8. Явление слеминга

Слемингом называют мощные регулярные удары волн в днище носовой части корпуса; такое явление возникает при движении судна навстречу волне, когда совпадает опускание носовой части корпуса с набегающим навстречу гребнем волны и усиленной килевой качке.

Более редким бывает слеминг на промысловых судах при движении по волне за счет специфических кормовых обводов промысловых судов. Особенно характерен и опасен такой слеминг при выборке тралов кормового траления.

Явление слеминга опасно возможными нарушениями местной прочности и герметичности корпуса, дополнительными нагрузками на судовые машины и механизмы. Условиями слеминга являются:

1. L

2. КК =КП_бв 20 (второй сектор УДК)

3. =Т_2,3 где Т_2,3= -период собственных килевых или вертикальных колебаний судна*. Это соответствует резонансной килевой качки.

Задача может решаться тремя способами:

1. Аналитически скорость при которой возникает слеминг рассчитывается по формуле:

(1.33)

2.С помощью УДК Vсл определяют по вертикали опущенной из точки пересечения =L и =Т_2,3

Рис. 1.14. Определение зоны слеминга по УДК.

3.На маневренном планшете способом Чудова В.В. зону слеминга находят, рассчитав относительную скорость слеминга по формуле:

(1.34)

И отложив U_сл с конца вектора С к центру планшета, величина скорости слеминга снимается в масштабе построения от центра планшета до полученной точки.

1.9 Оценка качки судна на волнении с помощью мт-2000.

Номограмма служит для определения неблагоприятных сочетаний курсовых углов волн и скоростей судна при плавании на волнении, а также для выбора безопасных их значений. Она пригодна для любых судов при плавании как на больших глубинах, так и в районах мелководья.

Номограмма 1.12 (с двумя вспомогательными таблицами 2.41а и 2.416 к ней) позволяет [16]:

• определять курсы и скорости, при которых судно испытывает усиленную (тяжелую) и резонансную (наиболее опасную) качку;

• определять курсы и скорости, при которых судно находится в состоянии наиболее опасной пониженной поперечной остойчивости;

• решать ряд других задач, связанных с плаванием на волнении.

Примечание. Связь между курсом судна К, направлением распространения волн К_В (направлением, откуда идут волны) и курсовым углом волн

Рис.1.15. Номограмма

q_В(курсовым углом, под которым судно встречает фронт волны) определяется формулами:

q_В= К_В - К и K=K_В - q_В.

Например, при компасном курсе судна КК = 10° и компасном пеленге на фронт волны КП_в = КК_в = 340° получим q_e = 330° пр/б = 30° л/б (волна в левую скулу).

______________________________

* более точный расчет Т_2,3 по величинам В/Т, ,  приведен в [25;стр.382]

Номограмма на рис. 1.15 состоит из семейства концентрических полуокружностей скоростей судна V (от 0 до 25 уз) и радиальных лучей, соответствующих курсовым углам волн q_g (от 0 до 180° обоих бортов). Центр О полуокружностей, в котором пересекаются лучи, принимается за начало координат и место судна. Направления распространения волн на номограмме оцифрованы сверху вниз, поэтому qв обозначены от 0° сверху (встречное волнение) до 180° снизу (попутное волнение) любого борта. Зоны q_g, близких к 0° или 180°, когда бортовая качка незначительна даже условиях резонанса, но возможно усиление килевой качки, отмечены горизонтальной штриховкой. Зона q_e, близких к 90⁰, когда судно располагается почти лагом к волне и резонанс бортовой качки становится особенно опасным, а килевая качка весьма мала, отмечена вертикальной штриховкой. Каждая точка А на поле номограммы соответствует концу вектора OA = V скорости судна.

Номограмма позволяет графически получить скорость судна навстречу волне V_q = V cos q_e в виде проекции скорости судна V на направление распространения волн, а также определить все сочетания V и q_p, соответствующие заданной скорости V_q. Например, при qв = 30° любого борта (волна вскулу) и V= 15,0 уз (рис.1.15) получим V_q= Vcosq_B = ОВ= +13,0 уз. И на оборот, отрезку ОВ = V_q = +13,0 уз соответствуют сочетания всех q_B и V для векторов V, концы которых A_t лежат на горизонтальной прямой ВА. Это будут q_в=15° и V=13,5 уз, q_B = 45° и V = 18,4 уз и т. п.

Наряду с общепринятым термином «направление распространения волн» иногда используется выражение «бег волн».

Примечания. 1) Вместо номограммы (рис.1.15) для построений в более крупном масштабе может быть использован маневренный планшет.

2) Значения V_q, V и q_B могут быть вычислены так непосредственно по формуле

V_q = V cos q_B.

3. 

   При встречном волнении (q_В<90°) V_q>0, а при попутном (q_В>90°) V_q<0.

Таблица 1а[16;т241а]

Таблица 1а «Резонансные и опасные периоды волн» рассчитана по периоду τ_с качки судна (бортовой τ_θ или килевой τ_Ψ). В графе 1 таблицы дан кажущийся период волны τ_р = τ_с, при котором наступает резонансная качка судна (бортовая — при τ_р = τ_θ и килевая — при τ_р = τ_Ψ,).

Усиленная (тяжелая) качка судна наблюдается при , где τ_к — кажущийся период волны. Граничные кажущиеся периоды τ₁ = и τ₂= для данного τ_с приведены соответственно в графах 2 и 3.

Состояние наиболее опасной пониженной поперечной остойчивости, судна наступает при τ_к = ∞. Границы зоны опасной пониженной поперечной остойчивости характеризуются кажущимся периодом τ₃ = . Его значение дано в графе 4.

Таблица 1б[16;т241б]

Таблица 1б «Скорости волн при разных глубинах моря» [16;т241б] вычислена по формуле

где C — скорость волны, уз;

g = 9,81 м/с² — ускорение силы тяжести;

λ, — длина волны, м;

th — гиперболический тангенс;

Н — глубина моря (водоема), м. Глубина считается большой при Н > , и ограниченной в противном случае.

Входными аргументами в таблицу являются. λ от 10 до 250 м и H от 5 м до. ∞ Например, при , λ = 50м иH=10м скорость волны C = 15,8 уз.

2. Расчет скорости сближения судна с волной

Скорость сближения судна с волной (кажущаяся скорость волны) C_к определяется по формуле

C_к = C + V_q

где C — скорость волны, уз (табл.1б);

V_q = V cos q_e — скорость судна навстречу волне, уз (номограмма рис 1.15);

V — скорость судна, уз;

q_B — курсовой угол волн (курсовой угол, под которым судно встречает фронт волны). На встречном волнении C_к > C. На попутном волнении:

• при C_к > 0, т. е. при C>-V_q, волна обгоняет судно;

• при C_к < 0, т. е. при C < -V_q, судно обгоняет волну;

• при C_к = 0, что соответствует τ_к = ∞., C = -V_q и судно кажется неподвижным относительно волны.

По данным наблюдения за волнением величина C_к может быть рассчитана по формуле

C_к= 1.94 ,

где C_к — кажущаяся скорость волны, уз;

λ — длина волны, м;

τ_к — кажущийся период волны, с.

При известных λ и τ_к скорость судна навстречу волне рассчитывается по формуле

Например, для λ = 50 м, H= 10 м и τ_к = 14 с получим V_q = 1,94 -15,8 =-8,9 уз, где 15,8 уз = C из табл.1б.

3. Определение условий резонансной качки

Резонансная качка происходит при равенстве кажущегося периода волны τ_к периоду собственных колебаний судна τ_с (τ_е для бортовой качки и τ_Ψ — для килевой): τ_к = τ_р = τ_с. На попутном волнении, когда судно обгоняет волну, надо брать τ_р = -τ_с.

После вычисления скорости

провести на номограмме (рис.1.15) горизонтальную прямую DC для резонансной ординаты OD = V_q. Все точки Сi, лежащие на этой прямой, соответствуют резонансным сочетаниям V и q_e. Например, для λ = 50 м, τ_е = 14 с и H = 10м скорость V_q= 1,94 - 15,8 = -8,9 уз, где 15,8 уз = с из табл.1б, а резонансными сочетаниями V и q_e окажутся: V = 10 уз и q_в = 152° обоих бортов, V = 15 уз и q_e = 126°, V = 17,6 уз и q_e = 120° и т. п.

4. Определение границ резонансной зоны (зоны усиленной качки)

Резонансная зона — зона сочетания всех V и q_e, при которых судно испытывает усиленную (тяжелую) качку. Верхней границей этой зоны на номограмме (рис.1.15) является горизонтальная прямая D'C^′ с ординатой OD^r = V'_q полученной для τ₁ = , а нижней границей — горизонтальная прямая D"С" с ординатой OD" = V^″ q, полученной для τ₂ = ^:

V′_q = 1.94 - C; V″_q = 1.94 - C

Осью симметрии резонансной зоны является резонансная горизонтальная прямая CD (п. 3). Все точки Сi в пределах резонансной зоны характеризуют сочетания тех V и q_e, при которых судно испытывает усиленную (тяжелую) качку. Например, для λ= 50 м, τ_θ = 14 с и Н = 10 м:

1. из табл.1а для τ_θ = 14 с выбираем τ₁ = 10,8 с и τ₂ = 20,0 с;

2. из табл.1б по λ = 50 м и Н = 10 м получаем C = 15,8 уз;

3. рассчитываем V'_q = 1,94 -15,8 =-6,8 уз и V_q"= 1,94 -15,8 =-11,0 уз;

4. на номограмме (рис.1.15) проводим горизонтальные прямые D'C с OD' = V'_q и D"C" с OD"= V_q^″ и отмечаем между ними резонансную зону она находится между горизонтальными прямыми D'C и D"C")

5. если скорость судна V = 15 уз, то оно будет испытывать усиленную бортовую качку при q_e от 117 до 136° обоих бортов. Если q_e = 150° (волна в раковину любого из бортов), то оно будет испытывать усиленную бортовую качку при V от 7,9 до 12,6 уз;

для того, чтобы избежать усиленной качки при резонансе или близких к нему режимах, следует выбрать V и q_g так, чтобы вектор скорости судна V оканчивался вне найденной зоны.