Worst Case Ship Stability – Stateczność Awaryjna

Worst Case Ship Stability – Jak rozpoznać najgorszy przypadek utraty stateczności na skutek awarii? To całkiem odległy temat dla wielu osób, jednak bardzo ważny w pracy managementu. To właśnie znajomość tych przypadków decyduje o dalszych krokach podczas załadunku/wyładunku i transportu ładunku. Większość statków projektowana jest aby były bezpieczne, aczkolwiek istnieją typy jednostek, które są narażone na uszkodzenia bardziej niż inne.

Dlatego właśnie dziś postanowiłem szczegółowo o tym napisać i zaznajomić was z tym trudnym tematem.

Klasowe wymagania dotyczące stateczności awaryjnej (Damage Stability)

O statku, który może pływać, nie zawsze można powiedzieć, że jest statkiem bezpiecznym. Musi też być w stanie utrzymywać się na powierzchni nawet po posiadaniu pewnych uszkodzeń.

Obliczenia stateczności awaryjnej mają na celu sprawdzenie, czy statek utrzyma się na powierzchni nawet z uszkodzeiami kadłuba.

O tym właśnie mówi SOLAS, MARPOL (dla tankowców) i kod IBC (dla chemikaliowców).

Wszystkie te przepisy definiują dwa warianty

  • zakres szkód, które należy założyć.
  • Kryteria trwałości dla zakładanego zakresu szkód

Aby statek spełniał założenia stateczności awaryjnej, powinien być w stanie osiągnąć kryteria trwałości w założonym rozmiarze uszkodzeń.

Zakres uszkodzeń

Przyjrzyjmy się teraz określonemu rozmiarowi szkody według różnych przepisów.

Zakładany zakres uszkodzeń zgodnie z SOLAS dla statków towarowych i pasażerskich bez podwójnego dna.

Worst Ship Stability

Poniżej przedstawiono wymagany zakres uszkodzeń, jakie należy przyjąć dla statków pasażerskich:

Wymagania dotyczące stateczności awaryjnej w konwencji MARPOL

Wymagany zakładany zakres uszkodzeń określony w Załączniku 1 do Konwencji MARPOL dla zbiornikowców olejowych:

Zakładany zakres uszkodzeń zgodnie z kodem IBC

Wymagany zakładany stopień uszkodzenia określony w kodzie IBC dla chemikaliowców jest jak poniżej

Damage Cases – Przypadki uszkodzeń według zakładanego zakresu szkód

Na podstawie wymagań dotyczących założenia uszkodzenia tworzone są przypadki uszkodzeń dla statku według klasy.

Te przypadki można zobaczyć w obliczeniach stateczności awaryjnej w aplikacji załadunkowej lub w zeszycie stateczności awaryjnej.

Oto kilka przykładów uszkodzeń znalezionych na jednym ze statków.

Stateczność awaryjna dla każdego przypadku uszkodzenia

Aby statek spełniał wymagania dotyczące stateczności w przypadku uszkodzenia, dla każdego przypadku statek musi spełniać wymagania określone w załączniku 1 do konwencji MARPOL (dla zbiornikowców olejowych) i zgodnie z kodem IBC (dla chemikaliowców)

Co to znaczy wyjaśnię na podstawie uszkodzenia numer 201

W takim przypadku zakłada się, że FPTK, 1W (P) i 1W (S) są uszkodzone.

Jeżeli po tym uszkodzeniu statek nadal spełniał wymagania dotyczące stateczności awaryjnej i przetrwania (survival requirements), określone w MARPOL, kodeksie IBC lub SOLAS (stosownie do określonego przypadku), wówczas można stwierdzić, że statek spełnia wymogi stateczności awaryjnej w odniesieniu do omawianego uszkodzenia numer 201.

Obliczenia te należy wykonać dla każdego przypadku uszkodzenia, a statek musi spełniać wymagania dotyczące przetrwania w przypadku uszkodzenia w każdym z posiadanych przypadków.

Jeśli choćby jeden przypadek nie spełnia wymagań, to np. dla statku masowego należy zmienić rozkład mas ładunku i ponownie sprawdzić zgodność z wymaganiami.

Oczywiście ręczne obliczenia nie są wymagane i aplikacja załadunkowa wykonuje te obliczenia za nas, jednak znajomość procedury jest tutaj obowiązkowa.

Survival Requirements – wymagania dotyczące przetrwania

Po założeniu istnienia uszkodzenia należy sprawdzić jakie wymagania stateczności musi spełnić statek, aby można go było uznać za spełniający wymagania stateczności awaryjnej?

Oto wymagania dotyczące przetrwania zgodnie z kodem IBC.

Wymagania dotyczące przetrwania zgodnie z MARPOL.

Chociaż wymagania kodowe MARPOL i IBC dotyczą odpowiednio zbiornikowców do przewozu ropy naftowej i chemikaliowców, jeśli przyjrzysz się uważnie, istnieje wiele podobieństw w tych dwóch wymaganiach.

Decydujące czynniki dotyczące spełnienia wymagań stateczności awaryjnej – Worst Case Ship Stability

Jeśli chcemy poznać najgorszy przypadek stateczności awaryjnej, musimy najpierw poznać wszystkie decydujące czynniki wg IBC i MARPOL:

  • The distance from the waterline to the opening through which progressive flooding can take place (Odległość od linii wody do otworu, przez który może nastąpić zalewanie)
  • Angle of heel (kąt przechyłu)
  • range of righting lever curve (GZ curve) (zakres krzywej ramion prostujących (krzywa GZ))
  • Residual righting lever (ramię prostujące)
  • The area under the GZ curve (Obszar pod krzywą GZ)

Wbrew przekonaniu wielu Starszych Oficerów i Kapitanów, GM statku nie jest tutaj czynnikiem decydującym o stateczności awaryjnej.

Ale ponieważ krzywa GZ i GM statku mają bezpośredni związek, możemy powiedzieć, że GM wpływa pośrednio na stateczność awaryjną.

Dla zakresu tego artykułu nie będę tutaj omawiał korelacji między GM a GZ.

Więc jeśli jest coś, co decyduje o najgorszym przypadku stateczności awaryjnej to musi to być jeden lub więcej elementów z powyższych omawianych czynników

Right Lever, Range under GZ curve, area under GZ curve – ramię prostujące, zakresy pod krzywymi ramion na wykresie

Co to jest GZ i dlaczego jest tak ważny?

GZ to ramię prostujące. Jest to siła, która cofa statek do stanu równowagi, gdy jest przechylony pod kątem spowodowaną siłą zewnętrzną.

Krótko mówiąc, środek ciężkości (G) statku w określonych warunkach pozostaje taki sam.

Podczas gdy środek wyporu (B) zmienia się wraz z przechyłem, ponieważ obszar statku znajdujący się pod wodą zmienia się, gdy statek jest przechylony na którąkolwiek z burt.

To generuje ramię prostujące (GZ), która przywraca statek do stanu równowagi.

Krzywa GZ to krzywa narysowana dla długości ramienia prostującego (GZ) względem kąta przechyłu i jest przedstawiona na filmie u góry ekranu.

GZ wzrastałby wraz ze wzrostem kąta przechyłu, ponieważ wraz ze wzrostem przechyłu środek wyporu przesunąłby się dalej od środka ciężkości.

Obszar pod krzywą GZ przy danym kącie przechyłu to po prostu obszar krzywej liczonej od 0 stopni przechyłu do tego kąta przechyłu.

Znaczenie obszaru pod krzywą ramion jest takie, iż reprezentuje on ilość pracy wymaganą do doprowadzenia statku do danego kąta przechyłu. Innymi słowy, będzie to również siła wymagana do przywrócenia statku z powrotem do jego pierwotnego położenia lub siła wymagana do przeciwdziałania sile zewnętrznej, która powoduje przechylenie statku.

GZ i stateczność awaryjna – Worst Case Ship Stability

Kiedy statek jest uszkodzony i osiąga równowagę, chcemy, aby miał pewną stateczność dynamiczną, aby móc przetrwać wpływ warunków zewnętrznych jak fale czy wiatr.

Mówiąc prościej, w warunkach stateczności awaryjnej, jeśli statek nie posiada stateczności dynamicznej, wówczas niewielki wzrost przechyłu spowodowany warunkami atmosferycznymi może wywrócić statek.

Minimalna stateczność dynamiczna wymagana w przypadkach uszkodzeń statku jest określona w MARPOL i IBC.

Odległość od linii wody do otworu, przez który może następować zalewanie

Oprócz GZ i związanych z tym kryteriów istnieje jeszcze jeden warunek, które musi zostać spełniony, aby statek zachował stateczność awaryjną.

To jest Odległość od linii wodnej do otworu, przez który może następować zalewanie.

Wodnica, biorąc pod uwagę osiadanie, przechył i przegłębienie, powinna znajdować się poniżej dolnej krawędzi każdego otworu, przez który może mieć miejsce zalewanie.

Tak więc po uszkodzeniu i kiedy statek osiągnął równowagę, otwory, takie jak przewody odpowietrzające i inne otwory, które nie są wodoszczelne, muszą znajdować się powyżej linii wodnej, biorąc pod uwagę:

  • iż nie dotyczy to przedziałów, które są już zalane
  • jeżeli którykolwiek otwór znajduje się poniżej linii wodnej, należy założyć, że przedział jest już zalany i wziąć to pod uwagę podczas obliczeń stateczności awaryjnej

Jeśli więc zauważysz nawet niewielką odległość – 5 cm między wodnicą a otworem, to możesz uważać iż statek spełnia te warunki.

A co, jeśli mamy większą falę, która może spowodować zalewanie? Nawet jeśli spełniamy wymagania dotyczące stateczności awaryjnej to w takim przypadku przedział może zostać zalany i tak naprawdę stan statku oraz wszystkie obliczenia się zmienią.

GZ i inne wartości, które były zgodne ze statecznością awaryjną, gdy ten przedział był nienaruszony, teraz będzie się zmieniać i może nie spełniać wymagań. Należy wziąć to pod uwagę podczas obliczeń.

The worst case stateczności awaryjnej

Wymagania dotyczące stateczności awaryjnej określają minimalne wymagane kryteria dla każdego elementu. Wyjątkiem jest tutaj odległość linii wodnej od otworu, przez którą może następować zalewanie, ale to też jest krytyczny czynnik, który należy wziąć pod uwagę

Jeśli ta odległość jest zbyt mała, statek nadal będzie spełniał wymagania, ale cały scenariusz może ulec zmianie, jeśli przedział zostanie zalany przez ten otwór z powodu warunków pogodowych.

Tak więc najgorszy przypadek stateczności awaryjnej to taki, który ma najmniejszą odległość od linii wodnej do otworu, przez który może nastąpić zalewanie.

Przykłady

Critical openings – Otwory krytyczne

Pierwszą rzeczą, którą musimy wiedzieć to gdzie jest krytyczny otwór dla statku.

Są to otwory, przez które może następować zalewanie i są one identyfikowane przez towarzystwo klasyfikacyjne.

Jeśli jesteś na statku to zalecane jest aby zrobić listę tych otworów. Muszą one znajdować się w zatwierdzonej broszurze dotyczącej warunków załadunku (loading conditions) lub broszurze dotyczącej stabilności ogólnej.

Oto lista krytycznego otwarcia jednego z naczyń.
Obliczenia stabilności uszkodzeń

Obliczenia stateczności w stanie uszkodzenia pokazują, czy sztauowanie statku byłoby zgodne z wymaganiami dotyczącymi stateczności w stanie uszkodzenia.

A ponieważ jednym z wymagań jest to, że otwór krytyczny musi znajdować się powyżej linii wodnej, obliczenia stateczności na uszkodzenia mają podać odległość od linii wodnej do tych otworów.

Obliczenia stateczności awaryjnej – Worst Case Ship Stability

Obliczenia stateczności awaryjnej pokazują, czy załadowanie statku byłoby zgodne z wymaganiami dotyczącymi stateczności awaryjnej

A ponieważ jednym z wymagań jest to, że otwór krytyczny musi znajdować się powyżej linii wodnej, obliczenia stateczności na uszkodzenia mają podać odległość od linii wodnej do tych otworów.

Oto obliczenia stabilności uszkodzeń dla jednego statku.

Ostatnia kolumna (Opening Immers. (m)) podaje odległość od krytycznego otworu (tego z najmniejszą odległością).

Patrząc na powyższe obliczenia, czy możesz dowiedzieć się jaki jest najgorszy przypadek stateczności awaryjnej?

Oczywiście to „Przypadek uszkodzenia 301”, który posiada najmniejszą odległość krytycznego otworu (nr 40) od linii wodnej (0,12 m)

Teraz zobaczmy czy mamy rację.

No i rzeczywiście jest to przypadek uszkodzenia numer 301.

Program załadunkowy identyfikuje „przypadek najpoważniejszych uszkodzeń” i dostarcza tych informacji w jednym oknie.

Ale jeśli twoja aplikacja załadunkowa tego nie robi, możesz zidentyfikować najpoważniejszy przypadek uszkodzenia, patrząc na odległość krytycznego otworu od linii wodnej.

Ale jest jeszcze jedna rzecz, na którą musisz uważać.

Należy sprawdzić, czy dany przypadek z najmniejszą odległością krytycznego otworu od linii wodnej nie jest już zalany.

Jeśli przypuszcza się, że otwór jest już zalany, to odległość tego otworu od linii wodnej niema znaczenia i musimy wybrać następny najpoważniejszy przypadek.

Spójrz na obliczenia stateczności awaryjnej.

Worst Case Ship Stability

Przypadek 408 z najmniejszą odległością 0,25 m do otworu numer 46 jest tym najpoważniejszy,

Otwór nr 46 to cofferdam E/R (S) .

Zakładane uszkodzone przedziały w przypadku uszkodzenia 408 to: 5W (P), SP (P), COFFERDAM E/R , S/G RM, FWT (P).

Otwór nr 46 znajduje się pod jedną z tych uszkodzonych komór (COFFERDAM E/R). więc nie jest dla nas ważny i możemy go pominąć. W takim przypadku musimy poszukać następnego przypadku uszkodzenia i tak dalej, aż otrzymamy przypadek uszkodzenia, w którym odległość jest najmniejsza, a przedział krytycznego otworu nie został już uznany za zalany.

W powyższym przykładzie byłby to przypadek numer 108 jako najpoważniejszy.

Worst Case Ship Stability

Worst Case Ship Stability – Wnioski

Kapitanowie nie są ustawowo zobowiązani do posiadania wiedzy na temat worst cases. Jednak Inspekcja SIRE wymaga, aby kapitanowie byli tego świadomi.

Z pewnością czynniki, które decydują o spełnieniu wymagań dotyczących stabilności na uszkodzenia, muszą być również tymi, które decydują o najpoważniejszym przypadku stateczności awaryjnej

  • Wykres GZ i inne powiązane dane
  • kąt przechyłu
  • odległość krytycznego otworu od linii wodnej

IMO określiła już minimalne wymagane kryteria dla dwóch pierwszych czynników, ale nie dla trzeciego.

Jest to czynnik, który decyduje o najpoważniejszym przypadku stateczności awaryjnej.

Przypadek uszkodzenia, który ma najmniejszą odległość krytycznego otworu od linii wodnej, będzie najpoważniejszym przypadkiem uszkodzenia.

Najpoważniejszy przypadek uszkodzenia nie musi być taki sam dla wszystkich stanów załadowania dla statków.

Może być różny dla różnych warunków, ale najczęściej zdarza się, że jest on najpoważniejszy w pełnym stanie załadowania statku

Ważne linki