1

Poglavlje 4.

Indeks pregrađivanja i definiranje modela

4.1. Uvod

Velike nepregrađene palube, Ro-Ro brodove čine naročito osjetljivim na prisutnost vode, koja se na njima može pojaviti ili zbog oštećenja prouzrokovanog sudarom dvaju brodova, ili iz bilo kojeg drugog razloga kao npr. gašenje požara, ulaz vode kroz pramčana vrata (The Herald of Free Enterprise), curenje vode kroz krmena vrata (Jan Heweliusz), kvar na mehanizmu za zatvaranje vrata (Estonia)...

2

Sve ove nesreće jasno ukazuju na mogući razarajući utjecaj nepregrađene palube na stabilitet Ro-Ro brodova u oštećenom stanju. U odsutnosti poprečnih pregrada, čak i vrlo male količine vode na takvim palubama mogu voditi do naglog nagibanja i gubitka stabiliteta što je obično povezano s velikim gubitkom ljudskih života.

Spomenute nesreće bile su poticaj međunarodnoj zajednici da poduzme

mjere za povećanje sigurnosti postojećih Ro-Ro putničkih brodova. Nova pravila [2] koja su stupila na snagu u veljači 1992. godine

zahtijevaju istu razinu sigurnosti za sve brodove za suhi teret bez obzira na njihov tip. Stoga će novi Ro-Ro brodovi morati biti jednako sigurni kao i preostali brodovi za suhi teret tj. morat će imat isti indeks pregrađivanja. Indeksi pregrađivanja postojećih Ro-Ro brodova vrlo su niski, dok se pak kod ostalih brodova za suhi teret vrijednost ovog indeksa kreće iznad 0.5.

3

Treba naglasiti da ne postoji mogućnost nekakvog značajnijeg povećanja ovog indeksa s obzirom na primijenjeni način pregrađivanja Ro-Ro brodova, osim povećanja nadvođa ili pak primjena pokretnih poprečnih pregrada u skladištima namijenjenih za Ro-Ro teret.

Međutim, treba istaknuti da bi ovakva rješenja bila potpuno suprotna sa

osnovnim operativnim značajkama Ro-Ro brodova i zbog toga ih treba primjenjivati samo u krajnjoj nuždi.

4

4.2. Indeks pregrađivanja, njegovo korištenje i značaj

Postignuti stvarni indeks pregrađivanja “A” ne smije biti manji od zahtijevanog indeksa pregrađivanja “R”, koji je kasnije u radu objašnjen. Indeks pregrađivanja “A” određuje se prema sljedećem izrazu [2] (vidi Prilog za izvorna pravila, str. A18):

i

ii spA ∑=

gdje je :

i - predstavlja svaki odjeljak ili skupinu odjeljaka koji se razmatraju, pi - parametar koji uzima u obzir vjerojatnost naplavljivanja jednog

odjeljka, ili skupine susjednih odjeljaka, zanemarujući učinak bilo kojeg horizontalnog pregrađivanja,

5

si - parametar koji uzima u obzir vjerojatnost prebrođenja nakon naplavljivanja odjeljka ili skupine susjednih odjeljaka koji se razmatraju, uključujući učinak bilo kojeg horizontalnog pregrađivanja.

Parametar pi za svaki odjeljak se određuje na sljedeći način:

1.Ako je duljina odjeljka za proračun jednaka cijeloj duljini broda Ls:

pi = 1.

2.Za krajnji odjeljak na krmi parametar pi se određuje prema izrazu:

pi = F + 0.5ap + q.

6

3.Za krajnji odjeljak na pramcu parametar pi se određuje prema izrazu:

pi = 1 - F + 0.5ap• 4.Ako se krajevi odjeljaka koji se razmatraju nalaze unutar prednjeg i

stražnjeg kraja:

pi = ap.

7

Veličine koje se nalaze u ovim izrazima određuju se na sljedeći način:

x1 - udaljenost od krmenog kraja duljine LS do krmenog kraja odjeljka koji se razmatra,

x2 - udaljenost od krmenog kraja duljine LS pramčanog kraja odjeljaka koji se razmatra,

SL

xE 11 = ,

SLxE 2

2 = , 121 −+= EEE , J = E2 - E1, J' = J - E, ako je E ≥ 0, J' = J + E, ako je E < 0.

8

Najveća bezdimenzionalna duljina oštećenja određuje se prema izrazu:

Jmax = 48/Ls, ali ne veće od 0.24. Pretpostavljena raspodjela gustoće oštećenja po duljini broda iznosi:

Ea ⋅+= 8.02.1 , ali ne više od 1.2.

Pretpostavljena funkcija raspodjele oštećenja po duljini broda iznosi:

( )aEF +⋅+= 2.125.04.0 , y = J/Jmax, p = F1Jmax, q = 0.4 F2 ( Jmax )2, F1 = y2 - y3/3; ako je y < 1,

9

F1 = y - 1/3; ako je y ≥ 1, F2 = y3/3 - y4/12; ako je y < 1, F2 = y 2/2 - y/3 +1/12; ako je y ≥ 1. Veličinu p, za odjeljak koji prelazi sredinu duljine Ls, treba smanjiti za

vrijednost koja se dobije prema izrazu za q, kod kojeg se F2 izračunava tako, da se za y uzme J'/Jmax.

Kod brodova s bočnim odjeljcima vrijednost pi za bočne odjeljke

određuje se množenjem vrijednosti p, s redukcijonim koeficijentom r, koji predstavlja vjerojatnost da se neće naplaviti unutarnji odjeljci. U slučaju istovremenog naplavljivanja bočnih i susjednih odjeljaka vrijednost pi se određuje prema izrazu: p(1- r ).

10

Redukcijski koeficijent r se određuje na sljedeći način: • Za

BbJ 2.0≥

1.002.0

08.03.2 +⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

++=

JBbr ; ako je 2.0≤

Bb ,

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++

+= 36.0

02.0016.0

Bb

Jr ; ako je 2.0>

Bb ,

• Za BbJ 2.0< redukcijski koeficijent r se određuje linearnom

interpolacijom između: r = 1, za J = 0, i r = kao za slučaj

BbJ 2.0≥ ; za

BbJ 2.0= ,

gdje je:

11

b - srednja poprečna udaljenost, mjerena pod pravim kutom u odnosu na uzdužnu srednju ravninu broda na razini najviše pregradne vodne linije, između vanjske oplate i ravnine povučene kroz vanjski dio ( ili paralelno tom dijelu ) uzdužne pregrade, a koja se proteže između uzdužnih granica unutar kojih se proračunava vrijednost pi,

B - najveća teoretska širina broda mjerena na polovini njegove duljine na najvišoj pregradnoj vodnoj liniji ili ispod nje.

Vrijednost parametra si za svaki odvojeni odjeljak ili skupinu susjednih

odjeljaka, određuje se prema sljedećem izrazu :

pi QZGCs ⋅⋅= max5.0 , gdje je:

12

C = 1 ako je oeQ 25≤ ,

C = 0 ako je oeQ 30> ,

5

30 eQC −= , ako je o

eo Q 3025 << ,

maxZG - najveća poluga statičkog stabiliteta u opsegu do Qp, ali ne veća od 0.1m,

Qp - opseg (u stupnjevima) pozitivnih poluga statičkog stabiliteta oštećenog broda (s utjecajem kuta naplavljivosti), ali ne više od 20°. Opseg se završava na kutu gdje zaranjaju otvori koji se ne mogu vremenski nepropusno zatvoriti;

Qe - ravnotežni kut nagiba u zadnjoj fazi naplavljivanja (u stupnjevima).

Za svaki odjeljak, ili skupinu odjeljaka si se određuje za gazove koji se

razmatraju, i to;

13

si = 0.5sf + 0.5sp,

gdje je : sf - vrijednost s određena za najvišu pregradnu teretnu liniju, sp - vrijednost s određena za djelomičnu teretnu liniju.

14

Na slici 39. prikazana je poluga statičkog stabiliteta sa dozvoljenim

vrijednostima. Slika 39. Dozvoljene vrijednosti poluge statičkog stabiliteta

15

Odjeljak je dio prostora u trupu broda ograničen dnom, bokovima, palubom i dvjema susjednim vodonepropusnim poprečnim pregradama ili pregradom pikova i krajem broda.

To su u stvari tankovi koji se obično ne upotrebljavaju za krcanje tereta

ali se mogu koristiti za, na primjer, kaljužnu vodu. Duljina odjeljaka, ili skupine susjednih odjeljaka, ograničenih s jednom

ili dvije krajnje pregrade koje imaju stubište, uzima da je jednaka razmaku između poprečnih ravnina koje prolaze kroz dijelove ovih pregrada koji su jedan drugome najbliži [10].

16

Kod određivanja vrijednosti “A” uzima se da brod plovi na ravnoj vodnoj

liniji. Navedeni iznos pokriva samo one slučajeve naplavljivanja koji sudjeluju

u određivanju vrijednosti postignutog stvarnog indeksa pregrađivanja “A”. Zbrajanje dobiveno prema navedenom izrazu za “A” treba računati za

cijelu duljinu broda za sve slučajeve naplavljivanja, gdje su uključeni jedan, dva, ili više susjednih odjeljaka.

17

Ako brod ima bočne odjeljke za određivanje indeksa “A” treba zbrojiti po čitavoj duljini broda najprije slučajeve naplavljivanja samo bočnih odjeljaka, zatim, ako je potrebno, slučajeve zajedničkog naplavljivanja bočnih i središnjih odjeljaka pretpostavljajući da je oštećenje pravokutnog oblika i da se proteže do simetrale broda, ali se isključuje oštećenje uzdužne pregrade u simetrali broda.

Pretpostavlja se da se vertikalno oštećenje proteže od osnovice prema

gore do bilo koje vodonepropusne horizontalne pregrade iznad vodne linije ili još više [10]. O primjeni ovih osnovnih načela metode vjerojatnosti biti će govora kasnije.

18

Treba istaknuti da je ova metoda objektivna mjera sigurnosti broda i stoga ne postoji potreba za nadopunjavanjem indeksa pregrađivanja s bilo kakvim determinističkim zahtjevima.

Svojstvo metode vjerojatnosti sastoji se u tome da su dva različita broda

istoga indeksa pregrađivanja jednako sigurna. No, međutim nemoguće je pretpostaviti koji će se dio broda naplaviti,

budući da su mjesto i veličina oštećenja slučajne veličine. Vjerojatnost naplavljivanja odjeljka može se ipak odrediti ukoliko se

poznaje vjerojatnost pojave pojedinih oštećenja. Vjerojatnost naplavljivanja odjeljka jednaka je vjerojatnosti svih

oštećenja koja naplavljuju razmatrani odjeljak.

19

Vjerojatnost, pak, da se brod neće prevrnuti ili potonuti kada se naplavi razmatrani odjeljak ovisi o čitavom nizu slučajnih veličina : osnovne karakteristike broda, početni gaz broda, metacentarska visina MG , koeficijent naplavljivosti prostora, vremenske prilike, itd.

Sve su to slučajne veličine u trenutku kada je brod oštećen. Vjerojatnost prebrođenja oštećenja određuje se formulom za ukupnu

vjerojatnost kao zbroj umnožaka vjerojatnosti oštećenja za svaki odjeljak ili skupinu odjeljaka s vjerojatnosti prebrođenja oštećenja tog odjeljka ili skupine odjeljaka.

20

No, međutim na kraju treba istaći i probleme i nedostatke ove metode na koje se nailazi prilikom njene primjene, a to su:

• Nedovoljno točno određena funkcija razdiobe vjerojatnosti s obzirom na trenutno dostupnu statistiku o oštećenjima. Ova statistika uzima u obzir samo brodove koji su potonuli, a ne i ostale slučajeve kod kojih su brodovi bili lakše oštećeni,

• Stvarni kriterij za vjerojatnost prebrođenja oštećenja. Neka stanja oštećenja koja ispadaju kritična primjenom ove metode nisu kritična u stvarnosti za brod,

• Određivanje prikladnih stanja krcanja. Ovdje bi trebalo proširiti proračun na tri stanja. U tom smislu bilo bi prikladnije koristiti stvarna stanja iz Knjige trima i stabiliteta umjesto fiktivnih stanja

21

• Pravilan opis otvora i točki progresivnog naplavljivanja i cjevovoda za

sprečavanje nesimetrične naplave. Indeks pregrađivanja treba biti jednak za dani brod bez obzira kojim ga programom proračunavamo i u kojem projektnom uredu.

• Određivanje stvarnih koefcijenata naplavljivosti pojedinih prostora. • Definiranje minimalnih zahtjeva stabiliteta uzimajući u obzir broj ljudi

na brodu i mogućnost zagađenja okoliša (ispuštanje nafte). • Opis procesa naplavljivanja. Pojašnjenja i pojednostavljenjima opisana su u u literaturi [11] i [12].

22

4.2.1. Razdioba gazova broda

Procjena stabiliteta broda u oštećenom stanju vrši se za dva stanja krcanja broda (najviša pregradna vodna linija, djelomična vodna linija) uz variranje metacentarske visine broda MG u neoštećenom stanju.

Najviša pregradna vodna linija odgovara punom (ljetnom) gazu broda,

dok djelomična vodna linija predstavlja vodnu liniju koja odgovara gazu praznog i opremljenog broda povećanog za 60% razlike između gaza praznog i opremljenog broda, i gaza najviše pregradne vodne linije [10].

23

Razlog korištenja samo dva gaza je u tome što će brodovi ploviti što je moguće puniji zbog ekonomskih razloga, tako da bi naglasak pri proračunu trebao biti na većim gazovima.

Stoga se postignuti indeks pregrađivanja “A” računa kao aritmetička

sredina indeksa za dva stanja krcanja:

( )pf AAA +=21

gdje je:

fi

if spA ∑= - indeks pregrađivanja za najvišu pregradnu vodnu liniju,

pi

ip spA ∑= -indeks pregrađivanja za djelomičnu vodnu liniju.

24

Slika 40. prikazuje razdiobu gazova za brodove za prijevoz suhih tereta i

u skladu s njom uzetu razdiobu gazova za novi standard.

Slika 40. Razdioba gazova broda

25

4.2.2. Opis zahtijevanog indeksa pregrađivanja “R”

Zahtijevani indeks pregrađivanja “R“ postavlja granicu sigurnosti stabiliteta u oštećenom stanju za brodove za prijevoz suhih tereta. Izraz za izračunavanje indeksa “R“zahtijeva veći indeks pregrađivanja za veće duljine brodova i glasi :

( ) 3/10009.0002.0 SLR +=

gdje je :

Ls - pregradna duljina broda u metrima.

26

Pregradna duljina broda Ls je najveća projicirana duljina dijela broda na palubi ili ispod nje (odnosno na palubama ili ispod njih), koja ograničava

vertikalno moguće naplavljivanje kada brod plovi na najvišoj pregradnoj vodnoj liniji [2]. Na slici 41. nacrtana je krivulja zahtijevanog indeksa pregrađivanja, a u ovisnosti o pregradnoj duljini broda Ls.

Slika 41. Zahtijevani indeks pregrađivanja "R"

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 50 100 150 200 250

Ls, (m)

R