ЗАО «Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота»

ВЫБОР БЕЗОПАСНЫХ СКОРОСТЕЙ И КУРСОВЫХ УГЛОВ ПРИ ШТОРМОВОМ ПЛАВАНИИ СУДНА НА ПОПУТНОМ ВОЛНЕНИИ

РД 31.00.57.2-91

Санкт-Петербург • ЗАО ЦНИИМФ • 2002

ЗАО «Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота»

ВЫБОР БЕЗОПАСНЫХ СКОРОСТЕЙ И КУРСОВЫХ УГЛОВ ПРИ ШТОРМОВОМ ПЛАВАНИИ СУДНА НА ПОПУТНОМ ВОЛНЕНИИ

РД 31.00.57.2-91

Санкт-Петербург • ЗЛО ЦНИИМФ • 2002

«Универсальные штормовые диаграммы» Ю. В. Ремеза не дают полной информации об опасных режимах плавания судов на попутном волнении. По ним может быть выполнена оценка только зон основного резонанса бортовой качки, если ее собственный период т_с определен согласно л.3.1.3.

Суда, имеющие бортовой компьютер, рекомендуется осна-шать специальным математическим обеспечением, позволяющим оперативно производить экспертную оценку безопасности штормового плавания данного судна на попутном волнении. Такое математическое обеспечение должно быть разработано в соответствии с РД и согласовано Регистром.

Его наличие не избавляет от необходимости иметь на судне обязательную техническую документацию, отвечающую РД.

2. ИНСТРУКЦИЯ ПО ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ДИАГРАММ ШТОРМОВОГО ПЛАВАНИЯ СУДНА НА ПОПУТНОМ ВОЛНЕНИИ

2.1. Введение

При плавании судна в условиях шторма на попутном волнении или волнении с кормовых КУВ характеристики его основных мореходных качеств — остойчивости, качки и управляемости существенно изменяются. В определенных случаях эти изменения могут иметь опасный характер и привести к возникновению аварийной ситуации или опрокидыванию судна.

Аварии обычно предшествует одно из следующих трех явлений или их комбинация:

— значительное уменьшение или потеря поперечной остойчивости при прохождении вершины волны вблизи миделя судна. Наиболее опасным в этом отношении является движение на волнах, длина А. и скорость с которых близки соответственно к длине L и скорости V судна. При этом время /_(-) пребывания судна с пониженной ниже опасного уровня остойчивостью за кажущийся период волны т_к может оказаться больше, чем время опасного наклоне-ния f_{0 н} , потребного ему на наклонение из вертикального положения на опасный угол крена или на опрокидывание;

-    основной или параметрический резонансы бортовой качки, когда соответственно т_к * т_с или т_к * т_с/2 (ъ_с - собственный период бортовой качки судна на тихой воде);

-    захват волной, потеря управляемости и самопроизвольный неуправляемый разворот судна лагом к волне — брочинг. Наиболее опасным является захват на переднем склоне волн, имеющих с > V и X = = 0,8-1,3/,. Брочингу в основном подвержены быстроходные или малые суда, относительная скорость которых F_r -Vly[gL ^ 0,23 (£ = 9,81 м/с²).

2.2. Основные признаки изменения поведения судна на попутном волнении, свидетельствующие о его недостаточной безопасности

2.2.1.    В случае недостаточной остойчивости:

-    неожиданное увеличение крена при нахождении вершины отдельных волн вблизи миделя судна, существенно превышающее значение предшествующих углов статического крена или амплитуд бортовой качки;

-    длительное по сравнению с 1/4т_с наклонение судна на борт, задержка (зависание) в положении максимального крена и медленное возвращение в исходное состояние. Такие наклонения, в зависимости от наличия начального крена, вызванного несимметричной загрузкой, давлением ветра или иными причинами, могут быть асимметричными.

2.2.2.    В случае основного или параметрического резонансов

бортовой качки:

-    значительное возрастание амплитуд бортовой качки судна, когда ее период т приблизительно равен (ос-новновной резонанс) или вдвое превышает (параметрический резонанс) кажущийся период волны т_к.

2.2.3.    В случае брочинга:

-    значительные колебания скорости за время прохождения волны относительно судна, его тенденция к разгону на переднем склоне попутной волны;

— ухудшение устойчивости на курсе и стремление судна развернуться лагом к волне» увеличение скорости и амплитуд перекладки руля, потребных для удержания на курсе (судно плохо слушается руля).

2.3. Рекомендации по обеспечению безопасности штормового плавания на попутном волнении

Оценку остойчивости судов при загрузке и определение безопасных режимов штормового плавания в рейсе рекомендуется производить согласно настояшей Инструкции и диаграммам штормового плавания судна на попутном волнении (диаграммам), описанным в подразделе 2.4.

В штормовых условиях плавания на попутном волнении и волнении с кормовых углов <р = 18(Г±3 ((5 = 0±45^в) следует опасаться уменьшения остойчивости при длительной задержке судна на гребне высоких волн, возникновения бортовой качки в режиме ее основного (т_к * т_с) и параметрического (т_к а т_с/2) резонансов, а также возникновения бро-чинга.

При длине волны, близкой к длине судна, следует иметь скорость значительно меньшую скорости бега волн, не теряя при этом способности управляться.

Изменение курса с попутного или на попутный к волне рекомендуется производить таким образом, чтобы в интервале КУВ <р = 180±45* поворот осуществлялся с достаточно большим радиусом циркуляции и судно имело скорость, соответствующую безопасной зоне диаграмм.

В случае получения судном значительного статического крена от смешения груза или иных причин штормовое плавание на попутном волнении не рекомендуется. В исключительных случаях, если судно не имеет свободы маневра и вынуждено следовать попутным курсом к волне, режимы плавания следует выбирать таким образом, чтобы соответствующая им точка на диаграммах была расположена в безопасной зоне, на значительном удалении от границ опасных зон.

Для предотвращения брочинга рекомендуется: иметь скорость менее 0,6—0,7 от скорости распространения опасных волн (X > 0,8/.); не допускать статического дифферента на нос; в случае опасности захвата судна волной резко сбавить скорость, в критических случаях — кратковременно дать задний ход, чтобы возможно скорее уменьшить скорость до безопасной, не теряя при этом способности управляться.

Кроме перечисленных выше, для всех судов при штормовом плавании на попутном волнении рекомендуется выполнять следующие общие мероприятия:

-    уменьшить до минимума свободные поверхности жидких грузов;

-    ликвидировать или максимально уменьшить статический крен от несимметричной загрузки, а также дифферент на нос;

-    проверить надежность крепления грузов и водонепроницаемость закрытий;

-    по возможности не допускать попадания больших масс воды на палубу, а также оледенения надводной части судна;

-    не допускать перегрузки судна, приводящей к уменьшению высоты надводного борта.

2.4. Диаграммы штормового плавания судна на попутном волнении (диаграммы)

2.4.1. Оценка параметров неблагоприятных попутных волн и необходимости проверки безопасности плавания судна по диаграммам

Важным для капитана вопросом является определение параметров попутного волнения, при которых его неблагоприятное влияние на судно становится заметным и необходимо пользоваться диаграммами.

Область существования таких параметров ограничена внешним многоугольником на рис. 2.1. Она может быть установлена в зависимости от отношений h_3%/h_3%paC4 и X/L либо непосредственно от h₃% и X или от h₃ и А,,

фактическая высота волн 3%-й обеспеченности;

фактическая средняя высота волн зыби;

фактическая средняя длина этих волн;

длина судна между перпендикулярами;

указанная в Информации об остойчивости высота волны 3%-й обеспеченности, принятая в качестве расчетной для данного судна при оценке остойчивости на попутном волнении (см. п.3.1.2).

Внутреннему заштрихованному многоугольнику соответствует область наиболее неблагоприятных, а также опасных для судна волн (X/I = 0,7-1,3). В ней цифрами 1, 2 и 3 помечены параметры трех таких волн: высотой ^з%( 1,2,33 ⁼ 1,0; 0,75 И 0,5Л_3%расч ИЛИ Лз(1,2,3) ^{= Л}3%(1,2,3)/*Ь \*\\ ⁼    -

коэффициент перехода от высоты регулярной волны к эквивалентной ей по периоду высоте /*з%), при которых построены диаграммы.

В Информации об остойчивости удобно использовать оси размерных параметров фактического волнения, рассчитанных для конкретного судна. На рис. 2.1 в качестве примера такие оси представлены для судна длиной L = 96 м.

При необходимости судну следовать в шторм попутным курсом предварительно следует определить параметры фактического волнения И_3% (или А₃) и X и соответствующую им точку А нанести на рис. 2.1. Если точка А располагается за пределами внешнего многоугольника, плавание на данном попутном волнении считается благоприятным и проверка по диаграммам не требуется, если внутри — неблагоприятным и следует оценить его безопасность по диаграммам. В случае, если точка А попадает внутрь заштрихованного многоугольника, плавание при данных параметрах фактического попутного волнения может быть опасным для судна. Степень опасности возрастает по мере приближения значения Х/L к 1,0 и увеличения А_3% (или А₃). В этом случае требуется тщательная проверка по диаграммам, выбор безопасных скоростей и КУВ, а если их практическая реализация невозможна - отказ от плавания попутными курсами к волне.

Параметры фактического попутного волнения могут быть определены известными способами визуального наблюдения, по гидромстеопрогнозам или по гидрометеорологическим факсимильным картам волнения.

Приближенная оценка параметров фактического волнения может быть произведена по табл. 2.1 в зависимости от среднего периода волн и глубины моря.

Если фактическое волнение близко к правильному регулярному (зыби), то для оценки безопасных режимов плавания следует использовать высоту волн зыби /?₃, указанную на основных диаграммах вместе с /?_3%. Соотношение высот волн h^% и А₃ также приведено в табл. 2.1.

В случае смешанного волнения рекомендуется выделить волны, генеральное направление распространения которых отличается от курса судна на угол менее 45^е, и их параметры использовать при оценке безопасности.

Рекомендации РД не распространяются на случаи плавания в зоне разрушающегося волнения, когда отношение высоты волны к глубине моря больше 0,5, а также в случае аномальных волн. Они не учитывают динамическое воздействие гребней волн при их обрушении на судно. Судоводителям следует избегать плавания попутным курсом в таких условиях и действовать исходя из собственного опыта и хорошей морской практики.

2.4.2. Описание диаграмм

Диаграммы штормового плавания на попутном волнении условно разделены на основные и дополнительные.

Основные диаграммы рассчитываются для каждого выбранного случая нагрузки при наиболее опасной в отношении остойчивости длине волны X — L и трех значениях се высоты А_3% = А_3%расч, 0,75й_3%расч и 0,5/|_3%расч. Они харак-теризуют самое неблагоприятное сочетание пониженной остойчивости и резонансных режимов бортовой качки. Пример таких диаграмм для двух случаев нагрузки представлен на рис. 2.2, 2.3. При осадке данного судна менее 5,8 м его остойчивость на попутном волнении обеспечена и 1-я опасная зона отсутствует. Поэтому основные диаграммы могут нс строиться.

3. зона параметрического резонанса бортовой' качки

-► Р, «рад

гл><>окая вода

Рис 2.3. Диаграмма штормового плавания судна на попутном волнении (основная, длина волны к - 96 м)

Курсовой угол к волне о - 180'± р. Осадка d ^т 6,0 м

Выбор безопасных скоростей и курсовых углов при штормовом плавании судна на попутном волнении (РД 31.00.57.2-91). — СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 2001. - 58 с.

Подготовлено к печати Отделом безопасности мореплавания ЗАО ЦНИИМФ по оригиналу издания 1993 г. в связи с просьбами пользователей

Исполнители:

Г.М.Овчинников — технический редактор И.Ю.Рогова, Е.В.Зубарева - оригинал-макет

© Составление, дизайн. ЗАО ЦНИИМФ, 2002

r-i 3t>».0 _ 4000.0 $000.0 6000,0 6660,7

0.2 0.4 0.6 0.1 1.0 1.2 1,4 1.6 l.l 2.0

^ \ \ \ 4V£s^

1ЧЙ    ^    |«

Рис. 2. 4. Диаграмма штормового плавания судна на попутном волнении (дополнительная, длина волн X " 40, 80, 120, 160 м) Курсовой угол к волне <р *■ 180* ± Р

ДЕПАРТАМЕНТ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Руководителям предприятий, организаций и учреждений (по списку)

от 22.02.93 № СМ-35/312

О введении в действие РД 31.00.57.2-9] «Выбор безопасных скоростей и курсовых углов при штормовом плавании судна на попутном волнении» и Извещения № 2 об изменении РД 31.00.57-79 «Типовая информация об остойчивости и прочности грузового судна*

Департаментом морского транспорта Министерства транспорта Российской федерации утверждены РД 31.00.57.2-91 «Выбор безопасных скоростей и курсовых углов при штормовом плавании судна на попутном волнении» (далее РД) и Извещение N? 2 об изменении РД 31.00.57-79 «Типовая информация об остойчивости и прочности грузового судна»

ПРЕДЛАГАЮ:

1.    С 01.09.93

1.1.    Ввести в действие РД 31.00.57.2-91 и Извещение jN? 2 об изменении РД 31.00.57-79.

1.2.    Считать утратившими силу РД 31.00.57.1-88 и Извещение №1 об изменении РД 31.00.57-79.

1.3.    Считать сохраняющей силу документацию, разработанную по РД 31.00.57.1-88 до 01.09.93. Рекомендовать для судов с S-образной диаграммой статической остойчивости произвести корректировку упомянутой документации согласно п.3.1.6 РД.

2.    Снабжать суда, находящиеся в постройке и эксплуатации, документацией в соответствии с РД и Извещением № 2.

3.    Установить, что разработка документации в соответствии с РД и Извещением № 2 производится:

3.1. Для судов, находящихся в постройке, — организацией, проектирующей судно.

4

3.2. Для судов, находящихся в эксплуатации, — отраслевыми научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими институтами и высшими учебными заведениями по заказам пароходств, а также КБ пароходств в объеме, установленном инструктивным письмом ММФ № 45 от 16.05.89.

7.    ЦНИИМФ.

С вводом в действие РД 31.00.57.2-91 внести необходимые изменения в действующие нормативные документы. Включить в перечень эксплуатационной документации, передаваемой на суда при их выходе из постройки, информацию для капитанов, вытекающую из настоящего РД.

8.    Контроль за исполнением настоящих требований возложить на Госморинспекцию.

Заместитель директора департамента

— начальник Госморинспекции    С.В.Палехов

ИЗВЕЩЕНИЕ № 2 об изменении РД 31.00.57-79 «Типовая информация об остойчивости и прочности грузового судна»

Вводится в действие с 01.09.93

1.    Стр. 6, в подраздел «Дополнительные информационные материалы» после абзаца «Инструкция по опытному определению остойчивости судна в период погрузки методом кре-нования и/или по периоду качки» включить новый абзац «Инструкция по оценке безопасности и использованию диаграмм штормового плавания судна на попутном волнении».

2.    Стр. 8, в «Содержание» после абзаца «Универсальная диаграмма статической остойчивости» включить новый абзац «Инструкция по оценке безопасности и использованию диаграмм штормового плавания судна на попутном волнении».

3.    Стр. 21, подраздел «Загрузка судна» дополнить новым абзацем: «При загрузке рекомендуется учитывать особенности штормового плавания судна на попутном волнении в соответствии с Инструкцией на стр. 12.»

4.    Стр. 21, в подразделе «Управление судном» абзац «На сильном попутном волнении...» изложить в новой редакции:

«В штормовых условиях плавания на попутном волнении и волнении с кормовых курсовых углов ср = 180±45^в следует опасаться уменьшения остойчивости при длительной задержке судна на гребне высоких волн, возникновения бортовой качки в режиме ее основного (т_к « т_с) и параметрического (т_к = т_с/2) резонансов, а для быстроходных и малых судов также захвата волной, потери управляемости и самопроизвольного, неуправляемого разворота лагом к волне — брочинга. При длине волны, близкой к длине судна, следует иметь скорость значительно меньшую скорости бега волн, не теряя при этом способности управляться. Выбор безопасных режимов штормового плавания судна на попутном волнении рекомендуется производить в соответствии с Инструкцией на стр. 26.»

5.    Стр.36, после подраздела «Универсальная диаграмма статической остойчивости» включить новый подраздел «Инструкция по оценке безопасности и использованию диаграмм штормового плавания судна на попутном волнении», соответствующий разделу 2 РД 31.00.57.2-91.

СОДЕРЖАНИЕ

1.    ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ................... 9

2.    ИНСТРУКЦИЯ ПО ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ДИАГРАММ ШТОРМОВОГО

ПЛАВАНИЯ СУДНА НА ПОПУТНОМ ВОЛНЕНИИ...... 10

2.1.    Введение......................... 10

2.2.    Основные признаки изменения поведения судна на попутном волнении, свидетельствующие

о его недостаточной безопасности............. 11

2.3.    Рекомендации по обеспечению безопасности

штормового плавания на попутном волнении ........ 12

2.4.    Диаграммы штормового плавания судна

на попутном волнении (диаграммы)............. 13

2.5.    Порядок работы с диаграммами Выбор оптимальной остойчивости. Определение безопасных режимов

штормового плавания судна на попутном волнении ..... 26

3.    МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДИАГРАММ ШТОРМОВОГО

ПЛАВАНИЯ СУДНА НА ПОПУТНОМ ВОЛНЕНИИ......39

3.1.    Расчет зоны недостаточной остойчивости..........39

3.2.    Расчет зон основного и параметрического резонансов

бортовой качки ...................... 51

3.3.    Построение вертикальных Р§(р),    ДИ₅(Н,А.)

и горизонтальных /»(d) осей диаграмм...........54

3.4.    Построение зоны брочинга.................56

4.    СОГЛАСОВАНИЕ ДОКУМЕНТАЦИИ.............57

5.    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ . .    57

РУКОВОДЯЩИЙ	ДОКУМЕНТ
ВЫБОР БЕЗОПАСНЫХ СКОРОСТЕЙ И КУРСОВЫХ УГЛОВ ПРИ ШТОРМОВОМ ПЛАВАНИИ СУДНА НА ПОПУТНОМ ВОЛНЕНИИ	РД 31.00.57.2-91 Взамен РД 31.00.57.1-88 Дополнение к РД 31.00.57-79

Срок введения в действие установлен с 01.09.93

Настоящий руководящий документ (РД) устанавливает рекомендации по остойчивости и выбору безопасных режимов штормового плавания судна на попутном волнении, методику расчета необходимых для этого диаграмм и инструкцию по их использованию.

РД распространяется на строящиеся и находящиеся в эксплуатации транспортные суда длиной* 160 м и менее, удовлетворяющие требованиям ч. IV Правил Регистра, включая суда смешанного (река-море) плавания. Для судов большей длины требования РД могут выполняться по усмотрению судовладельца.

Требования раздела 2 РД являются дополнением к РД 31.00.57-79 «Типовая информация об остойчивости и прочности грузового судна», вводимым в действие Извещением № 2 об изменении РД 31.00.57-79.

Включение требований РД в Информацию об остойчивости новых судов должно быть предусмотрено в технических заданиях на их проектирование и строительство.

Длина определяется по Правилам Регистра.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Рекомендации раздела 2 РД предназначены для опенки остойчивости и безопасности плавания судна в штормовых условиях на попутном волнении и волнении с кормовых курсовых углов ф = 180°± р , где 0^е £ р <, 45^е.

Они позволяют капитану:

при загрузке судна перед выходом в рейс:

-    оценить степень опасности штормового плавания на расчетном попутном волнении при заданном варианте загрузки;

-    получить рекомендации по рациональной посадке и остойчивости, при которых неблагоприятное влияние попутного волнения будет минимальным и в процессе рейса не потребуется существенно снижать скорость или изменять выгодный курс судна;

при фактической загрузке судна в рейсе:

-    оценить степень опасности штормового плавания при фактических параметрах попутного волнения, глубине моря и курсовом угле к волне (КУВ);

-    получить рекомендации по требуемому изменению посадки и остойчивости с целью уменьшения неблагоприятного влияния попутного волнения;

-    получить рекомендации по выбору безопасных режимов штормового плавания на попутном волнении с целью предотвращения возникновения аварийной ситуации или опрокидывания судна.

Положения раздела 3 РД устанавливают методику расчета диаграмм штормового плавания судна на попутном волнении (диаграмм). Она предназначена для организаций, разрабатывающих «Информацию об остойчивости и прочности грузового судна» (ИО), указанных в инструктивном письме.

Расчет диаграмм должен производиться для случаев нагрузки, при которых возможно попадание судна в условия шторма, за исключением тех, когда известно, что безопасность его плавания на попутном волнении заведомо обеспечена. Их количество должно обеспечивать удобную интерполяцию для любого промежуточного случая нагрузки.