7. Особые случаи морской практики
7.1 Управление судами смешанного плавания в штормовых условиях
При плавании судна в штормовых условиях необходимо стремиться к
уменьшению ударов ветровых волн по корпусу, заливания и забрызгивания палубы, а также исключению резонансной бортовой и килевой качки.
Своевременный и правильный расчет обеспечивает безопасный выход судна из сложной штормовой обстановки. Методы управления судном в шторм зависят от типа судна, состояния его загрузки, силы и направления ветра и волнения. Поэтому судоводитель должен после расчетов принять решение: идти против ветра и волнения, зайти в порту убежище или дрейфовать.
Плавание против волны. В этом случае принимаются во внимание следующие факторы: сила удара волны в носовую часть судна, прием воды на палубу; килевая качка; сила удара днищем о волну.
Чем больше корпус судна подвержен действию волн, тем сильнее будет удар.
Судно, имеющее дифферент на нос или большую загруженность носовых трюмов, будет стремиться испытывать медленную килевую качку и зарываться носом в волны. Если судно будет иметь большой дифферент на корму, у него будет увеличена рыскливость. Хорошим считается загрузка судна, идущего против волны с дифферентом на корму до 0,5 м или на ровном киле.
На характер качки оказывает влияние изменение скорости судна, которая меняет кажущийся период волны. При снижении скорости суда большого тоннажа иногда начинают принимать воду на палубу, в этом случае целесообразно изменить курс, сохранив скорость.
При курсе против ветровой волны нет резонансной и бортовой качки, кроме сильных ударов волн, но значительны потери в скорости и возможен слеминг.
Слеминг - сильные гидродинамические удары волн о подводную часть корпуса судна, главным образом о днище.
Слеминг возникает, когда:
- судно следует против волны в секторе острых курсовых углов;
- период собственных колебаний судна приближается по величине к кажущемуся периоду волны;
- длина волны равна или больше длины судна (L>L);
- осадка судна носом равна или меньше 1/20 длины судна.
Наиболее тяжелый слеминг возникает, когда L = L.
На курсовом угле волн более 60° слеминг не наблюдается. Для устранения слеминга скорость хода нужно снизить тем больше, чем больше высота волны и чем меньше разница между длиной волны и длиной судна.
Плавание лагом к волне. При волне в борт следует обращать внимание на отношение периодов бортовой качки Т судна и период волны Тв.
Если эти периоды будут равны, т. е. То = Тв, то наступит резонансная качка - наиболее опасное состояние для судна. Во избежание этого следует изменить курс. Изменение скорости практически не будет оказывать влияния на качку.
Плавание на попутной волне. При курсе по направлению бега волн нет резонансной и усиленной бортовой качки, но возможно опасное понижение остойчивости и управляемости судна (особенно небольшого тоннажа). При плавании по направлению бега волн увеличивается рыскливость, судно хуже слушается руля. Возникает опасность заливания кормы и разворота судна лагом к волне. Это может произойти тогда, когда скорость судна будет равна скорости волны и когда оно находится на переднем склоне волны или на ее подошве. В этом случае возможно опрокидывание судна. Курсовой угол волн, при котором уменьшается остойчивость, находится в пределах 180-135°, а опасной является волна с профилем 60-80 % длины судна. Если длина волны больше длины судна, то опасность набегания ее на палубу невелика. При длине волны меньше длины судна возможна значительная килевая качка с оголением гребных винтов, особенно, если скорость судна меньше скорости движения волны. Когда длина судна близка к длине попутной крупной волны, следует иметь скорость судна значительно меньшую, чем скорость движения волн.
7.2 Использование универсальной диаграммы качки при выборе безопасного курса и скорости
Для выбора безопасных курсов и скоростей следует пользоваться универсальной диаграммой качки. Диаграмма показывает характер изменения видимых параметров волн любой длины в зависимости от изменения курса и скорости судна. Построена она для системы волн при регулярном волнении. При волнении, которое принято считать нерегулярным, всегда возможно выделить преобладающую систему волн, измерить направление их бега и видимые периоды. Диаграмма получила название универсальной, так как позволяет решать многие задачи судовождения. Универсальная диаграмма качки состоит из двух частей (рис. 2). Нижняя часть диаграммы представляет собой семейство концентрических полуокружностей и пучок лучей из их центра. Каждая полуокружность соответствует определенной скорости судна в узлах, а каждый луч определенному курсовому углу в градусах направления фронта волны. Наиболее сильная бортовая качка в секторе 78-102°, а в секторе 0-12° и 168-180° наиболее сильная килевая качка. Курсовые углы фронта волны даны в двух значениях: 6 и 174°; 12 и 188°; 18 и 162° и т. д. Удобство такой разбивки градусной сетки обусловлено тем, что курсовой угол фронта волны относительно ДП судна может быть взят как по правому, так и по левому борту. Верхняя часть диаграммы представляет собой семейство кривых. На диаграмме фронт волны расположен из центра О вертикально вверх. По этой вертикальной оси диаграммы нанесены длины волн от 10 до 240 м. Положение ДП судна, параллельное осевой вертикали диаграммы, соответствует судну, идущему лагом к волне, и соответствует курсовому углу q = 0°, а положение, параллельное осевой горизонтали, соответствует курсу, который совпадает с направлением бега волны или навстречу бегу волны q = 90°. Направление бега волны является исходным для графического решения задач с помощью диаграммы. Горизонтальная ось это проекция скорости хода судна на направлении бега волны. Верхняя часть диаграммы представляет собой семейство кривых, где каждая кривая соответствует определенному значению видимого периода волн Т. В левой части нижней половины диаграммы, расположенной левее пунктирной кривой, соответствует случаям, когда скорость бега волны больше скорости судна, а верхняя половина диаграммы соответствует случаям, когда скорость бега волны меньше скорости судна.
7.3 Расчет безопасных курсов
На основе метеоролических данных по району плавания возможно попадание судна в шторм. Направление ветра восточное, сила ветра 4 балла, высота волны 2 м. Период собственных поперечных колебаний определяется по выражению 7.1
Т1=д? (7.1)
где B - ширина судна;
F - коэффициент ( для транспортных судов = 0,74 - 0,92);
д - коэффициент полноты водоизмещения корпуса судна.
Т1= 0,92?= 9,3с
Период продольных колебаний определяется по выражению 7.2
T2 =r?ср (7.2)
где Тср - средняя осадка судна (3,50 м);
r - коэффициент для речных судов (3,0).
T2 =3,0?=5,2 с
При использовании диаграммы при входе по степени волнения находятся точки пересечений горизонтальных линий, проходящих через верхний и нижний концы отрезков шкал бальности, с кривой собственного периода качки Т1, равного кажущемуся периоду ф (резонанс) 9,3с, в точках М и Н. Через точки М,Н проводим вертикальные прямые. Выделяющие на нижней части диаграммы первую резонансную зону. Эта зона заштрихована двойной штриховкой (рис 2).
По вспомогательной шкале прочитываем значение ф1, ф2.
ф1=7,4 с
ф2=13,0 с
Находим точки М1 и М2 пересечения прямой А0М с кривыми
ф1 = 7,4 с
ф2 = 13,0 с
И точки N1 и N2 пресечения прямой B0 N с теми же кривыми. Через точки М2 N1 проводим вертикальные прямые, являющиеся границами второй резонансной зоны заштрихованной одинарной штриховкой. Для избегания усиленной килевой качки следует выбирать курс так, чтобы вектор скорости судна оканчивался вне зоны. 1020 < g < 1140 Рис №2.
рис.2 Универсальная диаграмма Ремеза
7.4 Расчет условий отсутствия слеминга
Слеминг (гидродинамические удары волн в днище носовой части судна) может привести к повреждению обшивки корпуса и судового набора.
Дано. Судно следует навстречу волне. L = 114 м; В = 13,2 м; Тн = 3,4 м; лmax=80м; hвmax=4м.
Условие отсутствия слеминга можно определить по выражению
? A?
где L - длина судна м;
TH - осадка носовой части судна м;
A - коэффициент зависящий от числа Фруда;
л - длина наиболее крупных волн м;
h - высота наиболее крупных волн м.
Число Фруда рассчитываем по формуле 7.4
?= (7.3)
где V -скорость судна м/с
?==0,15
Рассчитав число Фруда, на таблице (рисунок 3) восстанавливаем перпендикуляр до пересечения L/B и на оси ординат снимаем значение А.
==8,63
А=1,12
=33,5
33,5 ? 1,12?60/2
32,5?33,8
По данным расчетам делаем вывод, что при скорости 10 узлов слеминг отсутствует.
рис.3 Значение коэффициента А
Заключение
Таким образом, данная дипломная работа позволила на основе проделанных расчетов оценить безопасность перехода судна по маршруту Астрахань Некка. В качестве безопасного маршрута был выбран маршрут вдоль восточного берега Каспийского моря, ввиду наличия на восточном берегу множества убежищ и сокращения пути следования. По условиям дипломной работы было предположено попадание судна в штормовые условия, на основе чего сделаны расчеты. По результатам расчетов были выбраны безопасные курсы судна для избегания условий резонанса и слеминга. В дипломной работе была решена задача о влиянии ветра и волнения на судно во время шторма.
Список используемой литературы
1. «Книга №1003 “Лоция Каспийского моря”», ГУНиО МО РФ (1997; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №1003 “Лоция Каспийского моря”», 1997 г. / редкол.: А.С. Каменев [и др.]. - С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 1997. - 249 с.
2. «Книга №7207 “Каталог карт и книг. Атлантический океан”», ГУНиО МО РФ (2005; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №7207 “Каталог карт и книг. Атлантический океан”», 2005 г. / редкол.: Н.Г. Калмыкова [и др.]. - С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 2005. - 186 с.
3. Алексеев, А.Н. Навигация и лоция / А.Н. Алексеев - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 256 с.
4. «Книга №9001 “Морской Астрономический Ежегодник”», ГУНиО МО РФ (2009; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №9001 “Морской Астрономический Ежегодник”», 2009 г. / редкол.: В.С. Купреянов [и др.]. - С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 2009. - 425 с.
5. «Книга №4051 “Режим плавания судов в Каспийском море (Сводное описание)”», ГУНиО МО РФ (2005; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №4051 “Режим плавания судов в Каспийском море (Сводное описание)”», 2005 г. / редкол.: А.С. Зарубин [и др.]. - С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 2005. - 127 с.
6. «Рекомендации по организации штурманской службы на судах (РШС-89)», второе издание. Серия «Судовладельцам и капитанам» выпуск №13, ЗАО ЦНИИМФ (1999; Санкт-Петербург). ЗАО ЦНИИМФ «Рекомендации по организации штурманской службы на судах (РШС-89)», второе издание. Серия «Судовладельцам и капитанам» выпуск №13, 1989 г. / редкол.: К.М. Суботин [и др.]. - С. Петербург: ЗАО ЦНИИМФ, 1989. - 114 с.
7. Клементьев, А.Н. Методические указания по оформлению дипломных работ / А.Н. Климентьев, Ю.А. Сандаков, П.Н. Токарев. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 1998. - 10 с.
8. Семин, А.А. Подготовка и осуществление рейса судна: Методические указания по выполнению дипломных работ студентами 6-го курса судоводительского факультета специальности 180402 / А.А. Сёмин. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2005. - 27 с.
9. ГОСТ 7.1 - 2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. - Взамен ГОСТ 7.1-84, ГОСТ 7.16-79, ГОСТ 7.34-81, ГОСТ 7.40-82. - Москва: Государственный комитет Российской Федерации; М.: Изд-во стандартов, 2004. - 4 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
