Содержание к диссертации
Введение
1. Морское судоходство между устьями арктических рек Северо-Востока России 12
1.1 История освоения морских судоходных трасс в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском к устьям арктических рек Северо-Востока России 12
1.2 Якутский сектор Северного морского пути, как связующее звено транспортного комплекса между р.Лена и устьями изолированных арктических рек 23
1.3 Метеорологические, волновые и ледовые условия морей Лаптевых и Восточно-Сибирского в период межбассейновых переходов судов смешанного плавания 37
2 Анализ причин и последствий аварий судов, с предложениями обеспечения безопасности плавания на межбассейновых переходах по морям Лаптевых и Восточно-Сибирскому 46
2.1 Обзор аварийных случаев и их последствий на межбассейновых переходах по морям Лаптевых и Восточно-Сибирскому в 1976-2004 годах 46
2.2 Выводы и предложения по результатам анализа причин и последствий аварийных случаев с судами на межбассейновых переходах по морям Лаптевых и Восточно-Сибирскому 89
3. Выбор безопасных судоходных трасс межбассейновых переходов судов смешанного плавания, предупреждение опрокидывания в штормовую погоду судов с крупногабаритным палубным грузом, рекомендации по расположению и оборудованию портов-убежищ 106
3.1 Судоходные трассы, соответствующие безопасности морского перехода к устьям арктических рек Якутии, и опыт хорошей морской практики при плавании в арктических морях 106
3.2 Предупреждение сдвига и утери тяжеловесного и крупногабаритного палубного груза на теплоходах смешанного плавания в штормовую погоду 118
3.3 Порты-убежища и оборудование их швартовными устройствами на внешних рейдах в взморьях у устьев рек 135
4 Опасность загрязнения моря нефтепродуктами при авариях судов, требования конвенции Марпол 73/78 и других российских и международных нормативных документов к судам смешанного плавания, совершающих рейсы в Арктике 156
Заключение 167
Библиографический список 169
Приложения 175
- Якутский сектор Северного морского пути, как связующее звено транспортного комплекса между р.Лена и устьями изолированных арктических рек
- Выводы и предложения по результатам анализа причин и последствий аварийных случаев с судами на межбассейновых переходах по морям Лаптевых и Восточно-Сибирскому
- Предупреждение сдвига и утери тяжеловесного и крупногабаритного палубного груза на теплоходах смешанного плавания в штормовую погоду
- Опасность загрязнения моря нефтепродуктами при авариях судов, требования конвенции Марпол 73/78 и других российских и международных нормативных документов к судам смешанного плавания, совершающих рейсы в Арктике
Введение к работе
Республика Саха (Якутия), как известно, богатейший регион России по полезным ископаемым, доля которых в Федерации превышает 70%. Однако, в южных и юго-западных зонах Республики запасы неуклонно иссякают, как и по всей России. Неизбежны геологическая разведка и, в перспективе, освоение добычи углеводородного сырья и других жизнеобеспечивающих ископаемых в арктической зоне Якутии и всего Северо-Востока азиатской части России, как на суше, так и на шельфе морей Северного Ледовитого океана. Возврат к разведке и освоению природных богатств Арктики неизбежен. Это основной аргумент актуальности исследований для совершенствования транспортного комплекса Севера, к сожалению остающимся очень слабым и ни в коей мере не удовлетворяющим нужды экономики и жизнеобеспечения населения.
В транспортном комплексе Республики основной и безальтернативной составляющей является и остается на столетия речной и морской транспорт. В арктической зоне внутренние водные пути и прибрежные воды морей Северного Ледовитого океана могут эффективно использоваться при комплексном сочетании перевозок речными и морскими судами, в числе вторых из которых рационально эксплуатировать в основном суда смешанного «река-море» плавания.
Водный транспорт обеспечивает транспортную доступность всех улусов и перевозки для них всего необходимого объема грузов. Суммарная протяженность водных путей составляет 13228 км или 94% протяженности всех транспортных коммуникаций Республики, из них внутренние водные пути составляют 10709 км, остальные — Северный морской путь от р.Анабар до устья реки Колымы.
Географическое расположение внутренних водных путей Якутии отличается тем, что довольно значительное число улусов расположено в бассейнах арктических рек, впадающих в моря Лаптевых и Восточно-Сибирское, и пройти на реки Яну, Индигирку, Колыму, Оленек, Хатангу, Анабар можно только по-
средством морского перехода от устья Лены, на которой расположены грузооб-разующие порты. Переходы эти весьма опасны для обычных речных судов. Морские суда малоэффективны на межбассейновых трассах, т.к. не могут пройти в устья рек из-за мелководья.
Поэтому для водного транспорта Якутии помимо сурового климата, затрудняющего развитие перевозок, как и всех других составляющих комплекса железных и автомобильных дорог и трубопроводов, существенны осложнения географического, гидрографического и гидрологического факторов. Главное осложнение — изолированность бассейнов арктических рек, не имеющих внутренних связующих водных путей, и неизбежность переходов с них через моря Лаптевых и Восточно-Сибирское при следовании от грузообразующих портов в местах выхода железных дорог к Лене в другие бассейны.
Во всех решениях правительства Республики Саха (Якутия) и рекомендациях 1-го съезда работников транспортного комплекса Республики в декабре 2004 г. априорно подчеркивается, что «Водный транспорт сохраняет свою важную роль в транспортном комплексе Республики, так как в долгосрочной перспективе при доставке грузов в арктические районы он остается безальтернативным» [37].
Признание важности и незаменимости водного транспорта для экономики и жизнеобеспечения населения Северо-Востока азиатской части России подкреплено рядом федеральных и республиканских решений 2003-2004 годов по восстановлению и развитию водного транспорта Дальневосточного региона.
11 июня 2004 г. подписан Протокол совместного совещания Федерального агентства морского и речного транспорта Министерства транспорта Российской Федерации и Правительства Республики Саха (Якутия), решения которого направлены на улучшение работы водного транспорта. Детально был рассмотрен с точки зрения соблюдения интересов Республики проект Федерального Закона «О Северном морском пути», как для перевозок народнохозяйственных грузов по рекам, так и для морского судоходства на межбассейновых пере-
ходах флота в прибрежных водах Северного Ледовитого океана. Постановление Правительства РФ от 15 мая 2004 г. №242 «О неотложных мерах по строительству железнодорожной линии Беркакит - Томмот - Якутск, в котором конкретно определены сроки выхода АЯМ к реке Лене и строительства перевалочных речных портов в Кердеме, а затем в Нижнем Бестяхе [37].
Правительственные намерения по Северному морскому пути свидетельствуют о стремлении создать благоприятные условия для надежного функционирования и развития национальной трассы Северного морского пути и формирования транспортной инфраструктуры, обеспечивающей этот процесс.
Рассматривая Северный морской путь как соединительное звено и продолжение внутренних водных путей Республики для завоза грузов в арктические улусы, упомянутое Постановление предлагает реализовать следующие мероприятия:
совершенствование бассейнового принципа управления, учитывающего федеральные и региональные интересы;
разработка механизма долевого участия в финансировании обеспечения судоходства на вновь осваиваемых участках рек в районах Севера коммерческих организаций, заинтересованных в развитии судоходства в целях освоения новых месторождений полезных ископаемых и других природных ресурсов;
решение с государственной поддержкой вопросов строительства ледокольного флота и речных судов, в том числе судов смешанного "река-море" плавания, технического перевооружения северных речных портов;
обеспечение за счет средств федерального бюджета эффективного функционирования и развития элементов транспортной системы, находящейся в федеральной собственности - систем навигационно-гидрографического и гидрометеорологического обеспечения, аварийно-спасательных судов, дальней радиорелейной и космической связи;
- разграничение предметов ведения и полномочий между федеральны-
ми и республиканскими органами власти в сфере управления транс
портом;
- сохранение государственной собственности в акционерных компани
ях транспортного комплекса Республики, имеющих стратегическое
значение.
Осуществление этих намерений совместно с профилактическими проти-воаварийными средствами на морских трассах и судах смешанного «река-море» плавания, является главной целью нашей диссертационной работы, позволит реализовать явное экономическое преимущество доставки грузов в пункты арктического побережья Республики Саха (Якутии) от выходов железных дорог к Лене судами смешанного плавания вниз по этой реке, а затем по морям Лаптевых и Восточно-Сибирскому на Яну, Индигирку, Колыму, Оленек, Анабар, Хандыгу и другие арктические реки.
Например, по данным ОАО «Саханефтегазсбыт» доставка нефтепродуктов морскими танкерами из Архангельска до внешнего рейда устья реки Яны по сравнению со стоимостью перевозки судами смешанного плавания дороже на 1000 рублей за тонну. Если возить от перевалочного порта на выходе Амуро-Якутской железнодорожной магистрали, то степень удешевления перевозок судами смешанного «река-море» плавания, по сравнению с доставкой морским флотом, будет еще большей (по расчетам Ю.А. Долженко и И.А. Рагулина).
На основе статистических данных 2004 года стоимость доставки нефте
продуктов морскими танкерами из Архангельска к устью реки Яны превышает
100 долларов за 1 тонну, доставка от перевалочного порта Кердем не будет
больше 26 долларов за 1 т при полной гарантии избежания срывов перевозок
из-за мелководья. Опасность аварий на межбассейновых морских переходах,
как показывают наши исследования, вполне устранима. Таким образом, если
^ перевозки будут организованы по-прежнему, то для Якутии это будет невыгод-
но. Тем более, что морские перевозки дорожают быстрее речных.
Основательные и разносторонние исследования рациональности водных перевозок грузов в арктические улусы судами смешанного «река-море» плавания выполнены Ю.А. Долженко [11], И.А. Рагулиным [31], В.П. Зачесовым и В.Г. Филоненко [15]. Этими авторами показано влияние трудности межбассейновых морских переходов для арктических водных грузовых линий, но не раскрыты причины и последствия существенной аварийности флота на морских межбассейновых переходах и не предлагаются конкретные мероприятия для обеспечения сохранности флота и грузов.
Наше исследование восполняет этот пробел, учитывая при этом проработки перечисленных выше авторов и результаты ценных исследований зав.кафедрой судовождения НГАВТ В.И. Сичкарева [33,34,35].
Рекомендации, вытекающие из результатов исследований, прошли многолетнюю практическую проверку, послужили основой для разработки региональных инструкций по обеспечению безопасности судоходства, официально утвержденных руководством Ленского объединенного речного пароходства [16] и действующих в течение ряда лет, что подтверждается актом, подписанным начальником государственной речной судоходной инспекции по Ленскому бассейну и начальником службы безопасности Ленского объединенного речного пароходства.
Основное содержание диссертации опубликовано в 8 работах и докладывалось на Международной научно-практической конференции «Параметры перспективных транспортных систем Республики Саха (Якутия)», Международной научно-практической конференции «Экология и природопользование» и юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава водного транспорта и инженерно-технических работников речного транспорта и других отраслей.
Якутский сектор Северного морского пути, как связующее звено транспортного комплекса между р.Лена и устьями изолированных арктических рек
Северный морской путь (СМП), соединяющий европейские и дальневосточные порты России, проходит вдоль берегов по всему протяжению Северного Ледовитого океана и окраинных арктических морей от Баренцева моря до Берингова пролива, имеет исключительное стратегическое, оборонное и экономическое значение для нашего Государства Создание и освоение этой важнейшей стратегической магистрали осуществлено благодаря героическим усилиям, нередко с жертвой собственной жизни, многими поколениями русских первопроходцев и моряков в течение более 3-х веков, со времен Ивана Грозного. Современное состояние пути было достигнуто в тридцатые годы XX века Правительство СССР понимало его незаменимую роль для государства и сумело поставить СМП на службу защиты страны в годы Великой Отечественной войны, создав условия для действий Северного военно-морского флота и следования морских караванов с военными материалами.
Выдающуюся роль сыграл Северный морской путь в индустриализации народного хозяйства, как в довоенные, так и в послевоенные годы. Были созданы специальные ледокольные и транспортные суда, гидрографическое, авиационное и метеорологическое обеспечение навигации, развиты портовые хозяйства, созданы крупные исследовательские институты по научному обеспечению СМП. Северный морской путь был не только транспортной магистралью, но и активно содействовал промышленному освоению северных территорий РФ, изучению биологических ресурсов арктических морей и минерально-сырьевых ресурсов шельфа и прилегающих территорий, создавал необходимые социальные и экономические условия проживания людей в арктических регионах России.
В нормальных условиях, до наступления экономического хаоса в стране, с СМП было тесно связано Ленское объединенное речное пароходство, которое осуществляло перевозки на судах «река-море» из устья реки Лены в бассейны рек Яна, Индигирка, Колыма, Оленек, а также на Хатангу и Певек, обеспечивая доставку грузов в 10 северных улусов Якутии. Объем перевозок был близок к миллиону тонн в год. Информация об арктических перевозках в 2002-2004 годах приведена в таблице 1.
Флот пароходства пополнялся не только грузовыми судами смешанного плавания, но и ледоколами, способными работать на трассах с малыми глубинами. В настоящее время в рабочее ядро входят ледоколы «Капитан Бабичев» и «Капитан Бородкин» мощностью 5400 л.с. и осадкой всего 2,5 м. Эти ледоколы позволяют проводить караваны судов к устьям всех арктических рек Якутии, что освободило пароходство от дорогостоящего фрахта морских ледоколов Мурманского и Дальневосточного пароходств.
Ленское объединенное речное пароходство успешно справлялось с доставкой в Арктику нефтепродуктов, в которой доля морских танкеров до 2003 года неуклонно снижалась. Мелководье на верхней Лене в 2003 году заставило вновь вернуться к фрахту морских танкеров и сухогрузов, иначе северный завоз был бы сорван. Стремление Якутии сохранить западный грузопоток нефтепродуктов на перспективу во избежание трудностей 2003 г. заставило и в 2004 году продолжить морские перевозки, несмотря на их дороговизну.
Стратегический и экономический интерес к Российской Арктике у США, Канады, Японии не только не ослабевает, но от года к году усиливается, зачастую прикрываясь, якобы научными целями. Так было, так и продолжается.
Как известно, особенно развязно американские и другие иноземные мореплаватели, зверобои и торговцы хозяйничали в восточном секторе русской Арктики в первые пять лет после революции 1917 года, когда эта дальняя окраина не имела твердой государственной власти, которая могла бы заставить уважать и признавать территориальные границы государства. Наглость иностранцев дошла до того, что они не только промышляли на наших побережьях самым хищническим образом, но дошли до попыток захватить и присоединить к США и Великобритании отдаленные русские владения, в том числе остров Врангеля, лежащий на кратчайших воздушных путях сообщения из Европы в Японию и Австралию, и который может служить удобной авиационной базой. Однако попытка водрузить на острове Врангеля иностранный флаг кончилась плачевно, когда в 1924 году канонерская лодка «Красный октябрь» Дальнево сточных военно-морских сил выдворила незваных пришельцев с острова, и с тех пор посягательства на российскую территорию и российские территориальные воды в Арктике надолго прекратились, поскольку иностранные захватчики почувствовали твердость государства в отстаивании интересов и неделимости страны.
Но и после этого инцидента США, доминион Великобритании Канада и Япония продолжали пристально следить за событиями в восточном секторе Арктики, хотя боялись предпринимать какие-либо активные действия. В 1930 году американцы попытались провести в этом регионе воздушную разведку с аэродромов Аляски, но она окончилась плачевно. Летчик США Маттерн потерпел аварию, и был найден и спасен советским полярным ассом С.А.Леваневским, впоследствии прославившимся при спасении челюскинцев и вошедшим в первую семерку Героев Советского Союза.
Захватнические тенденции у США возобновились только к 1990 году, когда стало некому обеспечивать уважение к неприкосновенности российских территорий и территориальных вод. Именно в этот год новые правители — М. Горбачев и Э. Шеварнадзе, фактически подарили США 74 тысячи км2 территориальных вод в Беринговом проливе, Чукотском море и Северном Ледовитом океане. Отданы даром территориальные воды с богатейшими перспективами для рыболовства и добычи морского зверя, а главное, с огромными запасами газа и нефти.
Захват и распродажа советских территориальных вод была начата США еще до подписания этого соглашения. В 1984 году 17 апреля в Анкоридже на Аляске службой управления ресурсами Министерства внутренних дел США проведена первая распродажа захваченных участков в 400 милях от американского города Нома и в 150 милях от Чукотки. Продано 186 участков, а планируется продать 5037 участков площадью в 5 миллионов акров с запасами нефти порядка 200 миллионов тонн и более 200 миллионов м3 газа стоимостью около 30 миллиардов долларов. Журнал «Оффшор», сознавая остроту ситуации, соз данной США при распродаже советских территориальных вод, писал, «Про блема состоит в том, что скажет Россия относительно продажи части Берингова пролива?», Россия ничего не сказала.
Выводы и предложения по результатам анализа причин и последствий аварийных случаев с судами на межбассейновых переходах по морям Лаптевых и Восточно-Сибирскому
По результатам анализа, изложенного в таблицах 7, 8 и 9, представилось возможным составить серию обобщений и придти к следующим выводам:
Анализ аварийных случаев показывает, что наиболее частой причиной аварийных случаев является так называемый «человеческий фактор». Именно из-за него допущено большинство кораблекрушений, аварий и аварийных повреждений. Из-за природных стихийных воздействий — штормов и ледовых явлений, гибель и повреждения судов наблюдались более редко. Такая тенденция характерна не только для исследуемых маршрутов морских переходов, но и для всего мирового мореплавания, что подтверждает статистика Международной морской организации. Например, по негативным последствиям человеческого фактора приходится 88% аварий танкеров, в том числе до 96% столкновений и 75% пожаров и взрывов [14], [17], [23].
Рассматривая конкретно обзор аварийных случаев в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском, можно сказать следующее:
По району произошедших аварийных случаев (таблица 10) наибольшее их число (24) приходится на отрезок трассы от порта Тикси до устья реки Яны, причем печальную славу здесь получила зона мыса Буор-Хая (рис. 6) и устьевой бар реки Яны (рис. 7). На последнем числится 8 аварийных случаев.
Вторым по частоте аварийных случаев является переход от устья Яны до Индигирки и Колымы. Здесь наиболее опасная зона — пролив Дмитрия Лаптева (рис. 8). Переход из устья Лены в бухту Тикси по Быковскому фарватеру (рис. 9 и 10) послужил местом 8 аварийных случаев. Небезопасен и путь от устья Лены на реки Хатангу и Оленек (см. рис. 3).
Официальная классификация аварийных случаев, рекомендованная Министерством морского флота РСФСР [27], не вызывает сомнений в правильности подхода к рассмотрению аварийных происшествий при обобщенном рассмотрении ситуаций в масштабах всех бассейнов страны. Однако при разработке конкретных противоаварийных мероприятий для межбассейновых переходов судов смешанного «река-море» плавания по морям Лаптевых и Восточно-Сибирскому возникла необходимость дифференцированного подхода к определению причин аварийных случаев. Такой подход к классификации вызван, во-первых, тем, что причин многих аварийных случаев одновременно чаще всего несколько и замыкание оценки на одну из них не даст полного отражения события. Во-вторых, для разработки и реализации конкретных противоаварийных мероприятий, специфичных для определенного района плавания или порта, а также для того или иного типа судов, дополнительная, развернутая и детализированная нами классификация причин аварийных случаев позволяет предложить более определенные мероприятия, обеспечивающие надежность безопасности плавания судов и недопустимость аварийных случаев в будущем.
Анализ аварийных случаев с использованием предлагаемой нами классификации (таблица 12) показал, что нарушения тактики плавания во льдах послужили причиной 44 аварийных случаев из 72, включенные в обзор, на втором месте 25 случаев, в число причин которых вошли недостаточная натренированность в глазомерных наблюдениях и в применении этих наблюдений и известных характеристик судна к натурным условиям. Недостаточная грамотность по отдельным вопросам судовождения и недостаточное владение хорошей морской практикой входили в число причин 12 и 16 аварийных случаев.
Дальше по распространенности идут причины психологической неготовности капитана представить последствия риска 14 АС, недоверие к прогнозу и неоправданный риск 13 АС, навигационные ошибки судоводителей 12 АС. Недостаточность навигационного ограждения судового хода вошла в число причин 12 АС.
Перечисленные причины рассматривались в первую очередь при разработке противоаварийных мероприятий. По времени наибольшее число аварийных случаев приходится на 1996 и 2004 годы (см. таблицу 11).
В заключениях по расследованию АС имеются ссылки на неудовлетворительное состояние навигационно-гидрографического и гидрометеорологического обеспечения судоходства на трассе Северного морского пути от м.Быковский до п.Тикси, т.е. в зоне движения судов смешанного «река-море» плавания.
Существенное число причин аварийных случаев связаны с нарушением нормативных документов и хорошей морской практики. Несомненно требуется усилить действенный контроль за безопасной эксплуатацией флота. Пресекать любые действия, угрожающие безопасности плавания вплоть до запрещения эксплуатации судов, закрытия отдельных участков пути, приостановления действий, указаний и распоряжений судовладельцев, противоречащих требованиям нормативных документов по безопасности судоходства.
Ленской инспекции Российского Речного Регистра придется усилить контроль за соблюдением районов плавания, регистровых волновых и ледовых ограничений, установленных для судов смешанного плавания ЛОРП при плавании в море.
Предупреждение сдвига и утери тяжеловесного и крупногабаритного палубного груза на теплоходах смешанного плавания в штормовую погоду
Для оценки устойчивости палубного крупногабаритного груза достаточно произвести соответствующие расчеты при трех видах качки. Однако, вертикальные колебания судна в силу своего характера не могут привести к сдвигу или опрокидыванию груза, но могут изменить силу веса за счет вертикальных инерционных сил, поэтому нами не рассматриваются. Кроме того, амплитуда бортовой качки существенно больше амплитуды килевой качки (так, при высоте волны 3%-й обеспеченности для судов класса «О» амплитуда бортовой качки 12,5-16, килевой - 5, для судов класса «М» и «М-СП» амплитуда бортовой качки 15-20, килевой - 6 [39]). Однако, если груз находится вблизи оконечностей, то даже незначительная по амплитуде килевая качка приводит к появлению больших инерционных сил, которые при неблагоприятных условиях влияют существенно. Из вышеизложенного следует, что наиболее опасны, с точки зрения устойчивости крупногабаритного палубного груза, бортовая и килевая качки судна. В данном параграфе производится расчет груза на устойчивость при бортовой качке. Отметим, что оценка устойчивости груза при килевой качке осуществляется аналогичным образом. Расчетная схема для оценки устойчивости груза при бортовой качке представлена на рис.13. На схеме представлены следующие силы: сила веса груза G; нормальная реакция N; сила трения FTp; сила инерции Fmt, раскладываемая на две составляющие (нормальную и касательную), рин = рин+ FHH; ветровая нагрузка FB, сила удара волны Рво;1. 0 — угол крена. Сила давления ветра FB для грузов, расположенных на палубе, определяется по формуле Fe = 0,055,,, где Sn - площадь парусности груза (м2) в проекции на плоскость, перпендикулярную оси возможного сдвига.
Сила удара волны Рвол определяется только для грузов, расположенных близко от борта и в носовой части судна, по формуле, рекомендованной ЛИВТом: где b - ширина груза, расположенного в носовой части судна, или длина груза, расположенного близко у борта; Нв — высота волны 3%-й обеспеченности, которая принимается для судов классов «О» - 2,0 м, «М» - 2,5 м, «М-СП»(лед) - 3,0 м [4]; Тср - осадка средняя; х — расстояние центра тяжести груза от миделя судна; Н — высота борта; hK - высота комингса люка. Если —г + Тср + ОД — H — hK 0 5 то сила удара волны не учитывается. В силу того, что F. = о, получим откуда следует, что для устойчивого положения груза (отсутствие сдвига) необходимо выполнение следующего неравенства Если условие (2) не выполняется, то для обеспечения устойчивости груза (в целях избежания сдвига) необходимо предусмотреть закрепление груза на палубе найтовами. Воздействуют оба найтова, но при предварительном натяге талрепами - с разными знаками. При наклоне судна вправо работать на растяжение будет левая растяжка, при наклоне судна влево - правая. При этом в креплении возникает сила Т, определение которой производится на основании уравнения равновесия а - угол отклонения найтовов в плане (принимается равным 20-45) для поперечных найтовов от плоскости шпангоута, для продольных найтовов от диаметральной плоскости. В результате преобразований получим Как уже отмечалось, что потеря грузом устойчивого положения может быть вызвана не только сдвигом, но и опрокидыванием последнего. Рекомендации по оценке устойчивости палубных грузов при опрокидывании в «Технических условиях размещения и крепления массовых тяжеловесных и крупногабаритных грузов...» [39] отсутствуют. Поэтому нами предлагается следующий вывод. Условие равновесия груза при опрокидывании выражается следующим неравенством: т.е. сумма моментов опрокидывающих груз сил не должна превышать сумму моментов удерживающих сил. Моменты сил определяются относительно возможной точки опрокидывания - точки А (см. рис.13). Согласно рассмотренной ранее схемы расстановки сил неравенство (4) приводится к виду hB — высота точки приложения ветровой нагрузки, принимается в расчетах, как правило, hB=0,75a. Если неравенство (5) не выполняется, то для предотвращения опрокидывания груза необходимо его закрепить найтовами. При наклоне судна вправо натягиваться будет левый трос, при наклоне судна влево - правый. Усилие Т (реакция найтовов) является удерживающим и может быть найдено из условия равновесия: Таким образом, в результате проведенных расчетов получены две зависимости, определяющие усилия, возникающие в тросе найтовов при сдвиге груза (3) и при его опрокидывании (6). Окончательно из двух величин принимается наибольшая и по ней рассчитывается площадь сечения тросов и их количество.
Оба расчетных значения усилия Т определяются при допустимом максимальном угле крена бортовой качки ( max ) Согласно «Техническим условиям размещения и крепления массовых тяжеловесных и крупногабаритных грузов на судах МРФ, входящих в морские и прибрежные районы», для грузов массой более 16 тонн и длиной более 11м количество поперечных найтовов может быть увеличено так, чтобы их диаметр не превышал 21 мм. Запас прочности средств крепления принимается двукратным. Как уже говорилось, аналогичный расчет может быть выполнен для определения усилий Ті, возникающих в тросах, удерживающих груз от сдвига и опрокидывания при килевой качке. Как видно из зависимостей (3) и (6), для определения исходных усилий необходимо знать характеристики колебательного движения судна, т.е. угол наклона корабля при бортовой и килевой качке. Для определения вышеуказанного параметра составим дифференциальное уравнение бортовой качки на правильном синусоидальном волнении с длиной волны в, высотой Нв, максимальным углом наклона сс0 и частотой К. Изменение угла волнового склона по времени примем по формуле ос = ее cosKt Будем считать размеры судна (ширину В и осадку Тср) малыми по сравнению с длиной волны 1В. Тогда при отклонении судна на угол О от прямого положения можно полагать, что по отношению к поверхности воды оно наклонится на угол (3=0-ав (рис.14). В этом случае на судно будут действовать следующие нагрузки (рис.15)
Опасность загрязнения моря нефтепродуктами при авариях судов, требования конвенции Марпол 73/78 и других российских и международных нормативных документов к судам смешанного плавания, совершающих рейсы в Арктике
Ежегодно в Мировой океан поступает, по данным национального исследовательского Совета США, более 6 млн. тонн нефти. Около 35 % (2133 тыс. тонн.) разливается при авариях танкеров, транспортирующих нефть, при грузовых операциях в портах и сливе нефтесодержащих балластных и льяльных вод. Статистика показывает, что наибольшие экологический и экономический ущербы от загрязнения моря нефтью происходит во время аварий и потопления танкеров при концентрированном изливе огромных объемов опасного груза. К сожалению, катастрофы танкеров и в России и за рубежом возникают с каждым годом все чаще. Аварии танкеров в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском описаны во 2-ой главе.
Одна из крупнейших в мире и самая крупная в США нефтяная катастрофа с разливом нефти в море произошла у берегов Аляски в Беринговом море [52]. В марте 1989 года танкер «Эксон Валдиз», вышедший из порта Валдиз — конечного пункта Трансаляскинского нефтепровода на берегу залива Принс-Уильям, в 25 милях от порта наскочил на риф. Сразу излилось 40 тыс. т нефти из 140 тыс. т, которые вез танкер, пробоины пришлись на 8 танков из 13. Вскоре после аварии нефть покрыла более 40 тыс. км2 акватории, загрязнив побережье на протяжении 2,4 тыс. км, в т.ч. берега хорошо известного туристам Национального парка Катмай.
Потери оказались огромными. Численность погибших животных определить трудно, но порядок цифр страшен: не менее 30-35 тыс. водоплавающих птиц, в т.ч. 140-150 редких белоголовых орланов, более тысячи морских выдр.
Ущерб рыболовству первоначально был оценен в 100 млн. долл. в год, затем он был значительно увеличен, добыча рыбы в заливе Принц-Уильям была запрещена на год. По оценочным расчетам, общий экономический ущерб измеряется несколькими миллиардами долларов.
В ликвидации последствий катастрофы, продолжавшихся 2 года, участвовали 1400 морских судов, 85 самолетов, 12 тыс. чел. На помощь пришло и советское спасательное судно «Вайдагубский». Выловлены и очищены от нефтяной пленки более 800 птиц, в т.ч. 20 орланов, только на спасение 190 морских выдр затрачено 8 млн. долл. Помимо землесосов в очистке поверхности моря и берегов применялись самые разнообразные средства - подаваемая под большим давлением горячая соленая вода, струи холодной воды, нефтепоглощающие бактерии, фосфорные и азотные порошки. Признано, однако, что работы в целом нельзя считать эффективными: снято не более 10-15 % нефти, по некоторым данным, стоимость очистки 1 м2 поверхности моря обошлось в 60 тыс. долларов.
Созданная специальная правительственная комиссия США по расследованию причин и последствий аварии пришла к выводу о том, что организация вывоза нефти на Аляске в техническом и экологическом отношениях не удовлетворяет новейшим требованиям.
Транспортная корпорация «Эксон» - владелец танкера, подчиняясь решению местных властей и правительственной комиссии, была вынуждена возместить огромные расходы. Спасательные работы, удовлетворение исков рыболовов и ведомств по охране окружающей среды, компенсация администрации штата обошлись корпорации в 2 миллиарда долларов [52].
Загрязнение моря нефтью при перевозках ее в танкерах значительно еще и потому, что в портах не удается выгружать нефть из танкеров до конца. Часть ее остается на стенках и днище грузовых трюмов. Промывают их в открытом море. Порожнее нефтеналивное судно имеет малую осадку и теряет управляемость. Чтобы избежать этого, судно принимает балласт - морскую воду, зака чиваемую в те же грузовые трюмы. Перед новой загрузкой балластную, уже загрязненную нефтью воду выкачивают за борт в море.
Существенно загрязнение морей и океана нефтью во время погрузки и выгрузки танкеров в морских портах, бункеровки всех видов судов жидким топливом, сброса недостаточно очищенных льяльных вод и с отработавшими газами судовых двигателей.
Образующаяся на поверхности моря нефтяная пленка нарушает гидробиологические системы. Она не пропускает солнечного света, покрытый ею фитопланктон гибнет и разлагается, образуя вместо кислорода ядовитое вещество - фенол. Большое экологическое значение свет имеет для фотосинтези-рующих растений. Из-за его недостатка они отсутствуют на глубине.
Большинству морских существ свет нужен для распознания среды и ориентации движений. Под контролем светового фактора происходят миграции, когда каждые сутки миллиарды тонн живых организмов перемещаются с поверхности в глубину и обратно. В очень большой степени от света зависит окраска гидробионтов, которая может даже меняться, обеспечивая маскировку.
Нефтяная пленка на поверхности моря разрушает первое звено пищевой цепочки гидробионтов. Без пищи и образования кислорода в воде перестают размножаться планктон и криль - основные продукты питания рыбы и морских животных. Нефть является своего рода наркотиком для морских обитателей: некоторые рыбы, испробовав однажды вкус нефти, уже не пытаются покинуть отравленную зону. Безвольно, подобно наркоманам, целые косяки ожидают своей гибели. Таким образом, нефть с остальными загрязняющими океан и моря веществами губительно действуют на биологические системы. Беда усугубляется тем, что основная часть загрязняющих веществ поступает не в открытое море, а в прибрежные воды в пределах шельфа. А в водах шельфа, на долю которого приходится примерно 8% площади Мирового океана, нерестится 90% рыбы, потребляемой человеком. В последние десятилетия уловы трески, морского окуня, сельди, камбалы стали резко падать. Погибают от нефти и морские птицы. Пытаясь клювом очистить перья от нефти, они отравляются ею или выбиваются из сил и погибают. Около миллиона птиц ежегодно гибнет только в Северном полушарии.
Как известно, более 50 % кислорода в атмосфере вырабатывается фито-плактоном, находящимся в поверхностном слое океана. Поэтому большую тревогу вызывают данные фотосъемок со спутников Земли, свидетельствующие о наличии значительных районов Мирового океана, поверхность которых сплошь покрыта нефтяной пленкой, уничтожающей планктон [8].
Продолжительность существования нефтяных пятен на поверхности моря может составлять от нескольких часов до нескольких месяцев, а в бухтах арктических морей даже нескольких лет. Этот период зависит от количества разлитой нефти, ее специфических качеств и погодно-климатических условий.
Чем больше продолжительность существования нефтяного поля, тем больше вероятность его перемещения на значительные расстояния от места возникновения. Зафиксировано, что нефть большими массами перемещалась на поверхности моря в течение 50 суток и преодолела расстояния свыше 200 миль. Подойдя к побережью, нефть накапливается вдоль уреза воды, затем под действием ветра и волн она переносится в глубину берега, где осаждается.
