Остойчивость буксиров и буксиров-толкачей

Расчет остойчивости, позволяет плавсредству регулировать равновесие и противостоять воздействующим на него внешним факторам, которые могут вызвать крен или дифферент. Помимо общих для всех судов причин, приводящих в ряде случаев к потере поперечной остойчивости (т. е. действия ветра, волнения, обледененияБорьба с обледенением судна, движения на циркуляции и т. д.), буксир­ные суда могут быть опрокинуты в результате специфического кренящего воздействия — статически или динамически приложен­ного усилия со стороны буксирного троса, направленного под некоторым углом к ДП. Это может быть вызвано зарыскиванием по той или иной причине буксируемого объекта, неудачным ма­неврированием, несогласованностью действий судов участников буксировочной операции и другими обстоятельствами, известными из практики эксплуатации и анализа характерных аварий буксир­ных судов.

Регистр, Речной Регистр и ряд иностран­ных классификационных органов (в частности, в странах-участницах СЭВ) требуют не только обеспечения остойчивости буксир­ных судов по «критерию погоды» (т. е. по ветро-волновому воздействию) и надлежащим характеристикам диаграммы статиче­ской остойчивости, но и выполнения дополнительного, свойствен­ного только буксирным судам, условия сохранения достаточной остойчивости при рывке буксирного троса. Однако подход к обес­печению последнего требования совершенно различен для морских линейных и многоцелевых буксиров и океанских буксиров-спасате­лей, с одной стороны, и для портовых буксиров-кантовщиков, а также речных буксиров — с другой.

Действительно, в настоящее время, как указывалось выше, в мировом буксирном флоте наблюдается довольно четкая спе­циализация судов, которая соответствует общей тенденции к спе­циализации флота. Современные буксирные суда проектируются и строятся либо для работы преимущественно в море (главным образом океанские буксиры-спасатели и другие морские буксиры), либо для эксплуатации в ограниченных, защищенных акваториях. Эти две категории буксиров существенно различаются по усло­виям эксплуатации, а следовательно, и по мореходным качествам. Большое значение имеет бортовая качка, тесно связанная с ос­тойчивостью судна.

Практика расследования случаев опрокидывания буксиров при рывке троса показывает, что, как правило, происходило залива­ние внутренних помещений судна через одно из отверстий в бор­тах или на палубе (двери горловины, люки и т. п.), которые при буксировке на тихой воде по разным причинам оказывались открытыми. В результате буксир либо полностью терял плаву­честь и шел ко дну, либо из-за кренящего действия влившейся воды крен его значительно возрастал и наступало опрокидывание.

Для удовлетворения требований Правил к остойчи­вости портовых буксиров-кантовщиков, а также относительно небольших буксиров общего назначения и внутреннего плавания, т. е. всех буксиров, эксплуатирующихся в основном на тихой воде, необходимо стремиться к обеспечению возможно больших значе­ний поперечной метацентрической высоты и угла заливания, опре­деленного в предположении, что все перечисленные выше отверстия открыты. В результате угол крена буксира при рывке умень­шится, а его заливание — отдалится.

Читайте также: Подготовка судна к швартовым операциям

В то же время требование об увеличении начальной остойчивости в ряде случаев оказывается совершенно неприемлемым для мореходных буксиров. Высокая начальная остойчивость приводит к снижению периода и коэффициента гашения бортовой качки с одновременным сдвигом зоны ее резонанса (т. е. значительного возрастания амплитуд) в область относительно коротких, наиболее часто встречаемых судном волн. Эти обстоятельства, усугубляе­мые к тому же относительно слабым ходовым демпфированием бортовой качки из-за низких скоростей буксировки, самым отри­цательным образом сказываются на эксплуатации мореходных буксиров. Так, шведские буксиры-спасателиМорские буксирные суда, классификация и виды Памир, мощностью 4 200 л. с., имея начальную метацентрическую высоту до 1,9 м, уже на 3—4 балльном волнении испытывают интенсивную, резкую бортовую качку, существенно затрудняющую их работу, в особен­ности при отсутствии хода, т. е. в наиболее ответственный момент оказания помощи аварийным судам.

В штормовых условиях все отверстия, через которые может происходить заливание судна, будут задраены, поэтому для море­ходных буксиров опасным режимом является не заливание, а опрокидывание. Сущность требований Регистра (со­гласованных с требованиями стран-участниц СЭВ) к остойчивости таких судов состоит в обеспечении умеренной начальной остойчивости и в компенсации соот­ветствующей потери площади диаграммы статической остой­чивости на начальном участке дополнительной площадью за счет возрастания допускае­мого угла наклонения (угол опрокидывания, как правило, значительно выше угла зали­вания; рис. 1).

Таким образом, диаграммы статической остойчивости «не­мореходных»* и мореходных буксиров оказываются в прин­ципе различными: в первом случае они характеризуются высокой начальной остойчи­востью и обрываются при не­котором угле заливания, во втором — так называемой S-образностью, т. е. умеренной начальной метацентрической высотой и большей протяженностью «рабочего участка», ограничиваемого углом опрокидывания, за ко­торый в нормах остойчивости принят угол максимума диа­граммы.

*Под «немореходными» буксирами здесь и далее, в соответствии со сказан­ным выше, понимаются буксиры, не предназначенные для преимущественной ра­боты в море со значительным удалением от порта-убежища. Большинство букси­ров относится именно к «немореходным».

Протяженность же диаграммы, как положение и величина ее максимума, в любом случае должна удовлетворять общим требо­ваниям Правил.

Предлагается к прочтению: Способы применения буксиров

Кроме снижения начальной метацентрической высоты умень­шению качки (и тем самым лучшему удовлетворению как крите­рию рывка буксирного троса, так и общему «критерию погоды») способствует установка на буксире скуловых килей. Удачно спроектированные кили практически не снижают ходкости бук­сира и могут в некоторых случаях уменьшить амплитуду бортовой качки на 25—40%. Площадь скуловых килей обычно составляет 1—3% от произведения LT.

Критерий остойчивости по рывку буксирного троса зависит не только от характеристик диаграммы статической остойчивости буксира, но и в значительной мере — от размещения на судне точки приложения усилия со стороны буксирного троса (буксир­ного гака, канифас-блока, буксирной лебедки, ограничителей по­ложения каната и т. п.) по длине и высоте. Понижение этой точки и смещение ее в корму оказывают положительное влияние на
ос­тойчивость буксира при рывке, однако сдвиг в корму ухудшает управляемость при буксировке. Изменение высоты гака существенно влияет на критерий остойчивости лишь тогда, когда гак рас­положен достаточно близко к центру тяжести судна; если же он расположен на значительной высоте, то его сравнительно неболь­шие перемещения мало влияют на угол крена буксира, а следова­тельно, и на критерий остойчивости. Положение гака по длине буксира значительно влияет на угол крена, лишь если гак распо­ложен достаточно далеко в корму от центра тяжести буксира (относительная абсцисса X_r/L составляет 0,25—0,5). Эти положе­ния подтверждаются модельным и натурным экспериментом.

Удовлетворение тем или иным нормативам остойчивости не пре­дотвращает опрокидывания, а создает лишь определенную вероят­ность безопасной эксплуатации при нормальных условиях плава­ния, позволяя сопоставить между собою различные суда. Так, существующие нормативы, основанные на работах В. М. Бы­кова и В. М. Лаврентьева учитывают схему поперечного рывка буксирного троса. Однако значительно опаснее, как показано теми же авторами, «косой» рывок, уравнения которого из-за своей сложности до сих пор не получили разрешения, вследствие чего отсутствует и соответствующее нормирование остойчивости. Этот режим должен быть полностью исключен из практики эксплуатации буксирных судов. Важную роль должна сыграть «Информация об остойчивости буксирного судна для капитанаСоставляющие водоизмещения и положение центра тяжести». В ней должны быть указаны меры предосторожности, а также роль привходящих фак­торов (заливание палубы, влияние просадки судна, характеристик буксирного каната, фальшборта, положения рулей или пово­ротных насадок и т. д.).

*Под «немореходными» буксирами здесь и далее, в соответствии со сказан­ным выше, понимаются буксиры, не предназначенные для преимущественной ра­боты в море со значительным удалением от порта-убежища. Большинство букси­ров относится именно к «немореходным».