Окружающая среда как источник опасности
3.1.Окружающая среда как источник опасности
для морского судна
3.1.1. Виды опасностей
Под опасностями для морского судна со стороны окружающей среды понимаются неблагоприятные последствия воздействия на него водной и атмосферной среды, для нейтрализации которых создателям кораблей приходится разрабатывать и применять определенные конструктивные меры, учитывая собственные свойства судна, как плавающего объекта, физические явления и химические свойства окружающей среды.
Виды воздействия на судно водной среды:
- взаимодействие сил поддержания и сил тяжести;
- повреждения или разрушения конструкций судна в результате динамического воздействия водной среды;
- качка судна, вызванная морским волнением;
- гибель судна от потери плавучести и остойчивости;
- температурное, химическое и биологическое воздействие морской воды.
Виды воздействия на судно атмосферной среды:
- ветровое воздействие;
- температуры и осадков;
- ограничение видимости в темное время суток, при наличии тумана и осадков.
- обводнение топлива.
Совместное воздействие на судно водной и атмосферной сред:
- обледенение;
- ледовая нагрузка.
Иные виды воздействия:
- стесненные условия плавания.
3.1.2. Виды воздействия на судно водной среды.
3.1.2.1. Взаимодействие сил поддержания и сил тяжести.
Равновесное состояние судна, плавающего на спокойной поверхности воды, определяется равенством сил поддержания и сил тяжести судна. Равенство сил поддержания и сил тяжести определяет положение судна относительно поверхности воды, характеризующееся средней осадкой Тср и осадками носом Тн и кормой Тк , если судно плавает с дифферентом. Причем теоретически ( при отсутствии упругих продольных деформаций корпуса) средняя осадка Тср, измеренная на середине длины судна, должна быть равна полусумме осадок носом Тн и кормой Тк:
Тср = (Тн + Тк)/2 (1)
При отсутствии дифферента средняя осадка, осадки носом и кормой совпадают: Тср = Тн = Тк.
В процессе эксплуатации водоизмещение судна определяется по маркам углубления (шкалам осадок), которые нанесены на бортах судна в носу, на середине длины и в корме. По разнице осадок до и после приема груза можно судить о количестве груза, помещенного на борт судна. Для обеспечения безопасности судна во избежание его перегрузки на борта наносят знаки грузовой марки, показывающие предельно допустимые средние осадки.
Однако несовпадение характера распределения сил поддержания и сил тяжести по длине судна приводит к появлению перерезывающих сил и изгибающих моментов, воздействующих на корпусные конструкции судна. Возникающие при этом напряжения определяют уровень конструктивной продольной прочности судна.
В процессе эксплуатации возможны многочисленные варианты распределения нагрузки по длине судна. Соответственно и кораблестроители должны предусматривать достаточную прочность корпуса при всех допустимых состояниях эксплуатационной нагрузки.
Так как корпус судна представляет собой металлическую балку, обладающую упругими свойствами, изгиб корпуса в пределах упругих деформаций допустим в обычных условиях эксплуатации. Однако продольный изгиб длинного судна приводит к нарушению равенства (1). Например, при прогибе судна длиной 170 м фактическая осадка на середине длины судна Тср факт превышать Тср более, чем на 0,1 м. Соответственно увеличивается и водоизмещение судна сверх определяемого по маркам углубления Тн и Тк в оконечностях. Эти особенности последствий воздействия сил плавучести приходится учитывать введением особых поправок в расчеты водоизмещения судна и количества принятого на борт груза, проводимые на основании фиксирования осадок судна по маркам углублений.
Существенно увеличиваются внешние нагрузки на корпус судна при плавании на волнении. Связано это с тем, что волновой профиль, проходя вдоль судна, изменяет характер распределения сил поддержания (рис. 12). Для судов с большим раскрытием верхней палубы (контейнеровозы, некоторые универсальные сухогрузные суда) проблемным является обеспечение общей прочности при скручивании на косом волнении.
Рис. 12. Изгиб судна на волнении.
Рис. 13. Нарушение общей продольной прочности судна.
3.1.2.2. Разрушения конструкций судна в результате динамического
воздействия водной среды.
Увеличение общих и местных нагрузок также связано с добавлением инерционной составляющей и ударами оголяющейся части корпуса о поверхность воды при килевой качке – слемингом. Известны многочисленные случаи деформации и даже переламывания корпусов судов в таких условиях.
Помимо опасности потери общей прочности корпуса судна при воздействии на него морской водной среды при плавании в штормовых условиях, существует дополнительная опасность нарушения водонепроницаемости корпусных конструкций, расположенных на верхней палубе, из-за заливаемости. Под заливаемостью понимается проникновение значительных масс воды на верхнюю палубу при плавании в штормовых условиях (рис. 14).
Рис. 14. Заливаемость верхней палубы в шторм.
Динамические удары воды могут привести к разрушению недостаточно прочных надпалубных конструкций – комингсов вентиляционных раструбов, дверей и крышек, закрывающих различные отверстия в палубных конструкциях. В результате вода начинает поступать внутрь судна, что нередко приводит к последующему его затоплению.
Для предотвращения таких последствий правила постройки судов требуют, чтобы надпалубные конструкции обладали бы необходимой прочностью и водонепроницаемостью. Отверстия в них, через которые вода может поступать внутрь судна, должны иметь комингсы достаточной высоты и снабжаться прочными крышками или дверями, непроницаемыми «при воздействии моря»[15]. Например, комингсы наружных дверей в надстройках и рубках, расположенных в тех местах, где возможно заливание, должны иметь высоту не менее 600 мм, а высота комингсов вентиляционных раструбов, закрываемых водонепроницаемыми крышками, должна быть не менее 900 мм (рис. 15 и 16).
Рис. 15. Комингс наружной двери на нижнем ярусе надстройки
Рис. 16. Комингсы сходного люка и вентиляционного канала
на нижнем ярусе надстройки.
Двери в наружных поперечных стенках надстроек и рубок на верхней палубе должны открываться в направлении к ближайшему борту, чтобы волна, вошедшая на палубу с этого борта, закрывала бы дверь, прижимая ее к комингсу.
По этой же причине Правила постройки судов РМРС требует, чтобы с места управления судном (рулевая рубка, ходовой мостик) обеспечивалась хорошая видимость открытых частей верхней палубы для своевременного обнаружения повреждений волнами палубных конструкций.
3.1.2.3. Качка судна, вызванная воздействием морского волнения.
Морское волнение может способствовать возникновению опасной бортовой и килевой качки. Другие виды качки обычно не представляют опасности для судна.
Опасные последствия бортовой качки:
- появление дополнительных динамических нагрузок на судовые конструкции, в том числе, связанные с заливаемостью (см. п.п. 3.1.2.1 и 3.1.2.2);
- уменьшение динамической остойчивости;
- нарушение работоспособности судовых механизмов;
- необходимость учета влияния бортовой качки на условия пребывания человека на борту судна.
Опасные явления, связанные с килевой качкой:
- заливаемость носовой оконечности судна;
- слеминг носовой оконечности;
- частичное оголение гребного винта.
Качка судна, как и любой колебательный процесс, описывается совокупностью амплитуд и периодов качания, определяющей величины возникающих ускорений и сил инерционной природы.
К сожалению, из-за значительного продольного момента инерции массы судна практически доступными средствами влияния на килевую качку кораблестроители не располагают.
В качестве общих мер по предотвращению опасных явлений, связанных с бортовой качкой, еще на стадии проектирования выбором соотношения главных размерений, формы корпуса и расположения составляющих нагрузки судна по высоте обеспечиваются оптимальные параметры начальной остойчивости, не допускающие чрезмерной бортовой качки в предполагаемом районе эксплуатации.
Конструктивным способом уменьшения амплитуд бортовой качки является применение успокоителей качки - скуловых килей, скуловых рулей, успокоительных цистерн.
Учитывать инерционные силы, связанные с бортовой качкой судна, необходимо в расчетах прочности фундаментов тяжелых судовых механизмов,
высокорасположенных надпалубных конструкций – мачт, судовых кранов, антенн навигационного оборудования и т.п.
Опасность потери остойчивости и опрокидывания при бортовой качке в штормовых условиях сравнительно мала для крупных судов, но возрастает по мере уменьшения их размерений.
Небольшие суда, например, рыболовные, могут быть прямо опрокинуты при расположении бортом к волне.
Однако чрезмерные динамические нагрузки при бортовой качке крупных судов тоже могут быть опасными. Они могут, например, привести к смещению плохо закрепленного груза. Судно при этом приобретает остаточный крен, в результате чего ухудшаются параметры поперечной остойчивости, усиливается заливаемость открытых частей верхней палубы со всеми возможными опасными последствиями.
Величины сил инерции, действующих на механизмы судна при бортовой качке, зависят от удаления от центра качания (центра масс судна) и периода колебаний. Можно привести два примера вынужденных конструктивных решений, направленных на уменьшение влияния бортовой качки на работу судовых механизмов.
Первый: основной прибор гирокомпаса рекомендуют располагать вблизи действующей ватерлинии. Для обычных транспортных судов центр масс судна при состоянии нагрузки «с полным грузом и полными запасами» располагается именно вблизи грузовой ватерлинии, что позволяет уменьшить радиус качания этого, чрезвычайно важного для безопасности судна прибора.
Второй: на современном судне имеется большое количество механизмов с вращающимися массивными частями: судовые дизель-генераторы, электро-машинные преобразователи, мощные электрические насосы и т.п. Все эти механизмы располагают вдоль судна для того, чтобы исключить осевые инерционные нагрузки от бортовой качки. Кроме того, вращающиеся с большой частотой массы создают гироскопический эффект в виде дополнительных радиальных нагрузок на подшипники механизмов. При продольном расположении осей вращения гироскопический эффект практически ничтожен.
Значительные амплитуды бортовой качки заставляют кораблестроителей учитывать эргономические факторы: располагать рабочие места (столы, пульты управления) – поперек судна, элементы санитарно-технического оборудования (ванны), плавательные бассейны большей стороной вдоль судна. По той же причине наклонные трапы предпочтительно устанавливать вдоль судна.
Для предотвращения заливаемости и забрызгиваемости (рис. 17) верхней палубы в носовой оконечности при килевой качке соответствующим образом проектируют форму носовых обводов, придают седловатость верхней палубе, применяют баковую надстройку.
Вероятность слеминга носовой оконечности и оголения гребного винта при килевой качке уменьшаются приемом достаточного количества балласта, для чего необходимо предусматривать соответствующие емкости балластных цистерн.
Рис. 17. Забрызгиваемость носовой оконечности верхней палубы при плавании в штормовых условиях.
3.1.2.4. Гибель судна от потери плавучести и остойчивости.
Поступление забортной воды внутрь корпуса приводит к уменьшению запаса плавучести, имевшегося у судна в момент, предшествующий аварии. Если не принять мер по ограничению распространения воды по корпусу судна, то запас плавучести с течением времени может быть исчерпан и судно полностью погрузится в воду. Единственный способ предотвращения гибели судна в этом случае - разделение корпуса на отдельные водонепроницаемые отсеки двойным дном, переборками, водонепроницаемыми палубами и платформами.
Гибель судна в результате потери остойчивости возможна не только в штормовых условиях, рассмотренных в п. 3.1.2.3. Опрокидывание судна иногда происходит в условиях спокойной поверхности моря и является следствием недостаточной остойчивости. (рис. 18).
Кораблестроитель, проектируя судно, производит проверочные расчеты остойчивости для различных состояний нагрузки, добиваясь выполнения требований, изложенных Правилах Регистра.
Рис. 18. Опрокидывание судна у причала.
3.1.2.4. Воздействие температуры, химического и биологического состава морской воды;
Температура морской воды может колебаться от -20С до +280С.
Холодная вода, омывающая подводную часть судна, понижает температуру жидкостей, находящихся в корпусных цистернах, имеющих общие границы с наружной обшивкой. При этом изменяются физические свойства находящихся в них жидкостей – увеличивается вязкость, что затрудняет их использование и перекачку. С целью повышения вязкости таких жидкостей цистерны оборудуются специальными системами подогрева, использующими в качестве теплоносителя пар, вырабатываемый судовыми парогенераторами. Пар подается в весьма развитые трубопроводы, размещаемые внутри таких цистерн. Наличие этих трубопроводов существенно усложняет зачистку цистерн при ремонтах судна. В наибольшей мере это относится к судовым топливным цистернам и грузовым танкам наливных судов. Однако в последние годы грузовые танки на наливных судах и большие топливные цистерны на всех судах отделяются от наружной обшивки какими-либо отсеками для предотвращения загрязнения окружающей среды при повреждениях наружной обшивки. Вместе с тем проблема обогрева топливных цистерн и грузовых танков на нефтеналивных судах остается актуальной.
Высокие температуры забортной воды могут отрицательно влиять на системы охлаждения судовых механизмов. Недостаточное охлаждение судовых механизмов (главных и вспомогательных двигателей, компрессоров, конденсаторов и т.п.) приводит к необходимости увеличения производительности охлаждающих насосов, увеличения площадей охлаждающих поверхностей и другим конструктивным мерам, которые усложняют конструкцию судна и увеличивают его стоимость.
Химический состав (соленость) воды, в которой плавает судно, влияет на ее плотность. Пресная вода, характерная для акваторий в устьях и на протяжении судоходных частей рек, имеет плотность ρ =1,000 т/м3. Морская вода, насыщенная солями, может иметь плотность в поверхностных слоях до ρ =1,028 т/м3. Изменение плотности влияет на силы плавучести надводного судна в соответствии с законом Архимеда:
D = ρV, где: D – водоизмещение судна; ρ – плотность воды; V – объем подводной части судна.
При изменении плотности воды изменяется осадка судна. Это изменение, которое может достигать почти 3%, необходимо учитывать во всех расчетах, связанных с безопасностью эксплуатации судна.
В соответствии с Международной конвенцией о грузовой марке 1966 г.[7], [13] в расчетах посадки судна в морской воде следует использовать плотность, равную ρ =1,025 т/м3.
На плотность воды также влияет ее температура. С уменьшением температуры плотность возрастает, и, наоборот, с увеличением – падает. Это обстоятельство также учтено в Международной конвенции о грузовой марке 1966 г. Например, величина «зимнего надводного борта» получается прибавлением к осадке летом Тл значения 1/48 Тл.
Химический состав морской воды способствует развитию коррозии металлических частей судна. Соприкосновение водной среды с металлом корпуса судна вызывает коррозию – разрушение металла вследствие возникновения физико-химических процессов, протекающих на поверхностях судовых конструкций. Интенсивность коррозионного износа морских судов повышается из-за наличия в морской воде различных солей. Особенно интенсивному коррозионному износу подвержена наружная обшивка в районе переменной ватерлинии (из-за повышенного доступа кислорода воздуха), а также внутренние поверхности балластных цистерн и трубопроводов судовых систем, в которых имеется забортная вода – балластных, систем водяного пожаротушения, систем охлаждения различных механизмов.
Коррозионный износ морских судов –« головная боль» судостроителей и моряков.
Общий коррозионный износ выражается в уменьшении толщин металла и снижению прочности изготовленных из него конструкций. Язвенная коррозия приводит к водотечности конструкций. Известны многочисленные случаи аварий судов, связанных с разрушением корпусных конструкций, потерявших первоначальную прочность из-за коррозии.
Основным способом борьбы с химической коррозией корпусных конструкций служит изоляция металла от агрессивной водной среды путем нанесения окрасочных покрытий. Для уменьшения коррозии также широко используется электрохимической способ - протекторная защита (рис. 19).
Рис. 19. Протекторная защита корпуса судна.
Полностью избежать коррозионного износа корпусных конструкций в течение длительного срока службы морского судна невозможно по технико-экономическим причинам. Поэтому для увеличения срока службы наиболее важных металлических частей корпуса судна Правила Регистра требуют увеличения их толщины, сверх необходимой для нового судна, с целью создания запаса прочности, расходуемого в результате коррозии.
Биологический состав морской воды оказывает существенное влияние на обрастание – образование на подводной части судна слоя водорослей (рис. 20),
Рис. 20. Пример обрастания подводной части корпуса водорослями.
и даже ракушечных образований (рис. 21).
Рис.21. Пример обрастания подводной части корпуса ракушечником.
В результате обрастания растет сопротивление воды, как следствие – снижается скорость, усиливается износ главного двигателя, увеличивается расход топлива.
Обрастание происходит только во время стоянки судна. Скорость обрастания зависит от района Мирового океана и продолжительности стоянки. Известно, что наиболее неблагоприятные условия существуют во многих африканских портах. Примерная характеристика роста сопротивления, выраженного в % в зависимости от продолжительности и условий стоянки, представлена в Таблице 1 [4].
Рост сопротивления воды ( % ) после суточного, месячного и
шестимесячного пребывания судна в данном районе. Таблица 1.
| Условия обрастания | Продолжительность стоянки | ||
| 1 сутки | 1 месяц | 6 месяцев | |
| слабое | 0,086 | 2,6 | |
| среднее | 0,171 | 5,2 | |
| интенсивное | 0,265 | 8,1 |
Для устранения последствий обрастания приходится регулярно очищать подводную часть корпуса. На плаву очистка производится водолазами гидроообмывом - водой под большим давлением. При доковании – механическим или песко - дробеструйным способами.
Для предотвращения обрастания применяют специальные противообрастающие краски, содержащие ядовитые для морской флоры и фауны вещества 12].
3.1.3. Виды воздействия на судно атмосферной среды:
- ветровое воздействие;
- температура и осадки;
- обводнение топлива.
3.1.3.1.Ветровое воздействие.
Ветровое воздействие на морское судно создает разнообразные опасности.
Давление ветра на боковую проекцию надводной части судна (площадь парусности) создает кренящий момент, который необходимо учитывать при оценке поперечной остойчивости. Величина этого момента однозначно определяется архитектурой судна, поэтому каких-либо специальных конструктивных мер по его уменьшению не принимается.
Однако у судов с большой площадью парусности, например, у пассажирских судов (рис.20), боковой ветер может значительно затруднять плавание в стесненных условиях, вызывая дрейф. Для компенсации этого внешнего воздействия, а также для улучшения управляемости на малых скоростях хода на таких судах предусматривают подруливающие устройства типа «винт в трубе» (рис. 22) и полноповоротные винто-рулевые комплексы (рис. 23).
Рис. 22. Пассажирское судно с большой парусностью.
Рис. 23. Подруливающие устройства «винт в трубе»
Рис. 24. Полноповоротные винто-рулевые комплексы
Сильный ветер может приводить к потере работоспособности антенных устройств судового радио- и навигационного оборудования. Поэтому в Правилах Регистра введено понятие «ветропрочности» таких изделий.
Наличие потоков воздуха, обтекающих на ходу надводную часть судна, заставляет кораблестроителей отрабатывать форму кожухов дымовых труб, исключающую задымление надстроек и рубок выбрасываемыми в атмосферу газами судовой энергетической установки.
3.1.3.2.Воздействие температуры и осадков.
Температура наружного воздуха, воздействующего на надводную часть судна, может колебаться от +40ОС при стоянках в портах экваториальной части мирового океана до -40ОС во время плавания в приполярных морях.
При низких температурах наружного воздуха и положительном градиенте температур внутри помещений судна, (например, в машинном отделении) на неизолированных внутренних поверхностях судовых конструкций образуется конденсат воды, требующий устройства специальных систем для его удаления – шпигатных, осушительных и др.
Низкие температуры наружного воздуха влияют на физические свойства материалов, применяемых на судах. Известно явление «хладноломкости» стали. При низких температурах изменяют свои качества резиновые уплотнения, изделия из пластических масс.
Колебания температуры наружного воздуха требуют применения теплоизоляционных материалов на внутренних поверхностях судовых помещений, в которых необходимо поддерживать заданные температурные режимы, а также систем подогрева или охлаждения воздуха внутри помещений.
Осадки в виде дождя и снега ограничивают видимость, создают предпосылки для навигационных опасностей, требуют обмыва, обогрева стекол, а также установки стеклоочистителей на окнах рулевой рубки (рис. 25, 26)
Рис. 25. Щеточные и центробежный стеклоочистители на окнах рулевой рубки
Рис. 26. Центробежный стеклоочиститель.
На наружных открытых палубах скапливается большое количество дождевой воды. Для её удаления все наружные палубы имеют поперечную погибь, благодаря которой вода стекает к ближайшему борту и далее через шпигатную систему сбрасывается самотеком на нижележащие палубы и за борт (рис. 27).
Рис. 27. Палубный шпигат.
Ограничение видимости в темное время суток, при наличии тумана и осадков.
Круглосуточная эксплуатация судна, в том числе, в темное время суток и вдали от берегов, когда отсутствуют какие-либо пространственные ориентиры, воспринимаемые визуально, заставляет принимать определенные конструктивные меры, связанные с безопасностью мореплавания. Схожие проблемы создает плавание судна в условиях плохой видимости в тумане или при осадках.
Опасности при этом:
- недостаточность информации для судоводителей об окружающей навигационной обстановке;
- «невидимость» судна для других участников мореплавания.
Конструктивные решения, направленные на уменьшение этих опасностей, определяются выполнением требований Международных правил по предотвращению столкновения судов [1], СОЛАС-74/78, соответствующими Правилами Регистра:
- установка стеклоочистителей и систем подогрева рубочных окон в рулевых рубках;
- использование радиолокационных станций и различных навигационных систем, включая системы автоматического судовождения в заданных районах мореплавания;
- использование средств внешней радиосвязи для получения актуальной навигационной информации;
- наклон окон рулевой рубки (рис. 25) и ограничение освещения внутри рулевой рубки в темное время суток (рис. 28);
- установка звуковых сигнальных средств и средств трансляции поступающих извне звуковых сигналов внутрь рулевой рубки;
- размещение на судне сигнальных фонарей.
Рис. 28. Затемнение рулевой рубки в темное время суток
Обводнение топлива.
Все сорта топлива, используемого в судовых энергетических установках, содержат в виде нежелательных примесей воду, которую необходимо удалять перед использованием топлива. Вода попадет в топливо в процессе транспортировки и хранения. Её содержание в топливе может достигать 0,5 ÷ 1.5% [4]. Часть воды попадает в топливо уже на борту судна за счет конденсата влажного воздуха на свободных подволочных и боковых поверхностях топливных цистерн основного запаса, поступающего через воздушные трубы. Образованию конденсата способствует подогрев топлива перед перекачкой. В процессе топливоподготовки воду удаляют с помощью специальных сепарационных установок.
Совместное воздействие на судно водной и воздушной сред:
- обледенение;
- ледовая нагрузка.
Плавание судов в высоких широтах при отрицательной температуре воздуха в штормовых условиях приводит к обледенению – образованию льда на надводной части корпуса, палубах и надстройках и палубном оборудовании до высоты примерно 15 метров над ватерлинией. (рис. 29).
Рис. 29. Результат обледенения контейнеровоза.
Лед образуется в результате замерзания водяного тумана и брызг, заносимых на судно штормовым ветром. Образование ледяного покрова приводит к увеличению водоизмещения и повышению центра масс судна, что отрицательно влияет на поперечную остойчивость.
Для среднетоннажных и крупных судов обледенение, как правило, опасности не представляет. В отличие от них, для небольших судов – рыбопромысловых, пассажирских и буксирных прибрежного плавания – обледенение может создать предпосылки для потери остойчивости. К сожалению, каких-либо конструктивных мер, препятствующих обледенению, создать не удается.
Значительная часть акватории Мирового океана покрыта плавающим льдом. Плавающий лед создает большие опасности для местной прочности морских судов. При недостаточной прочности корпуса столкновение с плавающим льдом, либо сжатие корпуса большими полями плавающего льда приводит к появлению сквозных повреждений наружной обшивки и поступлению воды внутрь судна.
История знает множество случаев, когда такие повреждения приводили к гибели судна (рис. 30).
Рис. 30. Гибель теплохода «Нина Сагайдак» при сжатии льдами.
Правила Регистра регламентируют конструктивные требования к судам ледового плавания: к форме, особенностям и прочностным характеристикам корпусных конструкций, мощности энергетической установки и т.п. При выполнении этих требований допускается эксплуатировать такие суда лишь в определенных ледовых условиях, соответствующих ледовому классу судна.
Иные виды опасного воздействия:
- стесненные условия плавания;
На определенных участках рейса каждого судна природная среда и творения рук человеческих создают для него «стесненные условия плавания». Под «стесненными условиями» понимаются акватории с ограниченными глубинами, извилистыми фарватерами, сильными течениями, акватории портов и искусственных гидротехнических сооружений и т.п.
Для безопасного плавания судна в таких местах в составе оборудования судна имеются приборы для контроля скорости хода – лаги, глубины моря – эхолоты и устройства, улучшающие поворотливость – подруливающие устройства и т.п.
3.2. Окружающая среда как источник опасности
для перевозимого груза
3.2.1. Виды опасностей
На сохранность перевозимых морем грузов влияют гидрометеорологические условия внешней среды, сопутствующие всем этапам транспортировки.
В течение рейса могут неоднократно и значительно изменяться температура и влажность воздуха.
Неравномерный теплоприток солнечной энергии приводит к суточным колебаниям температуры воздуха и температуры надводных конструкций корпуса судна, ограничивающих грузовые помещения. Самая низкая температура воздуха наблюдается перед восходом солнца, самая высокая – около полудня. В тропиках максимальные суточные колебания температуры воздуха могут достигать 200 С. Изменение температуры воздуха в течение одного рейса, проходящего через различные широты и моря, может достигать 300С и более. Влажность воздуха над морями в течение всего года составляет в среднем около 80%, но при холодной погоде может уменьшаться до 50-70% [ 3]. При приближении к берегу влажность, как правило, уменьшается.
При дальних плаваниях может значительно изменяться в больших пределах температура забортной воды, омывающей снаружи грузовые помещения судна.
Морские волны, попадающие на верхнюю палубу в штормовых условиях, могут нарушить водонепроницаемость люковых закрытий, а также повредить грузы, перевозимые на палубе.
Таким образом, перевозимый на морском судне груз может быть поврежден при воздействии на него окружающей среды в результате:
- изменения температурного и влажностного режима в грузовых помещениях;
- намокания вследствие проникновения воды в грузовые помещения;
- динамического воздействия воды на груз, находящийся на верхней палубе, вследствие заливаемости;
3.2.1.1.Изменение температурного и влажностного режима в грузовых помещениях.
Температурный режим воздушной среды в грузовом помещении морского судна во многом зависит от температуры наружного воздуха. В то же время многие грузы сохраняют свои свойства при определенной температуре, которая может отличаться от температуры наружного воздуха. Поэтому для их сохранности требуется использование специальных конструктивных мер:
- дистанционного замера температуры воздуха в грузовых помещениях в качестве контроля;
- оборудование грузовых помещений системами вентиляции и охлаждения;
- термоизоляции грузовых помещений на специализированных судах.
3.2.1.2. Намокание груза вследствие проникновения влаги в грузовые помещения.
Влага в грузовые помещения судна может попадать двумя путями:
- в результате заливаемости верхней палубы и проникновения воды через неплотности в закрытиях отверстий в наружной обшивке и верхней палубы (грузовых лацпортов, грузовых и сходных люков, вентиляционных каналов и т.п.);
- в результате конденсации на внутренних поверхностях бортовых и палубных перекрытий грузового помещения, а также на самом грузе.
Предотвращение появления влаги в первом случае обеспечивается выполнением соответствующих требования Правил Регистра к проектированию и изготовлению закрытий и поддержанию их в исправном состоянии в процессе эксплуатацтии.
В соответствии с Правилами РМРС [15] двери и крышки таких отверстий « . . . должны быть водонепроницаемыми под воздействием моря. Непроницаемость должна быть обеспечена с помощью резиновой или другой подходящей прокладки».
Во втором случае при определенной влажности и разнице температур воздуха внутри грузового помещения и снаружи, на поверхностях, ограничивающих грузовое помещение, будет конденсироваться влага. Стекая вниз, конденсат может намочить груз. Предотвращение порчи груза конденсатом осуществляется недопущением его образования – усиленной вентиляцией помещения, а также исключением контакта груза с поверхностями, на которых возможно образование конденсата – отделение груза от поверхностей с возможной конденсацией влаги временными водонепроницаемыми покрытиями (специальными пленками, бумагой).
Для предотвращения появления конденсата на бортовых поверхностях грузового помещения на специальных судах (цементовозах) предусматривают двойные борта, создающие эффект «термоса».
3.2.1.3.Изменение свойств груза, находящегося на верхней палубе.
На открытой верхней палубе судна, как правило, перевозят грузы, не боящиеся намокания, т.к. конструктивно предотвратить его затруднительно.
Значительную опасность для палубных грузов представляет динамическое воздействие волн, попадающих на верхнюю палубу в штормовых условиях. Заливаемость верхней палубы уменьшается применением баковой надстройки и соответствующей формой носовой оконечности корпуса, обеспечивающей всхожесть судна на встречную волну.
Специальные меры по конструктивной защите палубного груза от динамического воздействия волн принимают только на контейнеровозах - судах, регулярно перевозящих грузы в контейнерах на верхней палубе. Динамическому воздействию моря подвержены контейнеры, располагающиеся в крайних носовых штабелях. Для их защиты в носовой части контейнеровозов устанавливают специальные щитовые конструкции, расположенные перед носовыми контейнерами и воспринимающие ударные нагрузки от волн (рис. 31).
Рис. 31. Защита палубных контейнеров в носовой части судна
3.3.Окружающая среда как источник опасности для человека.
3.3.1 Виды опасностей
Человек, участвующий в мореплавании, может подвергаться воздействию со стороны окружающей природой среды как в обычных эксплуатационных условиях, так и при авариях.
Опасные воздействия окружающей среды на человека, находящегося на борту морского судна многократно возрастают, когда человек оказывается в аварийной обстановке. К аварийной обстановке следует отнести события, в результате которых дальнейшее пребывание человека на судне становится опасным, и он вынужден покинуть судно. При нахождении человека вне судна человек лишен защиты от воздействия окружающей среды, которую ему предоставляет судно.
Кроме того, для человека следует считать ситуацию аварийной, когда он случайно оказывается в воде, за бортом не терпящего аварии судна.
Задачей кораблестроителей является применение таких конструктивных решений, которые позволят человеку сохранить здоровье в обычных условиях и обеспечат выживаемость при аварийных ситуациях.
Возможные опасности при обычных условия эксплуатации.
Воздушная среда:
- повышенная или пониженная температура и влажность воздуха;
- движение воздуха.
Водная среда:
- работа на открытых частях палуб в условиях забрызгиваемости, заливаемости и осадков;
В аварийных условиях.
Воздушная среда:
- переохлаждение и перегрев.
Водная среда:
- возможность утопления;
- переохлаждение.
Другие виды воздействия:
- недостаток воды и пищи.
3.3.