Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Анализ способов буксировки морских объектов.

Содержание:

Review 4
Введение 6
1 Управляемость буксирной системы 8
1.1 Общие положения 8
1.2 Виды буксировок 11
2 Построение математической модели для двух объектов, участвующих в буксировке 16
2.1 Общий вид модели 16
2.2 Гидродинамические усилия 18
2.2.1 Гидродинамические усилия на корпусах объектов 18
2.2.2 Расчёт гидродинамических параметров и усилий 21
2.3 Усилия на руле 24
2.4 Аэродинамические воздействия 27
2.5 Воздействия на суда морского волнения 30
2.5.1 Постоянные составляющие воздействия регулярного волнения 32
2.5.2 Переменные составляющие воздействия от регулярного волнения 37
2.5.3 Составляющие воздействия нерегулярного волнения на судно 42
2.5.4 Учёт мелководья при волнении 43
3 Охрана труда и экологическая безопасность 45
3.1 Основные положения по спасению людей и об оказании помощи судам, терпящим бедствие на море 45
3.2 Снятие с мели 49
3.3 Ликвидация разлива нефти на море 55
3.3.1 Поведение нефти, разлитой на поверхности чистой воды 55
3.3.2 Поведение нефти, разлитой в ледовых условиях 57
3.3.3 Технологии ликвидации разливов нефти на море 59
3.4 Правила техники безопасности при швартовке судна зимой 74
Заключение 76
Список используемых источников литературы 78

Введение:

Буксировка судов морем – это особые случаи морской практики, так как они не входят в их повседневную деятельность. Буксирная операция всегда связана с повышенным риском. Этот риск связан со сложностью управления несколькими судами, которые задействованы в процессе буксировки. В практике судовождения процесс управления несколькими судами всегда являлся одной из сложных и специфических задач [10].
Буксирная система представляет из себя сложный комплекс, в который входят буксирующее и буксируемое суда, связанные друг с другом гибкой связью – буксирным тросом. А сложность этой системы заключается в свойствах управляемости ею, которые до сих пор почти не исследовались.
Если проводятся или проводились какие – то расчеты при выполнении буксировки судов, то фактически не рассматриваются вопросы управляемости этой системой. По всей видимости, это связано с тем, что практически отсутствует научно обоснованная и практически апробированная методика ее расчета. Ни для кого не секрет, что в большинстве случаев аварии и аварийные случаи, происходящие в процессе выполнения буксирных операций, обусловлены потерей их управляемости.
Вот почему так необходима методика расчета управляемости буксирной системой.
Проблема разработки данной методики является крайне актуальной задачей.
Необходимо расчеты управляемости отнести к разряду обязательных расчетов. Цель таких расчетов – предварительная оценка безопасности буксирной операции, которую планируют выполнять в конкретных гидрометеорологических условиях на маршруте буксировки. Такая оценка позволит предупредить сложные ситуации, которые могут возникнуть в процессе буксировки.
В последние годы количество буксирных операций возросло, так как началось интенсивное освоение Мирового океана в области добычи нефтяных и газовых ресурсов. Тем более, если учесть, что Северным и Восточным морским районам России присущи сложные погодные условия.
Для таких районов весьма актуальной задачей является разработка технологии управления как буксируемым судном в отдельности, так и буксируемой системой в целом. Такая технология должна базироваться на широком использовании в качестве основных датчиков информации приёмников спутниковых навигационных систем. Все это должно будет привести к значительному уменьшению, а в некоторых случаях и исключению влияния человеческого фактора на управление буксирной системой. А это в свою очередь существенно скажется на повышении безопасности выполнения буксирной операции.
Цель работы – анализ способов буксировки морских объектов.
Задачи дипломной работы:
– анализ способов и методов управления буксирной системой;
– построение математической модели буксирной системы и определение ее параметров;
– анализ причин разливов нефти при буксировке морских объектов и способы их ликвидации;
– разработка мероприятий по охране труда и экологической безопасности.

Заключение:

В настоящее время всё больше внимания уделяется совершенствованию методов и способов управления судами. Обеспечение безопасности судовождения зависит не только от решения задач по модернизации технических средств судовождения, но и от задач повышения уровня подготовки морских специалистов.
Только проведя анализ результатов теоретического и практического исследования проблем по данному вопросу, можно говорить о сложности управления буксирной системой, в которой задействованы буксирующее судно, буксирная связь и буксируемое судно. А самое главное – это обеспечение безопасности буксирной операции, и поэтому нельзя игнорировать оценку управляемости этого сложного объекта в реально складывающихся условиях плавания. Тем не менее, при планировании выполнения буксирной операции никаких расчётов, которые связаны с оценкой управляемости буксирной системы, до сих пор не выполняется.
Управление буксирующим и буксируемым судами осуществляется эмпирическим способом с учётом реально складывающейся обстановки уже в период выполнения буксирной операции. В этом случае любые отклонения от условий, в которых ранее выполнялись буксирные операции, могут привести к потере управления буксирной системой. Это может произойти из-за отсутствия у судоводителей опыта безопасного управления буксирующим и буксируемым судами в конкретно складывающихся условиях плавания. Так, например, рекомендуется управлять буксирующим судном таким образом, чтобы оно находилось на линии кильватерной струи буксирующего судна. Однако, это практически невозможно выполнить, если буксирная операция проводится в условиях плохой видимости.
В работе рассмотрены проблемы, связанные с оценкой безопасности управляемости буксирной системы.
В рамках дипломной работы были решены следующие задачи:
– рассмотрены общие положения об управляемости буксирной системы и ее виды;
– структурирована и идентифицирована математическая модель буксирной системы;
– смоделировано воздействие аэродинамических и гидродинамических усилий на объекты буксирной системы;
– рассмотрены вопросы охраны труда и экологической безопасности.
Следовательно, практическая значимость данной работы определяется её направленностью на совершенствование методов и способов управления судами с целью обеспечения безопасности судовождения, в том числе и буксировки.

Фрагмент текста работы:

1 Управляемость буксирной системы

1.1 Общие положения

Буксировка судов всегда была одной из наиболее сложных судовых операций. Хотя с буксировкой накоплен достаточно большой практический опыт, однако, до сих пор нельзя уверенно сказать, что процесс управления буксирной системой, в которую входит буксирующее судно, буксирная связь и буксируемый объект, достаточно изучен. В процессе буксировки главными критериями для нас являются его оптимальность, эффективность и, самое главное, безопасность. Часто решение многих сложных проблем стараются упростить и минимизировать, забывая, что выполнение буксирных операций всегда связано с обеспечением их безопасности. И, как результат, это нередко приводит к серьёзным авариям с катастрофическими последствиями [11].
Буксирная система является весьма сложной в управлении структурой. Поэтому нельзя утверждать, что все детали буксирной операции давно и хорошо изучены и в настоящее время не требуют определённых уточнений и усовершенствований. Однако, если и требуются эти уточнения и усовершенствования, то они должны быть основаны на глубоком исследовании мореходных качеств буксирной системы, важными из которых являются ходкость и управляемость. Например, вероятность потери ходкости и (или) управляемости буксирной системы является высокой и характерной особенностью сложных буксирных операций. И эта вероятность потери ходкости и (или) управляемости – основная причина аварий при выполнении буксировки.
В настоящее время для тех, кто связан с судоходством, существует достаточно большое количество различных рекомендаций, наставлений и инструкций, которые направлены на выполнение также большого количества норм и требований. Все они должны в конечном итоге обеспечивать безопасность проведения буксирных операций различного вида и назначения при различных условиях. Однако, несмотря на это, до настоящего времени ни один из существующих нормативных документов не содержит более или менее чётких рекомендаций по обеспечению такого важного качества буксирной системы, как управляемость. Например, такой всем известный документ «Руководство по безопасной океанской буксировке» содержит в себе только комплекс необходимых технических требований к безопасности буксируемых судов или других плавучих объектов. К таким объектам относятся также плавучие гидротехнические сооружения, плавучие технические конструкции и буровые платформы. В этом же Руководстве есть пункты, которые касаются вопросов опасности со стороны буксируемых объектов в случаях обрыва буксирных тросов. Такие случаи могут заканчиваться посадкой на мель буксируемого объекта или потерей контроля над ним. Данное Руководство рекомендуется внедрять государствам – членам ИМО в практику мореплавания и доводить его до сведения всех сторон, которые заинтересованы в проведении океанских буксировок.
Цели Руководства состоят в том, чтобы обеспечивать безопасность на море и предотвращать травматизм и человеческие жертвы, а также не допускать загрязнения окружающей среды.
Естественно, данное руководство применяют при выполнении всевозможных международных океанских операций, когда требуется буксировка различных объектов из одного государства в другое. Но оно может быть также использовано и для любых других видов буксировок [12].
Несмотря на высокий статус рассматриваемого документа, в его разделе, посвященном планированию буксирной операции, отсутствуют какие-либо рекомендации по предварительному расчёту управляемости буксирной системы. Исходя из этого, можно только сделать вывод об отсутствии общепринятой методики таких расчётов.
Не существует идеальных условий для проведения буксирных операций, тем более, если это связано с океанскими буксировками. Существующая на данный момент методика предварительных расчётов для обеспечения безопасности буксирной операции далека от совершенства. А по многим позициям, особенно в сложных гидрометеорологических условиях, она вообще бесполезна. Однако, эту методику продолжают использовать. Существуют и другие методики расчётов ходкости и управляемости буксирной системы, учитывающие динамику буксирной связи, что особенно важно при ее оценке. Несмотря на это, можно утвердительно сказать, что данные методики расчётов не имеют никакого экспериментального подтверждения. А поэтому необходимо более детальное изучение и анализ этих методик на основе результатов глубоких научных исследований. Естественно, такие исследования должны будут выявить их недостатки и преимущества. В конечном итоге такие методики, разработанные на основе научных исследований и аппробированные на практике, будут в большей степени обеспечивать надёжность, эффективность и безопасность выполнения буксирных операций, так как они учитывают технические и технологические особенности буксирных систем.