NIEZATAPIALNOŚĆ STATKU

Statek w wyniku kolizji z innym statkiem lub stałą przeszkodą

nawigacyjną, wejścia na mieliznę, ostrzelania, wybuchów min itp. może doznać

uszkodzenia poszycia kadłuba, następstwem czego jest wdarcie się wody do

wnętrza statku.

Statki projektuje się w taki sposób, aby były zdolne do przetrwania tego

rodzaju wypadków polegających na utracie szczelności poszycia. Zdolność tę

nazywa się niezatapialnością statku.

Przetrwanie oznacza w tym wypadku:

−

zachowanie pływalności statku w takim stanie równowagi, który umożliwia

jeszcze wykonywanie podstawowych funkcji, aczkolwiek niekiedy w bardzo

ograniczonym stopniu,

−

zachowanie określonej stateczności umożliwiającej wykonywanie

wspomnianych funkcji pomimo działających momentów przechylających.

Taka pływalność i stateczność uszkodzonego statku nazywają się

odpowiednio: pływalnością awaryjną i statecznością awaryjną (

damage stability

)

Ze względów funkcjonalnych i ekonomicznych zapewnienie pełnej

niezatapialności nie zawsze jest uzasadnione lub ze względów technicznych

możliwe. Stąd tak projektuje się statek aby zapewnić niezatapialność w wyniku

częściowego zatopienia, a po ewentualnym zalaniu całego statku tonął on bez

dużego przechyłu i przegłębienia.

Niezatapialność uzyskuje się poprzez właściwe rozmieszczenie grodzi i

pokładów wodoszczelnych, ograniczających przestrzeń zalaną wodą.

1

Skutki zatopienia przedziałów wodoszczelnych:

−

wzrost zanurzenia statku,

−

możliwość wystąpienia przechyłu i przegłębienia,

−

zmianę (przeważnie pogorszenie) parametrów stateczności – zmniejszenie

GM, zmniejszenie ramion prostujących,

−

utrata pływalności.

Tonięcie statku na skutek uszkodzenia poszycia bez utraty stateczności,

jest zwykle dosyć powolne i może trwać czasem kilka godzin. Przewrócenie

uszkodzonego statku na skutek utraty stateczności następuje natomiast bardzo

szybko. Z tego powodu rozplanowanie grodzi i stateczność okrętu przed

uszkodzeniem powinny być takie, aby nawet tonąc nie tracił on stateczności.

Deterministyczne aspekty niezatapialności statku

Zasadniczym środkiem konstrukcyjnym zapewniającym statkowi

niezatapialność są:

−

grodzie poprzeczne dzielące kadłub na wodoszczelne przedziały,

−

dno podwójne,

−

podwójne burty,

−

grodzie wzdłużne.

Obliczenia niezatapialności obejmują dwa zasadnicze zagadnienia:

1. Określenie położenia i stateczności okrętu przy danym rozmieszczeniu grodzi

i pokładów wodoszczelnych po zalaniu określonej liczby przedziałów (tzw.

problem 1).

2. Ustalenie liczby grodzi i pokładów wodoszczelnych i właściwe ich

rozmieszczenie na projektowanym statku (tzw. problem 2).

2

Stopień zatapialności przedziału (permeability)

Objętość wody v, jaka może wypełnić zatopiony przedział okrętu będzie zawsze

mniejsza od objętości teoretycznej v

t

tego przedziału ze względu na elementy

konstrukcji i wyposażenia czy też ładunek znajdujący się w tym przedziale. Iloraz

t

v

v

μ

=

nazywamy stopniem zatapialności. Stąd ilość wody w przedziale określona jest

zależnością:

t

v

μ

v

⋅

=

Wpływ zatopienia poszczególnych przedziałów na położenia okrętu i jego

stateczność zależeć będzie, więc od objętości teoretycznej przedziału oraz

stopnia zatapialności. Dokładne wyznaczenie stopnia zatapialności jest dosyć

trudne np. dla ładownie na niektórych typach statków zmieniać się on może

praktycznie z każdym rejsem. Stąd w obliczeniach posługujemy się na ogół

wartościami umownymi określonymi np. poprzez konwencję SOLAS.

Przy obliczaniu pola powierzchni swobodnej wody w zatopionym

przedziale i jej momentów bezwładności musimy również uwzględniać stopień

zapełnienia wyposażeniem i ładunkiem pola przekroju wodnicowego w danym

przedziale i przyjmujemy go w obliczeniach jako równy stopniowi zatapialności µ.

Stąd też:

pole powierzchni swobodnej wody w zatopionym przedziale:

t

f

μ

f

⋅

=

poprzeczny i wzdłużny moment bezwładności swobodnej powierzchni wody w

zatopionym przedziale:

Bt

B

I

μ

I

⋅

=

Lt

L

I

μ

I

⋅

=

3

Problem I niezatapialności, czyli określenie położenia i stateczności okrętu przy

danym rozmieszczeniu grodzi i pokładów wodoszczelnych po zalaniu określonej

liczby przedziałów rozwiązywany jest przy pomocy jednej z dwóch metod:

1. Metody przyjętego ciężaru

2. Metody utraconej wyporności

Metoda przyjętego ciężaru opiera się na założeniu, że woda zapełniająca

zalany przedział stanowi ciężar przyjęty dodatkowo na okręt. W wyniku tego

wzrośnie ciężar okrętu, a więc i jego zanurzenie oraz zmienią się położenia

środka ciężkości i środka wyporu okrętu.

Metoda utraconej wyporności opiera się na założeniu, że zatopione

przedziały zostały usunięte z okrętu, wskutek czego stracona została ich

wyporność. Ponieważ jednak ciężar okrętu nie ulega zmianie, więc całkowita

wyporność okrętu również nie może się zmienić. Ubytek wyporności zatopionych

przedziałów musi być skompensowany przyrostem wyporności nieuszkodzonej

części kadłuba - a więc zwiększeniem się zanurzenia okrętu. Stąd też wyporność,

ciężar i położenie środka ciężkości okrętu pozostają niezmienione, zmienia się

natomiast położenia środka wyporu na skutek zmiany kształtu podwodnej

nieuszkodzonej części kadłuba.

Metoda przyjętego ciężaru, nieco łatwiejsza w praktycznym użyciu, nie

może być stosowana w wypadku, gdy ilość wody w zatopionym przedziale nie

jest znana lub zmienia się przy przechyłach na skutek połączenia przedziału z

morzem (otwór w poszyciu jest częściowo lub całkowicie zanurzony, poziom

wody w przedziale jest dokładnie taki sam jak poziom morza). Metodę utraconej

wyporności stosować można w każdym wypadku.

Problem II niezatapialności, czyli ustalenie liczby grodzi i pokładów

wodoszczelnych i właściwe ich rozmieszczenie na projektowanym statku odbywa

się w oparciu o wykonanie, a następnie odpowiednie wykorzystanie wykresu

zwanego krzywą grodziową.

Zgodnie z wymaganiami konwencji SOLAS poprzeczne grodzie

wodoszczelne powinny być rozmieszczone w taki sposób, aby największe

4

zanurzenie okrętu po zalaniu wydzielonego nimi przedziału nie przekroczyło tzw.

linii granicznej, biegnącej równolegle do pokładu grodziowego w odległości, co

najmniej 3 cali = 76 mm poniżej górnej krawędzi tego pokładu przy burcie.

Długość tej części okrętu, której zatopienie wywoła zanurzenie do linii granicznej

nazywamy długością zatapialną.

Pokładem grodziowym nazywamy najwyższy pokład, do którego doprowadzone

są poprzeczne grodzie wodoszczelne. Jako zanurzenie okrętu nieuszkodzonego

przyjmujemy do obliczeń długości zatapialnej maksymalne dopuszczalne

zanurzenie w stanie załadowanym. Odpowiadającą temu zanurzeniu wodnicę

nazywamy wodnicą podziałową, zaś długość okrętu na tej wodnicy nazywamy w

rozważaniach niezatapialności długością okrętu.

Określanie linii granicznej dla różnych wariantów położenia pokładu

5

W celu określenia długości zatapialnych w poszczególnych punktach

wykreślamy na przekroju wzdłużnym okrętu krzywą długości zatapialnych zwaną

krzywą grodziową.

Rzędne krzywej grodziowej przedstawiają długości zatapialne, czyli

długości tych części okrętu, umieszczonych symetrycznie względem

danych rzędnych, których zatopienie spowoduje zanurzenie się okrętu do

linii granicznej. Ponieważ rzędne krzywej grodziowej zależeć będą o

współczynnika zatapialności więc krzywa grodziową dla statku z już

rozmieszczonymi grodziami ma przebieg urywany, bo długości zatapialne

poszczególnych przedziałów zależą od współczynnika zatapialności.

6

Krzywa grodziowa – różne wartości współczynnika zatapialności dla różnych

typów przedziałów

7

Losowy model niezatapialności statku

W losowym modelu niezatapialności wychodzi się z założenia, że miejsce

uszkodzenia poszycia statku jak i wymiary (np. długość) tego uszkodzenia są

wielkościami losowymi o różnym prawdopodobieństwie wystąpienia.

Rozpatrując np. kolizję 2-ch statków, najczęściej jeden z nich jest to statek

taranujący a drugi taranowany. Statek taranujący z reguły uszkadza sobie dziób –

uszkodzenie to ma więc w dużej mierze charakter zdeterminowany.

Niezatapialność statku taranowanego zabezpiecza w znacznym stopniu

dziobowa gródź zderzeniowa. Statek taranowany doznaje uszkodzeń, których

zarówno położenie, jak i rozmiary są losowe i nie można przewidzieć z góry, jaka

część kadłuba zostanie zatopiona. Na podstawie, głównie zbadanych kolizji,

można określić, jakie jest prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzeń (miejsce i

wymiary) i na tej podstawie określić prawdopodobieństwo zatopienia określonej

objętości kadłuba.

Jeżeli jest określona część kadłuba, która jest zatopiona, to

prawdopodobieństwo przetrwania przez statek tego zatopienia zależy od stanu

załadowania, rodzaju przewożonego ładunku (stopień zalanej przestrzeni) oraz

od warunków pogodowych.

Wszystkie powyższe wielkości są zmiennymi losowymi. Zakładając, że

znane są prawdopodobieństwa pojawienia się niebezpiecznych kombinacji tych

wielkości, oszacować można prawdopodobieństwo przetrwania przez statek

zatopienia określonej części kadłuba.

W metodzie tej zakłada się pewien podział kadłuba statku

wodoszczelnymi przegrodami (grodzie poprzeczne, wzdłużne itp.) a następnie

oblicza się prawdopodobieństwo przetrwania kolizji przyjmując

prawdopodobieństwa uszkodzeń (miejsce uszkodzenia i jego wymiary). Miarą

skuteczności podziału wewnętrznego kadłuba za pomocą grodzi wodoszczelnych

jest poziom prawdopodobieństwa przetrwania kolizji.

8