Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The article considers transport accidents on watercrafts in inland waterways, sea and ocean waters caused by unreliable operation of the main systems during operation in ice and shallow water conditions difficult for naviga-tion and by the violations technical operation rules by the crew members. There are given the statistical data on the accidents and causes of accidents on the water. Frequent breakdowns due to unreliable operation of the open (two-circuit) cooling system of the ship’s power plants are stated. Open systems, in which fresh water circulating through cooled power equipment is cooled by the seawater, do not provide the required reliable operation in shallow water and broken ice, causing the shutdown of the ship power plant or an emergency situation. Mechanical impurities entering the cooling system cause corrosion-erosive destruction of the pipelines, main elements and operational load on seawater filters. In the winter, the operation of the ship in shallow sections of the routes leads to clogging of sea chests with small ice particles (studge ice) and a poor seawater intake for cooling ship power units. The ship systems fail using seawater, which makes difficult the operation of the cooling system of the power plant. It has been inferred that using closed cooling systems makes it possible to solve the problem of reliable functioning of the watercrafts in the conditions of shallow waters and broken ice.
accident rate of the ships, seawater, cooling system of the ship power plant, ship operation in conditions of shallow water, ship operation in conditions of broken ice
Введение
Статистические данные анализа и состояния аварийности судов, причин аварий на море и внутренних водных путях Ространснадзора и Федерального агентства по рыболовству свидетельствуют о ежегодном увеличении количества аварийных происшествий, в том числе и по причине ненадежной работы разомкнутой (двухконтурной) системы охлаждения судовых энергетических установок судна. В условиях мелководья эксплуатируются 30–50 % ледоколов и судов ледового плавания, в отдельные годы этот показатель достигал 80 % от общего времени движения во льдах [1]. Комплекс организационных и технических мероприятий направлен на обеспечение безопасности на акватории, а именно сохранность человеческих жизней, судовых транспортных средств и охрану окружающей среды [2]. Сегодня, учитывая статистику аварийности судов на море, проблема безопасности в тяжелых условиях работы в акватории выходит на первый план. По имеющимся статистическим данным, появление спасательных средств, плотов, шлюпок и т. п., новейших спутниковых средств радиосвязи не позволяет сократить аварийность морских судов [3]. Влияние неблагоприятных факторов и природных явлений носит скорее косвенный характер при недостаточном техническом оснащении судна и готовности всех основных систем [4] к эксплуатации в тяжелых для навигации условиях по мелководным трассам и при наличии ледовой нагрузки.
Состояние проблемы
Большая часть гражданского флота Российской Федерации в настоящее время состоит из судов, выслуживших нормативные сроки службы и не соответствующих по своему физическому и моральному состоянию современным требованиям безопасности и экологичности [5]. Для обеспечения высоких экономических, экологических и ресурсных показателей таких судов особое внимание необходимо уделять организации их рационального охлаждения в процессе эксплуатации в условиях мелководья и битого льда, возможности которого использованы недостаточно полно, а неисправность системы охлаждения, выраженная в недостаточном количестве поступающей забортной воды на охладитель, свидетельствует об аварийных случаях на море и внутренних водных путях (ВВП).
Ежегодно Федеральная служба по надзору в сфере транспорта РФ (Ространснадзор) официально публикует в открытых источниках сведения об анализе и состоянии аварийности судов с целью информирования индустрии судоходства, рыболовства и общественности об общих обстоятельствах и причинах аварий на море и ВВП (рис. 1) [6].
В таблице приведенные на рис. 1 данные о транспортных происшествиях на ВВП за период 2020–2021 гг. распределены по видам. В 2020 г. было зафиксировано 112 транспортных происшествий, а в 2021 г. – 119 (увеличение на 6 %). В 2021 г. на водном транспорте произошло 70 аварий на море, что на 9 аварий (15 %) больше, чем в 2020 г.
Данные Федерального агентства по рыболовству в 2016 г. свидетельствуют о случае поступления забортной воды в машинное отделение судна на малом рыболовном траулере кормового траления «Аметист» в Баренцевом море севернее мыса Канин Нос [7]. Основными причинами данной аварии являются нарушения наставления по предупреждению аварий и борьбе за живучесть судов, устава службы на судах, морской практики, а также правил технической эксплуатации судна.
Рис. 1. Количество аварий судов на ВВП за период 2020–2021 гг.
Fig. 1. Number of ship accidents for the period 2020-2021
Количество транспортных происшествий на ВВП по видам*
Number of transport accidents in inland waterways by types
|
Виды транспортных происшествий |
2020 г. |
2021 г. |
|
Столкновение |
4 |
13 |
|
Затопление |
4 |
3 |
|
Удар |
40 |
55 |
|
Повреждение гидротехнического сооружения |
20 |
19 |
|
Посадка на мель |
43 |
28 |
|
Другие |
1 |
1 |
*Составлено по [6].
В 2016 г. в акватории Тихого океана в районе острова Парамушир во время промыслового траления зафиксирована аварийная остановка главного двигателя сейнера-траулера «Киреевка» по причине срабатывания автоматики по температуре охлаждения главного двигателя. В той же акватории на маломерном рыболовном траулере рефрижераторного типа «Гайдук» зафиксировано поступление воды в машинное отделение с последующей остановкой главного двигателя по причине прорыва межкингстонной магистрали. Экипаж судна, закрыв кингстонные клапаны, остановил поступление забортной воды, в связи с чем произошла остановка главного двигателя по причине отсутствия его охлаждения. Затопление забортной водой машинного отделения судов по причине разрушения элементов системы охлаждения было зафиксировано в июле 2016 г. в заливе Опричник Японского моря на сейнере «Сергий Радонежский», а также в октябре этого же года в Баренцевом море, где на выходе из порта Мурманск маломерное судно «Себекс» коснулось форштевнем береговой отмели, что вызвало поступление забортной воды в машинное отделение. В 2017 г. в той же акватории у судна вышел из строя главный двигатель. В 2017 г. в Охотском море у полуострова Камчатка в 248-и милях западнее мыса Южный на сейнер-траулере «Стерлядь» при осуществлении промысловой работы при входе судна в ледовые поля прекратилось поступление забортной воды через забитый днищевой кингстон [8].
Ненадежная работа двухконтурной системы охлаждения, при которой пресная вода цикла охлаждения энергетического оборудования подвергается охлаждению забортной водой, явилась причиной аварийной ситуации на авианосце «Адмирал Кузнецов» в 2017 г. (рис. 2). Охлаждающая морская забортная вода вывела из работы теплообменное оборудование.
Рис. 2. Авианосец «Адмирал Кузнецов» в порту Мурманск (июль 2020 г.)
Fig. 2. Aircraft carrier “Admiral Kuznetsov” in the port of Murmansk (July 2020)
Мелководная загрязненная акватория, в которой осуществляется навигация судов, приводит к аналогичным происшествиям. Угроза аварийной остановки энергоустановки возникла на буксире «Севастополец», плавкране типа «Черноморец», «Богатырь» [9]. Экипажи судов вынуждены были предпринимать дополнительные меры снижения или полного исключения забортной воды путем переключения системы охлаждения на имеющиеся цистерны забортной воды [10].
При работе на мелководье в Волго-Каспийском морском судоходном канале (ВКМСК) за последние пять лет отмечались частые загрязнения фильтров забортной воды, что требовало их частой очистки, данные подтверждены выписками из машинного журнала судна класса ледокол «Капитан Чечкин» (рис. 3) [11].
Рис. 3. Записи в судовом машинном журнале судна «Капитан Чечкин» по расчистке фильтров забортной воды
(апрель 2020 г.)
Fig. 3. Entries on cleaning the water filters in the engine log of the ship “Kapitan Chechkin” (April 2020)
В Астраханском морском порту у теплохода «ВТС-1», осуществляющего навигацию по Каспию (Дагестан, Казахстан, Иран и др.), неоднократно забивались взвесью кингстонные ловушки, что требовало непрерывной их чистки. В связи с износом фильтрующих ловушек (рис. 4) в 2020 г. было принято решение о разработке совместно с конструкторским бюро «Галактика» нового проекта фильтров, включающего двойную систему защиты.
Рис. 4. Износ кингстонных ловушек теплохода «ВТС-1» (март 2020 г.)
Fig. 4. Wear of the kingstone traps of the m/v “VTS-1” (March 2020)
Во время навигации «ВТС-1» в Иран по акватории Каспийского моря фильтры подвергались интенсивному загрязнению, попадая в агрегаты холодильного оборудования судна. Для поддержания эксплуатационных характеристик судовых энергетических установок судна было принято решение использования балластных вод для их охлаждения (рис. 5).
Рис. 5. Схема балластной системы судна «ВТС-1» (март 2020 г.)
Fig. 5. Scheme of the ballast system of the vessel “VTS-1” (March 2020)
В 2016 г. в Астраханском филиале ФГУП «Рос-морпорт» началась эксплуатации нового современного высокопроизводительного несамоходного фрезерного землесоса «Петр Саблин», который построен на производственных мощностях ООО «Онежский судоремонтно-судостроительный завод» по заказу ФГУП «Росморпорт» для выполнения дноуглубительных работ в акватории ВКМСК. После ввода земснаряда в работу в течение первых месяцев эксплуатации обозначилась проблема с системой охлаждения главного дизеля САТ-3516С (привод грунтового насоса) и вспомогательного САТ-3512С (привод гидронасоса). Фильтры постоянно забивались взвесью, часть которой, минуя фильтрующие ловушки, забивала пластинчатые холодильники на главном и вспомогательном двигателе, охладители топлива и охладитель гидравлического масла (рис. 6).
Рис. 6. Состояние фильтрующих ловушек землесоса «Петр Саблин» (август 2016 г.)
Fig. 6. State of the filter traps of the dredger “Petr Sablin” (August 2016)
Очистку охладителя проводили раз в неделю, очистку фильтрующих ловушек кингстонов – ежедневно. Вследствие частых разборок теплообменника происходила деформация пластин и уплотнительных резинок (рис. 7).
Рис. 7. Повреждение пластин теплообменника «Петр Саблин» (август 2016 г.)
Fig. 7. Damage to the heat exchanger plates of the dredger “Peter Sablin” (August 2016)
Снижение протока в контуре забортной воды приводило к уменьшению тепловой мощности охладителя, а следовательно, и к общему перегреву двигателей и повышению температуры надувочного воздуха после охладителя наддувочного воздуха и, как следствие, к повышению температуры газов по цилиндрам. Повышение температуры газов по цилиндрам приводит к повышенному износу узлов и деталей системы газораспределения, что оказывает отрицательное влияние на эксплуатационные характеристики двигателя.
Подобные проблемы частого забивания фильтров системы забора воды при двухконтурной системе охлаждения отмечались на буксире «Мангыстау-1» при навигации в Каспийском бассейне, а также в мае 2022 г. на грузовом судне «Азов Форвард» во время навигации в Азовском море (рис. 8).
Рис. 8. Фильтры судна «Азов Форвард» в порту Таганрог (май 2022 г.)
Fig. 8. Filters of the vessel “Azov Forward” in the port of Taganrog (May 2022)
Системы охлаждения с бокскулерами не лишены недостатков. В источнике [10] приводится довольно широкий спектр судов, оборудованных замкнутыми системами охлаждения с бокскулерами. Среди них военные корабли, рыболовецкие суда, паромы, буксиры, яхты и др.
В результате интервью с механиками теплохода «Петробалк 1» в августе 2020 г. было выявлено, что для охлаждения бокскулера нужна постоянная проточная вода. Однако во время работы на мелководье в летний период в бассейне Азовского моря при температуре забортной воды более 25 °С главные двигатели превышали допустимую температуру воды и масла, возникала необходимость снижения нагрузки на главный двигатель посредством снижения его оборотов по причине низкой работоспособности системы охлаждения. Бокскулеры подвергались загрязнению забортной водой (рис. 9).
Рис. 9. Состояние бокскулера теплохода «Петробалк 1» за период работы в Азовском и Черном морях
(август 2020 г.)
Fig. 9. State of the boxcooler of the m/v “Petrobalk 1” for the period of operation in the Azov and Black Seas (August 2020)
На буксирах «Мангыстау-4», «Мангыстау-5» (рис. 10) охлаждение внутреннего контура системы охлаждения энергетических установок происходит за счет бокскулеров, установленных к кингстонной коробке. При навигации в загрязненной акватории и по мелководным трассам бокскулеры подвергаются обрастанию.
Рис. 10. Буксир «Мангыстау-5» компании Caspian Offshore Construction (2016 г.)
Fig. 10. Tug “Mangystau-5” of Caspian Offshore Construction Company (2016)
В период стоянки ледокольного судна снабжения «Мангыстау-5» в доке Волго-Каспийского судоремонтного завода города Астрахани была произведена очистка и опрессовка бокскулеров (рис. 11) после демонтажа их из кингстонных ящиков (рис. 12).
Рис. 11. Бокскулеры до и после очистки во время докования судна (2016, 2021 гг.)
Fig. 11. Boxcoolers before and after cleaning while docking (2016, 2021)
Рис. 12. Состояние кингстонных ящиков после демонтажа бокскулеров на «Мангыстау-5» (2021 г.)
Fig. 12. State of the sea chests after dismantling of the box coolers on the tug “Mangystau-5” (2021)
На судне «Балт Флот 15» во время исполнения рейса в 2020 г. «Туркменбаши – Азербайджан (Апшерон)» произошло засорение кингстонных ловушек водорослями. Была произведена активная подача воздуха в кингстонные ящики и активирована резервная система охлаждения, открыт прием воды из балластных танков. Ледовые условия создают дополнительную нагрузку на работу системы охлаждения судна. Согласно предоставленной информации экипажа судна при его эксплуатации в ледовых условиях было выявлено забивание мелкими фракциями льда решеток кингстонных ящиков, а также «шугой» (смеси льда и воды) – фильтрующих элементов фильтров забортной воды (рис. 13), что способствовало перегреву двигателей, вплоть до их полной аварийной остановки [11].
Рис. 13. Обледенение судна «Балт Флот 15» в Балтийском море (январь 2018 г.)
Fig. 13. Icing of the vessel “Balt Flot 15” in the Baltic Sea (January 2018)
Теплоход «Амур 2506», осуществляя рейс «Россия (Астрахань) – Иран (Амирабат)» в Волго-Каспийском канале зимой 2016 г., столкнулся с проблемой забивки кингстонных ловушек шугой. В результате была активирована резервная замкнутая система охлаждения открытием приема воды из подогреваемого танка, установленного в машинном отделении [11]. Продувка решеток кингстонных ящиков сжатым воздухом, а также подогрев входной решетки кингстона паром не дали результат, поскольку количество шуги было настолько велико, что заполняемость шугой кингстонных ящиков достигала 100 % (особенно при маневрах, когда скуловой кингстонный ящик захватывает наибольшее ее количество).
Неэффективное охлаждение главных и вспомогательных дизелей танкера, возникшее в связи с засорением приемных решеток кингстонных ящиков ледовой шугой, отмечено экипажем танкера-химовоза «Сталинград» в 2020 г. (рис. 14).
Рис. 14. Ручная очистка приемных ящиков и применение ловушек на судне «Сталинград»
Fig. 14. Manual cleaning of receiving boxes and using traps on the ship “Stalingrad”
Силами судового экипажа были приняты меры для устранения обозначенной проблемы: применены ручной способ очистки ящиков и установка на приемных трубопроводах специальных приемных решеток (ловушек). Но все принятые усилия оказались недостаточными в связи с огромным количеством шуги, вошедшей в приемные ящики, особенно на маневрах, когда приемные отверстия ящиков становятся более открытыми для приема шуги.
Судно «Амур 2506», осуществляя рейс «Россия (Астрахань) – Иран (Амирабат)» в Волго-Каспийском канале зимой 2016 г., столкнулось с проблемой забивки кингстонных ловушек шугой. В результате была активирована резервная замкнутая система охлаждения открытием приема воды из подогреваемого танка, установленного в машинном отделении.
Заключение
Проведенный статистический анализ аварийности судов доказывает, что большая часть аварий вызвана нарушением правил технической эксплуатации, физическим износом судовых систем, превышающим нормативный срок службы. При эксплуатации в тяжелых для навигации условиях по мелководью, а также при наличии в водотоке шуги выявлено неэффективное охлаждение главных и вспомогательных дизелей, выраженное в недостаточном количестве поступающей забортной воды при разомкнутой системе,
и нарушение работы теплообменного оборудования при его охлаждении забортной водой в случае применения бокскулеров. К недостаткам разомкнутых систем следует отнести наличие дополнительных трубопроводов и оборудования, повышенное энергопотребление за счет постоянной работы прокачивающего насоса забортной воды, необходимость поддержания повышенного давления воды во внутреннем контуре с целью предупреждения засоления по причине нарушения плотности водоохладителя, переохлаждение двигателя в случае понижения температуры забортной воды, а также засорение трубопроводов и основных элементов по приему и предочистке воды и создание на них соляных пленок, значительно уменьшающих впоследствии сечение трубопроводов системы, что требует также повышения разности давления и дополнительных энергетических расходов.
Возникает необходимость повышения работоспособности системы охлаждения энергетической установки в условиях мелководья, а также при наличии битого льда путем модернизации и технического перевооружения в области приема и очистки забортной воды на нужды плавсредства (в частности, для системы охлаждения судовой энергетической установки, балластной системы и пожаротушения), позволяющих предотвратить попадание в систему охлаждения с забортной водой механических примесей, снизить коррозионно-эрозионные разрушения судовых трубопроводов, исключить забивание кингстонных ящиков мелким льдом.
1. Barabanov N. V., Babcev V. A., Ivanov N. A. Ledovye nagruzki na dnischevye konstrukcii sudov // Su-dostroenie. 1982. № 11. S. 9-11.
2. Mezhdunarodnyy kodeks po upravleniyu bezopasnoy ekspluataciey sudov i predotvrascheniem zagryazneniya. URL: https://docs.cntd.ru/document/1900261/ (data obrascheniya: 17.12.2022).
3. Sobolenko A. N., Turischev I. P., Gomzyakov M. V., Moskalenko O. V. Analiz tehnicheskih otkazov na promyslovyh sudah v Dal'nevostochnom regione // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Morskaya tehnika i tehnologiya. 2019. № 3. S. 48-55.
4. Moseyko E. S., Ol'hovik E. O. Issledovanie nadezhnosti sudovyh nasosov po dannym tehnicheskogo nablyudeniya // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Morskaya tehnika i tehnologiya. 2021. № 4. S. 7-16.
5. Ob utverzhdenii gosudarstvennoy programmy Rossiyskoy Federacii «Razvitie sudostroeniya i tehniki dlya osvoeniya shel'fovyh mestorozhdeniy»: Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 15.04.2014 № 304. URL: https://docs.cntd.ru/document/420396569/ (data obrascheniya: 10.01.2023).
6. Analiz i sostoyanie avariynosti / Gosmorrech-nadzor. URL: https://sea.rostransnadzor.gov.ru/funktsii/rassledovanie-transportny-h-proisshes/analiz-i-sostoyanie-avarijnost/ (data obrascheniya: 10.01.2023).
7. Bezopasnost' moreplavaniya i vedeniya promysla: byul. Kaliningrad: Izd-vo KGTU, 2017. Vyp. 1. 67 s.
8. Avariynost' sudov rybopromyslovogo flota Rossiyskoy Federacii za 2017 god. Bezopasnost' moreplavaniya i vedeniya promysla / Federal'noe agentstvo po rybolovstvu; Giprorybflot. URL: https://fish.gov.ru/wp-con-tent/uploads/documents/otraslevaya_deyatelnost/bezopasnost_moreplavaniya/bm2.pdf/ (data obrascheniya: 10.01.2023).
9. Fedorovskiy K. Yu., Nikitin D. G., Litoshenko V. N., Akladnaya G. S. Puti povysheniya nadezhnosti sistemy ohlazhdeniya energeticheskih ustanovok PBU // Osnovy proektirovaniya plavuchih burovyh ustanovok. L.: Izd-vo CNII «Rumb», 1980. S. 294-297.
10. Fedorovskiy K. Yu., Fedorovskaya N. K. Zamknu-tye sistemy ohlazhdeniya sudovyh energeticheskih ustanovok. M.: Infra-M, 2022. 10 s.
11. Usynina A. E., Pokusaev M. N., Gorbachev M. M. O neobhodimosti predotvrascheniya zagryazneniya kingstonnyh yaschikov sudov, rabotayuschih na melkovod'e i v usloviyah bitogo l'da // Materialy 64-y Mezhdunar. nauch. konf. Astrahan. gos. tehn. un-ta, posvyaschennoy 90-letnemu yubileyu so dnya obrazovaniya Astrahan. gos. tehn. un-ta (Astrahan', 20-25 maya 2020 g.). Astrahan': Izd-vo AGTU, 2020. S. 223. 1 CD-disk. URL: http://www.astu.org/Content/Page/5833 (data obrascheniya: 10.01.2023). № gos. registracii 0322002778.
