Подготовка и управление судном при плавни в штормовых условиях.

Под штормовой погодой понимают такие метеорологические условия, когда ветер и волнение представляют опасность для плавания судов и составов. Плавание в штормовых условиях является тяжелой и ответственной задачей, поэтому судно и экипаж всегда должны быть готовы к резкому изменению погоды. После получения штормового предупреждения о нем докладывают капитану, усиливается наблюдение за гидрометеорологической обстановкой, устанавливается постоянная радиовахта, проверяется связь и сигнализация, оценивается ожидаемое волнение и степень опасности для судна или состава, предупреждаются экипаж и пассажиры. Капитан оценив ситуацию должен принять решение о целесообразности дальнейшего движения (маршруте, курсе и скорости судна) или об уходе в порт-убежище, укрытие. Если волнение и скорость ветра превышают ограничения, установленные для данного судна или состава Российским Речным Регистром капитан должен прервать рейс и направиться в ближайшее убежище.

Подготовка судна и состава для плавания в штормовых условиях сводится к обеспечению водонепроницаемости корпуса, повышению мореходности, обеспечению безопасности пассажиров и экипажа, сохранности грузов, запасов, палубных механизмов и устройств, проверкам и дополнительному креплению всех предметов и грузов, которые могут сдвинуться и упасть при качке и ударах волн. В перечень необходимых мероприятий должны включаться:

- судоводители должны знать гидрометеорологическую обстановку в районе плавания;

- грузовой план должен учитывать возможные погодные условия, крепление груза в трюме ин палубе;

- проверку состояния остойчивости судна, устранение крена и излишнего дифферента;

- добалластировку порожнего или недозагруженного судна;

- проверку и исправность всех осушительных и водоотливных средств;

- танки и цистерны должны быть заполнены или опорожнены во избежание свободных поверхностей;

- проверку задраивания горловин танков и отсеков, водонепроницаемых переборок, закрытие крышек трюмов, иллюминаторов, лацпортов и т.п.;

- проверку крепления палубного груза, грузовых стрел, спасательных шлюпок и плотов, аварийного ,шкиперского и другого имущества в т.ч. в кладовых, камбузах, служебных, жилых и пассажирских помещениях;

- обтяжку всего стального такелажа и ослабление растительного;

- якоря в клюзах взять на дополнительные стопоры, а клюзы цепных ящиков закрыть крышками;

- проверку состояния штормовых портиков, шпигатов и других палубных сточных отверстий;

- закрытие воздухозаборы трюмных вентиляторов чехлами или крышками;

- обеспечение свободного прохода к мерительным и воздушным трубам, портикам и шпигатам;

- на верхней палубе натянуть штормовые леера из растительного троса для движения людей;

- удлинение буксирного троса при условии соотношения его длины кратно длине волны.

Основные факторы воздействующие на судно – ветер и волнение. Ветер оказывает большое воздействие на суда с большой площадью парусности и малой осадкой т.к. увеличивает сопротивление движению, ухудшает управляемость, вызывает ветровой крен и дрейф. Основную опасность при штормовом плавании представляет волнение вызывающее качку, значительные напряжения корпуса и удары волн.

При плавании в штормовых условиях различают: штормование и штормовое плавание.

Штормование судов – особый вид маневрирования, выполняемого с целью исключения или уменьшения опасного воздействия на судно ветра и волнения. Основные способы штормования – маневрирование носом против волны и ветра, носом по ветру, лагом к волне и ветру, дрейф без хода на якоре. Выбор способа зависит от характера ветрового волнения, размеров и обводов судна, габаритов пути и расположения навигационных опасностей.

Главной опасностью для судов и составов является качка и ее вредные последствия. Наиболее неблагоприятный характер качки в условиях резонанса, когда колебания масс воды совпадают с собственными колебаниями судна.

Штормование носом против волны рекомендуется применять если длина судна превышает длину волны в 2-3 раза, при этом не следует иметь большую скорость судна во избежание ударов волн.

Штормование по волне возможно при отсутствии или большой удаленности опасностей по направлению движения судна, при условии не ухудшения штормовых условий. Ткое маневрирование рекомендуется судам с дифферентом на нос, малозагруженным и в балласте, с большой парусностью смещенной к носу и малой мощностью. Скорость движения выбирается с учетом достижения минимальной качки.

К штормованию судна в положении лагом к волне прибегают в тех случаях, когда движение против волны или по волне не может быть применено по условиям плавания. В этом случае судно испытывает сильную бортовую качку, и данный способ следует применять в исключительных случаях. Для судов с большой парусностью он не применим при сильном шквальном ветре.

При активном дрейфе применяют плавучие якоря поддерживающие нос или корму судна против ветра и волны, уменьшающие рыскание судна (изготовить плавучий якорь можно на судне из имеющихся бревен, досок, брезента, парусины и т.п.). Способ более применим для небольших судов, а также судов потерпевших аварию, не имеющих хода, потерявших управляемость. Плавучий якорь вытравливают за борт с носа или кормы на прочном тросе длиной не менее 1,5-2х длин волны.

Штормование на якоре применяется во всех случаях , когда по условиям плавания дрейф не допустим. Желательна отдача двух носовых якорей, судно должно удерживаться носом против ветра и волны в т.ч. рулями, подрабатывая движителями «вперед» не допуская движения в сторону якорей. К штормованию судов на открытой якорной стоянке следует прибегать как к вынужденной мере (судно на волнении потеряло управляемость, встает лагом к волне, ложится лагом).

Штормовое плавание – плавание судов в условиях сильного ветра и волнения с целью продолжения рейса. Производится в тех случаях, когда штомование не является обязательным.

Методы управления судном в штормовую погоду зависят от типа судна, состояния его загрузки и волнения. Уменьшение опасного воздействия волн на судно в штормовых условиях достигается выбором наиболее благоприятного курса по отношению к волн и скорости на основании расчетов с тем, чтобы не допустить резонансной качки и ослабить динамические нагрузки на корпус судна.

Судно идущее против волны будет испытывать медленную килевую качку и зарываться носом в волны, если у судна большой дифферент на корму оно будет рыскать и его трудно удержать на курсе, поэтому приемлем небольшой дифферент на корму.

На характер качки судна оказывает влияние изменение его скорости, которая меняет кажущийся период волны. Однако снижение скорости не всегда уменьшает, а повышение скорости увеличивает килевую качку, а судно оказывается в худшем положении. В таком случае целесообразно изменить курс, сохранив скорость.

При плавании против волны возникает слеминг – сильные гидродинамические удары волн о подводную днищевую часть корпуса судна, он возникает когда:

- судно следует против волны в секторе курсов 20⁰ на оба борта от направления против волны;

- период собственных колебаний судна приближается по величине к кажущемуся периоду волны;

- длина волны равна или больше длины судна λ ≥ L;

- осадка носом равна или меньше 1/20 длины судна;

- наиболее тяжелый слеминг возникает когда λ=L

Плавание лагом к волне при котором следует обращать внимание на отношение периодов бортовой качки судна и волны. Если эти периоды будут равны, наступит резонансная качка – наиболее опасное состояние судна. ВО избежание этого следует изменить курс, т.к. изменение скорости практически не повлияет на качку.

Плавание на попутной волне - когда судно идет по волне, основное внимание следует уделять управляемости судна, его скорости и остойчивости. При плавании по волне судно хуже слушается руля, увеличивается рыскливость. В этом случае возникает опасность заливания кормы и разворота судна лагом к волне, это возникает при движении судна с одинаковой скоростью с волнами, если длина волны больше длины судна – опасность набегания ее на палубу судна не велика. При длине волны меньше длины судна – возможна значительная килевая качка и оголение движителей, особенно если скорость судна меньше скорости волн. Если судно идет с попутной крупной волной и длина судна близка к длине волн, следует иметь скорость значительно меньшую, чем скорость движения волн.

Наиболее близкие к резонансному, режимы качки наблюдаются при следующих зависимостях:

- для бортовой качки 1,3 ≥ Т₂/τ¹ ≥ 0,7 ; - для килевой качки 1,3 ≥ Т₁/τ¹ ≥ 0,7 ;

где: Т_{2 – период бортовой качки, с;} Т₁ – _{период килевой качки, с;} τ¹ – _{кажущийся период волны, с.}

Кажущийся период волны определяют путем замера секундомером промежутка времени между двумя последовательными гребнями волн по формуле τ¹ = λ / 1,25√λ ± 0,51υ cosα

где: λ – длина волны, м; υ – скорость судна, узл. при движениии против волны «+», по волне « - «; α – КУ бега волны град.

Периоды килевой Т₁ и бортовой Т₂ качки, определяют на основе натуральных наблюдений по формулам: Т₁ = k_1√T; Т₂ = k₂B_√h; где k_1, k_{2 – коэффициенты} k_{1 =} 3 _{для груженых судов,} 4 - _{для порожних;} k_{2 =} 0,81;

Т – _{осадка судна, м ;} В – _{ширина судна, м;}h – _{поперечная метацентрическая высота., м.}

При плавании на глубокой воде задачу выбора курса и скорости для предотвращения резонансной качки можно решить используя универсальную штормовую диаграмму Ю.В. Ремеза. Для этого на известной длине волны λ, отложенной в центре диаграммы по вертикальной оси, определяют точки пересечения горизонтали, соответствующей данной длине волны, с кривыми кажущегося периода волны r, которые соответствуют периодам килевой Т₁ или бортовой Т₂ качки. Проекции этих точек на ось абсцисс дадут значения скорости υ_{1 =} υsinα, при которых будет наблюдаться резонансная качка. Найденные значения 0,7 и 1,3 Т₁ и Т₂ покажут крайние значения , между которыми заключена зона неблагоприятных режимов бортовой и килевой качки. Курс и скорость подбирают таким образом, чтобы значения υ₁ находились вне резонансной зоны.

Одним из сложных маневров во время шторма является поворот, выполнению которого во избежание опрокидывания судна должна предшествовать тщательная подготовка и правильная оценка воздействия на судно волнения и ветра в процессе этого маневра. Весь маневр можно разделить на две части: первую, от момента, когда судно начинает поворот до того момента , когда оно повернет на 90⁰, и вторую когда судно завершает оборот поворачиваясь от 90 до 180⁰.

Поворот под ветер менее опасен, чем поворот на ветер. В первой части маневра ветер способствует повороту: когда судно повернет на 90⁰, оно уже не будет иметь большого крена от циркуляции. Входить во вторую часть поворота следует как можно быстрее. Так как при незначительной скорости судно получает большой дрейф под ветер.

При повороте на ветер или против волны при условии, что период собственных поперечных колебаний Т₂ больше кажущегося периода волны r¹, первую часть поворота выполняют на малом ходу, а вторую на больших оборотах движителей. Если же Т₂ меньше r¹, первую часть поворота выполняют на среднем или полном ходу, а вторую, когда ветер воздействует на противоположный борт и помогает повороту – на больших оборотах движителей.

Вопросы управления судном при плавании в штормовых условиях и решение связанных с этим задач рассматриваются на практическом 2-х часовом занятии № 5.2.