10.4. Управляемость и инерционные характеристики судна на мелководье и в узкости
Влияние мелководья на управляемость судна проявляется в снижении эффективности пера руля. Происходит это по следующим причинам. Как уже говорилось, движущееся судно имеет перепад давлений вдоль корпуса. В результате этого уровень воды в средней части пониженный, а в районе форштевня и ахтерштевня - повышенный. Перепад уровней воды в кормовой оконечности приводит к тому, что вода, перетекая от повышенного уровня к пониженному, образует попутный поток, скорость которого зависит от величины перепада уровней воды. При движении судна на мелководье перепад давлений (и как следствие - уровней воды) увеличивается по мере приближения скорости судна к ее критическому значению Vкр .
Вращающий момент, создаваемый пером руля, при всех прочих равных условиях зависит от скорости набегающего потока. Увеличение скорости попутного потока при выходе судна на мелководье снижает скорость набегающего на перо руля потока и, как следствие, снижает эффективность рулевого устройства.
Другим фактором, влияющим на управляемость, является то, что при выходе судна на мелководье для сохранения прежней скорости требуются большие энергетические затраты, чем на глубокой воде. Эта дополнительная энергия расходуется на то, что в процесс волнообразования вовлекаются дополнительные массы воды. Таким образом происходит увеличение кинетической энергии движущейся вместе с судном воды, а следовательно, и кинетической энергии системы “судно плюс присоединенные массы воды”.
Увеличение инерционности судна при падении эффективности пера руля приводит к ухудшению маневренных и тормозных характеристик судна.
Увеличение радиуса установившейся циркуляции на мелководье можно приблизительно определить из выражения [10.9] :
|
(10.21) |
где Rоо - радиус установившейся циркуляции на глубокой воде.
Конечно, выражение (10.21) имеет больше информативное значение, чем практическое, т.к. обычно требуется информация об эволюционном периоде циркуляции. Однако, оценив величину изменения радиуса установившейся циркуляции, можно приближенно оценить и степень изменения эволюционного участка циркуляции.
При движении судна в узкости наблюдаются те же явления в поведении судна, что и на мелководье с неограниченной акваторией, только проявляется все это в более резкой форме.
Особенности поведения судна в каналах и реках.
Гидродинамическое взаимодействие между судами, судами и стенками канала
Морской практике известно значительное количество столкновений, которые произошли из-за гидродинамического взаимодействия между судами на малых (траверзных) расстояниях и при плавании в каналах. Маневрирование в каналах и узкостях подразделяется на:
расхождение на встречных курсах;
взаимодействие судов при обгоне;
взаимодействие судов со стенками каналов.
Взаимодействие судов при встречном расхождении схематично выглядит следующим образом:
I. Под влиянием областей повышенного давления обоих судов их носовые части будут стремиться отклониться в разные стороны.
II. Самый опасный момент в ситуации – массы воды от носовых оконечностей устремляются к области пониженного давления и увлекают за собой носовые части обоих судов.
III. В этой ситуации в узком пространстве между бортами скорость V воды увеличивается, давление будет меньше, чем со стороны наружных бортов. Суда будут стремиться сблизиться бортами.
IV. В этой ситуации кормовые части будут находиться напротив областей пониженного давления и будут стремиться друг к другу.
V. Повышенное давление в кормовых оконечностях обоих судов будет их взаимно отталкивать, стремясь отвести друг от друга.
Такое взаимодействие судов проявляется сильнее при расхождении судов на больших скоростях и на малых расстояниях между ними. Большему влиянию подвергается меньшее из встречных судов.
Рис. 10.9 Взаимодействие судов при встречном движении