Задание

I. Для участка реки.

*1. Привести значение километража верхней и нижней границ участка, указать его протяженность в километрах.

*2. Перечислить находящиеся на участке перекаты, приближенно указать километраж их верхней и нижней границ.

3. Определить максимальную ширину верхней и нижней плесовых лощин на отметке проектных изобат одного из перекатов участка; привести название переката, указать километраж этих пунктов.

*4. По навигационным знакам и проектным изобатам приближенно определить минимальную ширину судового хода на участке, привести название переката.

5. Определить минимальный радиус закругления судового хода, указать километраж центра кривой.

*6. Привести название гидрологического поста, являющегося опорным для участка, указать отметку проектного уровня.

*7. Определить минимальную и максимальную глубину на оси судового хода:

– при проектном уровне воды;

– при рабочем уровне воды с заданной условной отметкой. Указать километраж этих пунктов.

8. По ступенчатому графику колебаний уровня воды определить:

– *максимальную и минимальную величины срезок;

– ранние и поздние даты начала и конца ледостава, условные отметки уровня воды.

9. По данным об отметках рабочих и проектных уровней воды на гидрологических постах, с помощью интерполяции определить величину срезки на заданном перекате.

10. По логарифмической шкале определить скорость движения судна, км/ч.

*11. Определить среднюю скорость течения воды при заданной условной отметке уровня воды.

*12. Определить высоту пролетного строения моста или линии электропередачи при заданных условном и абсолютном уровнях воды.

II. Для участка водохранилища.

*1. Привести значение километража верхней и нижней границ участка, указать его протяженность в километрах.

*2. Привести название гидрологического поста, являющегося опорным для участка, указать отметки нормального подпорного (НПУ) и проектного (УНС) уровней.

3. По ступенчатому графику колебаний уровня воды определить:

– максимальные и минимальные условные и абсолютные отметки рабочего уровня;

– величины наибольших отклонений рабочего уровня воды относительно проектного уровня;

– ранние и поздние даты начала и конца ледостава, условные и абсолютные отметки в эти даты.

4. Определить максимальную и минимальную ширину водохранилища на расчетном участке при НПУ и УНС. Указать километраж этих пунктов.

*5. Определить максимальную и минимальную глубину участка водохранилища на оси судового хода при НПУ и УНС.

*6. Определить предельный уровень сработки водохранилища ниже НПУ, при котором возможно движение судна по дополнительному судовому ходу.

*7. Определить среднюю скорость воды на участке при заданном расходе воды через ГЭС.

*8. По графикам зависимости высоты волн от направления и силы ветра определить высоту волны на участке.

1.4. Определение загрузки и скорости движения судна при прохождении лимитирующего участка Общие положения

На реках глубоководные плесовые лощины чередуются с мелководными перекатами, лимитирующими судоходство. На перекатах необходимо, чтобы максимальная осадка судна не превышала предельно допустимую по условиям прохождения данного участка и судно не село на мель. Осадка судна зависит от количества груза на его борту и должна быть рассчитана.

Цель выполнения практического задания состоит в определении эксплуатационной загрузки судна и его скорости движения при прохождении мелководного участка реки. Глубина T на таком участке должна обеспечить прохождение судна с осадкой в грузу t_c с учетом необходимых запасов воды под днищем судна по Правилам плавания. Максимальная просадка судна кормой ΔТ_к составляет:

.

(10)

Запас воды под днищем судна в зависимости от глубины участка и характеристик грунта (мягкий, твердый) составляет 10–25 см [12]. В работе рекомендуется принять 25 см.

Увеличение сопротивления воды с увеличением скорости движения судна сопровождается увеличением его осадки. Это объясняется тем, что в струях, обтекающих корпус судна, с увеличением скорости понижается давление (закон Бернулли). Пониженное давление в жидкости приводит к понижению уровня воды в районе, где находится движущееся судно и к уменьшению давления на днище судна. Последнее уменьшает силу поддержания судна и увеличивает его осадку. Поэтому осадка судна на ходу средней частью относительно уровня невозмущенной воды возрастает на величину ΔТ_с, называемую «просадкой». Увеличение осадки судна при движении может привести к удару днищем судна о дно водоема и вызвать повреждение рулевого устройства, движителей или корпуса. Отсюда следует вывод, что при выходе судна с глубокой воды на мелкую скорость его движения должна быть понижена.

Отметим также, что у судна при движении появляется дифферент на корму, возрастающий с увеличением скорости. Явление дифферента на корму объясняется отрывом струй от корпуса в районе между миделем и ахтерштевнем. Здесь образуются завихрения, вследствие чего поток между миделем и ахтерштевнем (и за ним) стеснен больше, чем в носовой половине корпуса. Скорости течения в районе стеснения больше, а давление, следовательно, меньше, чем в нестесненной части потока. Поэтому в носовой части днища, не находящейся в зоне завихрений, давление в жидкости больше, чем в кормовой, что является причиной возникновения дифферента на корму.

Просадка судна по корме в стоячей или слабо проточной воде получается умножением величины средней просадки ΔТ_с на коэффициент :

.

(11)

Коэффициент  зависит от отношения длины судна l к его ширине b (табл. 2).

Таблица 2. Значения коэффициента 

Величина отношения l/b	Коэффициент 
3,5–5,0	1,40
5,0–7,0	1,25
7,0–9,0	1,10

Для определения средней просадки судна используются формулы А.М. Полунина и Г.И. Ваганова [1, 7]. А.М. Полунин разработал методику определения просадки для сухогрузных теплоходов, Г.И. Ваганов – для несамоходных составов.

Формула А.М. Полунина получена в результате испытаний сухогрузных теплоходов на мелководье, м:

.

(12)

Формула Г.И. Ваганова получена при исследовании движения толкаемых составов, см:

(13)

где	ΔТс	–	средняя величина просадки судна, м и см соответственно;
Vс		–	скорость движения судна относительно воды, м/с;
tc		–	осадка судна в полном грузу, м;
g		–	ускорение свободного падения, м/с2;
T		–	глубина пути в месте нахождения судна, м.

Наблюдения показали, что при движении судна вниз по течению просадка судна больше, а при движении против течения несколько меньше или равна просадке при движении в стоячей воде.

Для учета влияния этих факторов по методу А.М. Полунина используется графическая зависимость относительной осадки судна от относительной скорости (здесь U – скорость течения, м/с) и направления движения судна (рис. 5). Пользуясь зависимостями, представленными на рис. 5, по величине истинного значения _ист (вертикальная шкала), относительной скорости и направлению движения определяется на горизонтальной шкале эквивалентное значение _экв, которое затем используется в формуле (21).

Рис. 5. График определения относительных осадок

Г.И. Ваганов предлагает для случая движения по течению к полученному результату средней просадки добавлять величину 1,2V_с, см, т.е.

(14)

При недостаточных глубинах на участке и невыполнении условия (10) скорость судна V_с нужно снижать до допустимого значения V_доп, исходя из формул:

для сухогрузных теплоходов

(15)

для толкаемых составов

,

(16)

где		–	максимально возможная просадка судна по корме
				(17)