2. Подготовка к плаванию в шторм.

Подготовка судна к любому плаванию должна осуществляться с учетом возможного плавания в шторм. Подготовка включает выбор маршрута с учетом навигационных, гидрометеорологических и экономических результатов плавания.

Учет возможных штормовых условий необходимо вести на основе многолетних климатических прогнозов по времени плавания, а также по текущим прогнозам. Погрузка судна должна учитывать прочность корпуса и мореходность судна, учитывая возможные изменения загрузки судна в процессе плавания. На отечественных судах обязательно учитывать техническое состояние корпуса, механизмов, систем и опыта экипажа.

При загрузке необходимо:

1. Выполнение требований «Кодекса безопасного размещения и крепления грузов (ИMO)», [23] при этом учитывается, что чрезмерная жесткость крепления может быть такой же вредной, как и недостаточная прочность.

2. Вести постоянный прием прогнозов погоды.

3. Выполнить проверку рулевого устройства.

4. Осуществить очистку шпигатов.

5. Провести контроль герметичности корпуса.

6. Вести учет свободных поверхностей.

Согласно требованиям МКУБ [14] на судне должна быть разработана процедура «Подготовка судна к плаванию в шторм», а «чек лист» на ее контроль наиболее полно учитывает все требования подготовки. Частично такие требования отражены в НШСР-86 [17] и РШСУ-98 [22]. При подготовке необходимо учитывать достаточное крепление палубных грузов. Приближенно:

 (1.1)

P - вес груза, т;

P - усилия в креплениях, Кн;

 - амплитуда бортовой качки, град;

- вертикальное расстояние между ЦТ судна и груза, м;

Т_θ - период бортовой качки судна, сек.

Рекомендуется принимать 6 кратный запас прочности креплений палубного груза.

1.3 Волнение моря и его элементы

Морским волнением называется распространение колебательных перемещений частиц воды, происходящих с большей или меньшей регулярностью по некоторым замкнутым или почти замкнутым орбитам. [4;21;25]

Рассматривая план взволнованной поверхности, можно нанести фронт волны – линию, проходящую по вершинам данного гребня волны перпендикулярно к направлению перемещения ее профиля, и луч волны – перпендикуляр к фронту в данной точке (луч направлен в сторону движения волны).

Если рассмотреть пространственно – временную картину, можно определить скорость распространения волны (фазовую скорость), т. е. скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения, определяемую за короткий интервал времени (около периода).

Как по своей структуре, так и по характеру действующих сил морские волны весьма разнообразны. Поэтому волнение можно квалифицировать по различным признакам:

1) В зависимости от причин, вызывающих волновые движения вод, различают морские волны:

• ветровые, возникающие под действием ветра;

• анемобарические (сейши), вызываемые относительно быстрым изменением атмосферного давления над морем;

• сейсмические (цунами), порождаемые землятресениями;

• приливо-отливные, порождаемые силами притяжения Луны и Солнца.

2). В зависимости от характера движения морских волн их делят:

• поступательные (прогрессивные) когда волны перемещаются в пространстве;

• стоячие, когда волны не имеют поступательного движения;

• смешанные (прогрессивно – стоячие), когда движение волн определяется состоянием поступательной и стоячей волн.

3). В зависимости от соотношения между длиной волны  и глубиной моря Н различают волны:

• короткие, или волны глубокого моря ( при Н/≥0,3-0,5) на конечной глубине, или волны мелководья (при 0,1Н/0,3-0,5),

• длинные, или волны мелкого моря (при Н/0,1).

4) В зависимости от действия вынуждающих сил различают волны:

• вынужденные, обусловленные воздействием силы того или иного происхождения;

• свободные, когда сила прекращает действие после образования волн.

5) В зависимости от глубины расположения волнового возмущения различают волны:

• поверхностные;

• внутренние.

6) По форме выделяют:

• двухмерные волны, с большой протяженностью гребня;

• трехмерные с длиной гребня, соизмеримой с длиной волны;

• уединенные с куполообразным гребнем и без подошвы.

Если на гребне уединенной волны поместить поплавок, то он будет перемещаться вместе с гребнем. Поэтому уединенную волну называют также переносной волной.

7). По силам, которые стремятся вернуть частицу воды в положение равновесия, различают:

• капиллярные волны;

• гравитационные волны.

В первом случае восстанавливающей силой является сила поверхностного натяжения, во втором – сила тяжести. Капиллярные волны малы по своим размерам и образуются либо в первый момент воздействия ветра на водную поверхность (рябь), либо на поверхности основных гравитационных волн. В море главными волнами являются - гравитационные.

8). По изменчивости элементов волн во времени выделяют:

• установившиеся волны, которые не изменяют своих элементов;

• неустановившиеся, развивающиеся или, наоборот, затухающие, изменяющие свои элементы во времени.

Преобладающими волнами на поверхности морей и океанов являются ветровые. Именно они доставляют наибольшие неприятности мореплавателю: вызывают качку судна, заливают палубу, уменьшают скорость хода, уклоняют его от заданного курса и могут наносить серьезные повреждения.

Само судно, двигаясь в воде, создает сложную систему волн, которые называют корабельными волнами. Для мореплавателя наибольший интерес представляют ветровые волны.

По трохоидальной теории волн, волна - это орбитальное движение частиц воды по окружности с периодом . Теорию разработал академик Шулейкин, а волна имеет следующие характеристики. [4;21;27;28]

C

Рис. 1.1. Основные параметры волны

Аналитические зависимости при этом между параметрами волн имеют следующий вид:

Длина волны, м- (1.2)

Скорость бега волн (скорость перемещения гребня волн), м/с- (1.3)

Период волн, сек (1.4)

Высота волны, м (1.5)

Ветровое волнение характерное для открытых частей моря имеет различные параметры в зависимости от скорости ветра. Мах. параметры ветровых волн имеют следующие характеристики:

ветер		h		С		h/
баллы	м/с
6	11	4	87	11,8	7,4	1:22
7	14	5,8	129	14,2	9,1	1:22
8	17	8,4	138	14,7	9,4	1:16
9	20	11,5	180	16,8	10,8	1:16
10	23	12,6	285	21,1	13,5	1:22
11	27	14,5	376	24,4	15,5	1:25

Некоторые источники указывают, что наибольшая высота волн в Атлантическом и Тихом океане при ветре 12 баллов составила 21м.

Характеристики волн изменяются в зависимости от места их распространения, глубин и прочих условий. Более подробные сведения об этом можно почерпнуть в 24;25.

Для определения характеристик волн в море при плавании предложено более 50 видов монограмм и диаграмм. На отечественном флоте в настоящее время наибольшее распространение получила универсальная диаграмма качки Ремеза Ю.В, способ Чудова В.В. с использованием мореходных таблиц МТ-2000 [16] и аналитические расчеты. Все эти методы построены на анализе движения судна по взволнованной поверхности моря. При этом рассматривается уравнение видимого периода волн:

С

V

V

V

С

V

Рис. 1.2 Относительная скорость бега волны.

На рисунке показаны величины:

V - скорость судна

С - скорость бега волны

q_фв - курсовой угол фронта волны

U - разность проекции скорости судна и скорость волны по направлению бега волны

Уравнение видимого периода:

(1.6)

Знак «-» применяют, если судно идет по волне, а если против волны то «+».

- видимый (кажущийся) период волны на судне при его заданном курсе и скорости с учетом параметров волны.

Для удобства работы с диаграммой и расчетов используется не направление фронта волны, а компасный пеленг бега волны (КП _бв), т.е. то направление, откуда дует ветер (перемещается волна).

Фактически , есть сложная функция от нескольких параметров:

, С,V, КК, КП _бв) (1.7)

С помощью уравнения могут решаться различные задачи: