных факторов процесса опасного накренения и опрокидывания;

• физические расчетные схемы оценки остойчивости малотоннажных судов в различных эксплуатационных условиях;

• практические методы определения критических возвышений центра тяжести судов при проектировании судов;

• критерии остойчивости в форме, пригодной для нормирования в Правилах классификации и постройки малых морских рыболовных судов.

Прикладное значение заключается в разработке методов расчета критических возвышений аппликаты центра тяжести судов в различных ситуациях, опасных с точки зрения опрокидывания в форме, пригодной для выбора основных элементов судна. Результаты работы использованы при разработке норм остойчивости малых морских рыболовных судов, для экспертизы фактических аварий от потери остойчивости, а также автоматизации проектных работ. Результаты исследования использованы в научно-исследовательских работах, выполненных в Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота и Центральном Правлении НТО судостроителей им. акад. А.Н.Крылова. Расчетные методики одобрены и приняты во внимание Главным Управлением Российского морского регистра судоходства при разработке Правил классификации и постройки малых морских рыболовных судов 2005г., Государственным ордена «Знак Почета» научноисследовательским и проектно-конструкторским институтом по развитию и эксплуатации промыслового флота (Гипрорыбфлот). Результаты исследований внедрены в учебный процесс Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота и организаций, эксплуатирующих малотоннажный флот при подготовке и переподготовке персонала судов промыслового и транспортного флота.

Основные положения, выносимые на защиту.

Из теоретических разработок – методы расчета остойчивости малотоннажных рыболовных судов в штормовых условиях, методы выбора основных элементов судна на начальных стадиях проектирования с учетом условий эксплуатации.

Из научно-методических разработок – обоснование выбора критического возвышения аппликаты центра тяжести судна в различных ситуациях, опасных с точки зрения опрокидывания.

Из научно-технических разработок – методы оценки безопасности малотоннажных рыболовных судов в штормовых условиях могут быть использованы при разработке норм остойчивости, для экспертизы фактических аварий от потери остойчивости, а также автоматизации проектных работ.

Достоверность результатов. Основные теоретические положения и исходные допущения характеризуются непротиворечивостью, подтверждены данными аварийной статистики, модельными экспериментами и существующей практикой эксплуатации судов данного типа. Расчетные методы проверялись систематическими расчетами для судов промыслового флота, находящихся в эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-техническом совете Главного Управления Российского морского регистра судоходства по мореходным качествам судов (автор работы с 16.11.2000г.

является членом научно-технического совета Главного Управления Российского морского регистра судоходства по мореходным качествам судов и председателем Калининградского отделения НТО судостроителей им. акад. А.Н.Крылова с 2006г.).

Об основных результатах, выводах и рекомендациях, полученных в работе докладывалось на международных, федеральных и региональных конференциях:

• International Symposium on Hydro and Aerodynamics in Marine Engineering “HADMAR-91”, Varna, Bulgarian;

• VI-th International Conference on Stability of Ships and Ocean Vehicles “STAB97”, Varna, Bulgarian;

• Eighth Congress of the International Maritime Association of Mediterranean “IMAM-97”, Istanbul, Turkey;

• Tarptautines Konferencijos pranesimu medziaga “Transporto Priemones-98”, Kaunas, Letuva;

• International Congress Ship and Maritime Transport “SMT-99”, Hamburg,Germany;

• Третья Международная конференция по морским интеллектуальным технологиям «МОРИНТЕХ-99», Санкт-Петербург, Россия;

• Вторая и третья международные конференции по судостроению «ISC-98, ISC-2002», Санкт-Петербург, Россия;

• Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики «Крыловские чтения» 1997, 1999, 2001, 2003, 2006гг., Санкт-Петербург, Россия;

• II, III, V Международные конференции по управлению безопасностью мореплавания и подготовке морских специалистов «SSN-1999, SSN-2002, SSN2005», Калининград, Россия;

• Международный научно-технический конгресс по безопасности «Безопасность – основа устойчивого развития регионов и мегаполисов-2005г.», Москва, Россия;

• Отраслевые научно-технические конференции аспирантов и соискателей «Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров» 1999, 2000, 2003, 2005гг., Калининград, Россия.

Четырем учебным пособиям присвоены грифы Государственного комитета Российской Федерации по рыболовству и УМО по водному транспорту на базе ГМА им. адм. С.О.Макарова.

За монографию «Накренение и опрокидывание малотоннажного судна при его заливании попутном волной.- Калининград: Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота, 2003.- 139с. 15.12.2006г.» автору присужден Диплом III степени и премия имени академика А.Н. Крылова за лучшие работы в области гидромеханики и теории корабля периода 2003-2006гг.

Диссертационная работа рассмотрена и одобрена на научно-техническом семинаре кораблестроительного факультета Нижегородского государственного технического университета в 2003г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано в открытой печати 38 работ, из них 5 публикаций в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, одна монография и четыре учебных пособия.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы из 2наименований. Диссертация содержит 253 страницы в том числе 195 страниц машинописного текста, 36 страниц рисунков, 26 таблиц и 13 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована ее цель, раскрыты методы исследований, отмечены научная новизна и основные положения, которые выносятся на защиту, представлены объекты исследования, указана практическая ценность результатов.

Общая схема целей и задач, поставленных в работе, приведена на рис. 1. Все обозначения в работе соответствуют общепринятым в теории и проектировании судов. В первой главе приводится общая численность малотоннажного промыслового флота Российской Федерации и состояние его аварийности с 1995 по 2003гг., а также подробный анализ нескольких кораблекрушений с малотоннажными промысловыми судами в штормовых условиях. По данным института Гипрорыбфлот на 01.01.2006г. в Российской Федерации числится около 1100 ед. малотоннажного флота. Динамика и причинность аварийности промыслового флота за девять лет с 1995 по 2003гг. наглядно представлена в табл.1, 2. На долю аварийности малотоннажных добывающих судов приходится около 45% от всех аварийных случаев.

К сожалению, с 2004г. систематического сбора и анализа аварийности по рыбопромысловому флоту не ведется.

Среди последних кораблекрушений хочется отметить кораблекрушение ПТР «Сисафико-02» на Дальнем Востоке в 1996г. 11 января 1996г. в 06 ч утра по сахалинскому времени при переходе из порта Корсаков в порт Холмск в условиях шторма опрокинулся и затонул на траверзе мыса Лопатина в дистанции 1,5 мили ПТР «Сисафико-02». Темное время суток, ветер северного направления 20 м/с, порывами до 35 м/с, высота волны 2,0–4,5 м, снег, плохая видимость, температура воздуха – -2-7°С, температура воды +2°С. В результате кораблекрушения из находящихся на борту 9-ти членов экипажа 5 человек погибло.

Обстоятельства катастрофы. ПТР «Сисафико-02» - приемно-транспортное судно. Валовая вместимость 190 рег. т, грузоподъемность 57 т, мощность главного двигателя 232 кВт, построен в 1992 г., бортовой номер 0098.

В 05.40 судно следовало курсом 10° при 230 об/мин, наблюдался сильный северный ветер и волна до 4-х метров высотой. Пройдя прежним курсом еще примерно 10 мин. капитан дал рулевому команду лечь на курс 190° (поправка компаса –10°), ход судна был малый. Спустя 10 мин, судно резко завалилось на правый борт. Крен судна в это время составлял примерно 50°, на правом борту находилась большая масса воды, доходившая до уровня верхней кромки носовой тамбучины.

Судно не выравнивалось и, по показаниям капитана, медленно разворачивалось лагом к волне, руль был «право на борт», главный двигатель работал малым ходом.

Учет особенностей эксплуаУВЕЛИЧЕНИЕ РОЛИ И РАЗВИТИЕ тации малотоннажных рыЧИСЛЕННОСТИ РЫБОЛОВСТВА В боловных судов в штормоМАЛОТОННАЖНОГО ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ ПРОМЫСЛОВОГО вых условиях при проектиРОССИЙСКОЙ ФЛОТА ФЕДЕРАЦИИ ровании Обоснование методов оценки остойчивости малотоннажных рыболовных судов, ориентированных на условия эксплуатации Формирование путей решения проблем, цели и задачи исследований Анализ аварийной статистики с малотоннажными промысловыми судами Определение критериВыявление основных Формулировка ев остойчивости на факторов, влияющих на типичных аварийных основе статистического аварийность ситуаций принципа Изучение типичных аварийных ситуаций посредством математического и физического экспериментов Разработка математичеПроведение систематических моделей поведения ских физических модельсудна в штормовых услоных экспериментов в виях опытовом бассейне Разработка методов оценки остойчивости малотоннажных рыболовных судов, экспериментальная проверка предлагаемых нормативов ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ Разработка кри- Корректировка Разработка мето- Выбор основных териев остойчи- эксплуатационэлементов судна с дов оценки освости в форме, учетом условий ной документатойчивости в пригодной для штормовых усло- эксплуатации ции сущестцелей нормиро- вующих судов виях вания Рис.1 Структурно-логическая схема диссертационного исследования Очередным накатом волны судно полностью положило на правый борт.

Спустя примерно 2-3 мин судно опрокинулось вверх килем. С момента получения чрезмерного крена до окончательного опрокидывания судна прошло примерно 15 – 20 мин. По результатам проведенного расследования было принято решение о дополнительной укладке твердого балласта и корректировке информации об остойчивости судов типа ПТР-150, а также о введении ограничений по эксплуатации до 14 м/с по ветру по Дальневосточному бассейну.

Таблица Состояние аварийности промыслового флота за 1995-2003 гг.

Аварийные случаи Всего Корабле- Аварии Аварийные Эксплуата- Гибель Год АС крушения происшествия ционные людей повреждения 1995 139 7 3 101 28 1996 99 10 7 64 18 1997 100 5 2 75 18 1998 84 8 1 57 18 1999 81 7 69 5 2000 54 11 2 40 1 2001 54 5 3 46 2002 63 11 4 47 1 2003 51 5 4 40 2 ИТОГО 725 69 26 539 91 1Таблица - Причины аварийных случаев с судами промыслового флота за 1995-2003 гг.

Причины аварийных случаев Все- Правила Нормы ПТЭ Некаче- Износ, Правила Сти- СлуГод го судо- остойчи- ствен- конст- пожар- хия чайАС вождения вости и ный руктив- ной бе- ные непотоп- ремонт ные не- зопас- приляемости достат- ности чины ки 1995 139 50 5 28 13 10 11 13 1996 99 38 6 19 10 5 15 2 1997 100 43 5 18 10 9 7 3 1998 84 32 8 17 9 5 6 2 1999 81 39 1 16 8 8 6 1 2000 54 27 1 12 4 2 3 1 2001 54 10 2 10 5 11 5 1 2002 63 19 5 12 3 7 6 6 2003 51 12 3 6 4 12 4 5 ИТОГО 725 270 36 138 66 69 63 34 В обзоре литературы содержится краткая характеристика работ по исследуемой тематике или близких к ней, выполненных в нашей стране и за рубежом.

Заливание палубы забортной водой и ее скопление на верхней палубе судна– это широко признанная опасность для остойчивости судна. Особенно это относится к малым судам.

С развитием и внедрением национальных и международных норм остойчивости судов проблема воды на палубе начинает решаться в научной постановке. Тщательно анализируются аварии, ставятся опыты по опрокидыванию моделей судов и делаются попытки аналитического решения частных задач. B России развитие исследований в данном направлении связано с работами С.Н.Благовещенского, М.В.Шмидта, А,М.Басина, В.В.Луговского, Н.Н.Рахманина, Р.В.Борисова, В.В.Гарькавого и др. Из иностранных специалистов необходимо назвать H.Kato, T.Tshuchiya, J.R.Paulling, S. Kastner, R.A. Jonathan, R.E.Johnson, E.R.Miller и их коллег. Известны модельные эксперименты, выполненные в лаборатории Дэвидсона (США), и Парижском бассейне, в Национальной физической лабораторий (Англия), в бассейне корпорации Hydronautics (США).

Известны исследования польских, японских, канадских и норвежских специалистов по опрокидыванию моделей судов на крутом волнении и, в частности, на разрушающемся.

К работам по данной проблеме тесно примыкают многочисленные исследования, связанные с заливаемостью судов на волнении. Большая работа была выполнена в рамках ИМО. Следствием ее явилась разработка Международной Конвенции по безопасности рыболовных судов 1977г, включая Торремолиносский протокол 1993г. Основной теоретической концепцией в исследованиях прошлых лет стала развитая Н.Н.Рахманиным концепция «псевдостатического» угла крена, правильно объяснявшая целый ряд явлений, связанных с приемом воды на палубу.

Исследованием изменения восстанавливающего момента в зависимости от параметров волнения, формы корпуса и скорости судна, а также разработки методов расчета остойчивости в этих условиях занимались в свое время О.Грим, С.Н.Благовещенский, А.Арндт и С.Роден, И.К.Бородай, Ю.А.Нецветаев, Н.Н.Рахманин, Г.В.Виленский, В.В.Луговский, Д.Паулинг, Ю.И.Нечаев, Н.Б.Севастьянов, М.А.Васько, В.Б.Образцов и др.

Анализом динамической остойчивости судна под воздействием внешней кренящей нагрузки при периодическом изменении восстанавливающего момента занимались: Г.А.Фирсов, И.К.Бородай, В.А.Некрасов, Н.Б.Севастьянов, Д.М.Ананьев, С.Кастнер, С.Роден, Д.Паулинг, В.В.Гарькавый, А.Ф.Медведь. Аналогичные по проблематике работы велись в Норвегии, Канаде, Японии и США, Польше.

Рассмотренные исследования также послужили исходным материалом для разработки математических моделей поведения судна и создания расчетных методик оценки безопасности. В конце главы формулируются цели и задачи исследования, намечается последовательность их решения.

Во второй главе рассматриваются результаты анализа аварийной статистики. Данные об авариях были собраны на базе материалов ИМО и других многочисленных литературных источников. В сводку данных об авариях включались суда, опрокидывание которых было вызвано заливанием палубы или заливание палубы которых было важным сопутствующим или составным фактором аварии.

В сводку данных об авариях от опрокидывания попали 85 рыболовных судов длиной до 60 м.

По материалам аварийной статистики был выполнен анализ и установлены основные факторы, влияющие на аварийность, выяснено влияние погодных условий и характеристик остойчивости, установлены особые обстоятельства и основные причины аварий, определены и классифицированы типичные аварийные ситуации. На основе статистического принципа были определены минимально допустимые величины характеристик остойчивости судов. Было показано, что опасные ситуации, определенные в ходе анализа аварийной статистики, на практике реализуются весьма часто и, что заливание палубы представляет для них серьезную опасность даже в том случае, если их остойчивость удовлетворяет существующим требованиям Регистра и ИМО.

Материалы данной главы послужили обоснованием перечня ситуаций, подлежащих исследованию, как в теоретическом, так и в экспериментальном плане.

Наиболее существенное влияние на остойчивость судна оказывают геометрические, а в определенном смысле и архитектурно-конструктивные характеристики, а именно отношения главных размерений, коэффициенты полноты, высота защищенного надводного борта, высота фальшборта, величина палубного колодца и многие другие.

На рис.2 представлены архитектурно-конструктивные типы малотоннажных рыболовных судов, потерпевших кораблекрушения. К основным факторам, влияющим на аварийность в интегральной форме, отнесены длина и возраст судов, число Фруда, курсовой угол судна по отношению к направлению бега волн. Распределение числа аварий по длине судов показано на рис.3. Это распределение показывает резкое уменьшение числа аварий по мере роста длины судов.

Этот результат, главные образом, объясняется уменьшением относительного объема палубного колодца рыболовных судов с ростом их длины (рис.4). Таким образом, наибольшей опасности опрокидывания подвергаются рыболовные суда до 45 м длиной. Характер зависимости на рис.3 не изменяется с учетом распределения действующего флота по длинам судов.

Рис. 2 Архитектурно-конструктивные типы малотоннажных судов, потерпевших кораблекрушения:

А – гладкопалубное с одноярусной рубкой Рис.3 Распределение аварий судов в зависимов носу; В – гладкопалубное с приподнятой сти от их длины:

рубкой в средней части; С – однопалуба – рыболовные суда (всего 85 ед.);

ное с баком и рубкой второго яруса; Д - б – грузовые (49 ед.);

однопалубное с баком и квартердеком, с в – совместно рыболовные и грузовые рубкой второго яруса в носу; Е – однопа- лубное с баком, переходящим в рубку ле- вого борта, и с рубкой второго яруса; F – двухпалубное с одноярусной рубкой; G – шельтердечное судно, открытое с кормы и с закрытой промысловой палубой.

Распределение аварий по числу Фруда показывает, что повышенная опасность опрокидывания существует в диапазоне чисел Фруда от 0,15 до 0,30. Из сведений о курсовых углах судна по отношению к направлению бега волн следует, что наибольшее число аварий приходится на режимы движения судов лагом и на попутном волнении. При этом число аварий при ходе лагом и на попутном волнении примерно одинаково (рис.5).

Распределение величины отношения ширины судна к осадке и длины к ширине для аварийных судов указывает на некоторую концентрацию значений B/d и L/B для большинства аварийных судов в средней части интервала всех встретившихся значений. (Для L/B x=3,797, S=0,646; для B/d x=2,92, S=0,477). Величина L/D для аварийных судов имеет x=8,068, S=1,288. Высота надводного борта характери зуется отношением высоты борта к осадке. Для аварийных судов большая концентрация значений D/d сосредоточена в районе 1,4, а ряд аварийных судов имели значения высоты надводного борта и того меньше.

Рис. 4 Относительный объем Рис.5 Распределение числа рыболовных и палубного колодца в зависимости от длины грузовых судов (всего 69 ед.) в зависимости судна:

от числа Фруда и курсового угла по отно1 – суда с фальшбортом нормальной шению к направлению бега волн.

высоты;

°– рыболовные суда ( 46 ед.) 2 – суда с пониженным фальшбор•· – грузовые (23 ед.) том.

(Wp – объем палубного колодца, - наибольшее объемное водоизмещение, LBD – кубический модуль) Если учесть, что абсолютное значение высоты надводного борта у малотоннажных рыболовных судов небольшое, то при таких значениях D/d незаливаемость палубы на значительном волнении вряд ли могла быть обеспечена.

Известно, что относительная высота борта оказывает существенное влияние на форму и числовые значения параметров диаграммы статической остойчивости.

Относительное возвышение центра тяжести Zg/D аварийных судов находилось в пределах от 0,74 до 0,01. Распределение величины относительной начальной метацентрической высоты аварийных рыболовных судов (x=0,114, S=0,042).

Существенную роль для динамической остойчивости играет высота фальшборта hф, которую часто характеризуют отношением hф/B. Типовые значения высоты фальшборта малотоннажных рыболовных судов находятся в диапазоне 0,8-1,1м, а относительные высоты сосредоточены в интервале 0,10-0,17. Особо малые значе ния высоты фальшборта (hф < 0,5 м) характерны для сейнеров, где это необходимо по условиям работы с неводом.

Следующая архитектурно-конструктивная характеристика, оказывающая непосредственное влияние на динамическую остойчивость – объем палубного колодца (рис.4). Относительная площадь (коэффициент) палубного колодца (отношение приведенной площади палубного колодца к площади верхней палубы) колеблется у аварийных судов в пределах от 0,30 до 0,13, так как практически все аварийные малотоннажные рыболовные суда не имели развитых и длиннопротяженных надстроек и рубок (рис.2). Несмотря на довольно сильный разброс для отдельных судов, четко прослеживается тенденция значительного увеличения относительно объема палубного колодца с уменьшением длины судна – увеличение фактора, сильно снижающего динамическую остойчивость. Для отдельных судов длиной от 20 до 30 м этот объем достигает 45% от водоизмещения или до 20% от кубического модуля, а для меньших судов – значительно больше. Возрастание величины палубного колодца при уменьшении длины судна, в первую очередь, связано с тем, что абсолютная высота фальшборта практически не зависит от величины судна и остается постоянной. В табл.3 представлены главные размерения и коэффициенты полноты судов, потерпевших кораблекрушения.

Ограничений по погодным условиям, предусмотренным Регистром, не нарушили около 70% аварийных судов. При этом почти 40% аварийных судов полностью или на пределе удовлетворяли требованиям норм остойчивости Регистра.

Для установления типичных аварийных ситуаций большое значение имеют данные о роде перевозимого груза и основных причинах аварий. Важно отметить, что основные состояния нагрузки потерпевших аварию рыболовных судов – без груза и с грузом рыбы. В 40% случаев на палубе находились орудия лова, тара, рыба. Это обстоятельство весьма важно для правильной оценки факторов, способствующих возникновению аварийной ситуации. Действительно, в 60% случаев на судах был груз рыбы или палубный груз из орудий лова, тары, рыбы, или то и другое вместе. Наличие подвижных грузов несомненно способствовало возникновению и развитию аварийных ситуаций.

Упрощенно можно рассматривать две группы причин аварий. Первая из них связана со снижением остойчивости при ходе на попутном или косом попутном волнении при одновременном заливании палубы с кормы. Таким образом погибло 50% рассматриваемых судов.

Вторая группа причин связана непосредственно с заливанием палубы (главным образом, в положении лагом) и смещением груза рыбы или палубных грузов при воздействии волнения.

Указанные опасные ситуации были использованы при формировании общего направления теоретических и экспериментальных исследований.

Для определения минимально допустимых значений параметров остойчивости на базе статистического принципа в качестве сопоставляемых безаварийных судов была взята группа судов из материалов ИМО. Эта группа была отобрана так, чтобы в нее вошли исключительно рыболовные суда с общими размерениями, соответствующие по возможности размерениям аварийных судов.

Определение минимально допустимых значений параметров остойчивости было выполнено для двух состояний нагрузки (возвращение в порт в полном грузу с 10% запасов и для наихудших условий) в два этапа. На первом этапе были определены по методике, предложенной польскими специалистами, минимально допустимые значения в отдельности для каждого из параметров, характеризующих диаграмму статической остойчивости, h0 - начальной метацентрической высоты, плеч статической остойчивости для 20,30 и 40 - l20,l30,l40, максимального плеча статической остойчивости -lmax, а также плеча динамической остойчивости для угла крена 40°. Для их определения были построены специальные диаграммы (рис.6). На каждой диаграмме имеется две гистограммы (кумулятивные суммы или соответствующие интегральные распределения). Гистограмма под номером «1» соответствует данным безаварийно эксплуатирующихся судов, гистограмма под номером «2» – соответствует данным для аварийных судов. По оси ординат диаграмм отложены величины соответствующих параметров остойчивости.

Абсциссы диаграмм представляют в масштабе количество судов в процентах к общему числу судов. При этом соответствующие параметры остойчивости у гистограмм «1» увеличиваются при ходе слева направо, а у гистограмм «2» при ходе справа налево. Точка пересечения обеих кривых на каждой из диаграмм дает минимально допустимое значение соответствующего параметра остойчивости. Для каждой точки процент аварийных судов, имевших значение соответствующего параметра большее, чем минимально допустимое, равен проценту безаварийно эксплуатирующихся судов, имеющих соответствующий параметр меньший, чем минимально допустимое значение.

На втором этапе производилось осреднение по ансамблю параметров. Для этого полученные ранее минимально допустимые значения варьировались в допустимых пределах (это возможно в связи с дискретностью диаграмм) так, чтобы процент судов безаварийно эксплуатировавшихся и имеющих соответствующие параметры остойчивости большие, чем минимально допустимые значения был одинаковым для всех параметров, определяющих форму диаграммы статической остойчивости. Одновременно интеграл от плеч статической остойчивости до угла 40, вычисленный через минимально допустимые значения h0, l20, l30, l40, должен совпадать с минимально допустимым значением e40.

В результате были получены следующие минимально допустимые значения (см. табл.4).

Таблица Главные размерения и коэффициенты полноты судов потерпевших, кораблекрушения Отно- Авторский анализ шение X Пределы S L / B 2,82-5,19 3,79 0,6L / D 6,01-10,2 8,068 1,2B / D 1,73-2,50 2,135 0,1B / d 2,04-4,00 2,92 0,4Рис.6 Определение критического значения D / d 1,23-1,57 1,40 0,1h0:

0,715-0,86 - - 1 – безаварийная эксплуатация судов в 0,640-0,70 - - полном грузу с 10% запасами;

1* - то же для наихудших условий по 0,574-0,81 - - загрузке;

2 – эксплуатация аварийных судов Таблица Критерии остойчивости, полученные в результате анализа аварийной статистики Критерии № h0, l20, l30, l, l l, e40, max o 40 max Пп м м м м,м м м·рад ИМО 0,35 – – – 0,20 – 25 – 0,0РМРС 2007г 0,35 – – – 0,25 – 30 60 0,0РМРС(малые 0,50/ – – – 0.23/ 0,10 > 30 >морские ры- 0,35 0,20 0,0боловные су- да) 2005г 0,45/ 0,22/ 0,05 > 35 > 0,35 0,Авторский анализ, для 0.585 0,200 0,230 0,200 0.2– > 30 > 60 0,0случая возвращения в порт Авторский анализ, для 0,555 0,185 0,205 0,180 0,2– > 30 > 60 0.0наихудших условий Сопоставление данных результатов с требованиями к параметрам диаграммы max, lmax, l40, показало практически полное совпадение, однако параметр e40=0,096 м·рад превышает конвенционную величину e40=0,090 м·рад. Это связано с повышением требований к начальной остойчивости судов, т.е. к величинам h0, l20.

Данный результат хорошо согласуется с физикой явления – вода на палубе наиболее сильно влияет именно на начальную остойчивость.

Распределение числа кораблекрушений по признаку удовлетворения различным требованиям остойчивости показывает, что предложенные числовые значения критериев остойчивости более соответствуют данным аварийной статистики и условиям эксплуатации малотоннажных промысловых судов.

В третьей главе представлены математические модели динамики малотоннажных рыболовных судов в штормовых условиях в условиях заливания палубы.

В общем случае уравнения, описывающие движение судна, представляют собой динамическую систему с шестью степенями свободы. Исследование такой системы в аналитическом виде чрезвычайно сложно, поэтому при решении конкретных инженерных задач рассматривают отдельно то или иное уравнение системы, учитывая влияние сопутствующих движений, путем введения добавочных сил и моментов. В зависимости от конкретной инженерной задачи, связанной с безопасностью мореплавания, выбирают и формируют различные математические модели. Задача была рассмотрена в следующей постановке.

Рассматривается бортовая качка малотоннажного судна лагом к волнению, а также на попутном и косом попутном волнении к системе свободных набегающих волн. Окружающая судно жидкость считается идеальной, тяжелой, несжимаемой, имеющей неограниченную глубину. Амплитуды набегающих волн и колебания судна считаются относительно малыми, курс судна сохраняется неизменным.

Математическая модель бортовой качки малотоннажного рыболовного судна, расположенного лагом к волнению в условиях заливания палубы Уравнение бортовых колебаний при положении судна лагом к волнению в условиях заливания палубы в относительных координатах в соответствии с рекомендациями Н.Н Рахманина и В.В.Гарькавого может быть представлено в виде:

&& & (J + 44 ) +W () + M () = (J 2 - Drp ) f (t) sin t, (1) x x m где J - момент инерции массы судна; 44 - присоединенный момент инерции x & массы; W () - обобщенный момент сил демпфирования; M () - обобщенный восстанавливающий момент; - частота волнения; D – весовое водоизмещение судна; - амплитуда угла волнового склона; t – время; rp - метацентрический m радиус потерянной (затопленной) площади палубы; f (t) - экспоненциальная функция времени, имеющая вид:

- b ( t ) f (t ) = 1 - e, (2) где b – константа, определяющая скорость установления волнения. В общем случае для входящих в уравнение (1) составляющих можно записать следующие выражения:

& & W0 , p ф & & W () = W0 , ф, и одного знака (3) к & & к W0 , & & & ф, и разных знаков Значения коэффициентов к1, к2 принимаются в соответствии с рекомендациями В.В.Гарькавого и Н.Н.Рахманина и эти коэффициенты подтверждены результатами нашего физического эксперимента (в расчетах можно принять k =1, если борт судна не вошел в воду; k1 = 2, если борт судна вошел в воду и знаки ускорения и скорости бортовой качки совпадают; k2 = 4, если борт судна вошел в воду и знаки ускорения и скорости бортовой качки не совпадают.

М () = D[h0 + ()]- M - MW, (4) C () = а33 + а55, (5) М = Dh00,0 pp ф. (6) С Кренящий момент от воды на палубе судна - МW может быть приближен зависимостью Dl sin , - ф p p ф w МW =, (7) ф ф 0, где ф - угол входа кромки фальшборта в воду.

Плечо кренящего момента можно представить в виде В lw = 0,21к f0, (8) Т где f0 - толщина слоя воды в палубном колодце для прямого положения судна. Для f0 предлагается следующая зависимость, построенная на основе экспериментальных данных:

0, m p ф 0,125h 3 m - ф f0 = (9) 1+ , ф m фф ф1 - ф m f ф 0,5hф, Величина rp, отражающая влияние входа палубы в воду на возмущающий момент может быть выражена зависимостью 1 Brp = к, (10) T где для коэффициента к2 можно использовать зависимость, построенную на основе экспериментальных данных в зависимости от текущего угла крена.

0, p ф 1- 1 (1- -ф ), ф ф = (11) 24 (1+ hф )3 ф1 -ф f , f ф hф hф f f где ф = arctg 2( + ), ф = аrctg 2( +1,5 ) ; (12) B В B В к - относительный коэффициент палубного колодца.

Математическая модель бортовой качки малотоннажного рыболовного судна при движении на попутном волнении в условиях заливания палубы Ситуация движения малотоннажного судна на попутном и косом попутном волнении соответствует реальным условиям эксплуатации малотоннажных судов.

При движении на попутном и косом попутном волнении судно будет испытывать периодическое изменение характеристик остойчивости. Как известно, наиболее опасны волны с длиной, близкой к длине судна.

При движении на попутном или косом попутном волнении характерным являются единичные заливания палубного колодца большими массами забортной воды при встрече судна с особо крутыми волнами 1/13 – 1/8 (об этом свидетельствуют красноречивые описания кораблекрушений). После прохождения такой волны судно с заполненным водой частично или целиком палубным колодцем совершает динамическое наклонение под действием кренящего момента, создаваемого этой водой как жидким грузом, принятым на верхнюю палубу.

Поскольку, чаще всего, направление ветра совпадает с генеральным направлением бега волн, а угловые флуктуации ветра малы (это показывают данные ава рийной статистики), то целесообразно вместо условного ветрового кренящего момента, действующего на судно, учесть реальный кренящий момент, при заливании палубы с кормы.

Как показали результаты анализа аварийной статистики и физический эксперимент, количество воды, попадающей на палубу с кормы при движении на попутном и косом попутном волнении, уменьшается с ростом скорости хода судна, однако при реальных скоростях (Fr = 0,05 - 0,25) судов количество воды на палубе все еще достаточно, чтобы развить кренящий момент опасной величины.

Уравнение бортовой качки судна на косом попутном регулярном волнении в условиях эпизодического заливания палубы с кормы в абсолютных координатах можно представить в виде дифференциального уравнения, которую применим к курсам судна, относящимся от строго попутного не более чем на 250:

...

(Jx + 44)+W () + M(,t) = Mw(,t) +Q(,t), (13).

W () M(,t) где – момент сил сопротивления определяется зависимостью (3), - восстанавливающий момент, определяемый гармонической функцией по методу Mw(,t) Q(,t) Ю.И.Нечаева, - кренящий момент от воды в палубном колодце, - возмущающий момент.

(14) M(,t) D[l()+ l()Cos(kt -0)] =, где l( ) - среднее значение плеча статической остойчивости на волне; l( ) - амплитудное значение периодической части плеча статистической остойчивости на волне; - кажущаяся частота волнения, 0 – начальная фаза.

к Mw(,t) Кренящий момент от воды в палубном колодце представлен зависимостью (7). Плечо кренящего момента с использованием выражения (8) можно В представить в виде lw = 0,21к f (t). Для f(t) предлагается следующая зависиТ мость, построенная на основе экспериментальных данных:

3,- ( t - nt ) k k f (t ) = f (t )e, (15) m где n - номер периода, когда вода заливает верхнюю палубу, функция (t) имеет ступенчатый вид в зависимости от того произошло заливание палубы или нет:

(t)= 0, если 0 p t p n ; (t)= 1, если n p t p (n + m) ; m - количество периодов, за k k k которое залившаяся вода стекает с верхней палубы после заливания, причем m f tr, где tr - время полного удаления залившейся воды с верхней палубы:

k Sк z tr =, (16) A 2g где = 0,6 - коэффициент проницаемости верхней палубы малотоннажных рыболовных судов; Sk – площадь рабочей палубы; А – суммарная площадь штормовых портиков по одному борту судна; Z – расстояние от начального уровня воды в палубном колодце до уровня верхней кромки портиков.

Функция начального уровня залившейся воды fm, построенная на основании экспериментальных данных, имеет вид:

f = 0,5 м при f / L = 0,015; f = 0,167 м при f / L = 0,035 (17) m m При 0 p f / L p 0,015 определяется с помощью линейной интерполяции между значениями 0,5 м и 0,167 м.

Q(,t) преВлиянием дифракционной компоненты возмущающего момента небрегаем, так как рассматриваем режим, проявляющийся существенным образом на длинных по отношению к судну волнам, когда дифракционная компонента возмущающего момента мала по отношению к главной. Главная часть вызванного волнами возмущающего момента представлена выражением:

(18) Q (,t) = Dh0m0Sinkt, где mO - эффективный угол волнового склона.

Для эффективного угла волнового склона можно записать:

(19) 0, = mO B T где – редукционные коэффициенты на ширину и осадку судна; – B T редукционный коэффициент на угол курса относительно направления распространения волн; 0 – наибольший угол волнового склона. Коэффициенты B T можно принять по существующим решениям для судна, расположенного лагом к волнам в соответствии с рекомендациями Д.М.Ананьева. Для следует приниT мать истинную длину волны , а для - условную ( 1/Sin ).

B Уравнения (1), (13) с учетом зависимостей (2-12; 14-19) использовались для установления идентичности в поведении физической и математической моделей, а также для математического эксперимента на ПЭВМ при различной остойчивости судна. Дифференциальные уравнения решались численным методом (методом Рунге-Кутта).

Сопоставление экспериментальной записи бортовой качки и расчетных кривых, полученных для математических моделей с теми же характеристиками, что и у физической модели, показало, что принятые математические модели достаточно близко описывают физические процессы качки моделей низкобортных судов на регулярном волнении в условиях заливания палубы. Очень существенной оказывается роль фактора rp, связанного с уменьшением амплитуды возмущающей силы при входе части палубы в воду и снижения остойчивости при движении на попутном волнении. Роль воды в палубном колодце судна также существенна;

однако для осуществления опрокидывания судна необходимо взаимодействие всех этих факторов.

С целью получения ответа на вопрос о возможности опрокидывания низкобортных рыболовных судов действием крутого регулярного волнения были проведены математические эксперименты на ПЭВМ с предложенными математическими моделями при различных характеристиках остойчивости.

Расчеты были выполнены для МКТМ «Бателла» при крутизне волн 1/8-1/13 для четырех состояний нагрузки, из которых два удовлетворяли требованиям Регистра и ИМО. При положении судна лагом к волнению опрокидывание наблюдалось при крутизне волнения 1/11-1/8, а при движении судна на попутном волнении – при крутизне 1/13 – 1/9. Численное моделирование показало, что опрокидывание низкобортных малотоннажных рыболовных судов, остойчивость которых удовлетворяет требованиям Регистра и ИМО, возможно действием крутого регулярного волнения с крутизной 1/13 -1/8. При движении судна на попутном волнении кренящий момент от воды на палубе практически не изменяется (как показывают расчеты времени истечения воды с верхней палубы - величина кренящего момента изменяется мало в течение нескольких периодов собственных бортовых колебаний) и это обстоятельство приводит к опрокидыванию. С ростом курсового угла незначительно увеличивается амплитуда бортовой качки.

Отмеченные факты были подтверждены экспериментальным путем. Учет нерегулярности волнения, как правило, приводит к более высоким значениям минимальных плеч остойчивости для наихудшего положения судна на профиле волны той же длины и высоты. Рассмотрение характеристик посадки и остойчивости судна на профиле регулярной недеформированной волны обеспечивает некоторый запас остойчивости, т.е. для реальных условий плавания приводит к ошибке в безопасную сторону.

Также необходимо отметить, что опасность совместного заливания палубы и снижения остойчивости при ходе на попутном и косом попутном волнении уменьшается из-за несинхронного достижения наибольшего кренящего момента от воды на палубе и наибольшего снижения остойчивости.

Предложенные математические модели бортовой качки малотоннажного рыболовного судна качественно и количественно описывают физические процессы качки судна с водой на палубе.

Математический эксперимент показал, что возможно опрокидывание малотоннажных рыболовных судов с относительно малым надводным бортом, остойчивость которых удовлетворяет требованиям Регистра и ИМО.

Наиболее опасной, с точки зрения опрокидывания, является ситуация движения малотоннажного рыболовного судна на попутном волнении в условиях заливания палубы с кормы.

Четвертая глава посвящена результатам анализа физического эксперимента. Экспериментальным путем исследовано влияние на явление опасного накренения и опрокидывания заливания палубы малотоннажных рыболовных судов при движении лагом и на попутном волнении и воздействие разрушающегося волнения.

Эксперимент заключался в следующем:

• определение зависимости уровня воды в палубном колодце в зависимости от скорости движения модели, курсового угла модели и параметров волнения;

• исследование влияния установки фальшборта в корме судна («кормовых ворот») на заливаемость модели при ее движении на попутном волнении;

• экспериментальная проверка полученных теоретических результатов;

• определение частоты опрокидывания модели судна на разрушающемся волнении в зависимости от архитектурно-конструктивных элементов надводной части и характеристик остойчивости;

• оценка влияния состояния нагрузки судна на безопасность мореплавания в условиях крутого и разрушающегося волнения;

Физические эксперименты проводились в большом опытовом бассейне Калининградского государственного технического университета, снабженным пневматическим волнопродуктором. Основные размерения бассейна L·B·T=54·7·4,5м.

В качестве объекта эксперимента был выбран малотоннажный рыболовный траулер креветколов с конструктивным дифферентом на корму кормового трале ния МКТМ типа «Бателла» проекта 275, типичный представитель малотоннажных рыболовных судов. Испытывалась серия, состоящая из одной модели, на которой варьировалось состояние нагрузка и конструкция надводной части судна (рис.7).

Базовый вариант самоходной модели судна был изготовлен в масштабе 1:с брусковым килем, без скуловых килей, главная палуба имела погибь бимсов и седловатость. Фальшборт модели высотой 7,0 см был снабжен вырезами для стока воды с устанавливаемой Правилами ИМО площадью (рис.8). Характеристики МКТМ «Бателла» представлены в табл.5.

A, А* B C D Рис.7 Архитектурно-конструктивные типы моделей судов А –Гладкопалубное судно с баком и фальшбортом на главной палубе (бак до 4-го теоретического шпангоута), без «кормовых ворот», высота фальшборта 1,1 м (базовый вариант); А*– То же с «кормовыми воротами»; В– Гладкопалубное судно с баком (бак до 4го теоретического шпангоута); С – Гладкопалубное судно с баком и фальшбортом на главной палубе (бак до 7-го теоретического шпангоута), высота фальшборта 1.1 м, без «кормовых ворот»; D– Гладкопалубное судно с баком (бак до 7-го теоретического шпангоута) Рис 8 Модель малотоннажного рыболовного судна МКТМ «Бателла» Вариант «А» Таблица Характеристики модели судна Характеристика Реальное судно Модель Длина между перпендикулярами, м 26 1.7Ширина, м 8 0,5Осадка носом, м 2,79 0,1Осадка кормой, м 3,71 0,2Высота борта, м 3,90 0,2Коэффициент полноты ватерлинии 0,778 0,7Коэффициент полноты мидель- 0,800 0,8шпангоута Коэффициент общей полноты 0,560 0,5Водоизмещение, т 379,0 0,1Площадь портиков, м2 0,00Для проведения экспериментов модель была оснащена:

• электродвигателем постоянного тока, мощностью 250 Вт с приводом через редуктор и гребной вал на гребной винт;

• рулевой машинкой и рулем прямоугольного профиля;

• системой постоянного балласта (соответственно для конкретных состояний нагрузки);

• мачтой с грузами на штанге (Р = 18 кг) для значительного изменения остойчивости без вскрытия верхней водонепроницаемой палубы модели;

• гировертикалью ЦГВ5 серии «03» в средней части модели (для регистрации крена и дифферента модели). Измеряемый диапазон углов по крену 0+/-900, по дифференту 0+/-250, точность +/-10;

• курсовертикалью в носу (для измерения курсового угла модели). Измеряемый диапазон углов +/-450, точность +/-1,50;

• вертушкой АСЗ1 (для измерения скорости движения модели);

• волнографами у слипа модели и на палубе модели на расстоянии 300 мм от слипа (для регистрации среднего уровня воды на палубе модели) ( lw = 0,5 м, точность измерения +/-2,5 мм), кроме этого использовался комплект фото и видеоаппаратуры;

• источниками питания постоянного и переменного тока;

• пультом управления и силовым кабелем (для управления моделью с буксировочной тележки);

• регистрация волнения в бассейне велась при помощи штатного струнного емкостного волнографа типа ГМ-16 ( lB = 1,4 м, точность измерения +/2,5мм).

Перед каждой серией экспериментов проводилась статическая тарировка модели, которая заключалась в определении необходимой массы модели, дифферента и крена, положения центра тяжести по высоте. Масса модели определялась взвешиванием с точностью до 0,25%, осадка по накрашенной ватерлинии визуально при помощи зеркала (чтобы исключить влияние мениска в районе пересечения поверхности воды с корпусом модели). Требуемая аппликата центра тяжести модели выставлялась и проверялась по данным опыта кренования. При этом угол крена измерялся при помощи гировертикали.

Эксперимент с моделью (вариант «А», «С»), стоящей лагом к регулярному волнению, велся при четырех положениях центра тяжести (от пониженного, минимально допустимого требованиями Регистра и ИМО и повышенного). Модель устанавливалась лагом к регулярному волнению на резиновых растяжках, расположенных в диаметральной плоскости. Варианты модели испытывались при постоянной осадке и постоянной высоте сплошного фальшборта. На рис.9, 10 представлены рабочие моменты во время проведения испытаний.

Рис.9 Рабочие моменты во время проведеРис.10 Рабочие моменты во время проведения испытаний ния испытаний На основе обработки экспериментальных данных были построены амплитудно-частотные характеристики бортовой качки.

Характер поведения воды на палубе модели в зависимости от относительной частоты волны показал, что в дорезонансной области до в/ = 0,95 модель, захватывая воду одним бортом, тут же сливает ее через другой, настолько велики инерционные силы, действующие на захваченную воду. В области в/ = 0,95 1,15 при развитой бортовой качке начинает сказываться вертикальная. Модель черпает воду «наветренным» бортом и почти полностью сливает ее с другого борта в момент наибольшего наклонения. В рассмотренных случаях псевдостатический крен отсутствует. В области в/ = 1,15 1,47 слив воды с "подветренного" борта существенно уменьшается и постепенно накапливающаяся на палубе вода приводит к появлению псевдокрена. Часть палубы модели периодически начинает входить в воду, что в ряде случаев приводит к опрокидыванию модели навстречу волне.

В области в/ = 1,47 1,7 главную роль играет вертикальная качка. Количество воды на палубе становится почти строго постоянным. Модель колеблется в устойчивом режиме при постоянной величине псевдостатического угла крена.

Дополнительно исследовалось влияние удерживающих растяжек (опыты в свободном дрейфе), фальшборта (опыты без установки фальшборта), высоты надводного борта, характеристик остойчивости, наличия начального крена.

По мере роста показателей остойчивости моделей наблюдалось уменьшение роли вертикальной качки и приближение опасных частот волн к частотам резонансных волн по бортовой качке. Опрокидывание наблюдалось при крутизне волнения 1/11–1/8.

Влияние нерегулярности волнения на характер поведения судна было исследовано на варианте «А». Двухмерное нерегулярное волнение с заданной формой спектра создавалось пневматическим волнопродуктором, управляемым автоматическим устройством. На нерегулярном волнении вплоть до интенсивности волнения в 8 баллов (в пересчете на натуру) опрокидывания моделей, остойчивость которых удовлетворяла требованиям Регистра, не наблюдалась. В целом условия заливания верхней палубы различных вариантов модели на нерегулярном волнении смягчались по сравнению с интенсивным регулярным волнением, за исключением случаев очень узких спектров волнения, когда на небольших интервалах времени (при групповой структуре волнения) наблюдалось весьма интенсивное заливание палубного колодца и опрокидывание.

В подавляющем большинстве опытов при движении модели (вариант «А», «С») на попутном волнении наиболее интенсивное заливание кормовой части моW = (1,0 -1,5)L дели наблюдалось на длинах волн. Было показано, что интенсивность заливания уменьшается с ростом скорости хода модели и резко увеличивается при дифференте на корму, особенно при отсутствии хода. Попадающая на палубу вода с некоторой начальной скоростью очень быстро распространяется по всей длине палубы. Наличие фальшборта в корме уменьшает количество воды на палубе на 15-17%.

Испытания также показали следующее, что зависимость уровня воды на палубе от длины и высоты волны, проявляется в основном через их влияние на амплитуду относительных колебаний кормовой оконечности, и высота воды на палубе линейно зависит от подъема воды на борту и определяется, главным образом, высотой надводного борта, высотой защищенного надводного борта и длиной судна. Для оценки уровня воды на палубе при Fr = 0,05–0,35 и крутизне волнения 1/13–1/9 можно использовать выражение (17). В отличие от обычного заливания, когда вода поднимается по борту выше палубы, у малотоннажных рыболовных судов со слипом вода может оказаться на палубе при амплитуде относительных колебаний, значительно меньшей высоты надводного борта (рис.11).

Рис.11 Рабочий момент во время испытаний Обработка экспериментальных записей показала, что амплитуды бортовой качки модели при ее движении на попутном и косом попутном регулярном волнении достигали 10…130 для попутного волнения и несколько больше или того же порядка для косого попутного волнения. Принципиально важным результатом испытаний модели на косом попутном волнении является подтверждение возможности возникновения параметрического резонанса бортовых колебаний (рисунок 12) так же, как это имеет место при ходе на «чисто» попутном волнении. Опыты показали, что с ростом курсового угла усиливается роль бортовой качки, и она занимает промежуточное положение между попутным и лаговым курсом.

Рис.12 Развитие параметрических колебаний Рис.13 Опрокидывание модели (вариант «А»), модели со сниженной остойчивостью остойчивость соответствует требованиям ИМО, крутизна волнения 1/Эксперименты наглядно показали, что именно заливание палубы забортной водой и явилось причиной опрокидывания моделей судна при ходе на попутном волнении, практически во всех опытах при состояниях нагрузки (от пониженного, минимально допустимого требованиями Регистра и ИМО) при крутизне волнения 1/13–1/9 наблюдалось опрокидывание (рис.13).

Опыты на нерегулярном волнении велись на волнении с высотой 3% обеспеченности до 0,21 м, что в пересчете на натуру соответствовало 6-7 бальному волнению.

Наблюдения, проведенные во время испытаний, а также анализ процесса опрокидывания и набегающего волнения позволили отметить, что опрокидывание модели на нерегулярном волнении происходит через несколько колебаний при воздействии группы высоких волн примерно одинаковой интенсивности, т.е. пакетов волн, близких к регулярным.

Сравнение результатов испытаний модели для случая хода на попутном волнении с данными, полученными при ходе модели лагом к волнению, показывают, что большие амплитуды бортовой качки 3% обеспеченности возникают при положении модели лагом к волне. Тем не менее, даже при ходе на попутном нерегулярном волнении судно может испытать ощутимую бортовую качку.

Для остойчивости малотоннажных морских рыболовных судов большую опасность представляют так называемые «особые зоны», и в настоящее время недостаточно изученного, режима волнения. К таким зонам относятся районы прибойного (разрушающегося) волнения и районы местного резкого увеличения высоты и крутизны волн (боры в устьях рек, волнение, называемое «толчеей» и т.д.).

Здесь волны заметно меняют высоту и гидродинамическую структуру.

В рамках данной работы экспериментальным путем оценивалось влияние состояния нагрузки и архитектуры надводной части в условиях разрушающегося волнения.

Разрушающееся волнение создавалось следующим образом. Последовательно волнопродуктором генерировались регулярные волны некоторой частоты. Потом волнопродуктор начинал создавать волны меньшей частоты. Процесс повторялся, таким образом, до достижения определенной максимальной частоты. Более длинные волны имеют большую групповую скорость и догоняют более короткие волны. В какой-то момент в определенном месте бассейна при достижении критической крутизны волна начинает разрушаться.

Разрушающаяся волна в момент воздействия на модель судна по профилю и характеру соответствовала опрокидывающемуся разрушению.

Перед разрушающейся волной наблюдался ряд нерегулярных волн незначительной высоты. За разрушающейся волной следовала довольно высокая, но пологая волна. Разрушение волн достигалось на расстоянии длины бассейна от волнопродуктора. В этом месте на слабых растяжках устанавливалась модель, а также был установлен волнограф. При подходе разрушающейся волны растяжки травились, и модель могла свободно дрейфовать и качаться на волнении. После прохождения разрушающейся волны, модель возвращалась на исходную позицию для повторения следующего опыта.

Во время эксперимента протоколировался факт опрокидывания или неопрокидывания модели при воздействии разрушающейся или вслед за ней идущей волной. Также отмечались особенности поведения модели при воздействии разрушающейся волны и последующих за ней волн.

Чаще всего опрокидывание моделей наблюдалось при завале гребня разрушающейся волны, при этом модель опрокидывалась навстречу волне. В ряде случаев было зафиксировано опрокидывание «по волне».

Во время опытов сознательно сохранялся элемент случайности, присущий для натурных условий – случайность амплитуды и фазы качки, при которой возникал контакт разрушающейся волны и корпуса судна.

В табл.6 представлены результаты опытов на разрушающемся волнении для для различных вариантов модели («А», «В», «С», «D») при различных состояниях нагрузки. «I» вариант нагрузки соответствовал требованиям регистра, «II» вариант нагрузки требованиям ИМО. На рис.14 представлен момент опрокидывания модели судна разрушающейся волной.

Рис.14 Момент опрокидывания модели судна разрушающейся волной На рис.15, 16 показаны в сопоставлении кривые, описывающие в относительных и абсолютных координатах бортовую качку малотоннажного судна в условиях заливания палубы при положении судна лагом и на попутном волнении.

Кривые – «1» представляют экспериментальную запись бортовой качки, кривые – «2» получены расчетом на ПЭВМ для тех же условий, при которых были проведены испытания модели, (крутизна волнения составляла 1/9 для случая положения модели лагом к волнению и 1/11 для случая движения модели на попутном волнении). Остойчивость судна соответствовала требованиям Регистра без избытка и недостатка. Из рисунков видно, что расчетные данные отклоняются от экспериментальных в сторону некоторого завышения амплитуд качки. Это отклонение можно объяснить влиянием вертикальной и продольной качки, а также отличием реальных значений коэффициента демпфирования и присоединенного момента инерции от принятых в расчете (особенно после входа палубы в воду).

Тем не менее, расчетные данные правильно отображают увеличение амплитуд качки и опрокидывание модели судна. Начиная с точки «tзал» (начало приема воды на палубу), характер кривых весьма схож. Общим является нарастание размахов качки во времени, появление перед опрокидыванием больших отрицательных значений угла крена, примерно одинаковым является и время от начала приема воды на палубу до опрокидывания.

Математические модели бортовой качки в условиях заливания палубы при положении судна лагом и движении на попутном волнении дают удовлетворительные числовые результаты и пригодны для приближенных количественных оценок.

Было подтверждено, что приближенно закон сопротивления бортовым наклонениям описывается квадратичной зависимостью от угловой скорости при скачкообразно изменяющемся коэффициенте сопротивления.

Эксперименты с разными вариантами модели, остойчивость которых удовлетворяла требованиям Регистра и ИМО, стоящими лагом к регулярному и нерегулярному волнению показали, что опрокидывание наблюдается при крутизне волнения 1/8 – 1/11 и при интенсивности нерегулярного волнения свыше 7 баллов (в пересчете на натуру).

Эксперименты с разными вариантами модели, остойчивость которых удовлетворяет требованиям Регистра и ИМО, движущимися на попутном волнении, показали, что опрокидывание в условиях заливания палубы наступает при крутизне волнения 1/13–1/9 и при интенсивности нерегулярного волнения свыше 5 баллов (в пересчете на натуру) Таблица Результаты экспериментов на разрушающемся волнении для моделей судов А, B,C,D Вариант Положение судна относительно волнения Тип остойчи- Лагом На попутном волнении мообщее коли- частота общее коли- частота вости дели количе- чество опроки- коли- чество опрокимодели ство опроки- дывания чество опроки- дываp опытов дыва-,% опытов дываний ния p n N ний N n,% I 34 19 55,9 34 23 67,«А» II 34 22 64,7 34 25 73, I 34 3 8,8 32 3 9,«В» II 34 6 17,6 34 5 14, I 34 22 64,7 34 19 55,«С» II 34 26 76,4 34 21 61, I 34 4 11,8 32 2 6,«D» II 34 5 14.7 34 3 8,Рис.15 Сопоставление результатов рас- Рис.16 Сопоставление результатов расчета чета и эксперимента при положении мои эксперимента при движении дели лагом к волнению модели на попутном волнению Опрокидывание на нерегулярном волнении происходит через несколько колебаний при воздействии группы высоких волн примерно одинаковой интенсивности, т.е. пакетов волн, близких к регулярным.

При воздействии на судно разрушающейся волны – наиболее безопасным является судно «D» – гладкопалубное судно с баком (бак до 7 теоретического шпангоута), без фальшборта и «В» – гладкопалубное судно с баком (бак до 4 теоретического шпангоута), без фальшборта. Установка фальшборта на главной палубе судна варианты «А» и «С» приводит к резкому повышению вероятности опрокидывания. Эксперименты убедительно показали, что модели опрокидываются, попадая под удар гребня разрушающейся волны, даже и в том случае, когда их остойчивость выше требуемой Правилами Регистра. Это относится как к случаю постановки лагом, так к случаю набегания волн с кормовой четверти.

Опыты наглядно показали, что количество воды, попадающей на палубу и гидродинамически воздействующей на палубу в кормовой части, может в 2 - 3 раза превышать количество воды, попадающей на палубу при качке модели лагом к волне. Попадающая на палубу с некоторой начальной скоростью вода очень быстро распространяется по всей длине палубы. Поэтому оценке остойчивости малотоннажных рыболовных судов при ходе на попутном волнении в условиях заливания палубы с кормы необходимо уделять особое внимание.

Опыты показали, что остойчивость малотоннажных рыболовных судов, отвечающая требованиям Регистра и ИМО, не гарантирует безопасности мореплавания в условиях заливания палубы.

В качестве дополнительных требований к остойчивости малотоннажных судов необходимо ввести требование к величине начальной метацентрической высоте, во многом определяющей поведение судна с водой на палубе. Возможно также введение требования к величине плеча статической остойчивости при 200, дифференцированного в зависимости от длины судна, а также по возможности увеличить положительную часть диаграммы статической остойчивости не менее 60-80°, что уже получило частичное отражение в Правилах классификации и постройки малых морских рыболовных судов Регистра в 2005 г.

Пятая глава посвящена рассмотрению прикладных задач оценки безопасности малотоннажных рыболовных судов в различных ситуациях, опасных с точки зрения опрокидывания и выбору основных элементов судна на начальной стадии проектирования с учетом условий эксплуатации.

Представленные в пятой главе методы оценки остойчивости распространяются на малотоннажные рыболовные и грузовые суда, длина которых не превышает 45 м и характеристики которых удовлетворяют условиям:

L/B = 3,20 – 7,50; B/d = 2,00 – 3,80; D/d = 1,05 – 2,20; = 0,55 – 0,92;

= 0,55 – 0,85; Fr = 0,05 – 0,40; f/B = 0,100–0,250; hf/B = 0,065–0,300 (20) к 0,30.

Суда длиной менее 25 м рекомендуется относить к рассматриваемой группе судов независимо от величины относительной приведенной площади палубного колодца и относительной высоты борта.

Пересчет остойчивости должен применяться к рыболовным и грузовым судам на всех стадиях проектирования, начиная с эскизного проекта, к судам, находящимся в эксплуатации при прохождении ими периодического и внепериодического освидетельствования, а также при замене или переработке информации об остойчивости. Результаты проверочных расчетов и соответствующие рекомендации капитану должны быть отражены в информации об остойчивости. Остойчивость малотоннажных (до 45 м) рыболовных судов должна быть проверена для всех состояний нагрузки, предусмотренных для рыболовных и грузовых судов действующими Правилами Регистра и ИМО за исключением случаев выхода судна в рейс или на промысел с полными судовыми, промысловыми и технологическими запасами без учета обледенения. В случае выхода судна в рейс или на промысел с полными судовыми, промысловыми и технологическими запасами остойчивость судна должна отвечать общим требованиям к остойчивости неповрежденных судов Регистра и ИМО.

К опасным, с точки зрения потери остойчивости, относятся следующие расчетные ситуации:

• оценка остойчивости малотоннажных рыболовных судов при ходе на попутном волнении в условиях заливания палубы с кормы;

• оценка остойчивости малотоннажных рыболовных судов при ходе на попутном волнении в условиях воздействия шквалистого ветра;

• оценка остойчивости малотоннажных рыболовных судов стоящих лагом к интенсивному регулярному волнению в условиях заливания палубы;

• оценка остойчивости малотоннажных рыболовных судов при ходе на попутном волнении в условиях самопроизвольного разворота (брочинга);

• дополнительная проверка остойчивости малотоннажных рыболовных судов на промысле;

• методика оценки остойчивости судов кошелькового лова, перевозящих свежую рыбу в трюмах наливом.

Существующие методики оценки остойчивости малотоннажных рыболовных судов стоящих лагом к интенсивному регулярному волнению в условиях зали вания палубы, остойчивости судов кошелькового лова, перевозящих свежую рыбу в трюмах наливом, а также дополнительная проверка остойчивости малотоннажных рыболовных судов на промысле откорректированы автором по результатам систематических теоретико-экспериментальных исследований.

В соответствии с требованиями ИМО, предусматривается дополнительная проверка остойчивости малотоннажных рыболовных судов на промысле, которые во время промысловых операций могут оказаться под кренящим воздействием сил от орудий лова. В информации об остойчивости судна должны содержаться следующие указания для капитана: если при выборке орудий лова возникают углы крена, превышающие 100, или палуба начинает входить в воду, необходимо немедленно уменьшить тяговое усилие промысловых механизмов.

Методика оценка остойчивости малотоннажных рыболовных судов при ходе на попутном волнении в условиях заливания палубы с кормы разработана автором и одобрена Российским морским регистром судоходства.

В соответствии с рекомендациями по учету заливания палубы при движении на попутном волнении судно должно выдерживать заливание палубы, кроме того, во избежание опасных углов крена, возникающих вследствие снижения остойчивости, наименьшее значение метацентрической высоты, вычисленное с учетом попутного волнения и воды в палубном колодце должно быть положительным.

В случае, когда удовлетворение критерия нецелесообразно по каким-либо соображениям, следует определить предельные условия эксплуатации судна и записать их в Информацию об остойчивости в качестве рекомендаций капитану.

Выбор расчетной волны. За расчетную принимается такая волна, длина ко торой равна длине судна, а крутизна (отношение высоты волны к ее длине) hw/ принимается по табл.7. Промежуточные значения определяются линейной интерполяцией.

Таблица Выбор параметров расчетной волны 20 25 30 35 40, м hw/ 0.108 0.100 0.093 0.089 0.084 0.0Построение исходной диаграммы статической остойчивости судна (l). Исходная диаграмма статической остойчивости строится для каждого варианта на грузки с помощью общеизвестных методов статики корабля. В случае, когда проверяется по настоящей методике остойчивость судна, полные расчеты остойчивости для которого были выполнены ранее по действующим Правилам Регистра и ИМО исходная диаграмма статической остойчивости судна может быть взята из соответствующего документа или рассчитана с использованием интерполяционных кривых плеч остойчивости формы. Учет надстроек и рубок, а также возможного сопутствующего дифферента в расчетах остойчивости производится в соответствии с действующими Правилами Регистра и ИМО. Расчет поправок на влияние свободных поверхностей жидкости следует производить в соответствии с «Инструкцией по учету влияния свободных поверхностей жидких грузов на остойчивость судна» Регистра. На всех диаграммах статической остойчивости должен быть отмечен угол входа кромки фальшборта в воду (12).

Расчет диаграммы статической остойчивости на вершине расчетной попутной волны (lr). Плечи статической остойчивости судна при положении на вершине попутной расчетной регулярной волны определяются путем исправления на влияние попутного волнения плеч статической остойчивости на тихой воде. Ординаты расчетной диаграммы остойчивости для положения судна на вершине попутной волны определяются выражением (14).

Диаграмма плеч кренящего момента от воды в палубном колодце (lw). Элементы палубного колодца определяются расчетом по теоретическому чертежу с учетом общего расположения судна. Расчет плеч кренящего момента от воды в палубном колодце производится по зависимостям (7,8,15,17).

На участке углов крена от угла входа кромки палубы в воду до угла входа кромки фальшборта в воду кривая плеч кренящего момента от воды в палубном колодце заменяется отрезком прямой.

Определение критической диаграммы статической остойчивости. Критическое возвышение центра тяжести судна в расчетной ситуации определяется из условия равенства площадей «а» и «в» на рис.17 (условие равенства работ восстанавливающего момента судна соответствующего расчетной диаграмме статической остойчивости и кренящего момента от воды на палубе судна).

Методом последовательных приближении добиваемся, равенства площадей «а» и «в» и получаем искомую диаграмму статической остойчивости. Значение аппликаты центра тяжести судна в рассматриваемой ситуации будет критическим.

Дополнительный критерий остойчивости. Минимальное допустимое значение начальной метацентрической высоты не может быть меньше значения, при ко тором статический крен от воды на палубе равен углу в 3/4 от угла входа фальшборта в воду:

h h k ф = 0,. (21) B d ф Метод расчета критической диаграммы остойчивости в условиях заливания палубы на попутном волнении хорошо зарекомендовал себя при экспериментальной проверке (см. рис.18,19), его элементы могут быть использованы при корректировке существующей информации об остойчивости, а также в качестве параметров при расчете элементов проектируемого судна на его разных стадиях, при выборе его архитектурно-конструктивного типа.

Систематические расчеты остойчивости типовых малотоннажных судов промыслового флота, эксплуатирующихся в настоящее время показали, что именно ситуация движения судна на попутном волнении в условиях заливания палубы является наиболее жесткой по отношению к остальным расчетным оценкам и определяющей при оценке безопасности мореплавания малотоннажных рыболовных судов.

l, м lW l a lr b ф o Рис.17 Определение критической диаграммы остойчивости z gкрит = 0,256м (по Регистру) zg = 0.253 м z gкрит = 0,242м. (по условиям заливания) zg = 0.239 м число опытов Рис.18 Результаты экспериментальной проверки критерия остойчивости при движении судна на попутном волнении в условиях заливания палубы - результаты, относящиеся к испытаниям на попутном волнении;

- результаты, относящиеся к испытаниям на попутном нерегулярном волнении. темным цветом обозначено опрокидывание модели z,м g 3,z п о Р М Р С g к р 3,ф а к т и ч е с к и е з н а ч е н и я 3,z по усл о в ию g к р з ал ив ан ия п а л у б ы на в о з в р а щ е н и е с по пу т но м в о л н е н и и 3,п р о м ы с л а 1 0 % з а п а с о в, 2 0 % у л о в а в т р ю м е 3,п о р о ж н е м в ы х о д н а п р о м ы с е л, 1 0 0 % п р о м ы с е л, 2 5 % 3,з а п а с о в з а п а с о в, у л о в н а п а л у б е D, т 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 Рис.19 График предельных аппликат центра тяжести судна МКТМ «Бателла» ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ В итоге выполненного исследования получены новые научные результаты, разработаны инженерные методы расчета и сформулированы предложения и конкретные практические рекомендации по учету особенностей эксплуатации малотоннажных рыболовных судов в штормовых условиях при проектировании, которые использованы при разработке Правил классификации и постройки малых морских рыболовных судов Российского морского регистра судоходства 2005г.

В заключении приведены основные результаты работы, которые сводятся к следующему:

1. Выполнен обстоятельный анализ аварийной статистики с малотоннажными судами в условиях заливания палубы. Аварийная статистика показала, что малотоннажные промысловые и транспортные судна часто гибнут от потери остойчивости на попутном и косом попутном волнении.

2. Сформулированы типичные аварийные ситуации с малотоннажными промысловыми судами в штормовых условиях.

3. Определены значимые характеристики судов, влияющие на безопасность мореплавания в штормовых условиях: главные размерения и их соотношения, коэффициенты полноты корпуса, высота надводного борта, объем «палубного колодца» и др.

4. На основании статистического принципа определены минимальные требования к остойчивости, а именно: к начальной метацентрической высоте; параметрам диаграммы статической остойчивости; а также к минимальному углу входа палубы в воду.

5. Проведены систематические модельные испытания мореходных качеств с моделями малотоннажных судов промыслового флота, в которых выявлено влияние на процесс опрокидывания архитектуры судна.

6. Уточнена физическая модель поведения судна в штормовых условиях при заливании палубы.

7. Разработана математическая модель движения малотоннажного промыслового судна на попутном волнении в условиях заливания палубы с кормы.

8. Разработаны практические методы оценки остойчивости малотоннажных промысловых судов в условиях заливания палубы и влияния орудий лова на остойчивость.

9. Предложены критерии оценки остойчивости в форме, пригодной для целей нормирования и экспертизе фактических аварий. Сформулированные предложения по корректировке Правил Российского морского регистра судоходства нашли свое отражение в практической деятельности Регистра. Включены ранее не рассмотренные расчетные ситуации для малотоннажных морских рыболовных судов: судно, идущее на попутном волнении при заливании палубного колодца с кормы; судно с орудиями лова за бортом под действием тяги промысловых механизмов; воздействие на судно разрушающегося волнения.

10. Проведена экспериментальная проверка предложенных критериев безопасности судна.

11. Расчеты степени жесткости Правил Российского морского регистра судоходства и требований ИМО показали, что в целом нормы ИМО мягче требований Российского морского регистра судоходства.

12. Систематические расчеты анализа критерия ИМО в части учета заливаемости судов привели к заключению о его неработоспособности и большой степени схематизации, приводящей к ошибкам в опасную сторону при использовании его для оценки остойчивости малых рыболовных судов с водой в палубном колодце.

13. Критерий, учитывающий влияние заливания палубы на остойчивость, целесообразно ввести в Правила Регистра с поправками, которые обеспечивали бы его большую жесткость при малых высотах надводного борта и меньшую жесткость при больших высотах надводного борта в согласии с предлагаемыми нормативами.

14. Для эксплуатирующихся судов Российским морским регистром судоходства признана необходимость дополнения информации об остойчивости судна для капитана, способствующая повышению стандарта безопасности.

15. Разработаны практические методы определения критических возвышений центра тяжести при проектировании судов.

16. Показано, что предложенные методы оценки остойчивости должны применяться к малотоннажным промысловым судам на всех стадиях проектирования.

17. Выполнено обоснование выбора конструктивных элементов малотоннажных промысловых судов, ориентированных на условия эксплуатации.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

Публикации в изданиях Перечня ВАК РФ:

1.Ярисов В.В. О необходимости корректировки Правил Российского морского регистра судоходства в части остойчивости малых (до 45 м) рыболовных судов // Морской вестник.- СПб.: «Мор. Вест.».- 2006 - № 2(18).- С. 74-77.

2.Ярисов В.В. Анализ статистики аварийности малотоннажных судов на попутном волнении в условиях заливания палубы // Рыбное хозяйство.- М.: «ФГУП Национальные рыбные ресурсы»-2006 - №4.- С. 72-74.

3.Ярисов В.В. Экстремальные условия волнения в оценке остойчивости малых рыболовных судов // Транспортное дело России.-2006 –Специальный выпуск №6.- С.28-31.

4.Ярисов В.В. Формальная оценка безопасности при расчете остойчивости судов в условиях эксплуатации, опасных с точки зрения опрокидывания // Судостроение.- СПб.: «ФГУП ЦНИИТС»-2006 - №4.- С.24-27.

5.Ярисов В.В. Сравнение совокупности критериев ИМО с нормами остойчивости Российского морского регистра судоходства // Морской вестник.- СПб.:

«Мор. Вест.».- 2007 - № 4(24).- С. 98-102.

Моногроафия:

6.Ярисов В.В. Накренение и опрокидывание малотоннажного судна при его заливании попутном волной: Монография.- Калининград: Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота, 2003.- 139с. Статьи в сборниках научных трудов:

7.Ярисов В.В. Анализ аварий рыболовных судов от потери остойчивости в условиях заливания палубы. //Проектирование и нормирование мореходных качеств судов: Труды КТИРПХ, 1994. - С. 114 - 130.

8.Ярисов В.В. Исследование остойчивости, качки и заливаемости судов на попутном волнении в условиях заливания палубы с помощью математического и физического экспериментов. //Проектирование и нормирование мореходных качеств судов: Труды КТИРПХ, 1994. - С. 130 - 144.

9.Ярисов В.В., Ананьев Д.М. Накренение и опрокидывание малотоннажного судна при его заливании попутной волной // Научно – технический сборник Российского морского регистра судоходства. Вып. 20.-Ч.1.-СПб.: РМРС.- С.43-– (автор 90%).

10.Ярисов В.В. Анализ отдельных аварий малотоннажных рыболовных судов на попутном волнении // Безопасность мореплавания и ведения промысла: Сб.

Департамента по рыболовству.- Вып. 106.- СПб.: Гидрометеоиздат, 1997.- С. 38-44.

11.Ярисов В.В. Экспериментальная оценка остойчивости малотоннажных судов в условиях заливания попутной волной // Безопасность мореплавания и ведения промысла: Сб. Департамента по рыболовству.- Вып. 107.- СПб.: Гидрометеоиздат, 1997.- С. 29-36.

12.Ярисов В.В., Нгуен Х.А. Практические способы расчета степени риска опрокидывания судна в различных условиях плавания, опасных с точки зрения опрокидывания // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. Вып. 22.-СПб.: РМРС,1999.- С.127 –132- (автор 90%).

13.Ярисов В.В. Опасные ситуации при оценке безопасности мореплавания различных типов судов // Эксплуатация и проектирование судов и орудий лова: Сб.

БГАРФ.- Вып. 28.- Калининград: БГАРФ, 1999.- С. 29-32.

14.Ярисов В.В. Опасные ситуации и методы определения критических возвышений центра тяжести судов, перевозящих зерновые сыпучие грузы // Эксплуатация и проектирование судов и орудий лова: Сб. БГАРФ.- Вып. 38.- Калининград:

БГАРФ, 2000.- С.7-14.

15.Ярисов В.В. Предложения по корректировке Правил Российского морского регистра судоходства в части остойчивости малых (до 45 м) рыболовных судов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства.

Вып. 24.-СПб.: РМРС, 2001.- С.105 –116.

16.Ярисов В.В. Определение эквивалентных характеристик инерции, демпфирования и остойчивости судов с жидкими грузами в длиннопротяженных отсеках корпуса // Эксплуатация и проектирование судов и орудий лова: Сб. БГАРФ.- Вып. 50.- Калининград: БГАРФ, 2002.- С.39-52.

17.Ярисов В.В. Экстремальные условия волнения в оценке остойчивости малых морских рыболовных судов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. Вып. 29.-СПб.: РМРС, 2006.- С.105 –116.

Статьи в материалах конференций:

18.Habaznya K.V.,Yarisov V.V., Gaponov V.N. The Mathematical Model Investigation of Ship’s Rolling on Following Waves with Water on the Upper Deck // Proc. of International Symposium on Hydro – and Aerodynamics in Marine Engineering.HADMAR’91.-Varna:BSHC,1991.-Vol.2.-р.89-92. – (автор 80%).

19.Yarisov V. Heeling and Capsizing of Small Vessels While Green Water Shipping in Following Waves // Proc. of The 6-th International Conference on Stability of Ships and Ocean Vehicles.- STAB’97.-Varna: BSHC,1997.-Vol.1.-p.151-162.

20.Yarisov V. Analysis of Particular Capsizing of Smaller Fishing Vessels in Following and Quartering Following Wave in Conditions of Green Water Shipping// Proc.

of VIII Congress IMAM.- Istanbul.-1997.-Vol.2.-p.6.1-21-6.1-25.

21.Ярисов В.В. Обеспечение безопасности мореплавания малотоннажных судов с большим палубным колодцем в условиях заливания палубы при движении на крупном волнении // Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики: Тезисы докладов 38 Крыловских чтений.- СПб.: ЦНИИ им. акад.

А.Н.Крылова-НТО судостроителей им. акад. А.Н.Крылова, 1997.- С.141.

22.Ярисов В.В. Теоретико-экспериментальная оценка остойчивости малотоннажных судов в условиях заливания попутной волной // -Tarptautines Konferencijos pranesimu medziaga “Transporto Priemones-98”.- Kaunas:КТU.-1998.-p.225-358.

23.Ananiev D.M., Yarisov V.V.About the Biggest Height of Irregular Waves//Proc. of Second International Shipbuilding Conference.- ISC’1998.SPb:KSRI,1998.-Section A.-p.478.

24.Yarisov V.V. Comparative Analysis of Methods and Criteria of Ship’s Stability With Large Angles of Heel Taking Into Account Ship’s Peculiarities in Various Navigation Conditions//Proc. of Second International Shipbuilding Conference.- ISC’1998.SPb:KSRI,1998.-Section A.-Vol. 1.-p.254.

25.Ярисов В.В., Нгуен Х.А. Взгляд на концепцию безопасности мореплавания в соответствии с требованиями Резолюции ИМО А 471(18) от 04.11.1993г.

(МКУБ) // Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики:

Тезисы докладов 39 Крыловских чтений.- СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.КрыловаНТО судостроителей им. акад. А.Н.Крылова, 1999.- С.111-112. –(автор 90%).

26.Ярисов В.В., Шарфи М.Б.Х. О необходимости корректировки требований к остойчивости малотоннажных рыболовных судов, исходя из специфики их эксплуатации// Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики:

Тезисы докладов 39 Крыловских чтений.- СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.КрыловаНТО судостроителей им. акад. А.Н.Крылова, 1999.- С.124-125. –(автор 90%).

27.Yarisov V.V. Analysis of Capsizing Statistics of Smaller Vessels in Following and Quartering Following Wave in Condition of Green Water Shipping // Proc. of International Congress Ship and Maritime Transport.- SMT’1999.-Hamburg :ISSUS,1999.p.217-228.

28.Ярисов В.В. Обеспечение безопасности мореплавания малотоннажных рыболовных судов // Материалы второй международной конференции по управлению безопасностью мореплавания и подготовке морских специалистов. SSN’99.- Калининград: БГАРФ, 2000.- С.325-331.

29.Ярисов В.В. Проблемы перехода от детерминированных к вероятностным методам нормирования остойчивости // Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики: Тезисы докладов 40 Крыловских чтений.- СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова-НТО судостроителей им. акад. А.Н.Крылова, 2001.- С.98100.

30.Ярисов В.В. О связи вероятностного и детерминированного подходов при нормировании мореходных качеств судов // Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров: Материалы V Межвузовской научно-технической конференции аспирантов, докторантов и соискателей.- Калининград: БГАРФБ 2002.- С.140-143.

31.Ярисов В.В., Стригин А.Г., Ульд С.Ш. Влияние промысловых операций на безопасность мореплавания промыслового судна // Научно-технические разра ботки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров: Материалы V Межвузовской научно-технической конференции аспирантов, докторантов и соискателей.- Калининград: БГАРФ, 2002.- С.144-150. –(автор 60%).

32.Yarisov V., Kuteynikov M. Application of Formal Safety Assessment (FSA) procedure During Ships Stability Control Under Different Operating Conditions // Proc.

of Third International Shipbuilding Conference.- ISC’2002.-SPb:KSRI,2002.-Section A.p.185-189. – (автор 80%) 33.Ярисов В.В. Взгляд на концепцию безопасности мореплавания малотоннажных рыболовных судов// Материалы международного научно-технического конгресса по безопасности.- М.: Научно-издательский центр «Инженер», 2005.С.110-111.

34.Ярисов В.В. Влияние экстремальных условий волнения на эксплуатацию малых морских рыболовных судов// Материалы пятой международной конференции по управлению безопасностью мореплавания и подготовке морских специалистов.- SSN’2005.- Калининград: БГАРФ, 2006.- С.105-121.

Учебные пособия:

35.Ярисов В.В. Особенности эксплуатации малотоннажных судов на попутном волнении в условиях заливания палубы в свете обеспечения безопасности мореплавания: Учеб. пособие.- СПб: Судостроение, 2003.-48с.- Допущено Управлением кадров и учебных заведений Государственного комитета Российской Федерации по рыболовству в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальности 240200 "Судовождение" и организаций, эксплуатирующих малотоннажный флот.- Рекомендовано УМО по водному транспорту в качестве учебного пособия для курсантов (студентов) вузов водного транспорта по специальности 240200 "Судовождение".

36.Гольденберг И.З., Кулагин В.Д., Ярисов В.В., Ярков И.А. Теория, устройство судов и техническое обслуживание. Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы "Расчет посадки, остойчивости, ходкости, управляемости и характеристик качки судна в эксплуатационных условиях" для курсантов (студентов) дневных и заочных факультетов высших учебных заведений по специальности 240200 "Судовождение". - Калининград: БГАРФ, 2004.-58с.- Рекомендовано УМО по водному транспорту в качестве учебного пособия для курсантов (студентов)вузов водного транспорта по специальности 240200 "Судовождение" – (автор 25%).

37.Гарькавый В.В., Уткин А.И., Ярисов В.В.Эквивалентная модель качки корабля с жидким грузом в длиннопротяженных отсеках корпуса: Учебное пособие для курсантов и аспирантов судоводительского факультета.- Калининград: БГАРФ, 2004.-66с.-Рекомендовано УМО по водному транспорту в качестве учебного пособия для курсантов (студентов) вузов водного транспорта по специальности 240200 "Судовождение" - (автор – 30%).

38.Ярисов В.В. Анализ аварий судов от потери остойчивости в условиях заливания палубы: Учебное пособие.- СПб: Судостроение, 2005.-128с.- Рекомендовано УМО по водному транспорту в качестве учебного пособия для курсантов (студентов) вузов водного транспорта по специальности 240200 "Судовождение".

Ярисов Владимир Владимирович Учет особенностей эксплуатации малотоннажных рыболовных судов в штормовых условиях при проектировании Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Подписано в печать 25.03. 2008г. Формант 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд.л. 2,8. Тираж 150 экз. Заказ № 4Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота.

Редакционно-издательский отдел БГАРФ, 236029, г. Калининград, ул. Молодежная







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.