Ежедневно по Керчь-Еникальскому каналу проходят множество судов, совершая как международные, так и каботажные рейсы. Керчь Еникальский канал — единственный выход из Азовского в Черное море, поэтому экономика портов Азовского моря сильно зависит от возможности быстрого и безопасного прохода по каналу. Пропускная способность канала — до 150 судов в сутки, ежедневно в 2017 году проходило до 60 судов. В связи с постройкой моста через Керченский пролив были внесены изменения в габариты судов, которым разрешено проходить через канал. Помимо размеров судна, также необходимо учитывать гидрометеорологические и сезонные явления, такие как туманы, обледенения, шторма. В таких условиях для обеспечения безопасности судоходства необходимо иметь систему поддержки принятия решений оператора ЦРДС (центр разделения движения судов), которая сможет с достаточной точностью оценивать ширину полосы движения судна и тем самым позволит оценить риски прохождения канала.
Ключевые слова: безопасность, полоса движения судна, канал, узкость, проводка судов.
После постройки моста через Керченский пролив изменилась пропускная способность пролива, изменились параметры судов, допущенные к прохождению через канал. В соответствии с Приказом Министерства транспорта РФ от 21 октября 2015 г. N 313 «Об утверждении Обязательных постановлений в морском порту Керчь», пунктом 48, к проходу через Керчь-Еникальский канал допускаются суда длиной до 252 метров. Последние изменения в данный приказ внесены Приложением к приказу от 16 марта 2018 года и вступили в силу с 20 апреля 2018 года. В соответствии с ним накладывается ряд ограничений на скорость судна на разных участках Керченского пролива. Максимально допустимая осадка 8 метров, а также есть ряд частных правил — к примеру суда длиной более 215 метров допускаются только при сопровождении буксиров, или требования к лоцманской проводке через мост для судов разной длины и рода деятельности.
Цель данной работы — определить, насколько принятые размеры судов соответствуют критериям безопасности, и насколько оправдано такое ограничение с точки зрения экономики. Установленные правилами параметры судов, которые могут проходить по каналу, и введенные ограничения по времени суток не всегда достаточно обоснованы. В результате государство теряет возможные доходы в бюджет.
Габариты судов определяются исходя из физических характеристик каналы — ширины, глубины, протяженности, высоты мостов над ним, формы фарватеров, типа грунта и т. д.
При оценке максимальной допустимой высоты надводной части судна достаточно учесть высоту мостовых арок над уровнем моря, учитывая суточные и сезонные изменения уровня воды (приливы, отливы).
Для оценки допустимой осадки необходимо учитывать глубину судоходной части канала, величину проседания судна в зависимости от скорости судна, типа грунта, формы канала.
Более трудоемким является оценка текущей ширины полосы движения судна, так как со временем она изменяется значительнее всего. В самом простом виде ширина полосы движения зависит от геометрических размеров судна и угла дрейфа. Расчетная формула:
, (1)
где B — ширина полосы движения; L, Bc — длина и ширина судна соответственно; С — суммарный угол сноса и дрейфа.
При смене курса появляется дополнительный угол дрейфа на циркуляции β, который учитывается вместе с углом дрейфа. В данном случае полоса движения будет шире, это предусмотрено в Нормах Проектирования Морских каналов РД31.31.47–88 [1]. В местах поворота делают увеличение ширины фарватера (рис. 1).
Рассмотрим диапазон возможных значений дрейфа в проливе и зависимость ширины полосы движения судна от значений дрейфа. Предполагаемый угол дрейфа является результатом экспертной оценки, основанной на опыте многих ситуаций, то есть можно считать его случайной величиной, мат ожидание которой равно величине дрейфа по мнению эксперта. Тогда можно посчитать математическое ожидание ширины полосы движения судна mB в зависимости от мат. ожидания угла дрейфа mC (Таблица 1). Тогда можно преобразовать формулу (1) в формулу (2).
(2)
Рис. 1. Пример расширения канала на повороте
Таблица 1
|
|
L/B |
mc |
|||||||
|
1,00 |
3,00 |
5,00 |
7,00 |
9,00 |
11,00 |
13,00 |
15,00 |
||
|
6 |
1,10 |
1,31 |
1,52 |
1,72 |
1,93 |
2,13 |
2,32 |
2,52 |
|
|
7 |
1,12 |
1,36 |
1,61 |
1,85 |
2,08 |
2,32 |
2,55 |
2,78 |
|
|
8 |
1,14 |
1,42 |
1,69 |
1,97 |
2,24 |
2,51 |
2,77 |
3,04 |
|
|
9 |
1,16 |
1,47 |
1,78 |
2,09 |
2,40 |
2,70 |
3,00 |
3,30 |
|
|
10 |
1,17 |
1,52 |
1,87 |
2,21 |
2,55 |
2,89 |
3,22 |
3,55 |
|
|
11 |
1,19 |
1,57 |
1,95 |
2,33 |
2,71 |
3,08 |
3,45 |
3,81 |
|
|
12 |
1,21 |
1,63 |
2,04 |
2,45 |
2,86 |
3,27 |
3,67 |
4,07 |
|
|
13 |
1,23 |
1,68 |
2,13 |
2,58 |
3,02 |
3,46 |
3,90 |
4,33 |
|
Среднеквадратичное отклонение случайной функции Z составит:
СКО изменчивости ширины полосы движения составит (Таблица 2)
Таблица 2
|
|
L/B |
|
||||
|
1,00 |
2,00 |
3,00 |
4,00 |
5,00 |
||
|
6 |
0,10 |
0,21 |
0,31 |
0,42 |
0,52 |
|
|
7 |
0,12 |
0,24 |
0,37 |
0,49 |
0,61 |
|
|
8 |
0,14 |
0,28 |
0,42 |
0,56 |
0,70 |
|
|
9 |
0,16 |
0,31 |
0,47 |
0,63 |
0,78 |
|
|
10 |
0,17 |
0,35 |
0,52 |
0,70 |
0,87 |
|
|
11 |
0,19 |
0,38 |
0,57 |
0,77 |
0,96 |
|
|
12 |
0,21 |
0,42 |
0,63 |
0,84 |
1,05 |
|
|
13 |
0,23 |
0,45 |
0,68 |
0,91 |
1,13 |
|
Полученные результаты позволяют оценить вероятности свершения событий изменения маневренной полосы в пределах габаритов ширины канала.
где 
, 
— границы габаритов судового хода; 
— случайная величина ширины маневренной полосы движения судна; ф — функция Лапласа.
Для оценки навигационных рисков прохода по Керчь-Еникальскому каналу и через Крымский мост можно «применить правило трех сигм», благодаря которому можно оценить вероятность свершения события:
Выводы
Предельные с вероятностью P=0,997 значения ширины полосы движения судна длиной более 220 метров при больших углах дрейфа и циркуляции превосходят параметры судоходного фарватера шириной 120 метров, такая ситуация опасна, поэтому ограничение судоходства при сильном ветре и течении и обязательное буксирное сопровождение вполне обоснованно.
Мостовая арка практически не накладывает ограничений на ширину полосы движения, но сильно ограничивает высоту надводной части корпуса судна. Поэтому, суда длиной свыше 252 метров пропускать можно, однако вряд ли хоть одно такое судно будет иметь высоту от киля до топа пеленгаторной менее 41 метра.
Для уменьшения навигационных рисков следует увеличить точность измерений. Влияние ветра и течения на каждое отдельное судно следует учитывать отдельно, однако существующие ограничения на навигацию при скорости ветра до 14 м/с и 17 м/с вполне оправданы
Перспективы дальнейших исследований.
В условиях плавания по КЕК для обеспечения безопасности судоходства было бы весьма полезно иметь систему поддержки принятия решений оператора ЦРДС, которая сможет с достаточной точностью оценивать ширину полосы движения судна при различных погодных условиях.
Такая система позволит прогнозировать модель поведения каждого конкретного судна в канале, составить наиболее безопасную модель управления судном.
Литература:
1. Г. Б. Вильский, А. С. Мальцев, В.В Бездольный, Е. И. Гончаров Навигационная безопасность при лоцманской проводке судов.– Одесса: Феникс, 2007.-330 с.
2. Воробьев Ю. Л. Гидродинамика судна в стесненном фарватере.– С.-Петербург: Судостроение, 1992. -135 с.
3. Нормы проектирования морских каналов. PД 31.31.47–88. — М.: В/О «Мортехинформреклама», 1988. — 52 с.
4. Мальцев А. С. Теория и практика безопасного управления судном при маневрировании. Дис.докт. техн. наук: 05.22.16.-Одесса, 2007.-395 с.
5. Управление судном / Демин С. И., Жуков Е. И. и др. — М.: Транспорт, 1991. -359 с.
