Введение к работе
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 архитектурно-конструктивных 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 архитектурно-конструктивных 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 накрене-ния 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 критиче
ских возвышений аппликаты центра тяжести судов в различных ситуациях, опас
ных с точки зрения опрокидывания в форме, пригодной для выбора основных эле
ментов 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 при
няты во внимание Главным Управлением Российского морского регистра судоход
ства при разработке Правил классификации и постройки малых морских рыболов
ных судов 2005г., Государственным ордена «Знак Почета» научно-
исследовательским и проектно-конструкторским институтом по развитию и экс
плуатации промыслового флота (Гипрорыбфлот). Результаты исследований вне
дрены в учебный процесс Балтийской государственной академии рыбопромысло
вого 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;
Vl-th International Conference on Stability of Ships and Ocean Vehicles "STAB-97", 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 «Кры-ловские 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, SSN-2005», 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 2003 г.
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 252 наименований. Диссертация содержит 253 страницы в том числе 195 страниц машинописного текста, 36 страниц рисунков, 26 таблиц и 13 страниц приложений.
