Проседание судов на мелководье

Как уже отмечалось, при движении корпуса судна образуются гребни волн у оконечностей и подошва у миделя. Поскольку оконечности, по сравнению со средней частью, обладают меньшей плавучестью, то проис­ходит проседание - увеличение средней осадки судна на ходу по отноше­нию к уровню невозмущенной поверхности воды.

При плавании на мелководье за счет уменьшения просвета под дни­щем судна скорость потока возрастает, а это в соответствии с уравне­нием Бернулли, сопровождается уменьшением давления воды под корпусом и, следовательно, проседание увеличивается. Структура потока под днищем зависит от формы погруженной части корпуса: отношения длины к ширине L/B , коэффициента полноты водоизмещения . Поэтому разные суда проседают по разному: у одних наб­людается преимущественное проседание кормы, у других - носа, а неко­торые увеличивают осадку, не изменяя дифферента.

Как показали модельные эксперименты и натурные испытания, суда небольшого и среднего тоннажа которые имеют характерные острые обводы ( <0,7; ), при проседании увеличивают диффе­рент на корму. Крупнотоннажные суда, для которых характерны более полные обводы ( >0,7; ), при проседании на мелководье пре­имущественно увеличивают осадку носа.

Максимальное проседание наблюдается у судов, когда число Фруда, рассчитываемое по глубине, приближается к единице, т.е. когда ско­рость имеет критическое значение.

При плавании на мелководье с ограниченным запасом воды под килем бывают случаи удара днища о грунт, что может вызвать серьезные повреждения корпуса.

Во избежание аварий необходимо учитывать величину проседания в зависимости от скорости и ни в коем случае не превышать допустимое для данных конкретных условий значение скорости.

Показателем мелководья является отношение глубины к осадке судна H/T.

При плавании в каналах характер потока, обтекающего корпус судна, по сравнению с обширным мелководьем, изменяется под влиянием близости стенок канала, поэтому величина проседания зависит не только от отно­шения глубины к осадке, но также и от отношения площади сечения канала к площади погруженной части мидель-шпангоута. От величины этого отно­шения зависит значение критической скорости для канала, которую назы­вают скоростью насыщения.

5.5 Способы расчета величины проседания на мелководье

В настоящее время существует довольно много способов расчета проседания судов на мелководье, предложенных в нашей стране и за рубежом, разработанных на основе обработки модельных или натурных экс­периментов. В большинстве случаев эти эксперименты проводились для того или иного узкого класса судов, поэтому применение предложенных способов также ограничивается определенными условиями.

Так, для судов малого и среднего тоннажа, для которых характерны относительно острые формы ( <0,7), институтом гидрологии и гидро­техники АН УССР предложены формулы для определения увеличения средней осадки судов на мелководье

при ; (5.13)

при 1,5< , (5.14)

где H - глубина, м; Т_cp - средняя осадка судна, м;g - ускорение силы тяжести (9.81), м/с²;

U - скорость, м/с ; k - коэффициент, зависящий от отношения длины судна L к его ширине B (L/B). Значения k=f (L/B) приведены ниже в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Зависимость коэффициента k от размеров судна

Исследования, выполненные в Канаде на самоходных моделях супер­танкеров, с использованием лазерной измерительной аппаратуры показыва­ют, что у судов этого класса, не имеющих начального дифферента, макси­мальное проседание на мелководье получает носовая оконечность. По ре­зультатам этих исследований предложена формула для определения увели­чения осадки носом у судов, не имеющих начального дифферента:

(5.15)

где Fr_н - число Фруда, рассчитываемое по глубине ; B - ширина судна, м.

Существует и ряд других методов определения проседания на мелководье, основанных либо на применении расчетных формул и таблиц, либо на использовании специальных номограмм. Среди графических методов можно отметить предложенный Национальной физической лабораторией (Англия), предназначенный для крупнотоннажных судов , имеющих отношение L/B» 6,для относительных глубин 1,1£ .

5.6. Универсальный метод расчета проседания на мелководье и в каналах

В отличие от рассмотренных способов определения проседания, при­менимость которых ограничивается определенными условиями, универсаль­ный метод Рёмиша (ГДР) позволяет определить проседание носа и кормы для любого судна, в зависимости от его характеристик. Кроме того дан­ный метод позволяет получить проседание не только на мелководье, но и в каналах полного профиля.

В методе Рёмиша увеличение осадки отдельно носа или кормы на мелководье или в канале рассчитывается по общей формуле

, (5.16)

где Т - осадка той оконечности судна, для которой рассчитывается проседание Т, м;

Н - глубина воды, м; C_v - коэффициент, зависящий от скорости; С_d - коэффициент от формы корпуса.

Коэффициент С_v рассчитывается по формуле:

(5.17)

где V - скорость судна, м/с; V'_кр- критическая скорость по Рёмишу, рассчитываемая для обшир­ного мелководья или канала по-разному.