Расчеты по снятию судна с мели

     2.1.1. Силы, действующие на судно, сидящее на мели

    Реакция грунта (сила давления судна на грунт). При посадке на мель уменьшается осадка судна, т.е. происходит как бы потеря его водоизмещения, которая приводит к нарушению равновесия между весом судна и силами поддержания воды.

Величина потерянного водоизмещения ΔD определяется по формуле :

ΔD = q (  -  ) ,

где   q - число тонн на 1 м осадки (определяется по грузовой шкале с учетом плотности воды или из формуляра судна).

Средняя осадка до посадки на мель рассчитывается по формуле

d_ср = (d_н + d_к)/2 (м)

где:  d_н, d_к - соответственно осадки носом и кормой до посадки на мель (с

        учётом расходования грузов за время плавания до посадки на мель).

Средняя осадка после посадки на мель рассчитывается по формуле.

d'_ср = (d'_н + d'_к)/2

где:  d'_н, d'_к - осадки носом и кормой, снятые после посадки на мель.

Реакция грунта R, кН, рассчитывается по формуле:

R = DD ·g

где:  g - ускорение свободного падения.

ΔD = 2460∙(8,8 – 8,7) = 246 (т)

R = 246∙9,81 = 2413,3 (кН)

При повреждении корпуса и поступлении воды внутрь судна сила реакции грунта увеличивается на величину веса влившейся воды.

Сила присасывания грунта - прилипание к корпусу частиц грунта, создающих тем больший эффект присасывания, чем большей вязкостью обладает грунт. Наибольшее присасывание наблюдается у вязкой глины.

Сила ударов волн при длительном воздействии приводит к разрушению корпуса. При снятии с мели, как правило, оказывает положительное влияние, раскачивая корпус, и тем самым уменьшает силу присасывания и силу трения корпуса о грунт.

Сила давления ветра в зависимости от направления ветра увеличивает или уменьшает тяговое усилие, необходимое для снятия судна с мели.

 

    2.1.2. Снятие с мели работой машины на задний ход

В первую очередь необходимо определить стягивающее усилие F_ст, необходимое для снятия с мели

F_ст = f·R (кH)

где f - коэффициент трения корпуса о грунт (зависит от характера грунта и выбирается из таблицы 10.1 [1] ). Если характер грунта неизвестен, то f принимается равным 0,5.

Затем из паспортной диаграммы тяги или расчетными методами находим силу тяги винта на задний ход Р_зх..

F_ст = 0,35∙2413,3 = 844,7 (кН)

Упор гребного винта на заднем ходу принимаем равным 80% упора винта на швартовых.

Р_зх = 0,8∙825 = 660 (кН)

Так как упор винта гораздо меньше необходимого стягивающего усилия, для снятия судна с мели придется использовать один из методов уменьшения силы реакции грунта или их комбинацию: дифферентование, кренование, частичную разгрузку.

 

    2.1.3. Снятие судна с мели путем частичной разгрузки

При частичной разгрузке определяется масса груза Р, подлежащего выгрузке, с тем чтобы судно могло самостоятельно сняться с мели работой машины на задний ход.

Общее количество груза, подлежащее снятию с судна равно величине потери водоизмещения, то есть:

Р = ΔD = 246 т.

Определяем дифферентующий момент на 1 м:

Рассчитываем абсциссу точки приложения равнодействующих сил реакции грунта:

;

;

Δd_H = 0,7 м; Δd_K = - 0,5 м.

Находим количество груза, необходимого для выгрузки из носового трюма:

Количество груза, необходимого для выгрузки из кормового трюма:

 

Рассчитываем осадку судна после снятия груза

- носом:

- кормой:

Находим поправки на поперечную и продольную метацентрические высоты:

,

,

где:                               ;

=0,88 + 0,04 = 0,92 (м)

= 145 – 1,95 =143 (м)

Вывод: Исходя  из расчетов можем сделать вывод, что потери остойчивости незначительные и изменение осадки судна позволяет сняться с мели самостоятельно.

 

    2.1.4 Снятие судна с мели кренованием

 

    Креновать судно можно перекачкой топлива, балласта или перемещением груза с борта, находящегося на мели, на другой борт до тех пор, пока главная палуба не войдет в воду.

 

Общее количество груза, подлежащее снятию с судна равно величине потери водоизмещения, то есть:

Р = ΔD = 145 т.

Определяем дифферентующий момент на 1 м:

Общее количество груза, подлежащего снятию с судна:

 (т)

Р = 246 (т)

Рассчитываем абсциссу точки приложения равнодействующих сил реакции грунта:

;

;

Δd_H = 0,3 м; Δd_K = - 0,1 м.                  

Находим количество груза, необходимого для выгрузки из носового трюма:

Количество груза, необходимого для выгрузки из кормового трюма:

Находим ординату точки приложения равнодействующей силы реакции грунта:

Знак (+) при крене на левый борт.

Кренящий момент для снятия судна с мели создается снятием груза с координатами х=90,9 и у=8,2:

Находим поправки на поперечную и продольную метацентрические высоты:

,

,

где:                               ;

=0,88 – 0,04 = 0,92 (м)

= 145 – 1,95 =143 (м)

Вывод: Из расчетов видно, что в данном случае остойчивость судна сохраняется и можно произвести самостоятельное снятие с мели.

 

    2.1.5 Снятие судна с мели дифферентованием

 

Способ применяется в том случае, когда носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубины.

Определяем дифферентующий момент на 1 м:

Находим количество груза, необходимое для перемещения по судну:

Рассчитываем осадку судна после перемещения груза

- носом:

- кормой:

Вывод: Исходя из расчетов можем сделать вывод, что изменение осадки судна позволяет сняться с мели самостоятельно.

 

    2.1.6 Снятие судна с мели с использованием частичной разгрузки  

                и с учетом работы ГД на задний ход

Общее количество груза, подлежащее снятию с судна равно величине потери водоизмещения, то есть:

Р = ΔD = 145 т.

Определяем дифферентующий момент на 1 м:

Рассчитываем абсциссу точки приложения равнодействующих сил реакции грунта:

;

;

Δd_H = 0,7 м; Δd_K = - 0,5 м.

 

Усилие, необходимое для снятия судна с мели равняется 427 килоньютонам.

Находим усилие для снятия судна с мели с учетом работы на задний ход:

Масса груза, которую необходимо снять с судна, чтобы сняться с мели работой на задний ход:

Количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:

Количество груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма:

Р_К  = 53,6 – 72,6 = -19 (т)

Находим поправки на поперечную и продольную метацентрические высоты:

,

,

где:                               ;

= 0,88+0,008=0,888 м.

 = 145-0,45=144,55 м.

Вывод: Для снятия судна с мели при работе главных двигателей на задний ход необходимо выгрузить 53,6 т груза.

Изменения метацентрических высот столь малы, что их можно не принимать во внимание.

 

    2.1.7. Использование якорного устройства для снятия с мели

 

Для создания дополнительного стягивающего усилия и уменьшения давления корпуса на грунт при посадке на мель носовой оконечностью судна можно использовать якорное устройство. Становые якоря при помощи грузовых стрел или кранов заводятся как можно дальше в корму. Во время снятия с мели сила тяги брашпиля дополняет силу тяги винта на задний ход. Завозка на шлюпках становых якорей, стоп-анкеров, особенно на современных крупнотоннажных судах, как правило, невозможна и обычно не дает положительных результатов.

 

    2.2. Снятие с мели с помощью других судов

 

Буксировка наиболее часто используется для снятия судна с мели с посторонней помощью. Рассчитывается необходимое стягивающее усилие и если оно соизмеримо с суммарной силой тяги винтов судов-спасателей, то снятие с мели возможно буксировкой. По возможности машина аварийного судна должна работать на задний ход: при этом кроме создания дополнительного стягивающего усилия, из-за вибрации уменьшается присасывание корпуса к грунту и уменьшается коэффициент трения корпуса о грунт.

Типичная схема буксировки при стягивании судна с мели приведена на Рисунке 10.

 

Рисунок 10 – Схема расположения спасателей

при снятии судна с мели

 

При такой расстановке стягивающее усилие F определяется по формуле:

F = (P₁ + P_я1) + (Р₂ + Р_я2)cosα₂ + (Р₃ + Р_я3)cosa₃ + Р_зх (кН).

где Р₁, Р₂, Р₃, Р_зх - силы тяги винтов судов;

Р_я1, Р_я2, Р_я3 - силы тяги, создаваемые якорными устройствами судов-спасателей.

 

    2.3. Снятие с мели буксировкой рывками

 

Буксировка рывками используется в случае, когда стягивающее усилие недостаточно для снятия аварийного судна с мели. При рывке возникают силы инерции, которые могут многократно превысить разрывную прочность буксирного троса. Чтобы этого не произошло, необходимо рассчитать допустимую скорость буксировщика к моменту начала рывка.

Во время разгона до скорости V буксировщик водоизмещением D накапливает кинетическую энергию:

E_k = DV²/2

которая переходит в потенциальную энергию упругой деформации буксирного троса Е_п:

Е_п = l_тР²_раз/8d²e

где l_т - длина буксирного троса, (м);

Р_pаз - разрывное усилие троса (кН);

d- диаметр троса (мм);

e- упругость троса (e = 37 кН/мм)

Приравнивая Е_к и Е_п находим допустимую скорость буксировщика, при которой усилия в буксирном тросе не превышают половины его разрывного усилия:

 

    2.4. Снятие с мели устройством канала и размывом грунта

 

Устройство каналов с размывом грунта используется на мягких грунтах, когда другие способы снятия судна с мели не дали положительных результатов. Схема устройства канала показана на Рисунке 11.

Обычно для размыва грунта используются специализированные суда-спасатели, буксиры, ледоколы. Поскольку эффективность размыва находится в прямой зависимости от уклона гребного вала, на судне-спасателе создается максимально возможный дифферент на корму. Далее спасатель становится на якоря на безопасной глубине и заводит на аварийное судно стальные; швартовы. После обтягивания якорных цепей и швартовых он дает ход, постепенно увеличивая обороты. Направление размыва грунта и ширина канала определяются перекладками руля и разворотами судна-спасателя с помощью якорей и швартовых. Во время работы промерами периодически контролируются глубины и ведется наблюдение за струей от винтов. Отсутствие в струе частиц грунта свидетельствует о том, что размыв на данном участке закончен.

 

Рисунок 11 – Устройство канала размывом грунта

    2.4 Действия экипажа судна при посадке на мель

При непреднамеренной посадке судна на мель вахтенный помощник капитана должен:
• остановить главный двигатель, руль поставить в диаметральную плоскость судна;
• объявить общесудовую тревогу - аварийные партии действуют согласно судового расписания по борьбе с водой;
• дать команду о контрольной откачке из льял;
• поднять в соответствии с МППСС огни или знаки – «судно на мели»;
• зафиксировать в судовом журнале время касания грунта, курс и скорость перед посадкой, крен, координаты;

Посадка судна на мель может быть преднамеренной, когда есть угроза затопления на большой глубине (например, в результате столкновения судов).

Действия экипажа в этом случае:
• объявить общесудовую тревогу;
• выбрать место выброса на мель с учетом всех обстоятельств, которые имели бы положительный результат при снятии с мели;
• уменьшить скорость судна до минимальной, но достаточной для управления судном;
• в момент касания грунта руль поставить в диаметральную плоскость судна, немедленно застопорить главный двигатель;
• после посадки на мель заполнить носовые балластные танки, а при малом уклоне грунта заполнить и другие танки для уменьшения разворота судна лагом к волне.

Как при преднамеренной, так и при аварийной посадке судна на мель рекомендуется использовать становые якоря. Вытравленные на большую длину якорные канаты будут удерживать судно от дальнейшего смещения в сторону берега под воздействием волн, а также могут быть использованы для создания дополнительного усилия при снятии с мели.

Действия экипажа судна после посадки судна на мель. Аварийная партия проверяет закрытие водонепроницаемых и противопожарных дверей, осматривает корпус судна, определяет характер и размеры повреждений и в случае поступления воды внутрь судна приступает к борьбе за живучесть. Далее:
• сообщить в спасательно-координационный центр (СКЦ) об обстоятельствах посадки на мель и докладывать об изменении обстановки каждые 2–4 часа;
• установить связь с судами, находящимися поблизости;
• принять все возможные меры для предотвращения загрязнения моря нефтепродуктами;
• произвести расчет приливоотливных явлений в месте посадки на мель;
• постоянно производить контроль уровня воды в льялах и междудонных отсеках, при этом определять и вкус воды (пресная/соленая). Шум выходящего воздуха при откручивании пробки мерительной трубки говорит о том, что в этот отсек поступает вода;
• принять меры по заделке пробоины и откачке воды;

• составить схематический план судна с нанесением района соприкосновения с грунтом, глубин, рода грунта, а также с указанием расположения водонепроницаемых переборок, машинного отделения, грузовых люков (Рисунок 12);
• составить планшет глубин (Рисунок 13);
• определить возможность самостоятельного снятия с мели или запросить помощь спасательной службы;
• при приближении шторма или в штормовую погоду принять меры по закреплению судна на мели путем взятия балласта или затопления отсеков.

 

Рисунок 12 – Схематический план судна:

1 – значения осадок судна; 2 – характер грунта; 3 – измеренные глубины;

4 – район контакта с грунтом; 5 – шкала осадки кормой; 6 – линия осадок;

7 – шкала осадки носом.

 

Рисунок 13 – Планшет глубин

    2.5 МППСС – 72: Огни, знаки и звуковые сигналы судна,

                                        стоящего на мели

 

Судно на мели должно выставлять на наиболее видном месте:

в носовой части судна – белый круговой огонь;

на корме или вблизи от нее и ниже носового огня – белый круговой огонь;

два красных круговых огня, расположенные по вертикальной линии;

три шара, расположенные по вертикальной линии (Правило 30).

Судно на мели длиной более 100 метров должно через промежутки не более 1 минуты учащенно звонить в колокол не менее 5 секунд на носовой части. Немедленно вслед за ним на кормовой части – учащенный сигнал гонгом в течение 5 секунд. Непосредственно перед каждым учащенным звоном и после него – три отчетливых удара в колокол (Правило 35).

Рисунок 14 – Огни и сигналы судна на мели

 

Список литературы

1. Снопков В.И. Управление судном / В.И.Снопков. С-Пб.- 2004.- 536 с.

2. Шарлай Г.Н. Управление морским судном / Г.Н.Шарлай.-Владивосток.-2011.- 543 с.

3. Маркин А.П. Методические указания по выполнению курсовой работы / А.П. Маркин.-Новосиб.гос.акад.водн.трансп. Новосибирск .-2012.-31 с.

4. Российский Морской Регистр Судоходства. С-Пб.- 2010.- Т.1.-С.503., Т.3.- С.423.

5. Дунаевский Я.И. Снятие судов с мели / Я.И.Дунаевский .М.-1971.-136 с.

6. Сборник задач по управлению судами: Учебное пособие для мор. высших учеб. завед. /Н.А. Кубачёв и др. – М.: Транспорт, 1984. – 139 с.