Где L — длина судна, м.

Расчеты показывают, что, например, для dlH=0,9 увеличение выдвига на мелководье по отношению к выдвигу на глубокой воде составляет 62 %. а при <////=0,5 — около 17 %.

Как видно из приведенного анализа, количественное изменение параметров циркуляции на мелководье по сравнению с глубокой во­дой может быть существенным и судоводитель обязан это учитывать при плавании в стесненных условиях.

Эта информация необходима и для разбора аварий, связанных со столкновением судов и посадкой на мель.

Уменьшение угла дрейфа на мелководье является благоприятным обстоятельством, поскольку оно позволяет увеличивать размеры судов для беспрепятственного прохождения лимитирующих поворотов. Сни­
жение падении скорости на циркуляции в условиях мелководья объяс­няется резким уменьшением углов дрейфа.

При движении судна на мелководье основное влияние на его инер­ционно-тормозные характеристики оказывают три фактора: увеличе­ние сопротивления воды, увеличение присоединенных масс и моментов инерции, изменение коэффициента влияния корпуса на движитель.

Увеличение сопротивления воды приводит не только к уменьше­нию инерционности судна, но и к снижению его начальной (устано­вившейся) скорости при одинаковой частоте вращения винта.

Увеличение присоединенных масс и моментов инерции на мелко­водье увеличивает пропорционально инерционность судна и частично компенсирует влияние увеличения сопротивления воды. Кроме того, увеличение присоединенного момента оказывает стабилизирующее влияние на траекторию судна при свободном и активном тормо­жении.

При движении на мелководье коэффициент упора винта по срав­нению с глубокой водой увеличивается.

Кроме того, на мелководье возникает необходимость снижения частоты вращения винта вследствие перегрузки двигателя.

Оценка влияния мелководья на инерционно-тормозные характе­ристики судна существенно зависит от того, при каких начальных ус­ловиях производить сравнение. Если сравнивать тормозные пути при одинаковых режимах движения, то тормозные пути на мелководье будут меньше аналогичных на глубокой воде на 20—30 %. Однако со­отношение существенно- изменится, если, сравнивать тормозные пути при одинаковых начальных скоростях. Так, например, для теп­лохода «Борис Бувин» сокращение тормозного пути на глубине 8 м при маневре с полного маневренного хода на полный задний состав­ляет 33%, однако это происходит в основном из-за снижения скорос­ти на мелководье при том же режиме движения с 12,9 до 11,1 уз. Ре­альное сокращение тормозного пути со скорости 11,1 уз составило 4,4 %, т. е. логично, что более правильно сопоставлять для практи­ческих целей инерционно-тормозные свойства при одинаковых началь­ных скоростях на глубокой воде и мелководье.

Результаты моделирования, подтвержденные натурными наблю­дениями, показывают, что выбег судна S_B при свободном торможении на мелководье всегда меньше, чем на глубокой воде. На рис. 10.3 при­ведены значения среднеквадратической погрешности bS_a(V) = = («S„oo—S_9m)/S_bоо в зависимости от соотношения глубины и осадки H/d и числа Фруда по глубине F,h = VlVgH. Как видно из рис. 10.3, (VS„ значимо только на предельном мелководье и больших скоростях. Практически во всем диапазоне 6<S_B(V) 10 %, т. е. сопоставимо с ючносгыо определения инерционно-тормозных согласно НШС.

При активном тор*можении на мелководье возможно как относи­тельное сокращение тормозного пути, так и его увеличейие по сравнению с той же начальной скоростью на глубокой воде. На рис. 10.4 приве­дены 65, при активном торможении на предельном мелководье Н/Т= = 1,25 в зависимости от F_{I U} и соотношения между упором винта на задний ход и сопротивлением воды в начале торможения k—P«._xIRu При больших начальных скоростях, когда F_r ^0,5 и fe<11 1,2, тор­мозные пути сокращаются на 2—10 %. При торможении с малых на­чальных скоростей (Л _н^0,4) реверсом при полном или среднем зад­нем ходе (А?;>3) тормозные пути на предельном мелководье на 2—

Рис. 10.3 Относительное измене- Рис 10.4. Относительное изменение тормоз ние выбега судна на мелко- ного пути судна на мелководье:

ВОДЬе А — эксперимент па теплоходе «Профессор

УЗгов*

6 % больше, чем на глубокой воде. Однако аболютное значение этого увеличения пренебрежимо мало и ниже точности экспериментального определения S_T. Для теплохода «Борис Бувин», например, это увели­чение не превысило 10—15 м.

Учитывая результаты моделирования и экспериментальных про­верок, можно признать нецелесообразным создание специальной до­полнительной информации по учету влияния мелководья па инерцион­но-тормозные характеристики судна. При плавании на мелководье следует использовать имеющуюся на судне основную информацию, ин­терполируя значение выбега и тормозного пути между соседними гра­фиками на фактическую скорость судиа на мелководье. Для удобства интерполяции можно модернизировать вид основной информации, име­ющейся на судне в соответствии с требованиями ИМО и НШС. Ука­занные требования не определяют горизонтальное расстояние между соседними графиками. В обычной практике эти расстояния делают равными. Если расстояния между линиями движения судов сделать^ не равными, как это принято, а пропорциональными In V_H при сво­бодном торможении и пропорциональными V²„ при активном тормо­жении и оцифровать горизонтальную шкалу в узлах, то имеется воз­можность практически линейной интерполяции S(K) для всех проме­жуточных значений начальных скоростей.

10.4. Просадка судов при плавании на мелководье, ш каналах и реках

При движении судов происходит изменение их положения на пла­ву по отношению к свободной поверхности и дну водоема. Существен­ное изменение посадки (просадки судна) наблюдается в условиях мелководья, в каналах, реках и других стесненных условиях.

Аналитический метод расчета посадки судна на ходу в условиях глубокой воды был разработан Ю. Н. Поповым. Удовлетворительное соответствие результатов теоретического расчета, основанного на ис­пользовании линейной теории волн, с экспериментом получается в ток случае, если изменение средней осадки и угла дифферента рассматри­вается как сумма двух составляющих, одна из которых вызывается действием гидродинамической вертикальной силы или соответственно

дифферентующего момента, а другая — перераспределением погру­женного объема из-за волнообразования. В этом случае:

Ad=Ad„4-A</„; = Аф„,

где \d — изменение средней осадки судна на ходу, м; ф — угол дифферента судна иа ходу, град;

V/д — изменение средней осадки судна от действия гидродинамической вертикаль­ной силы, м;

Лф_д — изменения угла дифферента под действием гидродинамического дифферен­тующего момента, град;

Афв — соответственно изменение средней осадки и угла дифферента из-за волнооб-

Разования.

Расчеты просадки судов на мелководье, если брать за основу вы­ражения (10.10), чрезвычайно трудоемки.

При сравнительно малых докритических скоростях движения судна на мелководье, каналах, реках снижается роль собственного волно­образования судна. Перераспределение погруженного объема судна на ходу может быть приближенно объяснено изменением уровня сво­бодной поверхности воды из-за наличия стесненности фарватера.

Приращение осадки судна при движении по мелководью в общем случае объясняется уменьшением гидростатического давления воды под днищем корпуса судна. Это уменьшение является следствием уве­личения скорости обтекания днища водой из-за стесненности потока, понижения уровня воды у бортов, а также условий волнообразования у движущегося судна. Работающие гребные винты также влияют на просадку судна.

Вопросом приращения осадки при движении судна в стесненных условиях занимались многие советские и зарубежные исследователи. В результате теоретических и экспериментальных исследований разра­ботано большое количество методов и эмпирических зависимостей для определения просадки судна в различных условиях плавания и конст­руктивных особенностей судов. Наиболее общее решение имеет так на­зываемый классический метод. Этот метод основывается на непосред­ственном применении закона Бернулли и закона неразрывности жид­кости. Модифицируя уравнение Бернулли и принимая, что величину давления р можно выразить высотой водяного столба над условным уровнем //, уравнение Бернулли примет вид

(10.11)

где Я — глубина, м;

(/ — скорость потока воды, омывающего судно, называемая скоростью встречного потока» м/с;