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