Где Н —• высота Наводного борта, м 1 страница

Нетоудно видеть, что проводка судов при предельной осадке тре­бует меньшей маневровой полосы, так как углы ветрового дрейфа uorvT быть в несколько раз меньше, чем на глубокой воде.

Значения У^глов сноса от течения 0 можно выбрать из табл. 10.10. Пои забР^{оВОЧнт1 гл}Убине канала H₃<.d нормативные документы рекомендуют скорость течения v_r корректировать коэффициентом

, __ у и гг учитывающим экранирующее влияние стенок прорези»

те” для вход^{3 в та}б^л* выбирается новая скорость течения, рав­

ная V\~k_rVT'

\

Строго говоря, в этом случае, особенно при большей разнице ме­жду осадкой судна и забровочной глубиной, влияние течения следует рассматривать не как снос, а как дрейф от течения по аналогии с вет­ровым дрейфом судна. Как показали натурные наблюдения при про­водке судов по Ленинградскому морскому каналу, такой вывод не ли­шен основания. В этом случае значения углов дрейфа от влияния те­чения могут быть значительно меньше полученных из табл. 10.11 с учетом поправочного коэффициента k_T.

Угол волнового дрейфа судна зависит от соотношения скоростей волного дрейфа v_B и скорости судна V и может быть определен из выражения;

у — arctg . (10.29)

Следует отметить, что волновые углы дрейфа могут иметь боль­шие значения, соизмеримые с углами ветрового дрейфа и сноса от те­чения и значительно влиять на маневровую полосу движения. Так, например, для открытой части Вентспилского морского канала, как показывает расчет, выполненный для теплохода «Маршал Буденный», длиной около 260 м при высоте волны 2 м и скорости судна 4 уз уве­личение маневровой полосы из-за волнового дрейфа при курсовом угле 90° составляет 33 м.

При проводке судов по створам вместо величины V/ sin ф в выра­жение (10.27) следует подставить чувствительность створа р.

10.7. Управление судном в каналах и реках

При движении судна по каналу увеличиваются волнообразование и сопротивление воды, скорость движения уменьшается. Кроме того, для сохранности ложа канала местными правилами плавания преду­смотрено ограничение скорости движения судов.

При смешении судна с оси канала и движении вблизи его бровки возникают силы отталкивания от берега, вследствие чего нос судна стремится развернуться в сторону оси канала, а корма «присасывает­ся» к берегу. Для воспрепятствования такого «присасывания» и обес­печения прямолинейного движения судна вдоль откоса канала руль следует положить в сторону бровки. При этом, если скорость движения вдоль откоса канала уменьшается, то судно уходит в сторону берега, а при увеличении скорости — в сторону оси канала. Необходимо так­же учитывать возможность ухода носовой оконечности судна от мели.

При движении мимо расширенных участков канала вследствие асимметрии обтекания корпуса потоком воды у судна увеличивается рыскливость. При подходе к такому участку оно стремится развер­нуться в сторону расширения, после прохода — в противоположную сторону.

На прямолинейном участке канала судно должно следовать по его оси. Уклонение от оси канала допустимо лишь при расхождении судов. Встречные суда должны первоначально уклониться таким образом, чтобы их левые борта находились примерно на оси канала. Когда расстояние между ними станет равным примерно трем длинам большего из судов, они должны постепенно уклоняться на необходи­мое траверзное расстояние, обеспечивающее безопасное рас­хождение.

Для обеспечения безопасного движения при обгоне в канале боль* шое значение имеет скорость движения при работе главных двигате- лей на минимально устойчивом режиме. Для обгона необходимо вы* бирать прямолинейные участки канала. Траверзное расстояние между судами при расхождении должно быть равным расстоянию между от косом канала и судном. В этом случае обтекание корпусов обоих су­дов будет более равномерным, и явление присасывания будет незначи- тельным.

При расхождении двухвинтового судна желательно работать од­ним винтом, расположенным к осевой линии канала. В этом случае уменьшается отсос воды со стороны берега, к которому подошло судно, что приводит к уменьшению ухода его от откоса.

Для улучшения управляемости судов в момент расхождения час­тота вращения движителей на некоторый момент может быть увели­чена. Это не вызовет резкого увеличения скорости.^,

При встречах и обгонах судов в каналах и реках просадка увели чивается более интенсивно, чем на глубокой воде и это необходимо учитывать судоводителю.

Подходя к глубоким выемкам и поворотам канала, где судовой ход не просматривается, необходимо заранее уменьшать скорость, сле­довать с осторожностью и подавать соответствующий звуковой сигнал, предписанный правилом 34(в) МППСС-72, а также по возможности оповещать другие суда по УКВ-связи о своем подходе к криволиней­ному участку. Судно необходимо вести ближе к выпуклому берегу.

При сильном ветре безопасность расхождения в некоторых случа­ях может быть обеспечена только при остановке одного из встречаю­щихся судов и смещении его с оси канала.

Проходя мимо стоящих у берега судов, необходимо заблаговре­менно снижать скорость движения до минимальной.

При плавании по реке большое значение при управлении судном будет иметь течение.

Контрольные вопросы. 1. Как можно охарактеризовать понятие «узкость» и «мол ководье» с точки зрения управления судном? 2. Что такое критическая скорость при плавании в стесненных условиях? 3. Как влияет мелководье и стесненность судового хода на скорость, управляемость и инерционно-тормозные характеристики судна?

4. В каких случаях просадка носом больше просадки кормой и от чего это зависит?

5. Как проявляется гидродинамическое взаимодействие между судами при встречах и обгонах?

X

Глава 11.УПРАВЛЕНИЕ СУДНОМ В ШТОРМ

11.1. Подготовка к плаванию в штормовую погоду

Плавание в штормовых условиях, несмотря на строгие требова­ния к проектированию и постройке современных морских судов, обла­дающих большой прочностью корпуса и высокими мореходными каче­ствами, остается тяжелой и ответственной задачей.

Управление судном в шторм требует от экипажа и а первую оче­редь от судоводителей знания и учета всех видов воздействия штор­мовых условий на судно.

Воздействие штормового ветра и волнения может принести судну крупные повреждения, если оно надлежащим образом не подготовлено к встрече со штормом и если маневрирование в шторм сопровождает­ся ошибочными действиями судоводителей и в первую очередь ка­питана.

Хорошая морская практика требует, чтобы независимо от района плавания и прогноза погоды судно перед выходом в рейс было готово к любым изменениям погоды. Поэтому подготовка к пла ванию в штор­мовую погоду должна начинаться еще в порту с момента получения рейсового задания.

При составлении грузового плана предусматривается обеспечение общей и местной прочности корпуса судна и его мореходных качеств как на момент выхода из порта, так и при расходовании запасов в те­чение всего рейса. В случае рейса с несколькими пунктами захода, в которых должны проводиться грузовые операции, размещение груза должно обеспечивать возможность крепления грузов с целью сохран­ности на переходе в следующий пункт назначения или при необходи­мости (в незащищенных портах) прекращения грузовых операций и выхода в открытое море па время шторма.

Перед выходом из порта судоводители должны ознакомиться с долгосрочным прогнозом погоды, а при отсутствии фототелеграфной аппаратуры — с серией синоптических карт за предыдущие дни.

Перед выходом судна в рейс:

проводят внешний и внутренний осмотр корпуса и переборок;

в грузовых помещениях проверяют льяла и приемные сетки (пе­ред погрузкой), опробовают в действии 'водоотливные средства, про­веряют исправность водомерных трубок;

танки и цистерны или полностью опорожняют, или полностью за­полняют, чтобы в них не имелось свободных поверхностей жидкости;

задраивают и проверяют горловины всех танков и отсеков и двери водонепроницаемых переборок;

при загрузке грузовых помещений производят тщательную штив­ку, укладку и крепление груза;

осматривают состояние люковых закрытий;

при наличии палубного груза производят надежное крепление его найтовами;

принимают другие меры предосторожности в соответствии с кон­структивными или иными особенностями специализированных судов.

Во время плавания на судне регулярно принимают прогнозы пого­ды, передаваемые береговыми станциями.

При неблагоприятном прогнозе погоды или при появлении при­знаков ее ухудшения судно должно быть подготовлено со всей тща­тельностью к встрече шторма. Для этого:

проверяют задрайку грузовых люков;

проверяют крепление палубного груза, грузовых стрел, спасатель­ных шлюпок и плотов, крепят дополнительно аварийное, шкиперское и другое имущество, в том числе и находящееся в кладовых, на камбузе и в жилых помещениях;

обтягивают весь стальной такелаж и слегка ослабляют расти­тельный;

якоря в клюзах, если необходимо, берут на дополнительные сто­поры, а клюзы цепных ящиков закрывают крышками;

задраивают палубные люки, двери, иллюминаторы и другие отвер­стия, через которые возможно попадание воды внутрь помещений;

проверяют исправность штормовых портиков, шпигатов и других отверстий для стока воды;

трюмные вентиляторы разворачивают по ветру и раструбы закры­вают брезентовыми чехлами;

обеспечивают свободный проход по палубе к мерительным и воз­душным трубкам, портикам и шпигатам, что особенно важно при на­личии палубного груза;

на верхней палубе протягивают штормовые лееры из раститель­ного троса для облегчения хождения людей во время шторма;

проводят другие меры предосторожности исходя из особенностей конкретного судна,

Все подготовительные работы следует проводить заблаговремен­но, так как при сильном ветре, волнении и качке выполнение их ста­новится трудоемким, а иногда и опасным.

Судоводитель всегда должен помнить, что пренебрежение какой- либо мерой предосторожности может привести к тяжелым послед­ствиям.

11.2. Влияние штормовых условий на мореходные качества судна

Потеря скорости судна. Скорость судна на волнении всегда мень­ше, чем в тихую погоду, вследствие:

увеличения сопротивления движению £удна как из-за непосредст- веного воздействия на корпус ветра и волн, так и их вторичного влия­ния через различные виды качки и рыскание судна на курсе; снижения эффективности действия гребного винта; ограничения используемой мощности двигателя вследствие разго­на гребного винта;

намеренного снижения скорости при возникновении ударов кор­пуса о волны (слеминг, удары волн в развал носа), заливания палубы и надстроек, чрезмерных ускорений при качке и др.

Основная часть естественной потери скорости судна обусловлена средним дополнительным сопротивлением, которое вызвано ветром и волнами.

Рекомендации по выбору безопасной скорости, курса или посадки судна исходя из непосредственной оценки ходовых качеств, чрезмер­ных перемещений или ускорений при качке, частоты слеминга или за­ливания палубы предлагались отечественными и зарубежными учены­ми. Первые общие диаграммы, основанные па совместном учете опас­ных последствий шторма, предложены В. Б. Липисом и Д. В. Кондри- ковым в 1972 г.

Штормовые диаграммы В. Б. Липиса и Д. В. Кондрикова предна­значены для оперативного определения безопасного режима движе> ния судна в условиях ветра и волн. Режим движения судна характери­зуется его скоростью, курсовым углом волны, частотой вращения дви­гателя или шагом винта (для судов с ВРШ), осадками носом и кор­мой. Диаграммы составлены с учетом: силы и направления ветра; интенсивности и направления нерегулярного морского ветрового^ волнения;

килевой, вертикальной и бортовой качки судна, сдвига фаз между? ними и профилем набегающих волн;

дополнительного сопротивления движению судна вследствие мор с кого волнения и ветра;

ограничения мощности главного двигателя по защитным пара­метрам;

слеминга, опасность которого оценивается по условиям прочности, днищевых перекрытий корпуса;

снижения эффективности работы гребного винта; разгона гребного винта' и движителя при подсосе винтом воздуха и оголении лопастей в процессе качки; заливания палубы судиа; ускорений в процессе качки.

Цель такой информации — облегчить капитану принятие обосно­ванных решений по обеспечению безопасности судна при плавании ш штормовую погоду. Предлагаемая информация служит вспомогатель­ным средством, не связывающим инициативу капитана и не освобож­дающим его от ответственности за принимаемые решения.

На штормовых диаграммах нанесены кривые допускаемых значе-* ний средней скорости судна, частоты вращения винта или шага ВРШ и используемой мощности главного двигателя при различных осадка носом и кормой для различных курсовых углов волн в зависимости о их высоты. Диаграммы строятся применительно к конкретному судну; или судам одной серии. Удобно пользоваться информацией в виде двух, серий однотипных диаграмм, предназначенных для плавания при боль ших и малых осадках. Для примера на рис. 11.1 приведена штормовав диаграмма для судов типа «Выборг» при малых осадках для курсовог* угла волны <7=0°.

Форма диаграмм может быть различной в зависимости от того, какими средствами располагает судоводитель для управления скоро­стью судна. Используются диаграммы двух основных видов: для судов t одновальной пропульсивной установкой и обычным гребным вин- юм фиксированного шага, когда управление скоростью осуществляв егся с помощью изменения частоты вращения винта, и для судов с од- повальной пропульсивной установкой и ВРШ, т. е. управлением ско­ростью с помощью изменения шага винта. В специальных случаях могут быть учтены и другие особенности судов (многовальные про- пульснвные установки, управление скоростью судна путем одновремен­ного изменения частоты вращения и шага ВРШ и др.).

Линии, отмеченные на диаграмме (см. рис. 11.1) цифрами и бук­вами в кружках, означают:

/ — линии постоянных значений средней скорости судна на вол­нении;

.4 — максимально допустимые скорости судна и частота враще­ния винта по условиям длительной работы двигателя без перегрузки;

В ~~ максимально допустимая скорость и соответствующая час­тота вращения по условиям слеминга для различных значений осадки судна носом (кривые нанесены на диаграмме для теплохода «Выборг» при малых осадках);

С - максимально допустимые скорости и частота вращения по ус­ловиям разгона винта для постоянных значений осадки судна кормой (на рисунке линии С штриховые);

D — максимально допустимая скорость и соответствующая час­тота вращения по условиям заливания палубы для различных значений осадки судна носом;

Е—максимально допустимая скорость и соответствующая частота вращения по условиям отсутствия чрезмерных ускорений.

Каждой точке диаграммы соответствуют определенное сочетание высоты видимых волн, числа оборотов винта, скорости судна, осадок носом и кормой.

Например. Точке М на рис. 11.1 отвечают значительная высота волны h=4,5 м (верхний предел волнения силой 6 баллов, Лз%*“6 м), частота вращения п = »114 об/мин (по вертикальной шкале), скорость судна V*=12,4 уз (по линиям 1), осадка носом d_H — 3,8м) (по линиям Б),осадка кормой 7,0 м (по линиям С)Осадка носом указана от 2,0 м и посадке кормой—от 5,0 м. Веем точкам диаграмм, расположенным левее ограничительных линий, соответствуют допускаемые осадки но­сом du^2,0 м и кормой rf_H^e5,0 м Меньшие осадки при волнении более 5 баллов не допускаются

Для приближенной оценки падения скорости на волнении может быть применена формула Г. Аертсена

&v т

100—— -——+«, (11.1) ^vo ^LP

где Av — падение скорости, м/с;

Vo — скорость на тихой воде, соответствующая проектной мощности, м/с; т и л —эмпирические коэффициенты (табл. 11.1);

L_p— длина судна между перпендикулярами, м

Формула (11.1) получена на основании анализа натурных наблю­дений, проведенных на грузовых судах.

Пример. Длина судна £/>=*165 м, Ко** 16 уз (8,1 м/с). Определить потерю скоро­сти на волнении при волне7,4 м (8 баллов по шкале Бофорта), волнение встреч­ное.

Решение.

/ ^т \I 3600 , \ ,

(~Г^+п) * (~1бГ⁺¹⁸) •'

100 ~ 100 —3,2 м/с (6,2 уз).

Рыскание судна.

В отличие от бортовой, килевой и вертикальной качек рыскание судна относят к дополнительным видам качки.

При оценке влияния рыскания на эксплуатационную скорость суд­на можно выделить следующие основные факторы, действие которых может сказаться на его ходовых качествах:

увеличение сопротивления корпуса вследствие движения судна с переменным по времени углом дрейфа;

увеличение сопротивления из-за перекладок руля; увеличение длины пути, проходимого судном; изменение режима работы гребного винта; повышенный расход топлива и др.

Ориентировочные данные о потерях скорости судна в зависимости от среднего угла рыскания и перекладки руля приведены в табл. 11.2.

Потеря скорости на удлинении пути вследствие рыскания незна­чительна. Например, для углов рыскания ±5° она составляет около 0.12—0,20 %.

При отклонении курса судна до 30—40° от встречного ветра и волнения дополнительное сопротивление может возрастать, что вызы­вает не только непосредственным влиянием ветра, волнения моря и качки, но и повышенным рысканием на курсе.

Наибольшей скорости судно достигает при равенстве предельной тяги винта полному сопротивлению движения. Предельную полезную тягу винт развивает, когда двигатель работает по заградительной ха­рактеристике, ограничивающей мощность и частоту вращения двига­теля при перегрузках в эксплуатации. У дизеля это ограничение бо­лее жесткое, чем у паровой турбины. Кроме того, пропульсивный ко­эффициент судна падает с ростом сопротивления из-за снижения эф­фективности гребного винта, которое зависит от его гидродинамиче­ских качеств. ВРШ в этом случае имеют преимущество перед ВФШ.

Слеминг. Слеминг (днищевой) возникает в процессе продольной качки при оголении носовой оконечности и последующем соударенйи с волной. Большие динамические нагрузки могут привести к серьез­ным повреждениям конструкций корпуса и оборудования. Особенно­сти слеминга как физического явления определяются в основном сов­местным выполнением двух условий: оголением днища и входом его в воду с вертикальной скоростью относительно воды, большей (3-~ -г4) VT7 wr/c. Вероятность опасных ударов тем больше, чем больше высота волн и скорость судна. Наблюдаются они на встречном вол­нении в широком Диапазоне курсовых углов. Поэтому отклонение по курсу от чисто встречного движения не всегда является эффективным средством избегать опасности слеминга. Избежать опасные удары волн легче снижением скорости или увеличением осадки судна носом.

Заливание палубы и удары волн в развал носа судна. Эти явле­ния вызывают повреждения бака, палубного оборудования, трубопро­водов, конструкций люковых закрытий, палубного груза, комингсов грюмов и т. д.

Удары волн в развал носа (бортовой слеминг или вигшнг) сами по себе вызывают вибрацию, вмятины в верхней части наружной обшив­ки носа и в палубе полубака. Многочисленны случаи повреждения груза. Вероятность подмочки груза на практике оказывается примерно вдвое больше вероятности механических повреждений.

Для избежания заливания палубы наиболее рационально снизить скорость судна или уменьшить осадку носом.

Разгон гребного винта и двигателя. Переменные гидродинамические силы и моменты, действующие на винт при качке, могут привести к поломке лопастей, конструкций гребного валопровода, вызвать виб­рацию вала и кормы. Напряжения при оголении винта в гребном валу могут возрасти в 2—3 раза. Разгон винтов более вероятен для судов, на которых вииты имеют малое погружение, большие удельные упо­ры, большие отношения шага к диаметру и частоты вращения. Разгон винта наименее опасен для турборедукторной пропульсивной установ­ки и наиболее неблагоприятен для дизеля. Для избежания опасно­сти разгона винта может служить увеличение осадки судна кормой или маневрирование скоростью на волнении путем снижения шага BPLL1. Судоводители должны уметь рационально пользоваться этими средствами для обеспечения мореходности своих судов.

11.3. Влияние ветра и волнения на циркуляцию и инерционно-тормозные характеристики судна

Циркуляция. В условиях ветра и волнения циркуляция судна гю своей форме значительно отличается от циркуляции на тихой воде. Ха­рактеристиками циркуляции, применяемыми для исследования ее в условиях ветра и волнения, являются угол \f и дистанция циркуля­ции 5 (рис. II.2). Цифрой / обозначена точка начала перекладки руля, цифрой 2 — точка после поворота судна на 360° в условиях безветрия, цифрой 3 -- подобная точка при циркуляции в условиях ветра и волнения.