автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Разработка системы интеллектуальной поддержки судоводителя для снижения опасности столкновений судов

На правах рукописи УДК 655.62.052.4

005054760

Ершов Андрей Александрович

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ СУДОВОДИТЕЛЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОПАСНОСТИ СТОЛКНОВЕНИЙ СУДОВ

Специальность 05.22.19

«Эксплуатация водного транспорта, судовождение»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 5 НОЯ 2012

Санкт-Петербург 2012 г

005054760

Работа выполнена в Федеральном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Государственная морская академия имени адмирала С.О. Макарова» (ГМА им. адм. С.О. Макарова).

Научный консультант - доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ [Кацман Феликс Максович|.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Развозов Сергей Юрьевич, ГМА им. адм. С.О. Макарова, начальник кафедры Управление судном,

доктор технических наук, профессор Борисов Рудольф Васильевич, Санкт-Петербургский Государственный морской технический университет, заведующий кафедрой Теория корабля,

доктор технических наук, профессор Гофман Александр Давидович, Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций, профессор кафедры Судостроение.

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский институт морского флота (ЦНИИМФ).

Защита состоится «19» ноября 2012 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 223.002.03 ГМА им. адм. С.О. Макарова по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, Косая линия, д. 15-а, ауд. 216.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГМА им. адм. С.О. Макарова.

Автореферат разослан «

2012,

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 223.002.0 кандидат технических наук, профессор ^л^- Прокофьев Вадим Александрович

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Столкновения судов на морских и речных путях являются одними из самых опасных видов аварий, часто сопровождающихся разрушениями, гибелью судна и большими человеческими жертвами.

Об особых опасностях этих видов морских катастроф стало известно после гибели «Титаника» в результате столкновения с айсбергом в 1912 году, после этой аварии погибло 1513 человек.

В 1956 году мир был потрясен столкновением двух пассажирских судов - шведского теплохода «Стокгольм» и итальянского лайнера «Андреа Дориа», в результате погиб итальянский лайнер и 46 человек. После гибели «Титаника» это была крупнейшая морская трагедия.

Дальнейшее развитие мирового морского флота и, как следствие, увеличение количества судов на морских путях еще больше повысило опасность столкновений судов. По данным Ливерпульской ассоциации страховщиков в 1964 году в результате столкновений затонуло 18 судов, а 1835 получили аварийные повреждения. В 1965 году эти цифры составляли соответственно 14 и 1945, при этом в статистике учитывались только суда тоннажем более 500 брт. Аналогичные данные характерны для периода шестидесятых годов.

Ежегодное количество столкновений, сопровождавшееся крупными повреждениями судов и большими человеческими жертвами в семидесятые годы колебалось от 200 до 400 случаев.

В августе 1986 года произошло тяжелейшее по своим последствиям столкновение пассажирского лайнера «Адмирал Нахимов» и балкера «Петр Васев». В результате данной катастрофы погибло 423 пассажира и члена экипажа «Адмирала Нахимова», а также сам пассажирский лайнер.

В настоящее время столкновения судов остаются одним из самых частых и опасных видов морских катастроф. Последствия столкновений могут достигать огромных размеров, вплоть до гибели судов, всех их пассажиров и экипажей, крупных загрязнений окружающей среды, многомиллионных материальных потерь и т.п.

Однако, не каждое столкновение судов приводило к столь катастрофичным последствиям. История столкновений судов знает аварии, когда в результате столкновения разрушения корпусов судов были очень значительными, однако, это не приводило ни к затоплению судов, ни к гибели их пассажиров и экипажей.

Кроме того, часто, даже при неизбежном столкновении маневры, которые производили судоводители в последние моменты перед этими авариями, так называемые маневры «последнего момента» приводили к тому, что суда сталкивались, получая минимальные или неопасные повреждения. В результате предпринятых действий судоводителей до и после столкновений, были спасены суда, их пассажиры и члены экипажа. Это говорит о том, что существуют возможности избежания или снижения опасности столкновений судов и/или их последствий для людей и окружающей среды. Однако до сих пор не было строгого научного анализа спосо^"

или снижения опасности столкновении судов, которые позволили

систему интеллектуальной поддержки судоводителей в различных ситуациях и позволять избегать или снижать опасные последствия столкновений судов в будущем.

Мероприятия, предпринятые в конкретных случаях столкновений судов, подвергнутые научному анализу и обоснованию, а также разработка новых способов избежания и снижения опасных последствий столкновений могут стать основой для выработки практических рекомендаций по общим действиям судоводителей при неизбежном или опасном столкновении и преодолении их катастрофических последствий для судов, пассажиров и членов экипажа.

Современная редакция Конвенции о подготовке и дипломировании моряков требует от судоводителей знать «действия, если столкновение неизбежно и после столкновения», однако отсутствие научно обоснованных практических рекомендаций не позволяют выполнить это требование в полном объеме.

Научно обоснованные предложения и практические рекомендации по действиям судоводителей при столкновениях судов позволят предотвратить опасное развитие ситуации при этих видах морских и речных аварий и избежать или снизить материальные потери и гибель людей в настоящее время и в будущем.

Цели и задачи исследования

Основной задачей диссертации является разработка системы интеллектуальной поддержки судоводителя (СИПСС) - научно обоснованных практических рекомендаций по снижению опасностей столкновений судов для судоводителей и других лиц, вовлеченных в процесс обеспечения безопасности мореплавания и предотвращения последствий столкновений судов.

Для разработки этих практических рекомендаций предполагалось:

• С использованием аппарата теории судна разработать принципы избежания потенциальных столкновений, создать математические модели движения судов и на базе их анализа предложить виды маневров судов, которые способны предотвратить потенциально неизбежные столкновения судов.

• Разработать математические модели движения судов при неизбежных столкновениях и на базе их анализа предложить виды маневров судов, которые способны снизить опасные последствия неизбежных столкновений (определить эффективные маневры «последнего момента» перед неизбежными столкновениями для снижения их опасных последствий).

• Разработать научно обоснованные практические рекомендации по наиболее эффективным действиям судоводителей после столкновения для предотвращения потери остойчивости наиболее поврежденного судна.

• Разработать научно обоснованные практические рекомендации по наиболее эффективным способам спасения пассажиров, экипажа и судна, получившего наибольшие повреждения после столкновения.

• Проанализировать произошедшие аварии, связанные с гибелью судов для оценки возможности использования полученных практических рекомендаций, которые могли бы снизить опасные последствия этих аварий.

• Разработать теоретические основы системы интеллектуальной поддержки судоводителя по действиям при столкновения судов для использования полученных рекомендаций в практике судовождения.

• Внедрить в процесс обучения и переподготовки судоводителей, а также других лиц, ответственных за обеспечение безопасности мореплавания, полученные практические рекомендации по снижению опасных последствий столкновений судов.

Объектом исследования являются способы маневрирования судов перед потенциальным и неизбежным столкновением, обеспечение остойчивости и прочности судов после столкновения, способы обеспечения безопасной-буксировки судов после столкновения, используя возможности двигательно-движителыюго комплекса поддерживающего судна, способы безопасной посадки судна на береговую отмель и решение других задач, связанных с обеспечением безопасности судов их пассажиров и экипажей после столкновения.

Актуальность работы заключается в необходимости обеспечить выполнение конвенционных требований в отношении подготовки и дипломирования моряков (требований Конвенции ПДНВ 78/95), уменьшить количество столкновений судов, снизить опасность столкновений, повысить безопасность судоходства, увеличить возможности спасения судов, их пассажиров и экипажей при столкновениях и других видах морских аварий.

Практическая значимость заключается во внедрении результатов работы в подготовку судоводителей, практическую деятельность администраций морских портов, судоходных компаний, а также в возможности использования результатов работы на морских и речных путях Российской Федерации и в других регионах мирового океана.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 26 печатных научных работах, в том числе, в четырнадцати статьях, опубликованных в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

• Разработаны теоретические основы создания и функционирования системы интеллектуальной поддержки судоводителя по действиям при столкновении судов (СИПСС);

• Научно обоснована эффективность маневра «Курс от судна» и его комбинаций, как маневра последнего момента, позволяющего избежать столкновения в большинстве ситуаций потенциального столкновения судов;

• Произведен научный анализ эффективности различных комбинаций маневров последнего момента и определены наиболее эффективные маневры обоих судов при различных вариантах неизбежного столкновения. Определена наиболее эффективная комбинация маневров судов перед неизбежным столкновением: «Курс от судна», «Реверс», «Стоп» («Стоп» выполняется после удара при столкновении);

• Получены выражения для дополнительных восстанавливающих моментов, метацентрической высот и приращений плеч статической остойчивости аварийных судов, находящихся в сцепленном состоянии с поддерживающим судном (судами) после столкновения. Показано значительное приращение параметров остойчивости аварийного судна в том случае, если суда после столкновения находятся в сцепленном состоянии.

• Предложены схемы постановки и взаимодействия судов после столкновения для поддержания остойчивости аварийного судна. Получены необходимые расчетные зависимости для определения приращения параметров остойчивости аварийного случая в различных случаях постановки взаимодействия аварийного и поддерживающих судов после столкновения.

• Исследованы вопросы сохранения прочности поддерживающего судна при накренении на него аварийного судна, находящегося в сцепленном состоянии в результате поступления воды внутрь корпуса. Разработан практический метод контроля прочности поддерживающего судна в этом случае. Приведены примеры расчета параметров остойчивости аварийного судна при различных вариантах взаимодействия с поддерживающим судном после столкновения.

• Определены возможные способы пересадки людей с аварийного на поддерживающее судно при сохранении сцепленного состояния судов после столкновения. Получены зависимости для определения количества пассажиров и членов экипажа аварийного судна, которые могут быть пересажены, минуя водную стадию;

• Научно обоснованы способы буксировки аварийного судна после столкновения с использованием работы двигательно-движительного комплекса поддерживающего судна. Определены дополнительные мероприятия и условия, обеспечивающие безопасность и эффективность буксировки.

• Научно-обоснованы способы намеренной посадки аварийного судна на береговую отмель как способа спасения после столкновения и других видов аварий. Определены требования и условия безопасной посадки судна на мель.

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационного исследования получили одобрение на научно-методических конференциях, конференциях профессорско-

преподавательского состава ГМА им. адм. С.О.Макарова. Внедрение результатов работы Основные результаты диссертационного исследования получили внедрение в ФГУ «Администрация морского порта «Большой порт Санкт-Петербург», Пассажирском порту Санкт-Петербург, учебном процессе и курсах повышения квалификации ГМА им. адм. С.О.Макарова.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Материалы диссертационного исследования изложены на Збб страницах, включая 64 рисунка. Список использованных источников составляет 200 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность и необходимость решения основных целей и задач диссертации.

В первой главе диссертации рассматриваются состояние вопроса и постановка основных проблем диссертации.

Столкновения судов являются одним из самых опасных аварийных случаев, происходящих в мореплавании, которые могут привести к повреждению или гибели нескольких судов с их грузом, экипажем и пассажирами.

Несмотря на то, что истории торгового мореходства известно относительно небольшое количество столкновений судов, которые приводили к их полному затоплению, резонанс этих видов аварий, сопровождаемых человеческими потерями, гибелью перевозимого груза, утратами других материальных ценностей, находившихся на судах, всегда приводил к повышенному вниманию людей во всем мире.

Столкновение пассажирского парома Dona Paz с танкером МТ Vector в районе Филиппин привело к гибели более, чем четырех тысяч человек. Это крупнейшая в истории мореплавания катастрофа по количеству жертв.

Среди всех видов морских аварий столкновения судов свидетельствуют о серьезных проблемах в подготовке судоводителей и организации движения судов в различных районах мирового океана, по которым осуществляются морские торговые перевозки.

Помимо непосредственного ущерба, получаемого судами при столкновениях, этот вид аварий часто сопровождается пожарами, затоплением большого количества отсеков каждого из судов и другими серьезными последствиями, которые не позволяют проводить эффективные спасательные операции.

Повреждения судов при столкновениях ведет к потере их остойчивости, непотопляемости, плавучести, нарушению других мореходных качеств и, в конечном счете, может привести к гибели каждого из объектов столкновения.

Значительность последствий, которые могут иметь столкновения морских судов для общей безопасности морского судоходства, привела к необходимости создания и принятия всеми странами специальных правил предупреждения столкновения судов в море (Правил МППСС-72).

Подготовка капитанов и старших помощников морских судов действиям в чрезвычайных ситуациях, включая столкновения морских судов, получила специальное требование в Конвенции ПДМНВ 78/95. Согласно этой Конвенции все судоводи-

тели должны уметь профессионально осуществлять: «Действия, которые должны предприниматься, если столкновение неизбежно, и после столкновения или при ухудшении водонепроницаемости корпуса, произошедшего по какой-либо причине».

Согласно международным нормам капитан каждого из столкнувшихся судов обязан оказать помощь другому судну, если он сможет сделать это без серьезной опасности для своего судна, экипажа и пассажиров и сообщить ему название, порт приписки своего судна, порты отправления и назначения.

Согласно Конвенции СОЛАС-74, мероприятия, которые должны проводить капитаны столкнувшихся судов должны, прежде всего, быть направлены на спасение пассажиров и экипажа наиболее поврежденного судна.

При этом следует учитывать то, что вследствие частичной или полной потери основных мореходных качеств пассажиры и экипаж судна, получившего значительные повреждения в результате столкновения, могут быть лишены возможности эффективного спасения собственными силами. Часто им необходима грамотная и эффективная помощь от экипажа другого столкнувшегося судна или судов, не участвовавших в столкновении.

Ярким примером этого явилось столкновение судов «Адмирал Нахимов» и «Петр Васев» 31 августа 1986 года, когда вследствие затопления большого количества бортовых отсеков после столкновения с «Петром Васевым» пассажирский лайнер «Адмирал Нахимов» очень быстро потерял остойчивость и затонул в течение 7 минут, погибло 423 пассажира и члена экипажа.

Правила МППСС-72 позволяют в случае необходимости отклоняться от выполнения данных правил для избежания непосредственной опасноссти (см. правило 2, пункт в). Однако, существующая подготовка судоводителей имеет своей основной целью предотвращение столкновений судов.

К сожалению, этот вид морских катастроф сохраняется и необходима специальная подготовка капитанов и вахтенных помощников, которая бы позволила определить правильные действия и мероприятия, направленные на снижение последствий аварий морских судов в тех случаях, когда столкновение неизбежно и непосредственно после столкновения, как это требуется новой редакцией Конвенции ПДМНВ-78/95. Существующие основные судоводительские методы решения проблем безопасности мореплавания и предотвращения опасных последствий столкновений судов могут быть разбиты по следующим направлениям.

¡.Определение опасности для судна со стороны окружающей акватории.

К этому направлению может быть отнесено большинство работ, связанных с определением навигационных и гидрографических ограничений для движения судна в определенной акватории и т.п. Оно включает в себя научное обоснование и проведение гидрографических, океанографических и других работ. Методы, используемые при решении этих задач, могут быть определены как выявление и обозначение опасностей для судна. Большой вклад в разработку данного направления внесли ра-

боты отечественных ученых В.В. Алексеева, П.И. Башмакова, П.И. Красильникова, Г.В. Макарова, К.Б. Мартынова, В.И. Пересыпкина, А.Ф. Смирновского, A.JI. Тезико-ва, В.В. Томсона, Е.А. Тучкина, И.Е. Шмерлинга и др.

2. Определение положения судна относительно опасности.

Это направление включает целые научные школы, которые внесли большой вклад в решение задач обеспечения безопасности судна. К числу ученых, работавших в этой области, можно отнести Ю.К. Баранова, И.А. Блинова, Б.А. Вульфовича, М.И.Гаврюка, Н.М. Груздева, В.В. Каврайского, В.П. Кожухова, В.Т. Кондрашихина, Н.Д. Коломийчука, Б.И. Красавцева, В:А. Логиновского, В.И. Меньшикова, Ю.А. Пескова, Н.Ю. Рыбалтовского, А.Е. Сазонова, C.B. Смоленцева, К.С. Ухова, Ю.М. Филиппова, А.П. Ющенко и многих других. Методы, используемые при решении этих задач, могут быть условно разделены на следующие направления:

а) обработка результатов измерений навигационных параметров;

б) определение и идентификация ошибок измеряемых параметров;

в) определение погрешностей определения места судна;

г) совершенствование способов обработки навигационной информации для решения задач определения места судна и др.

3. Определение возможностей судна по избежанию опасности.

Это направление может быть разбито на несколько составляющих: разработка математических моделей движения судна при осуществлении различных маневров, разработка экспериментальных методов по определению маневренных характеристик судов, разработка способов идентификации математических моделей по данным маневренных испытаний, разработка информации о маневренных характеристиках движения судна и рекомендаций по осуществлению маневров в различных условиях.

Значительный вклад в развитие этого направления внесли отечественные ученые Н.И. Анисимова, A.A. Арефьев A.M. Басин, В.Г. Бакаев, А.Д. Гофман, С.И.Демин, A.M. Жухлин, С.С. Кургузов, В.М. Лаврентьев, М.М. Лесков, Г.Г. Мар-тиросов, А.Г.Маковский, В.И. Небеснов A.M. Оганов, Р.Я.Першиц, А.А.Русецкий, Г.В. Соболев, C.B. Сутуло, А. И. Цурбан, Е.Б. Юдин, и др.

Несмотря на очевидный прогресс, который получили методы решения задач с появлением этих работ, отсутствие общих научно обоснованных рекомендаций по безопасным действиям судоводителей до и после столкновения не позволили снизить опасности этих морских аварий и предотвратить гибель людей в результате столкновения судов.

4. Правила МППСС-72 и тренажерная подготовка судоводителей по решению задач расхождения судов.

Одним из важнейших способов предотвращения столкновения судов является совершенствование Правил предупреждения столкновений судов (МППСС-72) с учетом развития судоходства и появления новых типов судов. Целью применения и

развития этих правил является недопущение или снижение вероятности столкновений судов в море.

Существующая обязательная тренажерная подготовка судоводителей по использованию судовых радиолокационных станций (РЛС) и средств автоматизированной радиолокационной прокладки (САРП) формально направлены на отработку решения задач по предотвращению столкновений судов. Однако задачи, поставленные на тренажерах для РЛС и САРП для судоводителей завершаются тогда, когда столкновение произошло или стало неизбежным, т.е. основная задача считается не выполненной и задание для судоводителя прекращается. Если подобная ситуация произойдет в реальности, то основные проблемы по снижению опасности столкновения, спасению людей, груза, самих судов, для судоводителя только начинаются. Однако ее решение не отрабатывается. Это приводит к тому, что попадая в ситуацию столкновения, судоводители практически не обладают необходимыми знаниями, рекомендациями и способами расчета условий обеспечения безопасности судов, их пассажиров и экипажей.

5. Рекомендации судоводителям по предотвращению поступления воды в корпус судна и методы обеспечения непотопляемости судна после столкновения.

Разработка судовой документации по мероприятиям в случае нарушения водонепроницаемости корпуса, в том числе и после столкновения судов является одним из способов организации правильных действий судового экипажа в этих авариях. Однако, существующие методы разработки судовой документации по этим аварийным мероприятиям основываются на определении грамотных действий экипажа лишь одного поврежденного судна без учета его взаимодействия с другим судном после столкновения. Это лишает судовой экипаж большой доли информации о возможных мероприятиях, которые могут предпринять оба судна совместно или с участием других судов до и после столкновения для снижения его опасных последствий этих видов морских аварий.

Произведена постановка задачи и определен предмет диссертации.

В первой главе также рассмотрены теоретические основы системы интеллектуальной поддержки судоводителя по действиям при столкновениях судов, шаги ее использования при выборе наиболее эффективного практического решения при конкретной ситуации столкновения.

Во второй главе произведено теоретическое обоснование маневров обеспечивающих расхождение судов при потенциальном столкновении. Будем понимать под потенциальным столкновением - ситуацию столкновения, которое без выполнения специальных маневров становится неизбежным при данном расположении и движении обоих судов.

Рассмотрено потенциальное столкновение при взаимном сближении судов таким образом, что диаметральные плоскости (ДП) судов расположены под углом

близким к 90 градусам (Рис.1).При отсутствии специальных маневров обоих удов этот столкновение переходит в неизбежное столкновение (см. Рис.2).

Произведен выбор маневров для избежания данного потенциального столкновения под углом 90 градусов исходя из наиболее эффективного использования эффекта гидродинамического взаимодействия (гидродинамического отталкивания) сталкивающихся судов 1 и 2. С этой целью рассмотрена в упрощенном виде иллюстрация волновой системы и гидродинамического взаимодействия судов 1 и 2.

На Рис.3 знак «+» означает место повышения гидродинамических давлений на корпусе судна и образование корабельных волн. Знак «-» означает место понижения давления.

Сближение судов при потенциальном столкновении с углом 90 градусов

Столкновение судов при потенциальном столкновении с углом 90 градусов

Судно 2

Угол между ДП судов 90 градусов

Судно 1

Рис.1

при отсутствии специальных маневров Судно 1

Судно 2

Данная картина позволяет проиллюстрировать возможность гидродинамического взаимодействия судов до столкновения : при сближении знаков «+»«+» обоих судов будет наблюдаться взаимное гидродинамическое отталкивание судов, при сближении знаков «+» и «-» обоих судов будет наблюдаться взаимное гидродинамическое сближение судов.

Упрощенное представление схемы гидродинамического взаимодействия

судов

Судно 2

Судно 1

Рис.3

Произведен выбор маневра исходя из максимального сближения знаков «+»«+» обоих судов для обеспечения их взаимного гидродинамического отталкивания до столкновения.

Выбор маневра для сближения знаков «+» обоих судов. Маневр «Курс от судна» для обоих судов (каждое из судов изменяет свой курс от судна, с которым оно идет на потенциальное столкновение). Судно! изменяет курс в нос судна 2.

Судно 2

Судно 1

Прогноз результата выполнения данного маневра - «разведение» корпусов судов перед потенциальным столкновением без столкновения. Результат достигается за счет особенностей маневра циркуляции и возникновения эффекта гидродинамического отталкивания в носовой части корпусов обоих судов (Рис.4).

Аналогичные результаты получены при выполнении аналогичных маневров в зависимости от первоначального расположения и характеристик движения судов.

Особенности движения судна для избежания потенциального столкновения с использованием маневра «Курс от судна» определяют необходимость разработки математических моделей на каждом из этапов сближения и маневрирования обоих судов. В качестве примера математическая модель движения сталкивающихся судов при начале гидродинамического взаимодействия может быть построена с учетом возникновения дополнительной поперечной гидродинамической силы и дополнительного разворачивающего момента, возникающих на корпусах обоих судов (см. Рис.5.)

Гидродинамическое взаимодействие судов перед столкновением при использовании маневра «Курс от судна каждым из судов перед столкновением (судно 1 изменяет свой курс в нос судна 2)

Момент на судне 2, обусловленный гидродинамическим взаимодействием корпусов судов (Мвз2)

Поперечная сила на судне словленная гидродинами взаимодействием корпусо (Увз2)

Судно 2

Поперечная сила на судне 1, обусловленная гидродинамическим взаимодействием корпусов судов (Увз 1)

Момент на судне 1, обусловленный гидродинамическим взаимодействием корпусов судов (Мвз1)

Математическая модель судна 1 после начала гидродинамического взаимодействия сталкивающихся судов может быть представлена следующим образом (см. Рис.5)

-(ш1 +Х.,, 1 )(сМ /аосовр 1 ■+(ш 1 ■+Х,, 1 )у 1 (ар 1 ЛЗфтР 1 --т 1V1 со 151пР 1 -Ха1+Ре1 -Хг1—О

-(т 1+Х221 )(а V1 /<И)б1пР 1 +(т 1+Х221 )у 1 (<ф Ш^созР 1 -т 1V1 ю 1 совР 1 --к261 <ко 1 /<К-Уи 1 - Увз 1+Уа 1 + Уг 1 =0

-(41+^261)ёю1/(Л-\261((ау1/с11)5тР1+(ар1/а0у1со5р1)-Мв1-Мвз1+Ма1 --Уг1*1гт1=0

8я1=5Ктах1 (1)

В этих выражениях

Увз1 - поперечная сила на судне 1, обусловленная гидродинамическим взаимодействием корпусов судов. Мвз1- момент на судне 1, обусловленный гидродинамическим взаимодействием корпусов судов.

Для судна 2 (выполняющего маневр правого отворота от курса судна 1, (см.Рис.5) математическая модель движения после начала гидродинамического взаимодействия с другим судном перед столкновением будет выглядеть следующим образом

-(гп2+хп2)(ау2/а1)с05р2+(ш2+^п2)у2(ар2/а1)5тр2--т2у2га2зтР2-Хя2-Ха2+Ре2-Хг2=0

-(т2+А222)(ау2/а05тр2+(т2+Х222)у2(ар2/а1)со5Р2-т2у2ш2со5Р2--A.262ac)2/at+Yg2+Yвз2+Ya2-Yr2=0 -(;г2+х662)а©2/а^262((ау2/ао8тр2+(ар2/а1)у2со5р2)+ +1У^2+Мвз2-Ма2 + Уг2*1гт2=0

8к2=8Ктах2 (2)

В этих выражениях

Увз2 - поперечная сила на судне 2, обусловленная гидродинамическим взаимодействием корпусов судов, Мвз2- момент на судне 2, обусловленный гидродинамическим взаимодействием корпусов судов.

Рассмотрены и другие возможности использования маневра «Курс от судна» при других вариантах расположения и маневрирования судна. В частности, матема-

тическая модель судна 1 после начала гидродинамического взаимодействия может быть представлена следующим образом (см. Рис.6)

-(ш 1 +Я,„ 1)(<1У 1 /Л)со8(31 +(т 1+А.,, 1 )у 1 (ёр 1 /с11)81Пр 1 --ш1у1<й18тР1^1-Ха1+Ре1-Хг1=0

-(т 1+Х221 )(<1у1 /ск)зшр 1 +(т 1+Х221 )у 1 (dЭl/dt)cosP 1 -т 1V1 ш 1 соэр 1 --Х262Аа> 1 /dt+Yg 1 +Увз 1 +Уа 1 - Уг 1 =0

-(1,1+Х261 )с!(о1 /сИ-Х2б 1 ((ёу 1 /<И)зт|31 +(<ЗР 1 /сИ)у 1 совр 1 )+Мя 1 +Мвз 1 -Ма 1 --Уг1*1гт1=0

Зи^б^ах! (3)

Гидродинамическое взаимодействие судов перед потенциальным столкновением при использовании маневра «Курс от судна» одним из судов перед столкновением (судно 1 изменяет свой курс в корму судна 2, судно сохраняет курс и скорость)

Судно 2 Судно 1

Момент на судне 2, словленный гидрод] мическим взаимодей ем корпусов судов (1\

Поперечная сила н: словленная гидрол взаимодействием к (Увз2)

Поперечная сила на судне 1, обусловленная гидродинамическим взаимодействием корпусов судов (Увз!)

Момент на судне 1, обусловленный гидродинамическим взаимодействием корпусов судов

(с!у 1 /ск)=(-(т 1+ХП1 )у 1 (ёр 1 /Л)втР 1 + +ш1у1о)181пР1+Хй1+Ха1-Ре1+Хг1)/(-(т1+Хп1) совР1) (с1со1 /сИ)=(-^2б 1 ((¿V1 /Л>тР 1 +(ар 1 /Л) V1совр1 )+Mg 1 +Мвз 1 -Ма Ь +Уг1*1гт1)/(.у+Х261)

(¿р 1 /Л)=((т 1 +Хгг 1 1 /сИ)з1пР 1 +ш 1V1 ю1 совр 1 + +Х261 (ёы1/ёС)-Уё 1 -Увз 1 - Уа 1 +Уг1 )/((т 1 +Х221 1 совр 1)

(4)

Результаты расчета по выражениям (1)-(2) представлены на Рис.7. В расчете принято, что в ситуации Рис. 1 оба судна начали перекладывать руль со скоростью 0,5 градусов в секунду, выполняя маневр «Курс от судн^» (судно 1 изменяет свой курс в нос судна 2).

Результаты расчета по выражениям (1)-(2). Перед столкновением оба судна предприняли маневр «Курс от судна» (судно 1 изменяет свой курс в нос судна 2)

2400

2200

2000

1800

1600

[ Судно 2 г 1 :1 V

Судно 1 1 г : с

1 1 I

1 Л

1400

1600

1800

2000

2200

2400

Рис.7

В ситуации потенциального столкновения маневр «Курс от судна» обоих судов (судно 1 изменяет свой курс в нос судна 2) привел к расхождению судов без столкновения. При выполнении данного маневра силы гидродинамического отталкивания и их моменты соизмеримы с силами и моментами от руля судна (Рис.7).

Расчет произволен с использованием выражений (3)-(4). В расчете принято, что в ситуации расчета 1 (за 50 секунд до потенциального столкновения) судно 1 начало перекладывать руль со скоростью 2 градуса в секунду, выполняя маневр «Курс от судна» (судно 1 изменяет свой курс в корму судна 2). Судно 2 сохраняет свой курс и скорость.

В ситуации потенциального столкновения, представленной на Рис.8 маневр «Курс от судна» судна 1 (судно 1 изменяет свой курс в корму судна 2) привел к изменению ситуации и расхождению судов 1 и 2 без столкновения. При выполнении данного маневра силы гидродинамического отталкивания и их моменты соизмеримы с силами и моментами от руля судна.

Результаты с использованием (3)-(4). Перед столкновением судно 1 предприняло маневр «Курс от судна» (судно 1 изменяет свой курс в корму судна 2)

2400

2200

2000

1800

1600

1400 1600 1800 2000 2200 2400

Рис.8

Аналогичные расчеты и их анализ проведен и для других ситуаций расхождения с использованием маневра «Курс от судна» и его комбинаций, что показывает его эффективность в большинстве случаев потенциального столкновения.

Судно 2 I | 1

Судно 1

I 3

Как следует из результатов расчетов по математическим моделям, аналогичным (1)-(4) для избежания большинства ситуаций потенциального столкновения судов может быть использован маневр «Курс от судна», который наиболее эффективен для ударяющего судна (судна, которое при потенциальном столкновении может ударить носом). В ряде случаев наиболее эффективные маневры ударяемого судна (судна 2) зависят от маневра ударяющего судна. Для ударяющего эффективен маневр «Курс от судна», для ударяемого судна - «Корма от судна» после выполнения своего маневра ударяющим судном. Во всех случаях использования маневров, входящих в СИПСС, для расхождения судов при потенциальном столкновении максимально используются возможности гидродинамического отталкивания корпусов судов и воздействие винтовой струи на корпуса судов для их взаимного разведения без столкновения.

Глава 3 посвящена разработке математических моделей движения судов при столкновениях и выбору маневра перед неизбежным столкновением судов. Поэтому основной задачей судоводителя перед неизбежным столкновением приложить все усилия, направленные на то, чтобы опасные последствия столкновения были наименьшими для остойчивости и плавучести каждого из столкнувшихся судов.

Рассмотрим ситуацию столкновения двух судов с позиции положений теории удара.. Каждое из сталкивающихся судов (см. Рис.9 вверху, справа) обладает определенной массой ш1 и ш2 и имеет скорости VI и у2 перед столкновением.

Введем в рассмотрение оси координат п и 1, связанные со вторым судном, т.е. с тем из сталкивающихся судов, которое может получить удар форштевнем другого судна и получить наибольшие повреждения после столкновения.

Согласно положениям теории удара разрушения, которые получают суда после столкновения, пропорциональны скоростям движения судов, которые они получают после столкновения. При этом продольная скорость, получаемая обоими судами после столкновения, приводит к увеличению ширины пробоины наиболее повреждаемого судна (связанного с осями координат п и Ц. Поперечная скорость обоих судов после столкновения приводит к увеличению глубины пробоины наиболее повреждаемого судна (см. Рис.9).

Как видно из результатов расчета, представленного на Рис.9 продольные и поперечные повреждения, получаемые обоими судами после столкновения, имеют характерные точки минимумов и максимумов в зависимости от углов столкновения судов (У).

Следовательно, судоводитель имеет возможность маневрированием собственного судна (изменением угла столкновения У) непосредственно перед столкновением изменять размеры повреждений, которые получают оба судна. Это открывает широкие возможности для поиска наиболее эффективных маневров судна для минимизации последствий неизбежных столкновений судов и обучению судоводителей как это требуется Конвенцией ПДМНВ 78/95.После столкновения наиболее эффек-

тивным способом сохранения их остойчивости будет являться поддержание положения судов в «сцепленном» состоянии. Наиболее опасным для ударяемого (аварийного) судна будет выход из его пробоины ударяющего судна.

Относительные величины повреждений, получаемых при столкновении в зависимости от угла столкновения

1 10 20 Э0 40 50 60 70 80 S0 100 110 (20 1Э0 140 150 160 170 180

Угол Столкновения, град

• Продольныеповреждения второгосудна после стокновения относ.вел. "Поперечные повреждения второгосудна после стокновения относ, вел.

Рис.9

Так, выход из пробоины «Адмирала Нахимова» балкера «Петр Васев» после столкновения способствовал поступлению больших масс воды в корпус лайнера и быстрому затоплению судна. Кроме того «Адмирал Нахимов» лишился дополнительной остойчивости, которую ему мог придавать находящий рядом корпус «Петра Ва-сева». Как известно, именно потеря остойчивости стала основной причиной его гибели.

Согласно положениям теории удара наиболее опасным столкновением является столкновение под углом 90 градусов (см. Рис. 2,9). В этом случае ударяемое судно получает как продольные, так и поперечные повреждения, которые могут быть чрезвычайно опасными. Примером такого столкновения явилось катастрофа «Петра Васева « и «Адмирала Нахимова». После столкновения «Адмирал Нажимов поучил пробоину, которая простиралась на длину более 50 м и была достаточна глубока. Для избежания опасности неизбежного столкновения при угле столкновения 90 градусов может быть использована следующая комбинация маневров (см. рис.10-12).

(Маневр: «Курс - от судна!) для случая пересечения курсов

Отворот от судна, пересекающего курс для увеличения угла столкновения

\

Рис. 10

(Маневр: «Полный назад!) для случая пересечения курсов

Маневр «Полный назад» для уменьшения скорости судна перед столкновением

Рис.1

(Маневр: «Стоп!!!) для случая пересечения курсов

вращения выхода судна из пробоины после столкновения Рис.12

В диссертационной работе, произведен анализ повреждений, полученных судами при различных вариантах столкновения на основании конкретных аварий морских судов.

К основным особенностям построения математических моделей судов при столкновениях по сравнению с обычным моделированием движения судов можно отнести следующее: необходимость учета в математических моделях маневрирования судов перед столкновением, т.к. судоводители каждого из сталкивающихся судов могут предпринимать маневр «последнего момента» для минимизации опасных последствий столкновения судов; необходимость учета в математических моделях гидродинамического взаимодействия судов перед столкновением; необходимость учета в математических моделях возникновения и передачи на корпуса судов ударных сил и моментов в момент столкновения судов; необходимость учета в математических моделях повреждения и разрушения корпусов судов в момент столкновения и их возможного «сцепления» после столкновения; необходимость учета в математических моделях движения судов после столкновения.

Для примера в момент столкновения на корпусе каждого из сталкивающихся судов будут образованы ударные силы, действующие со стороны другого судна. Принцип определения ударных сил и их проекций на оси другого судна показан на Рис.13.

Таким образом, становится целесообразным построение математических моделей движения судов при столкновении на определенных этапах развития ситуации столкновения. Это позволит проанализировать имеющиеся возможности по минимизации опасных последствий столкновения и определить необходимые условия для выбора наиболее безопасных маневров обоих из сталкивающихся судов.

Математическая модель судна 1 при столкновении судов может быть представлена следующим образом (см. Рис.13)

-(т1+Я,п1)(ау1/Л)со5Р1+(ш1+).м1)у1(<1р1/£11)з!пР1--т 1 у 1 и 1 бшР 1 -Хё 1 -Ха 1 +Ре 1 -Хг 1 ■+ Худ2 г=0

-(гп1 ■+\2г 1 )(йу 1 /(ЗфтР 1 +(т14-)^ 1 )у 1 (сф 1 /(^совР 1 -т 1 у 1 со I собР 1 -

-Х.2б2(1ю1/(й-У£1+Уа1+Уг1- Ууд21=0

-(Зг1+Я.2б 1) ¿со 1 /Ш-^бЩ^У 1 М^БтР 1 +(сф 1 /с11) у 1 собР 1 1 +Ма1 -Уг1*1гт1--Муд2,=0 (5)

Построение проекций ударных силы на оси, связанные с движением каждого судна при столкновении

Центр тяжести судна 2

Вектор скорости движения судна 2 при столкновении

Вектор скорости движения судна 1 при столкновении

Поперечная составляющая ударной силы на судне 2, обусловленная воздействием корпуса судна 1

(Уудп)

Продольная составляющая ударной силы на судне 2, обусловленная воздействием корпуса судна 1 (Худ1г)

Ударная сила на судне 2, обусловленная воздействием корпуса судна 1 (Яуд^)

Центр тяжести судна 1

Поперечная составляющая ударной силы на судне 1, обусловленная воздействием корпуса судна 2 (Уудп)

Ударная сила на судне 1, обусловленная воздействием корпуса судна 2 (ЯудгО

Продольная составляющая ударной силы на судне 1, обусловленная воздействием корпуса судна 2 (Худ,,)

Рис.13

Математическая модель судна 2 при столкновении судов может быть представлена следующим образом (см. Рис.13)

-(т2+?ч,2Хау2/Л)со5Р2+(гп2+>.и2)у2(с1р2Л31)5тР2--т2у2ю25тР2^2-Ха2+Ре2-Хг2+Худ12=0

-(Гп2+л:22)(ёу2/(30з1пр2+(ш2+>.222)у2(ар2/(30со5р2-ш2у2м2со5р2-

-Х262да 21дл+\%2+ Ууд, 2+Уа2-Уг2=0

-(Jz2+A.662)do2/dt->.262((dv2/dt)smP2+(dP2/dt)v2cosP2)+Mg2+Myд12-lVIa2+

+Уг2*1гт2=0 (б)

В этих выражениях

Худ2Ь Ууд21 ,Муд2Ь Худ12, Ууд12 ,Муд12 - могут быть определены по уравнениям, полученным в диссертации

На основании результатов систематических расчетов по выражениям (5), (6) и другим математическим моделям, соответствующим отдельным этапам неизбежного столкновения может быть сделан вывод о том, что при выполнении комбинации маневров «Курс от судна», «Реверс» значительно снижется величина повреждений обоих судов.

Например, по данным результатов расчета по математическим моделям при неизбежном столкновении только после выполнения маневра «Курс от судна» (судно 1 изменяет курс в нос судна 2) ударные силы снижаются в 4-6 раз по сравнению с отсутствием маневра.

Произведен учет накренения судов при выполнении маневра «Курс от судна» (судно 1 изменяет курс в нос судна 2). При выполнении маневра изменения курса, в том числе при выполнении обоими судами при столкновении маневра «Курс от судна» оба судна начинают накреняться.

При столкновении судов после выполнения маневра степень опасности повреждений, получаемых каждым из них, может быть оценена по тому, какая часть потенциальных разрушений судна находится ниже и или выше ватерлинии, а также какая часть корпуса должны быть разрушена, для того, чтобы судно потеряло водонепроницаемость. При получении повреждений ниже ватерлинии в корпус судна начинает поступать забортная вода, при этом, чем больше величина этих разрушений, тем более интенсивно происходит поступление воды.

Степень опасности повреждения для судна с точки зрения нарушения водонепроницаемости корпуса может быть оценена по высоте надводного борта повреждаемого судна (Нр), который должен быть разрушен для того чтобы вода начала поступать в корпус судна. Вторым критерием может быть принята площадь проекции надводной части корпуса повреждаемого судна на плоскость мидель-шпангоута, для того, чтобы разрушения достигли подводной части корпуса судна и вода начала поступать внутрь (Эр). Принцип определения этих критериев при столкновении судов после выполнения маневра «Курс от судна» каждым из сталкивающихся судов и накренения их друг на друга представлен на Рис. 15.

Результаты расчета по математическим моделям судов при неизбежном столкновении после выполнения маневров «Курс от судна» (судно 1 изменяет курс в нос судна 2)

2400 2200 2000 1800 1600

1400 1600 1800 2000 2200 2400

Рис.14

Определение критериев степени опасности повреждений (Нр и Эр) при выполнении маневра «Курс от судна» каждым из судов перед столкновением (судно 1 изменяет свой курс в нос судна 2)

j Судно 2 1

Судно 1

■

Получены аналитические выражения для Нр и Эр, Проведены систематические расчеты, которые показали, что при выполнении маневра «Курс от судна» (судно 1 изменяет курс в нос судна 2) обоими судами суммарная площадь проекций надводной части корпусов повреждаемых судов на плоскость мидель-шпангоута, которая должна быть разрушена для того, чтобы разрушения достигли подводной части корпусов судов составляет десятки квадратных метров. Масса металлических конструкций судна, которая должна быть при этом разрушена, может составлять несколько десятков тонн. На их разрушение затрачивается значительная часть энергии столкновения судов. Это снижает опасность повреждений подводной части корпуса.

Проведен анализ опасности нарушений местной прочности корпуса в зависимости от скорости движения и угла столкновения судов. Показано, что существующий предел прочности обшивки корпуса может быть обеспечен только при угле столкновения 0-10о или 170-180о для судов среднего тоннажа. Как следует из проведенных расчетов, угол столкновения существенно влияет на опасность нарушения прочности корпуса судна при столкновении. Показано, что применение маневра «Курс от судна» для достижения угла столкновения 0-10о или 170-180о эффективно снижает степень опасности повреждения судов по пределу местной прочности.

В диссертационной работе произведен анализ маневра «Курс от судна» одного судна при столкновении под углом близким к 90 град (судно 1 изменяет свой курс в корму судна 2). Разработаны математические модели сталкивающихся судов. Согласно результатам расчетов по разработанным математическим моделям установлено, что при выполнении маневра «Курс от судна в корму» (судна 2) судном 1 ударные силы в 50-100 меньше, чем при угле столкновения 90 градусов, без выполнения маневра Проведенный анализ параметров Нр и Эр при выполнении данного маневра показал высокую эффективность маневра «Курс от судна в корму» судном 1 по сохранению водонепроницаемости корпуса при столкновении.

Произведен анализ маневра «Курс от судна» встречных судов при столкновении под углом близком к 0 град (столкновении носами встречных судов). Разработаны математические модели сталкивающихся судов при данном маневрировании. Согласно результатам расчетов по разработанным математическим моделям установлено, что при выполнении маневра «Курс от судна» встречных судов ударные силы приблизительно в 10 раз меньше, чем без выполнения маневра. Проведенный анализ параметров Нр и Эр при выполнении данного маневра показал повышенную эффективность маневра «Курс от судна» встречными судами по сохранению водонепроницаемости корпуса при столкновении. Исследованы дополнительные преимущества выполнения маневра «Курс от судна» обоими судами при встречном столкновении связанные со следующими обстоятельствами.

При выполнении маневра «Курс от судна» для встречных судов происходит изменение «центральности» удара. Ударные силы обоих из сталкивающихся судов начинают действовать на определенном расстоянии друг от друга (плече), что существенно уменьшает глубину повреждений при выполнении маневра «Курс от судна» для встречных судов.

Выполнение маневра «Курс от судна» в случае разрушения и зацепления корпусов судов способствует появлению дополнительного разворачивающего момента, который стремится развернуть суда после столкновения. Это также уменьшит глубину повреждений за счет появления вращательной тенденции движения судов после столкновения по сравнению с поступательной тенденцией движения вдоль корпуса другого судна.

Исследован маневр «Курс от судна» попутных судов при столкновении под углом близким к 180о (столкновение догоняющего и догоняемого судна). Разработаны математические модели сталкивающихся судов при данном маневрировании. Согласно результатам расчетов по разработанным математическим моделям установлено, что при выполнении маневра «Курс от судна» попутных судов ударные силы приблизительно в 5-10 раз меньше, чем без выполнения маневра. Проведенный анализ параметров Нр и Бр при выполнении данного маневра показал повышенную эффективность маневра «Курс от судна» попутными судами по сохранению водонепроницаемости корпуса при столкновении. Исследованы дополнительные преимущества выполнения маневра «Курс от судна» обоими судами при попутном столкновении связанные со следующими обстоятельствами.

При попутном столкновении при выполнении маневра «Курс от судна» так же как и для встречных судов происходит существенное изменение «центральности» удара. Ударные силы обоих из сталкивающихся судов начинают действовать не друг против друга, а на определенном расстоянии друг от друга (плече), что существенно уменьшает глубину повреждений при выполнении маневра «Курс от судна» для попутных судов.

Выполнение маневра «Курс от судна» при попутном столкновении способствует появлению разворачивающего момента, который стремится развернуть суда после столкновения. Это также уменьшает глубину повреждений за счет появления вращательной тенденции движения догоняющего судна после столкновения по сравнению с поступательной тенденцией.

При выполнении маневра «Курс от судна» в случае столкновения попутных судов используется воздействие струи гребного винта догоняемого судна для дополнительного отвода корпуса догоняющего судна.

Показано, что при выполнении маневра «Курс от судна» для встречных и попутных судов приводит к уменьшению площади потенциальных повреждений обоих судов.

В диссертации исследованы особенности использования реверса после выполнения маневра «Курс от судна» при различных вариантах столкновения судов. Произведен анализ эффективности использования различных комбинаций маневров последнего момента и определены наиболее эффективные маневры обоих судов при различных вариантах столкновения. Определена наиболее эффективная комбинация маневров судов перед неизбежным столкновением: «Курс от судна», «Реверс», «Стоп» («Стоп» выполняется после удара). Дополнены элементы системы интеллектуальной поддержки судоводителя (СИПСС) по действиям при неизбежном столкновении.

В четвертой главе проанализирована остойчивость и прочность сцепленных судов после столкновения. Получены расчетные зависимости по определению параметров остойчивости судов, находящихся в сцепленном состоянии после столкновения. В том случае, если при неизбежном столкновении судоводитель своевременно выполнил маневры «Курс от судна», «Реверс», «Стоп», то после столкновения суда могут не разомкнуться и находиться в сцепленном состоянии. При столкновении и «сцеплении» после столкновения судов возможны следующие варианты совместного взаимодействия корпусов судов.

A) Суда после столкновения представляют абсолютно жесткое сочленение, позволяющее считать оба судна единой неразрывной водоизмещающей системой. В этом случае элементы плавучести и остойчивости жестко сцепленных судов могут рассматриваться как элементы единой системы, состоящей из двух корпусов сцепленных судов.

Б) Корпуса судов после столкновения проникают друг в друга, частично объединяя элементы водоизмещения обоих судов и параметры их остойчивости.

B) Суда после столкновения остаются самостоятельными водоизмещающи-ми объектами, сохраняя собственные параметры плавучести и остойчивости. Взаимодействие корпусов судов осуществляется через связи в месте соприкосновения корпусов. Каждое из судов через эти связи оказывает воздействие на другое судно передачей кренящего и/ли восстанавливающего момента.

Г) Суда намеренно поддерживают состояние «сцепки» после столкновения для передачи дополнительных восстанавливающих моментов (например, путем швартовки аварийного и поддерживающего судна, дополнительного давления поддерживающего судна на корпус аварийного судна, давления на корпус аварийного судна судов не участвующих в столкновении)

Учитывая многообразие ситуаций, в которых могут оказаться суда после столкновения, остановимся на крайних типовых ситуациях - абсолютно жесткое сцепление и, ее противоположность, только взаимная передача восстанавливающих и кренящих моментов без взаимного проникновения корпусов судов после столкновения. Такой вариант рассмотрения позволяет считать все остальные варианты сцепки и взаимодействия судов после столкновения - вариантами, находящимися в промежутке между этими крайними типовыми случаями.

Для примера рассмотрим вариант 1 (абсолютно жесткое сцепление, суда расположены под углом 90 градусов).

Суда после столкновения расположены под углом 90 градусов друг к другу представляют абсолютно жесткую сцепку, позволяющие считать ее единым корпусом.

Х0

У>=0 У,2

/ /

Судно I

Основные параметры водоизмещения и остойчивости обоих судов в этом случае могут быть получены по методике Эйлера. В качестве одного из показателей остойчивости жестко сцепленных после столкновения судов можно использовать величину поперечного метацентрического радиуса общей сцепки судов после столкновения, сопоставляя его величину с величиной поперечного метацентрического радиуса аварийного судна до столкновения.

С этой целью, расположим оси Хо, Уо сцепки судов таким образом, чтобы они совпадали с осями X, У аварийного судна 1 ( на Рис.16 слева) . Определим отстояние центра тяжести площади ватерлинии сцепки судов от оси Хо (определим расстояние У12). Согласно теореме Эйлера

У,2=(У.8,+ У282)/(5,+ 82) (7)

где

У] - отстояние от оси Хо ЦТ площади ватерлинии судна 1 У2 - отстояние от оси Хо ЦТ площади ватерлинии судна 2 Б] - площадь ватерлинии судна 1 82 - площадь ватерлинии судна 2

Поперечный метацентрический радиус сцепки судов может быть определен как

Г,2=УХ,+81У12.12 + ^2+82У,2-22)/^,+У2) где

г12 - поперечный метацентрический радиус сцепки судов после столкновения Л„1 - момент инерции площади ватерлинии судна I относительно собственной оси X }у2 - момент инерции площади ватерлинии судна 2 относительно собственной оси

У

У 12_1 - отстояние ЦТ площади ватерлинии сцепки судов от оси X судна 1 (см. Рис.1б)

V 12_2 - отстояние ЦТ площади ватерлинии сцепки судов от оси У судна 2 (см. Рис.16)

VI - объемное водоизмещение судна 1 У2 - объемное водоизмещение судна 2

после столкновения (8)

При рассмотрении в качестве основного показателя остойчивости начальной метацентрической высоты расчет остойчивости сцепленных после столкновения судов может производиться в соответствии со следующими выражениями

Ь,2= 2с+Г12" гъ (9)

где

Ь)2 - начальная метацентрическая высота сцепленных после столкновения судов

гс - аппликата центра величины сцепленных после столкновения судов; у.% - аппликата центра тяжести сцепленных после столкновения судов.

Как следует из результатов расчета, представленных в диссертации, при жесткой сцепке судов, расположенных под углом 90 градусов после столкновения поперечный метацентрический радиус (показатель остойчивости сцепки судов) возрастает более чем в 55 раз по сравнению с поперечным метацентрическим радиусом аварийного судна (судна 1) до столкновения, а начальная поперечная метацентрическая высота возрастает практически в 255 раз по сравнению с начальной метацентрической высотой аварийного судна 1 до столкновения.

Как следует из результатов расчетов, представленных в диссертации при жесткой сцепке судов, расположенных под углом 0 градусов (лагом) после столкновения поперечный метацентрический радиус (показатель остойчивости судов) возрастает почти в 2 раза по сравнению с поперечным метацентрическим радиусом аварийного судна (судна 1) до столкновения, а начальная метацентрическая высота возрастает практически в 6 раз.

Таким образом, при сохранении жесткой сцепки после столкновения судов независимо от взаимного расположения их корпусов, показатели остойчивости резко возрастают по сравнению с остойчивостью неповрежденных судов до столкновения.

В промежуточном варианте суда после столкновения расположены под углом 90 градусов друг к другу и не представляют абсолютно жесткую сцепку, взаимодействуя только через передачу восстанавливающих и кренящих моментов.

Количественно этот момент может иметь различные величины в зависимости от положения судов после столкновения и действий капитана поддерживающего судна. Произведем расчет минимального значения этого восстанавливающего момента, при отсутствии жесткой сцепки поддерживающего и аварийного судна под углом 90 градусов. Суммарный восстанавливающий момент на аварийном судне при расположении поддерживающего судна под углом 90 градусов и работы его гребного винта на упор в сторону аварийного судна (см. Рис.17) может быть определен как

Мв£ а= Мв а + Мв п + Мв гв п

(10)

или

Мву а = Pah 1 asinöa + РпН 1 nsinvj/ п +Pe(zPe-zr)cosö (11)

В том случае, когда для поддержания остойчивости аварийного судна используются другие суда, не участвовавшие в столкновении, которые также находятся в жесткой сцепке с аварийным судном, расположены под углом 90 градусов и работают на упор в сторону аварийного судна суммарный восстанавливающий момент на аварийном судне определяется как

Мв^а = PahlasinOa + Р„Н 1 „sinyn +Pe(zP.-zI) cos8 +

(12)

+ IXPniHuiSiny ni +Pei(zPcj-zr)cos6),

где

X(PniHniSinvimi+Pei(zpe;-zr)cos9) - суммарная величина дополнительных восстанавливающих моментов поддерживающих судов, не участвовавших в столкновении. Определим выражение для приращения плеча статической остойчивости аварийного судна находящегося в жесткой сцепке с поддерживающим судном и с Другими судами, не участвовавшими в столкновении, которые расположены под 90 градусов и работают своими гребными винтами на упор в сторону аварийного судна

Д1ва = (Pählasinöa + PnHlnsinvj; n +Pe(zPe-z,)cos8+

(13)

+L(PniHrlisinv|/ ni +Pei(zPei-zr)cos0)-Phasin8a)/Pa,

где

Д1ва- приращение плеча статической остойчивости аварийного судна; Ра-весовое водоизмещение аварийного судна до аварии; Ре - тяга гребного винта поддерживающего судна: zPe- точка приложения силы от работы гребного винта поддерживающего судна на корпусе аварийного судна; z, - координата равнодействующей приложения гидродинамических сил на корпусе аварийного судна;8а - угол крена аварийного судна; hl а -поперечная метацентрическая высота аварийного судна после начала поступления воды через пробоину; Hin - продольная метацентрическая высота поддерживающего судна после начала поступления воды через пробоину; Мвп -продольный восстанавливающий момент поддерживающего судна, после начала поступления воды через пробоину; Рп - весовое водоизмещение поддерживающего судна после начала поступления воды через пробоину; уп - угол дифферента поддерживающего судна.

В диссертации определены наиболее эффективные схемы расположения аварийного и поддерживающих судов для максимального обеспечения остойчивости аварийного судна после аварии.

Обеспечение прочности поддерживающего судна наиболее актуально при расположении поддерживающего судна в пробоине аварийного судна под углом 90 градусов, когда при накренении и погружении аварийного судна на поддерживающее судно действует дополнительная весовая нагрузка.

Дополнительный восстанавливающий момент от поддерживающего судна, при работе его гребного винта на упор в сторону аварийного судна

Работа гребного винта поддерживающего судна на упор в сторону аварийного судна

Угол столкновения (УС)

Восстанавливающий момент от работы гребного винта под держивающего судна

Работа гребного винта поддерживающего судна на упор в сторону аварийного судна

Кренящий момент от поступающей через пробоину воды

Точка приложения равнодействующей гидродинамических сил "'■>-корпусе аварийного судна

Точка приложения упора поддерживающего судна

Рис.17

В этом случае эта дополнительная весовая нагрузка действует на носовую часть корпуса поддерживающего судна относительно его мидель-шпангоута (см. Рис. 18), что может быть опасным для обеспечения его прочности.

Как следует из теоретического обоснования и расчетов проведенных в диссертации поддержание аварийного судна без нарушения продольной прочности поддерживающего судна в положении представленном на Рис. 18 возможно в широком диапазоне углов накренения аварийного судна на поддерживающее судно.

Схема возникновения опасного нарушения прочности поддерживающего судна

Кренящий момент от поступающей через пробоину воды _

Приращение осадки

Восстанавливающий

Рис.18

В диссертации проведены расчеты приращений статической остойчивости аварийного судна при расположении к нему поддерживающего судна под углом 90 градусов. Показано, что в этом случае статическая остойчивость аварийного судна возрастает почти в 250 раз по сравнению с его остойчивостью до аварии. Произведенный пример расчета приращения статической остойчивости аварийного судна при расположении поддерживающего судна лагом показал, что в этом случае она возрастает практически в 30 раз по сравнению с остойчивостью судна до аварии.

Таким образом, швартовка и поддержание жесткой сцепки с аварийным судном других судов является эффективной и безопасной мерой по восстановлению остойчивости аварийного судна и может быть рекомендована во всех случаях, когда отсутствует опасность взрыва или пожара.

Сочлененное положение судов после столкновения и действия судоводителей поддержанию этого положения, как было указано ранее, помимо продления времени нахождения аварийного судна на плаву в остойчивом положении, предоставляют дополнительные возможности по спасению пассажиров и экипажа с аварийного судна. Как известно, одной из причин гибели большого количества людей при столкновении «Петра Васева» и «Адмирала Нахимова» явилось быстрое нарастание крена на аварийном судне, скатывание по палубе и попадание большого количества людей в воду без спасательных средств. Неразмыкание судов после столкновения, помимо предоставления дополнительных восстанавливающих моментов на корпусе поврежденного судна, дает уникальную возможность организации спасения людей и экипажа с поврежденного судна, минуя водную стадию спасения - непосредственной пересадкой людей с одного судна на другое.

В зависимости от организации процесса пересадки людей с одного судна на другое и взаимного положения судов после столкновения могут быть использованы следующие возможности.

При взаимном расположении судов после столкновения, когда палуба более поврежденного судна, с которого необходимо организовать спасение людей, находится выше палубы судна, на которое необходимо организовать их пересадку могут быть использованы трапы, сходни и штормтрапы аварийного судна (см. Рис.

19).

Использование трапов, сходней, штормтрапов аварийного судна при организации пересадки людей на поддерживающее судно, стоящее

Трапы, сходни, штормтрапы, спущенные с аварийного судна

Направление перемещения людей с аварийного судна

_ --ЩН

Если после столкновения суда располагаются лагом друг к другу или используется другая схема расположения судов после столкновения (пример Рис.20.) , то спасение пассажиров и экипажа аварийного судна, минуя водную стадию, может быть организовано при пересадке на все суда, участвующие в поддержании аварийного судна.

При организации пересадки людей с аварийного судна на суда, стоящие лагом или носом при помощи трапов и сходней необходимо осуществить следующие мероприятия для обеспечения безопасности людей во время пересадки: швартовку поддерживающих судов к аварийному судну; установку страховочных сеток под местами, где будет производиться пересадка людей при помощи трапов и сходней.

В случае крайней необходимости страховочные сетки и швартовные концы могут быть самостоятельно использованы для пересадки людей или подъема их из воды и т.п.

В пятой главе проведено научное обоснование практических рекомендаций по снижению опасных последствий столкновений судов. Одним из условий выполнения зависимостей, полученных в четвертой главе, является максимально возможная сцепка судов после столкновения. В этом случае восстанавливающий момент с поддерживающего судна будет в наибольшей степени или полностью передаваться на аварийное судно для поддержания его остойчивости после столкновения судов.

Рассмотрены следующие условиями того, чтобы суда могли эффективно поддерживать наиболее жесткую сцепку после столкновения: силы, создающие сцепку судов после столкновения должны быть больше любых сил, направленных на размыкание корпусов судов; силы, создающие сцепку судов должны иметь максимальное значение в самом начале осуществления процесса сцепления (произошедшего случайно и/или дополнительного, намеренно создаваемого судоводителем).

Указанные условия являются достаточными для поддержания сцепки судов, т.к. они не учитывают дополнительную возможность самопроизвольного закрепления корпусов после столкновения и взаимного переплетения разрушенных конструкций корпусов. Возможное самопроизвольное зацепление корпусов судов приводит к сохранению и поддержанию сцепки после столкновения, а выполнение указанных выше условий способствует еще большему взаимному сцеплению судов.

Произведем расчет сопротивления корпусов судов из условия нахождения аварийного судна под углом 90 градусов к поддерживающему судну (см. Рис.19).

Организация пересадки людей с аварийного судна при третьей схеме расположения поддерживающих судов

Швартовка поддерживающих судов к аварийному судну перед установкой средств для пересадки людей

Установка сходней, трапов, штормтрапов на суда, стоящие носом

Установка сходней, трапов, штормтрапов на судно, стоящее лагом

Рис.20

Сопротивление корпуса поддерживающего судна может быть представлено следующим образом

(14)

где

Сх - коэффициент сопротивления подводной части корпуса поддерживающего судна; 8р - площадь проекции подводной части корпуса поддерживающего судна на плоскость мидель-шпангоута (площадь лобовой поверхности подводной части).

Сопротивление корпуса аварийного судна, расположенного под углом 90 градусов к поддерживающему судну может быть представлено как

С .¿^--Я

У90 2 '

где

Су9о - коэффициент сопротивления подводной части корпуса аварийного судна, расположенного под углом 90 градусов к поддерживающему судну; Ба - площадь проекции подводной части корпуса аварийного судна на диаметральную плоскость (площадь боковой поверхности подводной части).

Гидродинамические характеристики корпуса каждого судна (Сх и Су9о) рассчитаны по методикам и соответствуют известным условиям теории судна.. Расчет тяги гребного винта и сопротивления корпуса поддерживающего судна и условие равенства этих величины дают возможность определения скорости движения одиночного судна до столкновения, т.е. условия при которых возможно равенство

Ре=Яр (16)

Результаты расчета скорости поддерживающего судна, двигающегося с аварийным судна при работе двигательно-движительного комплекса поддерживающего судна на малый передний ход (МПХ), в графической форме представлены на Рис.21.

Расчет скорости движения поддерживающего судна вместе с аварийным

судно при работе на МПХ (аварийное судно расположено под углом 90

д градусов), узлы

| 2500.--

о

я 0,0 0.2 0,4 0,6 0.8 1.0 1.2 1.4 1,6

{- Скоростьдвижения , узлы

♦ Тяга гребного винта,К11

Рис.21

На основании расчетов, и анализа, произведенных в главе 5, могут быть сделаны выводы: сила тяги гребного винта поддерживающего судна, создающая сцепку

судов после столкновения больше наиболее опасной аэродинамической силы ветра, направленной на размыкание корпусов судов после столкновения даже при больших скоростях ветра.; сила тяги гребного винта поддерживающего судна, создающая сцепку судов после столкновения имеет максимальное значение при минимальной скорости, т.е. в самом начале осуществления процесса сцепления.

Полученный результат свидетельствует о том, что использование тяги гребного винта поддерживающего судна при работе на аварийное судно соответствует принятым ранее условиям и является эффективным способом поддержания сцепки судов после столкновения.

При расположении корпусов судов под углом 90 градусов после столкновения и работе на аварийное судно двигательно-движительного комплекса поддерживающего судна точка приложения упора поддерживающего судна на аварийном судне в абсолютном большинстве случаем будет находиться выше, чем точка приложения гидродинамических сил. Исключение составляют суда с развитым носовым бульбом. Однако, для таких судов этот способ поддержания сцепки может не применяться. В результате воздействия упора и гидродинамических сил создается момент, который может восстанавливать накрененное аварийное судно, или накренять его.

На малых углах крена аварийного судна, имеет место равенство между кренящим и восстанавливающим моментом

Р а И1 автОа =Ре(гРе-гг)со50 а (17)

где

гре - аппликата точки приложения упора гребного винта поддерживающего судна; /т - аппликата точки приложения гидродинамических сил на корпусе аварийного судна.

Из выражения (17) угол крена аварийного судна может быть определен как

0а = ап^

Ре-(гРс-гг) Р -Ы

■ а (18)

Выражение (18) позволяет определить угол крена, который получает аварийное судна при работе на него двигательно-движительного комплекса поддерживающего судна и при отсутствии на аварийном судне других кренящих моментов.

Однако, в выражении (18) не учтен ряд обстоятельств, которые могут привести к опасному накренению и опрокидыванию аварийного судна в момент начала движения и в процессе буксировки аварийного судна лагом.

К этим обстоятельствам можно отнести следующее:

возможность опасного статического накренения аварийного судна на большие углы крена, когда неприменимы формулы начальной остойчивости

возможность опасного динамического накренения аварийного судна в момент начала движения сцепки судов

возможность наличия у аварийного судна отрицательной начальной остойчивости перед началом движения сцепки судов.

возможность периодического динамического накренения судна от действия качки при наличии отрицательной начальной остойчивости у аварийного судна в момент начала движения (буксировки) аварийного судна лагом.

В диссертации приведены методики определения крена в момент начала движения сцепки судов и после достижения постоянной скорости (углы статического и динамического крена). Пример такого расчета приведен на Рис.22.

Определение углов статического и динамического крена при положительной остойчивости и начальном кпене яияпийнпго гл/лня ня поштепжиняюшее ("букеипуюшееЧ

Ба

крена аварийного судна Рис.22

В главе 5 приведены методики, согласно которым о известным значениям предельных значений статического и динамического кренящего момента (Мкрст пред, Мкрд пред) может быть найдена предельная тяга гребного винта поддерживающего (буксирующего судна), с которой необходимо буксировать аварийное судно лагом.

В том случае, когда целью буксировки является намеренная посадка судна на мель, то момент касания судном мели при буксировке (толкании) судна лагом на

мель может возникнуть опасность опрокидывания аварийного судна в результате появления кренящего момента образованного реакцией мели и точкой приложения упора от поддерживающего судна, которая, как правило, должна располагаться выше, чем точка касания мели аварийным судном.

Возникающий в момент касания мели момент при расположении аварийного судна лагом может быть определен как

Мкрст=МРе= Ре*(гРе-гм)*со50 а (19)

где

гм - точка приложения реакции мели в момент касания на корпусе судна.

Предельные значения тяги гребного винта, которые может иметь буксирующее (поддерживающее) судно для избежания опрокидывания аварийного судна в момент касания мели могут быть получены по следующему выражению

Мкрст пред /((гРе- гм)*со50 пред) > Ре пред

Мкрд пред /((гРе- гм)*соз0 пред) > Ре пред (20)

В результате создается момент, который может восстанавливать накрененное аварийное судно, или накренять его, если оно находится в положении прямо (без начального крена на аварийное судно).

Полученные в главе 5 результаты свидетельствуют о том, возможность безопасной буксировки поддерживающим судном аварийного судна в наиболее безопасное место при осуществлении давления для поддержания жесткой сцепки существует и является эффективным способом спасения аварийного судна.

В шестой главе рассмотрены дополнительные рекомендации для включения в СИПСС. В частности, рассмотрены теоретические основы рекомендаций по действиям судоводителя при намеренной посадке судна на мель. Требования по знаниям «действий которые должны предприниматься в случае если посадка на мель неизбежна...» являются элементами обязательной подготовки судоводителя в соответствии с Конвенцией ПДНМНВ-78/95. Однако отсутствие теоретических обоснований не давало возможность выполнять эти требования в полном объеме.

Из расчетов, представленных в главе б, может быть сделан вывод о том, что при посадке на мель судно теряет только поперечную остойчивость, продольная остойчивость (продольная метацентрическая высота Н) судна после посадки на мель всегда увеличивается, что способствует тому, что судно сохраняет продольную остойчивость.

Судоводителю для обеспечения безопасного нахождения судна на мели и предотвращения возможных опасностей необходимо стремиться расположить судно так перед посадкой на мель, чтобы в процессе дальнейшего нахождения на мели и

спасения пассажиров и экипажа оно не опрокинулось бы вследствие воздействия различных факторов, что может осложнить спасательные операции.

на мели могут стать морские волны, которые при посадке судна на мель, параллельную береговой черте, чаще всего набегают на линию мели.

Таким образом, при намеренной посадке на мель необходимо осуществлять маневрирование своего судна так, чтобы после посадки на мель и в процессе дальнейшего нахождения на мели для преодоления кренящих воздействий волн судно использовало, в основном, свою продольную остойчивость, которая возрастает после посадки на мель, а не поперечную, которая уменьшается.

Расчетные условий обеспечения безопасности намеренной посадки судна на береговую отмель в общем случае включают в себя следующие элементы:

• выбор наиболее безопасного участка мели для намеренной посадки судна

• выбор безопасной скорости для посадки судна на береговую отмель

выбор варианта маневрирования для получения наименьших повреждений при посадке на мель.

Выбор наиболее безопасного участка мели для посадки и последующего нахождения судна с целью проведения эффективных спасательных операций может определяться необходимостью сохранения судном после высадки на мель параметров посадки и остойчивости, позволяющих проводить мероприятия по спасению судна и пассажиров.

Как было указано ранее, после посадки на мель судно теряет только поперечную остойчивость, что при неблагоприятных условиях и внешних воздействиях может привести к опрокидыванию судна, находящегося на мели и затруднить спасательные операции.

Потеря поперечной остойчивости зависит от уменьшения осадки судна на мели, что эквивалентно снятию с судна низко расположенного груза и может характеризоваться изменением начальной метацентрической высоты.

Новое значение метацентрической высоты судна на мели может быть рассчитано как

где

Ы — новое значение начальной поперечной метацентрической высоты судна

на мели.

Выражение (21) может быть записано следующим образом

Основным источником возможного опрокидывания судна, находящегося

(21)

Таким образом, новое значение начальной поперечной метацентрической высоты судна Ы, находящегося на мели зависит от Ь до посадки судна на мель осадки и весового водоизмещения судна до посадки на мель, а также от приращения осадки судна 5<1.

Глубина безопасного участка для намеренной посадки судна на береговую отмель также связана с изменением осадки судна после того, как судно оказалось на мели 5(1 и может быть выражена следующей зависимостью

Гб = с! - ¿а (23)

где

Гб - глубина безопасного участка для посадки судна на мель с заранее заданной величиной Ы;

сЗ - осадка судна до посадки на мель.

Произведем преобразования выражения (23) и выразим 5с1 в левой части

-Чг^-Vp-.-s.SO

р-Э-Л! (24)

Несмотря на то, что нам удалось выразить 5(1 в левой части уравнения (24) его правая часть остается зависимой от этого же 5(1. Решение уравнения (24) может быть найдено с использованием циклической процедуры, разработанной в диссертации.

На основании результатов расчета сделан вывод о том, что для сохранения поперечной остойчивости при намеренной посадке судна в общем случае (в произвольном направлении к линии мели) большое судно должно садиться на более пологий берег (необходимое изменение осадки 5(3 для большего судна в этом случае уменьшается), чем судно относительно малого тоннажа.

Для определения безопасной скорости, с которой судно может намеренно высаживаться на береговую отмель, получено следующее выражение

Начальная скорость (уо) при посадке на мель может быть определена из следующего выражения

Г . Т, Л (V Л

_ а■(!+*!,).,;

8Д =

1 , (К а ' к + К УО ) • ^

Д-(1 + *м)-у02

(25) где

51 - временной интервал в течении которого осуществляется движение судна после касания мели; Луо - сопротивление корпуса судна при скорости уо.

На основании расчетных данных и анализа возможных опасностей, которые могут ожидать судно после преднамеренной посадки на береговую отмель, получены следующие рекомендации:

Перед намеренной посадкой на мель судоводителю по карте следует выбрать наиболее пологий участок линии мели (систематические расчеты с использованием уравнений (22)-(24) показывают, что в среднем глубина на этом пологом участке не должна изменяться более чем на 0,5 м на расстоянии, составляющем половину длины судна). Начальная глубина выбранного пологого участка линии мели должна равняться осадке судна носом.

Перед намеренной посадкой на мель следует расположить судно перпендикулярно линии мели (за линию мели может быть приблизительно принята линия равных глубин - изобата на наиболее пологом участке).

Наиболее безопасная намеренная посадка на мель может быть осуществлена на скорости от 3 до 8 узлов, т.е. судно должно садиться на мель «малым ходом» (МПХ) или «самым малым ходом» (СМПХ).

После намеренной посадки на мель следует остановить движитель для избежания его поломки.

В шестой главе также проанализированы неиспользованные возможности по спасению судов, пассажиров и экипажа, вытекающие из результатов диссертационного исследования, при известных авариях: столкновении «Петра Васева» и «Адмирала Нахимова» (погибло судно и 423 человека), неудавшейся посадке на мель и затоплении «Михаила Лермонтова» (погибло судно и 1 человек пропал без вести), ошибки совершенные при спасении парома «Sea Diamond» (погибло 2 человека) и других известных морских аварий.

Приведены практические рекомендации по снижению опасных последствий столкновений судов, вытекающие из основных положений диссертации.

Основные результаты диссертационной работы

В диссертационной работе разработаны теоретические основы системы интеллектуальной поддержки судоводителя по действиям при столкновениях судов (СИПСС).

Приведено теоретическое обоснование маневров обеспечивающих расхождение судов при потенциальном столкновении. Определены принципы выбора маневра перед потенциально неизбежным столкновением судов. Разработаны матема-

тические модели маневрирования перед потенциальным столкновением судов. Проанализированы результаты расчетов по математическим моделям при маневрировании перед потенциальным столкновением судов. Обоснованы условия избежания потенциального столкновения судов.

На основании результатов расчетов установлено, что для избежания большинства ситуаций потенциального столкновения судов может быть использован маневр «Курс от судна», который наиболее эффективен для ударяющего судна (судна, которое при потенциальном столкновении может ударить носом). В некоторых случаях наиболее эффективные маневры ударяемого судна зависят от маневра ударяющего судна. Во всех случаях использования маневров, вошедших в СИПСС, для расхождения судов при потенциальном столкновении максимально используются возможности гидродинамического отталкивания корпусов судов и воздействие винтовой струи на корпуса судов для их взаимного разведения без столкновения.

Определены основные закономерности повреждений судов при различных столкновениях с позиции теории удара и получены аналитические выражения. Проанализированы разрушения корпусов судов при столкновениях под углом близким к 90°, 180° и 0°. Подтверждены установленные закономерности. Предложены основные принципы маневра последнего момента для минимизации опасностей неизбежных столкновений судов. Разработаны математические модели движения судов при столкновениях при выполнении маневра «Курс от судна» обоими судами. Исследовано изменение ударной силы в зависимости от угла столкновения и ее влияние на прочность корпусов судов. Проанализированы особенности применения реверса после выполнения маневров «Курс от судна». Произведен анализ эффективности использования различных комбинаций маневров последнего момента и определены наиболее эффективные маневры обоих судов при различных вариантах столкновения. Определена наиболее эффективная комбинация маневров судов перед неизбежным столкновением: «Курс от судна», «Реверс», «Стоп» («Стоп» выполняется после удара).

Получены выражения для дополнительных восстанавливающих моментов, метацентрических высот и приращений плеч статической остойчивости аварийных судов, находящихся в сцепленном состоянии с поддерживающим судном (судами) после столкновения. Показано значительное приращение параметров остойчивости аварийного судна в том случае, если суда после столкновения находятся в сцепленном состоянии.

Предложены схемы постановки и взаимодействия судов после столкновения для поддержания остойчивости аварийного судна. Получены необходимые расчетные зависимости для определения приращения параметров остойчивости аварийного случая в различных случаях постановки взаимодействия аварийного и поддерживающих судов после столкновения.

Исследованы вопросы сохранения прочности поддерживающего судна при накренении на него аварийного судна, находящегося в сцепленном состоянии в результате поступления воды внутрь корпуса. Разработан практический метод контроля прочности поддерживающего судна в этом случае. Приведены примеры расчета параметров остойчивости аварийного судна при различных вариантах взаимодействия с поддерживающим судном после столкновения. Определены возможные способы пересадки людей с аварийного на поддерживающее судно при сохранении сцепленного состояния судов после столкновения. Получены зависимости для определения количества пассажиров и членов экипажа аварийного судна, которые могут быть пересажены, минуя водную стадию, в этом случае.

Исследованы практические вопросы, связанные с поддержанием необходимой сцепки судов после столкновения. Определены условия и способы поддержания сцепки судов. Произведен теоретический анализ возможности осуществления сцепки судов путем давления поддерживающего судна на корпус аварийного судна при работе винта поддерживающего судна на передний ход. Исследована возможность швартовки поддерживающего судна к аварийному судну при осуществлении давления работой винта как дополнительного фактора, обеспечивающего необходимую сцепку судов. Теоретически проанализирована возможность буксировки аварийного судна поддерживающим судном при осуществлении сцепки.

Определены условия, получены зависимости и разработаны практические рекомендации по осуществлению безопасной посадки судна на береговую отмель.

Проанализированы неиспользованные возможности по спасению судов, пассажиров и экипажа, вытекающие из результатов диссертационного исследования, при известных авариях: столкновении «Петра Васева» и «Адмирала Нахимова» неудавшейся посадке на мель и затоплении «Михаила Лермонтова», ошибки совершенные при спасении парома «Sea Diamond» и др.

Разработаны практические рекомендации судоводителям по снижению опасных последствий столкновений судов.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях.

Публикации в изданиях Перечня ВАК РФ:

1. Ершов, A.A. Эффективные маневры последнего момента при столкновениях судов / A.A. Ершов// Наука и техника транспорта. - 2003.- № 4 - С. 76 - 81.

2. Ершов, A.A. Предотвращение столкновений судов в море /A.A. Ершов// Морской флот. - 2004,- № 5 - С. 9 - 11.

3. Ершов, A.A. Конструктивные возможности снижения опасных последствий столкновений судов /A.A. Ершов// Судостроение. - 2006.- № 6 - С. 18 - 19.

4. Ершов, A.A. Ошибки, совершенные при спасении парома «Sea Diamond» /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2008 - № 3(53) - С. 35 - 36.

5. Ершов, A.A. Маневры для избежания или снижения опасности столкновений судов /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2009.- № 3(57) - С. 21 - 23.

6. Ершов, A.A. Определение условий безопасной буксировки аварийного судна после столкновения /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2009.- № 4(58) -С. 29 - 31.

7. Ершов, A.A. Учет накренения судов при выполнении маневра «Курс от судна» при столкновении /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2010,- № 4(62) -С. 27-33.

8. Ершов, A.A. Обеспечение прочности поддерживающего судна при накренении аварийного судна на его носовую оконечность после столкновения /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2011.- № 1 (63) - С. 45 - 48.

9. Ершов, A.A. Определение условий сохранения остойчивости аварийного судна при буксировке после столкновения /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2011 .-№ 2(64) - С. 29 - 31.

10. Ершов, A.A. Эффективное поддержание остойчивости аварийного судна после столкновения /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2011- № 3(65)-С. 27-30.

11. Ершов, A.A. Безопасная посадка на мель как способ спасения судов при аварии /A.A. Ершов// Бюллетень транспортной информации. - 2011- № 9 - С. 27 -33.

12. Ершов, A.A. Основные принципы поддержания остойчивости поврежденных судов после столкновения /A.A. Ершов// Бюллетень транспортной информации. -20П.-№ 11 - С. 25-30.

13. Ершов, A.A. «Адмирал Нахимовжнеиспользованные возможности для спасения /A.A. Ершов// Эксплуатация морского транспорта. - 2011,- № 4(66) - С. 31 -33.

14. Ершов, A.A. Способы снижения опасности столкновений судов /A.A. Ершов// Морской вестник. - 2011- № 4 - С. 77 - 80.

Тезисы докладов научных конференций:

15. Ершов, A.A. Разработка алгоритма безопасного взаимодействия аварийного и поддерживающих судов /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМА им.адм.С.О.Макарова - 2005.— С. 7.

16. Ершов, A.A. Способы спасения судов и их экипажей при поддержании сочлененного положения судов после столкновения /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМА им.адм.С.О.Макарова - 2005.- С. 8.

17. Ершов, A.A. Эффективное использование систем информационной поддержки судоводителя по действиям при столкновениях /A.A. Ершов// Тезисы докла-

дов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМЛ им.адм.С.О.Макарова - 2008- С.36.

18. Ершов, A.A. Эффективное использование систем информационной поддержки судоводителя по действиям при столкновениях /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научи, сотр. и курсантов ГМА им.адм.С.О.Макарова- 2008- С.36.

19. Ершов, A.A. Совершенствование системы информационной поддержки судоводителя по действиям при столкновениях и посадках на мель /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМА им.адм.С.О.Макарова - 2009- С.86.

20. Ершов, A.A. Учет накренения судов при выполнении маневра «Курс от судна» при столкновении /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМА им.адм.С.О.Макарова- 2010.- С.41.

21. Ершов, A.A. Обеспечение прочности поддерживающего судна при накрене-нии аварийного судна на его носовую оконечность после столкновения /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМА им.адм.С.О.Макарова - 2010- С.42.

22. Ершов, A.A. Способы использования системы информационной поддержки судоводителя по действиям при столкновениях на современных судах /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМА им.адм.С.О.Макарова - 2011.- С.64.

23. Ершов, A.A. Условия спасения аварийного судна путем преднамеренной посадки на береговую отмель /A.A. Ершов// Тезисы докладов научн.-техн. конф. проф.преп состава ,научн. сотр. и курсантов ГМЛ им.адм.С.О.Макарова - 2011-С.65.

Учебные пособия:

24. Ершов, A.A. Курс дополнительной подготовки капитанов и вахтенных помощников на соответствие требованиям Конвенции ПДМНВ -95 /A.A. Ершов// Учебное пособие - СПб., ГМА им. адм. С.О. Макарова - 2000- .40 с.

25. Ершов, A.A. Судоводителю о маневренных характеристиках судна /Ф.М.Кацман , A.A. Ершов// Учебное пособие -СПб., ГМА им. адм. С.О. Макарова -2001.- .60 с. (автор 80%).

26. Ершов, A.A. Действия судоводителей при неизбежном столкновении и намеренной посадке на береговую отмель /A.A. Ершов// Учебное пособие -СПб.,ГМА им. адм. С.О. Макарова - 2002.- .60 с.

ГМА им. адм. С.О. Макарова Заказ № 264 от 10.10.2012. Усл. печ. л. Тираж 100 экз. Формат 60><84/16

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и постановка проблем диссертации.

1.1 Обзор подходов к решению задач безопасности мореплавания.

1.2 Постановка задачи и предмет диссертации.

1.3 Теоретические основы системы интеллектуальной поддержки судоводителя по действиям при столкновениях судов.

Глава 2. Теоретическое обоснование маневров обеспечивающих расхождение судов при потенциальном столкновении.

2.1 Выбор маневра перед потенциально неизбежным столкновением судов

2.2 Математические модели при маневрировании перед потенциальным столкновением судов.

2.3 Результаты расчетов по математическим моделям при маневрировании перед потенциальным столкновением судов.

2.4. Условия избежания потенциального столкновения судов.

2.5. Элементы системы интеллектуальной поддержки судоводителя (СИПСС) по действиям при потенциальном столкновении на основании материалов Главы 2.

2.6. Выводы по Главе 2.

Глава 3. Математические модели движения судов при столкновениях. Выбор маневра перед неизбежным столкновением судов.

3.1 Столкновения судов с позиции теории удара. Основные принципы маневра «последнего момента» перед неизбежным столкновением.

3.2 Основы маневрирования судов для минимизации последствий неизбежного столкновения, вытекающие из выражений (3.1)-(3.5).

3.3 Анализ степепи опасности повреждений судов, получаемых при различных типах столкновений.

3.4 Построение математических моделей движения судов при столкновении. Маневр «Курс от судна» обоих судов при столкновении под 90 градусов.

3.5 Учет накренения судов при выполнении маневра «Курс от судна» (судно

1 изменяет курс в нос судна 2).

3.6 Определение степени опасности потенциальных повреждений судов при столкновении при выполнении маневра «Курс от судна» каждым из сталкивающихся судов (судно 1 изменяет курс в нос судна 2).

3.7 Расчетное определение угла крена при выполнении маневра «Курс от судна» обоими судами (судно 1 изменяет курс в нос судна 2).

3.8 Анализ опасности нарушений прочности корпуса в зависимости от скорости движения и угла столкновения судов.

3.9 Маневр «Курс от судна» одного судна при столкновении под углом близким к 90 град (судно 1 изменяет свой курс в корму судна 2).

3.10 Учет накренения судов при выполнении маневра «Курс от судна» в корму ударяемого судна, ударяемое судно сохраняет курс и скорость.

3.11 Маневр «Курс от судна» встречных судов при столкновении под углом близком к 0 град (столкновении носами).

3.12 Учет накренения судов при выполнении маневра «Курс от судна» обоими сталкивающимися судами при встречном столкновении.

3.13 Дополнительные преимущества выполнения маневра «Курс от судна» обоими судами при встречном столкновении.

3.14 Маневр «Курс от судна» попутных судов при столкновении под углом близким к 180°.

3.15 Учет накренения судов при выполнении маневра «Курс от судна» догоняющим судном при попутном столкновении.

3.16 Дополнительные преимущества выполнения маневра «Курс от судна» обоими судами при попутном столкновении.

3.17 Аналитическое представление площади потенциальных повреждений судов в проекции на основную плоскость при выполнении маневра «Курс от судна» для носовых и кормовых столкновений.

3.18 Особенности использования реверса после выполнения маневра «Курс от судна» при различных вариантах столкновения судов.

3.19 Анализ эффективности использования различных комбинаций маневров «последнего момента» при столкновениях судов. Использование принципов

СИПСС (п. 1.3).

3.20. Элементы системы интеллектуальной поддержки судоводителя (СИПСС) по действиям при неизбежном столкновении на основании материалов Главы 3.

3.21 Основные результаты, полученные в Главе 3.

Глава 4. Остойчивость и прочность сцепленных судов после столкновения

4.1. Расчетные зависимости по определению параметров остойчивости судов, находящихся в сцепленном состоянии после столкновения.

4.2 Варианты взаимодействия судов после столкновения при отрицательной остойчивости аварийного судна.

4.3 Обеспечение прочности поддерживающего судна при накренении аварийного судна на его носовую оконечность.

4.4 Оценка углов дифферента поддерживающего судна при накренении на него аварийного судна.

4.5 Пример расчета дополнительной остойчивости аварийного судна при воздействии на него поддерживающего судна, расположенного под углом 90 градусов.

4.6 Примеры расчета остойчивости аварийного судна при расположении судов лагом друг другу.

4.7 Дополнительные возможности спасения людей с наиболее поврежденного судна при сочлененном положении (неразмыкании) судов после столкновения.

4.8. Элементы системы интеллектуальной поддержки судоводителя (СИПСС) по действиям при неизбежном столкновении на основании материалов Главы 4.

4.9 Основные результаты, полученные в Главе 4.

Глава 5. Научное обоснование практических рекомендаций по снижению опасных последствий столкновений судов.

5.1 Определение условий, при которых возможна сцепка судов после столкновения.

5.2 Определение возможного крена аварийного судна при работе на него двигательно-движительного комплекса поддерживающего судна.

5.3 Использование швартовки поддерживающего и аварийного судна для обеспечения сцепки судов после столкновения.

5.4 Анализ возможности буксировки поддерживающим судном аварийного судна при обеспечении сцепки судов после столкновения.

Глава 6. Дополнительные рекомендации для включения в СИПСС.

6.1 Рекомендации по действиям судоводителя при преднамеренной посадке на мель.

6.2 Расчетные методы определения безопасных условий преднамеренной посадки судна на мель.

6.3 Анализ аварий судов, связанных с посадками на мель для проверки теоретически полученных рекомендаций.

6.4 Анализ неиспользованных возможностей по спасению судна при катастрофе лайнера «Михаил Лермонтов».

6.5 Анализ неиспользованных возможностей по спасению пассажиров и экипажа при столкновении «Петра Васева» и «Адмирала Нахимова».

6.6 Ошибки, совершенные при спасении парома «Sea Diamond».

Столкновения судов на морских и речных путях являются одними из опаснейших видов аварий, часто сопровождающихся большими разрушениями, гибелью судна и человеческими жертвами.

Специалисты узнали об особых опасностях этих видов морских катастроф после гибели «Титаника» в результате столкновения с айсбергом в 1912 году, после этой аварии погибло 1513 человек.

В 1956 году мир был потрясен столкновением двух пассажирских судов - шведского теплохода «Стокгольм» и итальянского лайнера «Андреа Дориа», в результате погиб итальянский лайнер и 46 человек. После гибели «Титаника» это была крупнейшая морская трагедия.

Дальнейшее развитие мирового морского флота и, как следствие, увеличение количества судов на морских путях еще больше повысило опасность столкновений судов. По данным Ливерпульской ассоциации страховщиков в 1964 году в результате столкновений затонуло 18 судов, а 1835 получили аварийные повреждения. В 1965 году эти цифры составляли соответственно 14 и 1945, при этом в статистике учитывались только суда тоннажем более 500 брт. Аналогичные данные характерны для всего периода шестидесятых годов.

Ежегодное количество столкновений, сопровождавшееся крупными повреждениями судов и большими человеческими жертвами в семидесятые годы колебалось от 200 до 400 случаев [182].

В августе 1986 года произошло тяжелейшее по своим последствиям столкновение пассажирского лайнера «Адмирал Нахимов» и балкера «Петр Васев». В результате данной катастрофы погибло 423 пассажира и члена экипажа «Адмирала Нахимова».

В настоящее время столкновения судов остаются одним из самых частых и опасных видов морских катастроф. Последствия столкновений могут достигать огромных размеров, вплоть до гибели судов, всех их пассажиров и экипажей, крупных загрязнений окружающей среды, многомиллионных материальных потерь и т.п.

Однако, не каждое столкновение судов приводит к столь катастрофичным последствиям. История столкновений судов знает аварии, когда в результате столкновения разрушения корпусов судов были очень значительными, однако, это не приводило ни к затоплению судов, ни к гибели их пассажиров и экипажей.

Кроме того, часто, даже при неизбежном столкновении маневры, которые производили судоводители в последние моменты перед этими авариями, так называемые маневры «последнего момента» приводили к тому, что суда сталкивались, получая минимальные или неопасные повреждения. В результате предпринятых действий судоводителей до и после столкновений, вольно или невольно были спасены суда, их пассажиры и члены экипажа. Это говорит о том, что существуют возможности избежания или снижения опасности столкновений судов и/или их последствий для людей и окружающей среды. Однако до сих пор не было строгого научного анализа способов избежания или снижения опасности потенциально неизбежного столкновения, которые позволили бы выработать систему интеллектуальной поддержки судоводителей в различных ситуациях.

Мероприятия, предпринятые в конкретных случаях столкновений судов, подвергнутые научному анализу и обоснованию, а также разработка новых способов избежания и снижения опасных последствий столкновений могут стать основой для выработки практических рекомендаций по общим действиям судоводителей при неизбежном или опасном столкновении и преодолении катастрофических последствий для судов, их пассажиров и членов экипажа.

Современная редакция Конвенции о подготовке и дипломировании моряков требует от судоводителей знать действия, если столкновение неизбежно и после столкновения [90], однако отсутствие научно обоснованных практических рекомендаций не позволяет выполнить это требование в полном объеме.

Научно обоснованные предложения и практические рекомендации по действиям судоводителей при столкновениях судов позволят предотвратить опасное развитие ситуации при этих видах морских и речных аварий и избежать или снизить материальные потери и гибель людей в настоящее время и в будущем.

В условиях роста мирового флота и увеличения опасности столкновений судов, особенно на ограниченных акваториях, совершенствование способов и методов решения задач расхождения, разработка научно обоснованных рекомендаций по действиям судоводителей до и после неизбежного столкновения, научное обоснование новых подходов к решению задач безопасного движения судов на ограниченных акваториях и обучение судоводителей являются основой для избежания повторения катастрофических последствий этих видов морских аварий.

Решению этих задач посвящена настоящая работа.

1. Александров M. H. Безопасность человека на море. -Л. Судостроение, 1983,208 с.

2. Алексейчук М.С. К вопросу о распределении погрешностей навигационных измерений//Методы и технические средства судовождения. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1991. -С.30 (ГМА. им. адм. С.О.Макарова).

3. Анисимова Н.И. Позиционные гидродинамические характеристики судов при произвольных углах дрейфа. Судостроение , 1968 , № 2.

4. Анисимова Н.И., Г.В. Соболев. Экспериментальное исследование поперечных усилий поперечных усилий на корпусе одновинтового судна при реверсе. «Труды НТО Судпрома», 1972, вып.185, с. 111-120.

5. Анисимова Н.И. Исследование факторов, определяющих криволинейное движение судна при торможении гребным винтом. Автореферат дис. канд. техн. наук, Л.: 1976

6. Афанасьев Б.В., Афанасьев В.В. Формирование зоны навигационной безопасности // Методы и технические средства морской навигации. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1993.-С.6-12 (ГМА им. адм. С. О. Макарова).

7. Анисимов А.Н. Практическое определение маневренных элементовс учетом особенностей работы винта. Санкт-Петербург, 1997. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

8. Анисимов А.Н. Результаты экспериментальных наблюдений по определению полезного упора гребного винта на малых передних и задних ходах. Мурманск, 1991 г. 10 стр. Деп. в ВИНИТИ. 12.11.91,1176 МФ.

9. Арефьев A.A. Определение элементов реверса судна с винтами регулируемого шага (ВРШ). «Судостроение», 1957, № 5.

10. Асиновский В.И. Метод расчета элементов неустановившегося движения судна с использованием ЭЦВМ. Труды JIHBT, вып. 118. 1968 г.

11. Бакаез В.Г., Лаврентьев В.М. Расчет пути и времени разгона и торможения судпа под действием гребного винта. Тр. ЦНИИМФа т.1, вып. 1, Л., Морской транспорт , 1955, С. 3-52.

12. Бакшт Ю.В. и др. Гребные винты регулируемого шага. Л. Судпромгиз, 1961.

13. Басин A.M., Анфимов В.Н. гидродинамика судна, изд-во «Речной транспорт», М., 1961

14. Басин А. М. Ходкость и управляемость судов. М: Транспорт, 1977. 255 стр.

15. Басин A.M. Теория устойчивости на курсе и поворотливости судна. Л.,-М., ГИИТТЛ, 1949 г.

16. Басин A.M., Миниович И.О. Теория и расчет гребных винтов М., Транспорт, 1968.

17. Безопасность мореплавания и ведения промысла. JI: Транспорт, 1987. Вып.86 С.41-46, вып.82.С. 30-33.

18. Белоцерковский С.М., Васин В. А., Локтев Б.Е. К построению нестационарной нелинейной теории воздушного винта. Изв. АН СССР. Мех. жидк. и газа, 1979, № 5, с. 107-113.

19. Р.Беллман, Р.Калаба. Динамическое программирование и современная теория управления. М.:Наука, 1969 г.

20. Бесекерский В.А. Проблемы развития теории автоматического управления в системах навигации.Доклад на научной сессии Академии навигации и управления движением 28 ноября 1995. М., 1995.

21. Биктимиров Ю.К. Общие выражения для гидромеханических сил воздействия идеальной жидкости на тело, пересекающее свободную поверхность. Сб. «Гидроаэродинамика несущих поверхностей». Киев: Наукова Думка, 1965.

22. Блох Э.Л., Гиневский A.C.О движении системы тел в идеальной жидкости./НТО Суд. Пром., вып.47, сб. «Качка и управляемость судна», Л., 1963

23. Богословский A.M., Костюков A.A. Явление взаимного присасывания судов. М: Морской транспорт, 1960.

24. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов.- 13 изд., исправленное. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит.,1985.-544 с.

25. Бурименко Ю.И., Попов 10. Б. Портовая буксировка. Технология и безопасность. М:Транспорт, 1991.95 с. (Библиотечка судоводителя).

26. Васильев A.B., Белоглазов В.И. Использование ПУ. М: Транспорт, 1965, 68с.

27. Васильев A.B., Савинов В.Н., Егоров П.Н. Гидродинамика судов внутреннего плавания. Учебное пособие. Нижний Новгород: НГТУ, 1995.

28. Васьков A.C. Методологические основы управления движения судна и конфигурацией зоны навигационной безопасности. Санкт-Петербург, 1992. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.

29. Витавер Л.М., Павленко В.Г. Общие уравнения движения судна на течении. Новосибирск: Труды НИИВТМ, кн. Совершенствование ходовых и маневренных качеств судов, 1984, с.25-39.

30. Вопросы статики и управляемости судна в эксплуатации. Решение отдельных задач безопасности мореплавания методами теории судна.: Госбюджет заключительный ЛВИМУ N ГР 01870044179,Л. 1990 г.69 с.

31. Воробьев IO.JI., Тимченко И.Г. О расчете инерционных характеристик морских транспортных судов. Л., Инженерные проблемы судостроения и судоремонта. М., ЦРИА «Морфлот» 1982, с.3-7.

32. Войткунский Я.И., Першиц Р.Я., Титов И.А. Справочник по теории корабля. Судовые движители и управляемость. Л.: Судостроение, 1973 г.

33. Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Справочник. JL: Судостроение, 1988, 360 с.

34. Гофман А.Д. Теория и расчет поворотливости судов внутреннего плавания. JL: Судостроение, 1971.

35. Гофман А.Д. К анализу криволинейного движения неустойчивых на курсе судов// Тр. о-ва НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1979. Вып. 300.

36. Гречин М.А. Расчет характеристик разгона и торможения судна. Труды ЦНИИМФа, Л., Транспорт, 1958, вып. 15, с. 97-109.

37. Гречин М.А. Исследование работы гребного винта и взаимодействия его с корпусом на режимах маневрирования. Техн. отчет ЦНИИМФа, 1958 г.

38. Гречин М.А. Об учете присоединенных масс гребного винта. Тр. ЦНИИМФа, 1960 , вып. 27, с. 72-80.

39. Гречин М.А. Расчет маневренных характеристик, связанных с действием гребного винта. Тр. ЦНИИМФа, 1973, вып. 165, с. 46-52.

40. Демин С.И. Торможение судна. М., Транспорт, 1978, с. 81.

41. Демин С.И. Определение инерционно-тормозных характеристик судов, Экспресс-информация ЦБНТИ ММФ, серия «Судовождение и связь», вып. 3, М., 1980.

42. Дюренд и др. Аэродинамика., М., Оборонгиз, 1940.

43. Егорова Е.Ю., Лобачев М.П., Чичерин И.А. Прогнозирование коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусоми ходовых качеств судна. XXXVIII Крыловские чтения «Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики». Санкт-Петербург, 1997.

44. Ершов A.A. Сравнительный анализ некоторых существующих методов определения параметров реверса. -М. :В/0 "Мортехинформреклама",1990.-с.48-50.

45. Ершов A.A. Реверс и маневрирование при реверсе судна с винтом регулируемого шага на ограниченных акваториях. Дис. канд. тех. наук, Л. 1989 г.

46. Ершов A.A. Современные способы обеспечения судоводителей информацией о маневренных характеристиках // Современные проблемы теории корабля: Тез. докладов научно-технической конференции (Крыловские чтения 1995 г.). 1992.-c.57.

47. Ершов A.A., Кацман Ф.М. Электронный прибор безопасности судна //Современные проблемы теории корабля: Тез. докладов научно -технической конференции (Крыловские чтения 1995 г.). 1992.-c.lll.

48. Ершов A.A. Новые подходы к оценке безопасности движения судов в узкостях //Современные проблемы теории корабля: Тез. докладов научно-технической конференции (Крыловские чтения 1995 г.).1992.-с.55.

49. Ершов A.A. Влияние особенностей работы ВРШ на силы на руле в режиме "толчок".//Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики: Тез. докладов научно-технической конференции (Крыловские чтения 1997 год), с.92

50. Ершов A.A. Использование элементов теории безопасности для расчета маневренных качеств судна //Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики.: Тез. докладов научно-технической конференции (Крыловские чтения 1997 год), с.92.

51. Ершов A.A. Перспективы развития информации о маневренных характеристиках на судах. ГМА им. адм. С. О. Макарова. Юбилейная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и курсантов. Тезисы, с.2.

52. Ершов A.A. Использование элементов теории безопасности мореплавания для прогнозирования движения судна. . //Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики: Тез. докладов научно-технической конференции (Крыловские чтения 1999 год), с.80.

53. Ершов A.A. Теория безопасности мореплавания и ее применение для решения практических задач. Тез. докладов научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и курсантов, ГМА, 1999 г.

54. Ершов A.A. Зоны безопасного расхождения на Санкт-Петербургском морском канале. Российская академия транспорта. Сборник научных трудов. Вып.2.

55. Ершов A.A. Поддержание мореходных качеств в аварийных ситуациях. Тез.док. научн.-техн. конф. Проф.-преп. с-ва и научн. сотр. ГМА им.адм С.О.Макарова, 2001 г.

56. Зильман Г.И. Идентификация гидродинамических коэффициентов уравнения управляемости по совокупности режимов движения. Труды НТО им. академика А.Н. Крылова. Л., 1985, вып. 417, с. 49-57.

57. Зильман Г.И., Тер-Захарьняц A.A. Идентификация гидродинамических коэффициентов уравнений управляемости как задача многокритериальной оптимизации. Навигация и управление судном. Л., Транспорт, 1986, вып. 433.

58. Знамеровский Б.П. Теоретические основы управления судном / Учебное пособие для курсантов Судоводительского факультета. Л.:ЛВИМУ им. адм. С. О. Макарова, 1972.

59. Иванов С.И. Величины пути и времени торможения морских судов, обеспечиваемые их двигателями их главными силовыми установками. Гидромеханика и мореходные качества судов. Труды ЦНИИМФа, вып. 89, Л., Транспорт, 1968. С. 94-117.

60. Исследование гидродинамических характеристик гребных винтов в эксплуатации и разработка разделов отраслевого стандарта «Винты гребные металлические». : Отчет о НИР (заключительный)/Отчет по теме N 1356 -ЛВИМУ: NTP 01870016652. Л.1987 г.,118 с.

61. Катастрофа в Цемесской бухте. Морской флот, 1987, №9.

62. Кацман Ф.М., Анисимов А.Н., Филиппов И.И.К вопросу о положении центра вращения судна при реверсе. XXXVIII Крыловские чтения «Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики». Санкт-Петербург, 1997, с. 102.

63. Кацман Ф.М., Анисимов А.Н., Филиппов И.И. Влияние коэффициента засасывания на эффективность реверса. XXXVIII Крыловские чтения. «Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики».Санкт-Петербург, 1997, с. 79.

64. Кацман Ф.М. и др. Теория и устройство судов: Учебник, п. 73 совместно с Кацманом Ф.М., гл.12. -Л. -.Судостроение, 1991.-416 с.

65. Кацман Ф.М., Ершов A.A. Влияние выбора курса судна на информацию о маневренных элементах.//Проблемы безопасности мореплавания. -М.:В/0 «Мортехинформреклама»,1987.-с.44-45.

66. Кацман Ф.М., Ершов A.A. Судоводителю о реверсе судов. М. «Мортехинформреклама». 1991 .-45 с.

67. Кацман Ф.М., Ершов A.A. Судоводителю о реверсе судов. JT: Судостроение, 1990.

68. Кацман Ф.М., Ершов A.A., Семенов А.Г. Влияние особенностей торможения на движение судна при реверсе.//Проблемы безопасности мореплавания. -М. :В/0 «Мортехинформреклама», 1990.-C.45-47.

69. Кацман Ф.М.,Ершов А.А.Судоводителю об информации о маневренных характеристиках судна(Резолюция ИМО А.601(15)).(рукопись).

70. Кацман Ф.М., Ершов A.A., Филиппов И.И. К вопросу о построении математической модели отшвартовывающегося судна.//Методы и технические средства судовождения. М:В/0 «Мортехинформреклама», 1991. с.43(ГМА им. адм. С.О. Макарова).

71. Кацман Ф.М., Ершов А.А.Основные проблемы обеспечения безопасности судоходства при подходе к Санкт-Петербургу. Тез.док. „научн.-техн. копф. Проф.-преп. с-ва и научн. сотр. ГМА им.адм С.О.Макарова, 2001 г.

72. Кацман Ф.М., Коннов A.B. О непотопляемости морского судна. Учебное пособие. Л.:ЛВИМУ, 1989.

73. Кацман Ф.М., Филиппов И.И. Обеспечение безопасной швартовки судов.

74. Липис В.Б., Петров А.А Гидродинамический расчет гребных винтов на переменных режимах. Тр. ЦНИИМФа, 1982, вып. 275, с. 34-43.

75. Липис В.Б., Петров A.A. Гидродинамика гребного винта на переменных режимах. В сб. Доклады семинара по гидродинамике судна, т.1 , Варна, 1983, с. 1-7.

76. Логиновский В.А. Использование метода наименьших квадратов и теоремы Дезарга в задачах обработки навигационных измерений. //Методы и технические средства судовождения.-М.: В/О «Мортехинформреклама», 1991. с.18. (ГМА им.адм. С.О.Макарова).

77. Логиновский В.А. Вероятность принадлежности истинной точки фигуре погрешностей//Методы и технические средства морской навигации.-М.: В/О «Мортехинформреклама», 1993.-С.41-48.(ГМА им. адм. С. О. Макарова)

78. Магула В.Э., Денисюк B.C., Клименко Е.К., Руман Л.П. Сила давления затопленной струи жидкости на твердую стенку. Гидродинамика корабля, Николаев, 1987, с. 77-82.

79. Мартиросов Г.Г. Графики эффективного использования ВРШ. «Судостроение», 1960, № 8.

80. Мартиросов Г.Г. Определение выбега при реверсе ВРШ. «Судостроение», 1961, № 12.

81. Мартиросов Г.Г. Расчет реверса судна с ВРШ. «Судостроение», 1962, № 5.

82. Мартиросов Г.Г. Управляемость судна с ВРШ на режимах реверса. Рыбное хозяйство, 1972, № 3-2.

83. Маетушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов. М: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 232 стр.

84. Мастушкин Ю.М. Анализ и разработка требований к инерционно-тормозным характеристикам промысловых судов. Отчет о НИР, Калининград, 1983.

85. Мастушкин Ю.М. Гидродинамическое взаимодействие судов при встречах и обгонах. Л.: Судостроение, 1987.

86. Макаров Г.В., Томсон П.В., Порядков В.В., Федотов Д.В. Оценка эффективности двух способов отбраковки грубоошибочных измерений//Методы и технические средства морской навигации. -М.: В/О «Мортехинформреклама»,1993.-С.51-55.(ГМА им. адм. С. О. Макарова)

87. Мазур В.Ю. Движение двух круговых цилиндров в идеальной жидкости, жур. «Механика Жидкости и Газа», изв. АН СССР,М: Наука, 1970.

88. Мальцев A.C. Предварительное планирование швартовных операций. Одесса: Облполиграфиздат, 1988. 58 стр.

89. Мальцев A.C. Безопасность мореплавания на промысловых судах. Одесса: Маяк, 1988. 77 стр.

90. Мальцев A.C. и др. Выбор безопасной скорости по условиям. М: Морской транспорт (МТ), серия «Судовождение, связь и безопасность мореплавания»,вып.12 (241), 1990.

91. Маричев И.В. Совершенствование маневрирования крупнотоннажных судов с использованием технических средств судовождения. Новороссийск, 1997. дисс. уч. степ. канд. техн. наук.

92. Меньшиков В.И. Метрологическая надежность навигации с учетом неполноты информации. Санкт-Петербург, 1992. Дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук.

93. Морской энциклопедический справочник: В двух томах. Том 1./Под. ред.Н.Н.Исанина.- JL: Судостроение, 1987, 512 с.

94. Миниович И.Я., Фирсов Г.А. о стабилизирующем действии гребных винтов, изд. АН СССР, сер. ОТН, 1944, №4-5, с. 16-19.

95. Миниович И.Я. Действие гребного винта в косом потоке. Труды ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 1946, вып. 14, с. 14-85.

96. Навигационная безопасность движения судов к проектируемому порту в Лужской губе. Отчет по теме. Отделение РЭТ Академии транспорта РФ. СПб, 1992 г.

97. Навигационное обеспечение безопасности мореплавания на подходах к порту Усть-Луга. Научно-техн. отчет Отделения РЭТ Академии транспорта РФ. СП6Д992 г.

98. Небеснов В.И. Вопросы совместной работы двигателей винтов и корпуса судна. Л., «Судостроение», 1965, с.247.

99. Небеснов В.И. Динамика двигателя в системе корпус судно-винты-двигатели. Л., Судпромгиз, 1961, с.372.

100. Небеснов В.И. Динамика судовых комплексов. Л., судостроение, 1967, с.292.

101. Небеснов В.И. Об оптимальных реверсивных режимах систем двигатели винты регулируемого шага - корпус судна, в кн. Collection of papers. То the international conference of Mechanisms and machines. Volume 4 Bulgaria-Varna, 1962.

102. Небеснов В.И., Бурименко Ю.И. К исследованию на ЭЦВМ режимов работы транспортных машинных агрегатов. Машиноведение, АН СССР, 1971, №6, с. 23-27.

103. Небеснов В.И., Строжук Н.С. К определению оптимального управления шагом ВРШ при торможении судна, в кн. «Судостроение и судоремонт» , Одесса, 1970, с.61-66 ( Научно-технич. Сб. УУЗ ММФ, вып. 4).

104. Небеснов В.И., Цымбал Б.И., Эфендиев В.В. К динамике реверсиврования судового дизельного привода, Машиноведение, АН СССР, 1969, №5, с. 3-9.

105. Небеснов В.И., Цымбал Б.И., Эфендиев В.В. О рациональном законе управления главными дизелями при торможении судна. В кн. «Судовые машины и механизмы». Одесса, 1970, с. 11-126 (Научно-технич. Сб. УУЗ ММФ, вып. 111).

106. Нормы проектирования морских каналов. РД 31.31.47-88.

107. Оганов А.М. Исследование маневрирования двухвинтового пассажирского судна на ограниченной акватории с использованием подруливающего устройства и разработка оптимальной формы информации для капитана. Дис. канд. техн. наук., Л., 1972.

108. Ольшамовский и др. Совершенствование маневрирования крупнотоннажных судов. М: Морской транспорт (МТ), серия "Судовождение, связь и безопасность мореплавания",вып. 11 (240), 1990. (стр.1-14)

109. Оценка минимальной ширины коммуникаций для двухсторонней проводки судов и максимального количества судозаходов в порт Санкт-Петербург. Отчет по теме МА-70,1997 г.

110. Павленко Г.Е. Динамика машинно-винто-корпусного агрегата. Труды ОИВТ, вып. 2, 1935, с. 97-132.

111. Перекрестов А.Н. Определение дистанций начала маневра при расхождении крупнотоннажных судов в море. Автореф. дис. канд. техн. наук 02.22.15. Новосибирск, 1987, с. 11.

112. Первозванский A.A. Курс теории автоматического управления: Учеб. Пособ.-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит., 1985.-616 с.

113. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном, Л.: Судостроение, 1983 г.

114. Петров A.A. Переходные гидродинамические характеристики гребных винтов на режимах реверса. Труды ЦНИИМФа, 1983, вып. 285, с. 78-81.

115. Письменный М.Н. Расчетные и экспериментальные способы определения инерционных свойств морских судов и их применение при управлении судном. Автореф. дисс. канд. техн. наук., 02.22.16 Л., ЛВИМУ им. адм. С.О.Макарова, 1972. с. 19.

116. Поляхов Н.Н.,Зегжда С.А., Юшков М.П. Теоретическая механика: Уч. Пособие.- Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1985, 536 с.

117. Разработка научно-технческого обоснования по необходимости строительства второго морского канала в порт Санкт-Петербург и выработка рекомендаций по поддержанию его состояния. Отчет по теме МА-411. Российская Академия транспорта. Отделение РЭТ АТ.с.96.

118. Разработка обобщенной методики априорной количественной оценки навигационной безопасности заданной региональной системы мореплавания. Отчет по теме 52.27.41-94 -Отделение РЭТ АТ.110 с.111.

119. Разработка раздела безопасности транспортировки наливных грузов в акваториях Финского залива. Научно-техн. отчет Отделения РЭТАкадемии транспорта РФ. СПб, 1992.

120. Разработка требований к мощности на винте вновь строящихся для БМП судов с учетом их дальнейшей эксплуатации. Отчет оНИР (заключительный) / Отчет по теме 1564 ГМА N Госрегистрации 019000350205.JI. 1990 г.,174 с.

121. Разработка и внедрение математической модели т/х типа «Астрахань» для расчета информации о маневренных характеристиках на судовых ПЭВМ (Резолюция ИМО А.601(15)). Отчет по теме 1570. ГМА им. адм. С.О.Макарова, 1989 г.

122. Разработка и внедрение математической модели т/х РО-ЗО и РО-60 для расчета информации о маневренных характеристиках на судовых ПЭВМ (Резолюция ИМО А.601(15)). Отчет по теме 1611. ГМА им. адм. С.О.Макарова, 1990 г.

123. Разработка и внедрение математической модели т/х типа «Капитан Гаврилов» и «Красноград» для расчета информации о маневренных характеристиках на судовых ПЭВМ (Резолюция ИМО А.601(15)). Отчет по теме 1593. ГМА им. адм. С.О.Макарова, 1992 г.

124. Разработка и внедрение математической модели т/х «Ильич» для расчета информации о маневренных характеристиках на судовых ПЭВМ (Резолюция ИМО А.601(15)). Отчет по теме 1698. ГМА им. адм. С.О.Макарова, 1992 г.

125. Русецкий A.A. Гидродинамика винтов регулируемого шага. Л., Судостроение, 1968.

126. Соболев Г.В. Управляемость корабля и автоматизация судовождения. Л., Судостроение, 1975.

127. Соларев Н.Ф. Исследование процесса торможения и некоторых других инерционных характеристик винтовых судов и составов. Автореф. дисс. канд.техн. наук. 02.22.16, Горький, 1962.

128. Справочник по теории корабля: в 3-х т.т.1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители./под ред. Войткунского Я.И. Л.: Судостроение, 1985 г.

129. Справочник по теории корабля: в 3-х т.т.З. Управляемость водоизмещающих судов. Гидродинамика судов с динамическими принципами поддержания./под ред. Войткунского Я.И. Л.: Судостроение, 1985 г. 544 с.

130. Войткунский Я.И., Першиц Р.Я., Титов И.А. Справочник по теории корабля. Судовые движители и управляемость. Изд.2-е. Л., «Судостроение», 1973 г.

131. Теоретические основы и инструкция для пользователя прибора оперативной оценки непотопляемости пассажирского судна. Отчет по теме 52.22.41-94, 1994 г.

132. Томсон В.В. Математические основы задач навигационного оборудования морских путей. Санкт-Петербург, 1992. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.

133. Томсон В.В. Обобщенный метод исследования навигационных створов// Методы и технические средства морской навигации. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1991.-С.118(ГМА им. адм. С. О. Макарова ).

134. Удалов В.И., Массашок И.Ф., Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б. Управление крупнотоннажными судами. М: Транспорт, 1985. 229 стр. (серия «Библиотечка судоводителя»)

135. Фаддеев Ю.И.О силах и моментах присоса, действующих на тела при движении вблизи твердой стенки. Труды НТО СП, вып.47, 1963.

136. Федяевский К.К., Соболев Г.В. Управляемость корабля. Л., Судпромгиз, 1963.

137. Филиппов И.И. Проблема безопасной швартовки судов. Материалы Всесоюзной научно-технической конференции "Безопасность на морел\ Николаев, 1991.

138. Филиппов И.И. Метод обращения движения. Научно-технический отчет каф. ТУС ГМА им. адм. С. О. Макарова.Л, 1990.

139. Хаскинд М.Д. Неустойчивое движение твердого тела в ускоренном потоке безграничной жидкости. ПММ, т.20, 1955.

140. Хойер Генри X. Управление судами при маневрировании. М: Транспорт, 1992. 103 стр.

141. Цурбан А.И. Исследование способов определения некоторых маневренных элементов судна. Автореф. дис. канд.техн. наук. 02.22.16, Л., 1971, с.20.

142. Цурбан А.И. Определение маневренных элементов судна. М: Транспорт, 1977. 128 стр.

143. Чарушин М.Д. Решение отдельных проблем безопасности движения судов при подходах к портам (на примере Морской администрации порта Санкт-Петербург). Дисс. канд. техн. наук. 2001 г.

144. Эйдельман Д.Я. Рассказы о кораблекрушениях. Л. Судостроение. 1972.

145. Юдин Ю.И. Совершенствование управления судном при выполнении швартовных операций на ходу в открытом море. Автореф. дис. канд. техн. наук., 02.22.15., Л., 1987, с.22.

146. Яскевич А.П., Зурабов Ю.Г. Новые МППСС: (с краткими комментариями). 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1979.- 391 с.

147. Bothezat. The General Theory of Blade Screws, NACA, Tech. Rep. N 29,1919.

148. Conn J.F. Backing of Prpellers Trans. Inst. Eng. And Shipbuilders in Scotland,78,1932.

149. Elsenberg Ph.An Approximate solution for Incompressible Flowabout an Ellipsoid Near a Plane Wall. Journal of Applied Phisics, vol.24, 2, 1953.

150. Hatsuzo Т., Masaguki E.A practical method of analysing the acceleration and deceleration of ships. " 30th Aniv. Commemorat Res. Study Compil. Jap.Inst. Nav." T. 1978.

151. Hasegawa K., Fukutomi T. On Harbour Manoeuvring and Neural Control System for Berthing with Tug Operation. Manoeuvring and Control of Marine Craft (MCMC'94).3rd International Conference.Southampton, UK, 1992. pp. 197210.

152. Kerwin J.E., Chang-Sup Lee. Predication of Steady and Unstedy Marine Propeller Performance by Numerical Lifting Surtance Theory. Tr. SNAME, 1979,v.86,p.218-253.

153. Kijima K., Furukawa Y. A Ship Manoeuvring Motion in the Proximity of Pier.Manoeuvring and Control of Marine Craft (MCMC'94).3rd International Conference Southampton, UK, 1992. pp.211-222.

154. Karal F.C.The Motion of Sphere Moving Parallel to a Plane Boundary. Journal of Applied Phisics, vol.24, p.2, 1953.

155. Nordstrem H.F., Screw Propellers Characteristics, Swedish State Tank Publication, N9, 1948.

156. Oltmann P. and Sharma S. Limitation of combined engine and rudder manouvers using an impruved model of hull-propeller-rudder interactions. 15th Symposium Naval Hydrodynamics, 1982.

157. Perez S.M. Calculo de la parada de un buque. Ing. Nav. 1977,45,N 502, s.226-339.

158. Pourzaniani M.Formulation of The Force Mathematical Model of Ship Maneouvring.Int.Shipbuild.Progr.,37,no.409(1990), pp.5-32.

159. Report of Maritime Safety Committee. 68th session. International Maritime Organization, 1997.

160. Shearer K.D.A., Linn W.M. Wind tunnel on models of merchant ships.// N. Coast Inst. Of Eng. And Shipbuilders. 1960, v. 76, part 2.

161. SHIPHANDLING.Port Revel Marine Research and Training Center (Operated by Sogreah).Centre De Port Revel: Grenoble, 1978.200.1noue S., Hirano M., Kijima K.WHydrodinamic derivatives on Shipmanoeuvring.- Int.Shipbuild.Progr., 1981, 28, N 321, pp.112-122.