Влияние штормовых условий на мореходные качества судна

 

Плавание судна в штормовых условиях вызывает следующие негативные явления:

 

Потеря скорости

 

Скорость судна на волнении всегда меньше скорости на тихой воде из-за:

• ветра, волн непосредственно и их вторичное влияние через качку (продольную и поперечную) и рыскание;

• снижение эффективности винта;

• разгона винта;

• снижение скорости движения самим судоводителем.

При плавании в шторм приходится выбирать такую скорость, которая бы обеспечивала безопасный режим плавания. Для приблизительной оценки потери скорости на волнении может быть использована формула Г.Аертсена:

, [м/с]

где m и n – эмпирические коэффициенты;

V₀ – скорость полного хода судна на тихой воде, м/с;

L_{┴ ┴} – длина судна между перпендикулярами, м.

 

 

Рыскание судна

 

Рыскание судна оказывает влияние на скорость движения, уменьшая ее, и на:

• сопротивление корпуса движению из-за переменного угла дрейфа (увеличивает) и перекладок руля;

• длину пути судна, увеличивая ее;

• изменение режима работы гребного винта;

• увеличение расхода топлива.

 

Слеминг

 

Слеминг возникает при продольной качке из-за ударов днища судна о гребни волн. Вероятность ударов днища тем выше, чем больше высота волны и скорость судна. Слеминг наблюдается на встречном волнении, но может быть и кормовым. Избегают это явление снижением скорости или увеличением соответственно осадки носом или кормой.

 

Заливание палубы и удары волн по носу

 

Эти явления вызывают повреждения, как корпуса судна, так и его конструкций и палубного груза. Этого можно избежать, снизив скорость судна или уменьшив осадку носом.

 

Разгон гребного винта и двигателя

 

Напряжения в гребном валу при оголении винта могут возрасти в 2–3 раза. Очень опасен разгон для дизельных двигателей. Избегают это явление увеличением осадки кормой.

 

Влияние штормовых условий на циркуляцию и инерционно-тормозные качества

 

Действие ветра и волнения на судно, находящееся на циркуляции, значительно изменяет элементы циркуляции. Эти изменения характеризуются через угол φ и дистанцию S.

 

Н а приведенном рисунке: 1 – начало циркуляции; 2 – место судна после поворота на 360º на тихой воде; 3 – место судна после поворота на 360º в условиях ветра и волнения.

Влияние ветра и волнения на инерционные характеристики судна во многом зависит от формы корпуса судна. При встречных направлениях ветра до 4 баллов для судов водоизмещением более 10 тыс. тонн уменьшение может достигать 4% по тормозному пути и 18% по выбегу. Влияние ветра на других курсовых углах, конечно же, усиливается. Однако при h_в = 1÷1,5 метра это влияние практически не сказывается.

 

 

 

 

 

 

Выбор курса и скорости при плавании в штормовых условиях

 

Необходимость выбора возникает тогда, когда судно начинает испытывать качку. Величинами, характеризующими качку, являются угол наклонения судна и период, за который совершается одно полное колебание судна. Качка тем стремительнее, чем больше углы наклонения и меньше период. Качка зависит от загрузки судна (остойчивость), характера волнения, скорости движения судна и курсового у гла бега волн.

Опасна качка для судна в том случае, когда период собственных поперечных колебаний совпадает с кажущимся периодом волн. Это явление – резонанс, т. е. Т₁/τ' = 1.

Влияние резонанса сказывается не только при Т₁/τ' = 1, но и в пределе 0,7 ≤ Т₁/τ' ≤ 1,3 или Т₁/0,7 ≤ τ' ≤ Т₁/1,3.

Период бортовой качки судна определяется как: , где h – поперечная метацентрическая высота, м; f – коэффициент, зависящий от водоизмещения, отношения H/B, коэффициентов общей полноты δ и полноты ватерлинии α, который по рекомендациям ИМО равен:

0,88 – для судов каботажного плавания (кроме танкеров) в балласте;

0,80 – для промысловых судов с полными запасами для открытого моря;

0,95 – для промысловых судов с полными запасами для прибрежного лова;

0,60 – для промысловых судов с полными запасами с танками для живой рыбы;

0,62÷1,00 – для морских транспортных судов (кроме танкеров и газовозов) в грузу.

Практически период собственных поперечных колебаний судна определяется как отношение Т₁ = Δt/n, где Δt – показание секундомера, сек.; n – число полных колебаний судна за этот период (обычно за 10 полных колебаний).

Кажущийся период волны определяется: ,

 

где λ – истинная длина волны, м;

V_c – скорость судна, уз;

q – курсовой угол направления бега волны, град.;

с = 1,25√λ – скорость бега волны, м/с.

Знак «+» относится к случаю движения судна против волны, «–» – по волне. Практически кажущийся период волны может быть рассчитан по формуле: τ' = Δt/(n – 1), где Δt – время прохождения нескольких гребней волны, сек.; n – число гребней за это время.

Длину волны на судне можно получить следующим образом: λ = τ'lcosq/Δt, где τ' – кажущийся период волны, сек.; l – расстояние между двумя точками на судне, м; Δt – время, за которое гребень волны проходит расстояние l.

Для облегчения управления судном в шторм служат диаграммы. Наибольшее распространение на практике получила «Универсальная штормовая диаграмма Ю.В.Ремеза», которая приведена в РД 31.60.12-84 «Рекомендации по обеспечению безопасности плавания судов в осенне-зимний период и в штормовых условиях» (РОБПС-84). Она позволяет решать следующие задачи:

• выбор безопасного курса судна в штормовую погоду;

• выбор безопасной скорости плавания судна в штормовую погоду;

• определение резонансных зон бортовой (с погрешностью определяется и килевой) качки;

• определение длины волны, раскачивающей судно;

• построение резонансной зоны на попутном волнении.

Вход в диаграмму для решения этих задач может быть осуществлен тремя путями:

• по длине волны λ;

• по высоте волны h_в;

• по степени волнения.

Т. к. наиболее опасным для судна является его плавание на попутном волнении, то с 01.09.1993 года введено в действие РД 31.00.57.2-91 «Выбор безопасных скоростей и курсовых углов при штормовом плавании судна на попутном волнении».

 

 

Рекомендации предназначены для оценки остой

чивости и безопасности плавания судна в штормовых условиях на попутном волнении с кормовых углов φ = 180º ± β, где 0º ≤ β≤ 45º. Они позволяют: