10. Почему управляемость судна на заднем ходу хуже, чем на переднем?

На заднем ходу перекладка руля также вызывает появление силы Р_РY и действие момента Р_РY*L/2 и возникновение дрейфа судна. Появление дрейфа сопровождается возникновением силы R_Y и действием момента R_Y*ℓ. Однако действие момента R_Y*ℓ противоположно по направлению действию момента Р_РY*L/2.

Таким образом, разворот судна на заднем ходу будет происходить под действием разности моментов:

R_Y

M= Р_РY*L/2 - R_Y*ℓ.

Р_РY

Р_РY

Р_РY

L/2

G

ℓ

M

Рис.6.4. Действие руля на заднем ходу.

Поэтому управляемость судна под действием руля на заднем ходу значительно хуже, чем на переднем. Выход из установившейся циркуляции заднего хода с помощью одного руля практически невозможен.

Р_РY – поперечная гидродинамическая сила (подъемная сила), Р_РX –продольная гидродинамическая сила (сила лобового сопротивления).

поперечной гидродинамической силы на корпусе судна «R_Y»,

11.

Центр парусности - общий центр площадей всех парусов на судне, поставленных в диаметральной плоскости, т. е. вдоль судна. Знать расположение центра парусности и центра бокового сопротивления (ЦБС) важно при проектировании и вооружении парусного судна, так как от правильного взаимного расположения центра парусности и центра бокового сопротивления, называемого центровкой парусов, зависит скорость и управляемость судна. Если центр парусности поместить сзади ЦБС, то судно при нулевом положении руля будет поворачиваться носом против ветра, или, как говорят, приводиться. Если же центр парусности вывести впереди ЦБС, то судно будет поворачиваться носом по ветру, т. е. уваливаться. Чтобы избежать этого, мачты (или мачта) устанавливаются с таким расчетом, чтобы центр парусности находился впереди центра бокового сопротивления на 7-13 % от длины судна по грузовой ватерлинии.

12.

Испытания проводятся при скорости до 8 м/с и волнении моря до 3 баллов. Измерения следует выполнять, как минимум, три раза для получения более точных результатов. Частные значения одного из маневренных элементов судна в ряду многократных его определений не должны отличаться от осредненного значения более чем на 10%. Тормозное расстояние - расстояние, проходимое судном от момента подачи команды на телеграф до момента достижения судном заданной скорости или полной его остановки. Инерционное расстояние при переходе со скорости вперед на стоп ограничивается точкой, где скорость судна уже не обеспечивает его управляемость или становится равной 20% от полной. Измерения делаются для двух водоизмещении судна - в грузу и в балласте. В последующем, при расчете маневра по данным таблицы маневренных элементов, следует учитывать влияние на движение судна мелководья, гидрометеорологических и других факторов, которые могут существенно исказить значения величин, полученных в других условиях испытаний. Минимальные глубины для определения скорости судна рассчитываются по формуле академика А.Н. Крылова:

Н =(1,5 V2+Т )/g

где Н - глубина, м ; V - скорость судна, м/с; g - ускорение свободного падения g=9,81 м/с2 ; Т - осадка судна, м.

Для практически полного исключения влияния глубины на скорость в НШС-82 рекомендуется определять скорость при глубине H >6Tср. Скорость в каждом режиме определяется с точностью до 0,1 уз. При определении скорости по частоте вращения винта необходимо учитывать следующее: - Увеличение водоизмещения на 5% вызывает уменьшение скорости приблизительно на 1%; - обрастание подводной части корпуса может вызвать потерю скорости до 30%; - дифферент и крен судна вызывают потерю скорости. Точное определение скорости обеспечивается при длине пробега 1 миля при V <12 уз, 2 мили при V от 12 до 24 уз, 3 мили при V > 24 уз. Для уменьшения влияния течения скорость рассчитывается по формулам:

при трех пробегах

V = (V1 + 2V2 + V3)/4

при четырех пробегах

V = (V1 + 3V2 + 3V3 +V4)/ 8

 Аналогично рассчитывается среднее значение частоты вращения винта.

Таблица маневренных элементов в информации о поворотливости включает данные о наибольшем диаметре циркуляции (в нижней части табличек поворотливости). Наибольший диаметр циркуляции равен расстоянию между линией первоначального курса и центром поворотливости судна после поворота на первые 180° + Qц(здесь Qц- угол дрейфа на циркуляции, т. е. угол между касательной к траектории центра тяжести судна и его диаметральной плоскостью на циркуляции). Для судов некоторых типов нужно приплюсовать величину обратного смещения. Тактический диаметр циркуляции Dцравен расстоянию между линиями курсов до начала поворота и после поворота на 180°. При графическом счислении элементы циркуляции судна учитываются, если значения их выражаются в масштабе карты. Особое внимание при этом следует уделять учету расстояния, которое проходит судно в направлении прежнего курса с момента подачи команды рулевому и до выхода судна на новый курс.

13.

При расчетно-экспериментальном методе определения инерционных характеристик судна определяют один маневренный элемент судна экспериментально,а все другие по формулам

14.

Во время движения судна дующий над морем ветер (истинный ветер) геометрически складывается с курсовым ветром, скорость которого равна скорости хода, а направление — курсу судна. Движение воздуха относительно судна, появляющееся в результате такого сложения, принято называть кажущимся ветром.

Кажущийся ветер, как и истинный, является векторной величиной, характеризующейся также скоростью и направлением, которые выражаются в тех же единицах, что и параметры истинного ветра, однако направление кажущегося ветра определяется либо по отношению к курсу судна (определяется курсовой угол кажущегося ветра), если направление определяется по прибору, либо по отношению к географическому меридиану, если направление определяется по компасу.

На рис. 1.4.14 представлена графическая взаимосвязь векторов: кажущегося, курсового, истинного ветра и скорости хода судна.

Рис. 1.4.14. Графическое представление истинного, кажущегося, курсового ветра и параметров движения судна. Vc — вектор скорости хода судна; Vc´ — вектор скорости курсового ветра; Vk — вектор скорости кажущегося ветра; V— вектор скорости истинного ветра; dc — курс судна; dc — направление кажущегося ветра относительно курса судна (курсовой угол кажущегося ветра); dv, — направление истинного ветра относительно направления кажущегося ветра; d — направление истинного ветра относительно севера.

Действие ветра в пределах курсовых углов 0 – 110⁰ вызывают потерю скорости, а при больших курсовых углах и силе ветра не свыше 3 -4 баллов – некоторое её приращение.

Действие ветра в пределах 30 – 120⁰ сопровождается дрейфом и ветровым креном.

Потеря скорости происходит в следствии того, что на движущееся судно действует кажущийся ветер, который связан с истинным следующим отношением:

( 13.1)

( 13.2)

Где W_И – скорость истинного ветра, м/с;

W – скорость кажущегося ветра, м/с;

V_С– скорость судна, м/с; α – угол дрейфа, град.;

q_Wи –курсовой угол истинного ветра, град.;

q_W – курсовой угол кажущегося ветра, град.

15.

Аэродинамическая сила зависит:

(7.2)

гдеС_аy- безмерный коэффициент аэродинамической силы, зависящий от формы надводной части судна и косового угла ветра

С_аe=(0.8 ÷ 1.3)sinq_W

Q_y – боковая площадь парусности (площадь проекции надводной части на ДП) м²;

ρ_а – массовая плотность воздуха (ρ_а≈ 1,226 кг/м)

Точка приложения аэродинамической силы в соответствии со свой-ствами крыла смещается от ЦП навстречу потоку воздуха (см. рис, 7.2), т, е. при носовых курсовых углах ветра в сторону носа, а при кормовых курсовых углах — в корму. Величина смешения зависит от курсового угла кажущегося ветра: чем острее угол атаки между ДП и направлением ветра, тем дальше от ЦП смещается точка приложения аэродинамической силы. Максимальное смещение точки приложения аэродинамической силы (при курсовых углах, близких к 0 и 180°) составляет в среднем приблизительно четверть длины судна, т.е. 0,25L, а при курсовых углах кажущегося ветра, равных 90°, точка приложения аэродинамической силы совпадает с ЦП (центром парусности).

16.

Равнодействующая сила давления ветра на надводную часть — аэродинамическая силаАне совпадает в общем случае с направлением кажущегося ветра, а отклоняется в сторону траверзного направления.

Надводная часть судна находится в потоке воздуха под углом атаки, равным курсовому углу кажущегося ветра. При этом на надводной части создается аэродинамическая силаА, имеющая, как показано на рис. 9.2, продольную А_хи поперечную А_усоставляющие.

Поперечную аэродинамическую силу (Н) можно рассчитать по формуле

(9.2)

Где С_аy- безмерный коэффициент аэродинамической силы, зависящий от формы надводной части судна и косового угла ветра

С_аe=(0.8 ÷ 1.3)sinq_W

Q_y – боковая площадь парусности (площадь проекции надводной части на ДП) м²;

ρ_а – массовая плотность воздуха (ρ_а≈ 1,226 кг/м)

17.

Гидродинамическая сила зависит:

R_Y = C_Y S_YV² (9.6)

Где ρ – массовая плотность забортной воды, кг/м³;

S_Y – площадь проекции подводной части корпуса судна на ДП, м²;

V – скорость судна относительно воды, м/с;

С_Y – безмерный коэффициент поперечной гидродинамической силы, значение которого можно рассчитать по формуле:

C_Y = (9.7)

Где δ – коэффициент общей полноты;

d/L – отношение средней осадки судна к его длине

Если угол дрейфа не равен 90°, то точка приложения гидродинамической силы смещается по ДП в направлении движения, т. е. навстречу набегающему потоку воды. Если угол дрейфа меньше 90°, то точка приложения смещается от ЦБС в сторону носа, а при угле дрейфа более 90° -в сторону кормы, т.е. смещение точки приложения гидродинамической силы имеет ту же закономерность, что и для аэродинамической. Однако величина смещения точки приложения гидродинамической силы примерно в 2 раза больше, чем аэродинамической при одинаковых углах атаки (a=q_w), что объясняется более совершенными обводами подводной части и, следовательно, более выраженным проявлением свойств крыла.

Плечо поперечной гидродинамической силы относительно ЦТ можно приближенно рассчитывать по формуле:

ℓ_R = 0.5 + (9.4)

где ℓ_R - относительное плечо поперечной гидродинамической силы, выраженное в долях длины корпуса;

ℓ_ЦБС — отстояние ЦБС от ЦТ, м.

В соответствии с формулой (9.4) точка приложения гидродинамической силы имеет максимальное смещение при углах дрейфа, близких к 0 и 180°, когда это смещение достигает ±0,5L, т. е. точка приложения приближается к носовому или кормовому перпендикуляру.

18.

Выбор места якорной стоянки определяется ее целями, продолжитель-ностью, гидрометеорологическими условиями и состоянием самого судна.

На внутреннем рейде постановка судна на якорь осуществляется в строго определенном месте по указанию лоцмана или в соответствии с правилами порта и, следовательно, судоводителю не представляется возможности выбора места якорной стоянки.

Места якорных стоянок на внешних рейдах крупных морских портов обычно указываются в лоциях и на картах. В этом случае обязанность судоводителя сводится только к выбору места отдачи якоря на указанной стоянке, которое должно быть сделано с учетом свободной акватории рейда и возможных изменений положения судна в случае смены направления и силы ветра или течения.

Значительно более широкие требования к выбору якорной стоянки должны предъявляться в тех случаях, когда постановка на якорь производится для длительного отстоя на больших по площади рейдах или в отдельных бухтах.

Такая стоянка должна располагаться в местах, по возможности закрытых от господствующих ветров и течений, быть безопасной в навигационном отношении. Особое внимание следует уделять характеру грунта и рельефу дна.

Наибольшей держащей способностью обладают глинистые грунты. Однако при длительной стоянке возможно «засасывание» таким грунтом якоря и лежащей на грунте части якорной цепи, что создаст значительные затруднения при съемке с якоря. Поэтому наиболее благоприятными для якорной стоянки считаются грунты илистые, ил с песком, которые обладают удовлетворительной держащей способностью и в которых якоря сразу хорошо забирают. Песчаный грунт, гравий держат якоря хуже. Якоря в таких грунтах могут плавно ползти, что не позволяет сразу же обнаружить дрейф судна.

Чрезвычайно нежелательна постановка на якорь на каменистом или ракушечном грунте. На таких грунтах держащая сила якоря будет равна только его массе и массе цепи, лежащей на грунте. Кроме того, на каменистом грунте якорь может попасть в расщелину, что приведет либо к потере якоря и части якорной цепи, либо в лучшем случае сделает съемку с якоря очень трудной и длительной. Пологое и ровное дно всегда лучше, чем с резко меняющимися глубинами.

Место предполагаемой якорной стоянки должно быть внимательно изучено по лоции, правилам порта.

При подходе к месту якорной стоянки необходимо заблаговременно перевести главный двигатель на работу в маневренном режиме, проверить работу машинного телеграфа и связь машинного отделения с мостиком, сверить показания судовых часов на мостике и в машинном отделении, предупредить вахту в машинном отделении о предполагаемом времени постановки судна на якорь.

За 15—20 мин до подхода к месту якорной стоянки на свои места вызываются члены экипажа, которые по расписанию должны принимать участие в постановке судна на якорь.

Непосредственно перед постановкой проверяется работа брашпиля на холостом ходу, положение якорных цепей в цепном ящике, снимаются крышки (клюз-саки) клюзов, ведущих в цепной ящик.

После длительного морского перехода рекомендуется предварительно притравить брашпилем якорь до воды. В дальнейшем поступают в зависимости от глубины, на которой будет отдаваться якорь. При постановке на якорь на малых глубинах (до 25—30 м) после проверки работы брашпиля (притравливание якоря) зажимают ленточный стопор, отдают все, остальные стопоры и отсоединяют звездочки якорных цепей от мотора брашпиля. Если же глубина в месте якорной стоянки превышает указанную величину, звездочка якорной цепи отдаваемого якоря остается соединенной с брашпилем.

При постановке на якорь в дневное время готовят к подъему черный шар, а в ночное — включение якорных огней.

19.

При отсутствии ветра и течения поход судна к месту якорной стоянки может производиться с любого, наиболее безопасного в навигационном отношении направления.

В момент отдачи якоря, чтобы избежать повреждения и запутывания якорной цепи, судно должно обязательно иметь относительно грунта небольшое поступательное движение вперед или назад. При этом последнее предпочтительнее, так как в этом случае якорь сразу заберет и в последующем не будет перекантовываться. Для этого заблаговременно производится реверс двигателя на задний ход с таким расчетом, чтобы к моменту выхода судна к месту отдачи якоря оно полностью погасило инерцию поступательного движения вперед. Затем, как только судно тронется назад, отдают якорь и останавливают двигатель. Команду на отдачу якоря следует подавать в тот момент, когда кильватерная струя от работающего на задний ход винта дойдет до середины судна. Первоначально якорная цепь травится без задержки, чтобы она ровно ложилась на грунт по мере движения судна назад. Когда будет вытравлено примерно около двух глубин, якорную цепь задерживают и далее травят небольшими порциями по мере выхода судна на канат до необходимой величины. Следует иметь в виду, что при даче заднего хода на судах с ВФШ правого вращения

Рис. 10.2 Постановка на якорь при слабом ветре

(или ВРШ левого вращения) корма будет забрасываться влево и с учетом этого, чтобы якорная цепь не пошла под корпус судна, лучше отдавать левый якорь. Однако для равномерного износа якорных цепей рекомендуется, если это не диктуется какими-либо другими условиями, становиться поочередно то на левый, то на правый якоря. Чтобы при постановке на правый якорь не допустить навала носа судна на якорную цепь, необходимо переложить руль лево на борт, пока судно еще движется вперед, а когда нос судна тронется влево, дать задний ход.

При благоприятных условиях погоды на малых глубинах до 25— 30 м рекомендуется вытравливать якорную цепь на длину, равную примерно 5—6 глубинам в месте отдачи якоря, на средних глубинах от 25—30 м до 50 м, т. е. 3—4 глубинам, а на больших глубинах более 50 м сколько получится, но не менее 2 глубин.

В зависимости от глубины определяется и способ отдачи якоря. Так, на малых глубинах якорь отдается с ленточного стопора. На средних—якорная цепь первоначально стравливается с помощью брашпиля на длину, равную 0.5 глубины, а уже затем якорь отдается с ленточного стопора. На больших глубинах якорь стравливается брашпилем до грунта.

После отдачи якоря и вытравливания якорной цепи на необходимую длину она удерживается только ленточным стопором.

Если постановка на якорь осуществляется при наличии ветра или течения, то маневрирование необходимо планировать таким образом, чтобы к месту якорной стоянки судно по возможности подходило носом против действующего фактора.

В этом случае отдача якоря может осуществляться и без предварительной дачи заднего хода, так как судно после погашения инерции переднего хода приобретет движение назад под влиянием ветра или течения. При этом следует учитывать, что суда, у которых центр парусности резко смещен к носу, по мере потери хода будут уваливаться под ветер. Поэтому, чтобы якорная цепь не пошла под корпус судна, необходимо перед отдачей якоря с помощью перекладки руля и, если необходимо, «толчка» машины на передний ход отвести нос судна в нужную сторону.

Когда в месте отдачи якоря ветер и течение действуют с различных направлений, судно должно выходить носом против более сильно действующего фактора, а якорь необходимо отдавать в сторону более слабого.

течение

Течение

сильнее

ветра

ветер

ветер

сильнее

течения

Рис. 10.3 Постановка на якорь при наличии ветра и течения.

Подход к месту отдачи якоря по ветру или течению чрезвычайно нежелателен, так как для сохранения управляемости судна необходимо до самого последнего момента работать машиной. В результате этого судно к моменту выхода в точку отдачи якоря будет иметь значительное поступательное движение вперед, что приведет к большим нагрузкам на якорную цепь, а цепь во время вытравливания пойдет под корпус судна.

Чтобы избежать этого, к месту якорной стоянки следует подходить несколько в стороне от точки, в которой следует отдавать якорь, а затем с помощью руля развернуть судно в направлении места отдачи якоря.

Как только нос судна поравняется с этим местом, отдают наветренный якорь и сразу отрабатывают машиной на задний ход. При таком способе маневрирования судно будет сносится ветром в сторону от якоря, и якорная цепь пойдет чисто, не попадая под корпус. Судно же быстро развернется носом против ветра.