Перевозимый груз как источник опасности

4.1.Краткая характеристика транспортных особенностей грузов,

перевозимых на морских судах.

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

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

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

Сухие грузы:

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

- укрупненные унифицированные (контейнеры, пакеты, флеты);

- накатные (рельсовые и безрельсовые);

- лесные;

- массовые (насыпные, навалочные);

- рефрижераторные;

Наливные грузы:

- нережимные (нефть, нефтепродукты и др.);

- режимные (сжиженные газы, химические);

- прочие.

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

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

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

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

4.2. Перевозимый груз как источник опасности для морского судна.

4.2.1. Виды воздействия перевозимого груза на судно.

Виды воздействия зависят от рода и специфических свойств конкретного груза. В соответствии с этим можно выделить общие виды воздействия груза на судно и частные, связанные с конкретным грузом.

Общие виды воздействия перевозимого груза на судно:

- влияние на посадку и остойчивость;

- воздействие на общую и местную прочность судна.

Частные виды воздействия перевозимого груза на судно:

- механический и коррозионный износ корпуса судна;

- пожароопасность;

- запыление при грузовых операциях.

4.2.1.1. Общие виды воздействия перевозимого груза на судно

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

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

Влияние перевозимого груза на поперечную остойчивость выражается в:

- его участии в формировании аппликаты центра масс судна;

- создании кренящего момента при возможном неконтролируемом поперечном смещении груза.

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

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

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

Примеры влияния характерных видов груза на остойчивость судна.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4,2.1.2.Частные виды воздействия перевозимого груза на судно.

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

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

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

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

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

- воспламеняющиеся при контакте с внешним источником тепла;

- склонные к самовозгоранию.

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

Рис. 33. Пожар, охвативший грузы в контейнерах.

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

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

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

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

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

4.3. Перевозимый груз как источник опасности

для окружающей среды.

4.3.1. Краткая характеристика опасностей перевозимого груза для

окружающей среды.

Значительная часть грузов, перевозимых морем, может представлять опасность при попадании в окружающую среду. К ним относятся многие массовые грузы естественного или промышленного происхождения, а также большинство жидких грузов, в том числе нефть и нефтепродукты.

Наиболее экологически опасны так называемые «залповые сбросы», происходящие в результате аварий судов, когда в воду попадет огромное количество таких грузов. Особенно пагубны последствия нефтяного загрязнения при аварийных разливах нефти. Аварийные разливы нефти происходят при столкновениях и посадках на мель, при пожарах и взрывах с повреждением корпуса судов, при затоплении судов и погрузке-разгрузке танкеров.

Кроме нефти и нефтепродуктов на современных судах перевозится большое количество других жидких веществ, относимых а «вредным», т.е. способных создавать опасность для здоровья людей, причинять вред живым ресурсам, морской фауне и флоре, нарушать природную привлекательность моря в качестве места отдыха.

Авария нефтяного танкера с последующим разливом нефти способна привести к экологической катастрофе, вызывающей, как правило, массовую гибель обитателей моря. Погибают многие тысячи испачканных нефтью птиц и морских животных. Слой нефти на поверхности препятствует проникновению через него солнечной энергии и замедляет обновление кислорода в воде, что нарушает биологическое равновесие, препятствует размножению водорослей и планктона – важнейшего звена экосистемы океана. На нефтяных комочках, остающихся в воде после испарения легких компонентов нефти, поселяются болезнетворные бактерии, которые отравляют обитателей океана. Десятки лет могут потребоваться на восстановление сложившихся биоценозов.

Загрязнение моря нефтью нарушает способность водных масс к самоочищению. Нефтяная планка, образующаяся на поверхности воды, препятствует испарению воды. Нарушение естественного обмена влагой, теплом и газообмена между атмосферой и океаном влияет на формирование климата, образование осадков и сохранение кислородного баланса, то есть - на условия существования жизни на Земле.

История мореплавания последних десятилетий знает множество региональных экологических катастроф, вызванных авариями нефтяных танкеров. Вот лишь некоторые из них.

Март 1967 года. У побережья британского полуострова Корнуолл танкер «Торри Каньон» со 117000 тонн нефти на бортувыскочил на скалу Севен Стоунс (рис. 34). Танкер получил пробоину, и практически сразу нефть начала выливаться в воду. Нефтяное пятно длиной 22 мили накрыло побережье Англии.

Штормовая погода и мелководье затрудняли спасательные работы.

Рис. 34. Танкер «Торри Каньон» на скале Севен Стоунс.

Танкер начал терять общую прочность и разламываться на отдельные части (рис. 35).

Рис. 35. Начало разрушения танкера «Торри Каньон».

В конце концов, танкер окончательно разломился, и в море хлынули новые потоки нефти (рис. 36).

Рис. 36. Окончательное разрушение танкера «Торри Каньон».

Правительство Великобритании приняло решение разбомбить остатки судна и бомбежкой воспламенить нефтяное пятно (Рис. 37).

Рис. 37. Горящая нефть с танкера «Торри Каньон».

В течение нескольких дней остатки судна были разбомблены, вся нефть оказалась в воде. Пятно подожгли. Тем не менее, остатки пятна продолжали покрывать побережье.

Март 1978 г. Супертанкер «Амоко Кадис» выскочил на скалы в трех милях от побережья Франции в Бретани вследствие отказа рулевого устройства (рис. 38). Танкер следовал из Персидского залива в Гавр и попал в шторм, что также способствовало катастрофе. Весь груз - 223 000 тонн сырой нефти вылился в море. На поверхности воды образовалось самое большое в истории судоходства нефтяное пятно площадью свыше 2 тысяч квадратных километров. Нефтепродуктами были загрязнены сотни километров побережья Франции, пляжи Англии. Погибли сотни тысяч птиц и морских животных, огромное количество рыбы. Ущерб оценивался суммой свыше 2 миллиардов долларов.

Рис. 38. Авария танкера «Амоко Кадис»

Отдаленность места катастрофы от портов, а также продолжающийся шторм, явились причинами, затруднявшими спасательные работы. Судно из-за шторма раскололось надвое прежде, чем спасатели смогли начать откачку груза. ВМФ Франции отвечали за морскую часть спасательных работ, Служба гражданской безопасности - за зачистку побережья. Было собрано порядка 100000 тонн воды, смешанной с нефтью, однако количество нефти, выделенной из этой смеси ,не превысило 20000 тонн.
На 1978 год катастрофа «Амоко Кадис» стала рекордной по количеству загубленных представителей морской фауны.

Март 1989 года. Супертанкер «Экссон Валдиз»(США) сел на камни и получил пробоину у побережья Аляски (рис.39). Авария нанесла огромный урон природному морскому заповеднику у берегов полуострова Аляска. В прибрежные воды вылилось более 40 тысяч тонн сырой нефти. Нефтяное пятно разлилось на 2-х тысячах квадратных километров, загрязнило береговую линию длиной 1500 миль. Корпорация «Экссон» потеряла пять миллиардов долларов, затраченных на ликвидацию разлива, выплату штрафов и компенсаций за ущерб окружающей среде.

Рис. 39. Авария танкера «Экссон Валдис»

Ноябрь 2002 года. Танкер под панамским флагом «Престиж»с грузом 77000 тонн мазута переломился надвое и затонул в 150 милях от северного побережья Испании, вблизи Португалии (рис. 40).

Рис. 40. Гибель танкера «Престиж» в результате потери общей

продольной прочности.

Август 2003 года. Пакистан. Греческий танкер «Тасман Спирит», выскочивший на мель вблизи Карачи, под ударами волн муссонных штормов практически раскололся (рис. 41). Более 10 миль берега, обычно заполненные отдыхающими, были закрыты для посещения. Спасатели смогли выгрузить некоторое количество иранской сырой нефти, однако на борту осталось порядка 40000 тонн нефти из общего количества 67000 тонн.

Рис. 41. Авария танкера «Тасман Спирит».