1.Проседание судов на мелководье и его расчет для крупнотоннажных судов

Плавание на мелководье является одним из наиболее сложных условий, в которых оказывается судно в процессе эксплуатации. И сложность ситуации заключается не только в том, что малый запас воды под килем в данных условиях представляет собой реальную навигационную опасность, но и в том, что поведение судна на мелководье существенно отличается от поведения на глубокой воде.

К основным отличительным особенностям поведения судна на мелководье можно отнести ухудшение управляемости, увеличение тормозного пути, дополнительное проседание с изменением посадки и падение скорости при тех же энергетических затратах.

Еще более сложным управление судном становится при плавании на мелководье с ограниченной акваторией (проливы, каналы), где на поведение судна влияют как берега, так и другие суда.

Незнание или пренебрежение особенностями поведения судна на мелководье нередко приводит к аварии.

Понятие “мелководье” относительно. Влияние мелководья на поведение судна зависит не только от глубины моря, но и от габаритов судна и его скорости. Существуют различные эмпирические формулы для определения глубины, с которой начинает сказываться мелководье. Согласно одной из формул [1]влияние мелководья на поведение судна наблюдается на глубинах:

(1)

H - глубина моря, м.,V - скорость судна м/c, 0.514 V - в узлах,d_СР - средняя осадка судна в состоянии покоя, м,g=9,81 м/с².Другим критерием оценки влияния мелководья, связанным с изменением картины волнообразования, является “число Фруда” по глубине:

Согласно этому критерию ощутимое влияние мелководья начинает проявляться при Fr_н > 0.4 - 0.5 .

Образование одиночной поперечной волны понижает уровень поверхности воды у бортов судна, что вызывает опускание корпуса относительно уровня спокойной воды и увеличение дифферента. Это явление называется просадкой.

Для большинства судов, имеющих обычную конфигурацию корпуса (без носового бульба), характерно проседание с дифферентом на корму. Скоростное проседание с дифферентом на нос характерно для крупнотоннажных судов. Результаты натурных испытаний показывают, что у судов с коэффициентом общей полноты Св ≥ 0.8 проседание носовой оконечностью больше, чем кормовой.

При движении судна околокритическими скоростями просадка может достигать 5 -7% от средней осадки. На малых глубинах величина просадки еще более увеличивается из-за присасывания корпуса судна к грунту.

Для всех судов проседание судов на мелководье можно рассчитать по номограмме NPL (National Physical Laboratory) [24].

Номограмма для определения изменения

осадки судна на ходу.

Расчет проводится в следующей последовательности:

1.Из точки соответствующей скорости судна (14 узл) проводим перпендикуляр до пересечения с линией глубины моря (20 м)

2. Из полученной точки проводим горизонталь на правый график до пересечения с линией дифферента (проседания на нос и проседание на корму)

3. Из полученных точек опускаем перпендикуляр до пересечения с линией длины судна.

4.Из данных точек проводим горизонтальные линии и снимаем величины изменения осадки носом и кормой.

Дифферент судна рассчитывается по формуле:

При расчетах увеличения осадок необходимо учитывать также увеличение осадки на мелководье за счет крена на циркуляции и за счет действия волн [1, 18, 32,].

(2.16)

(2.17)

h-высота волны, соизмеримой с длиной судна.

В итоге запас воды под килем на мелководье при заданной скорости будет определяться по формуле:

(2.18)

Согласно требованиям ИМО информация о маневренных элементах судна должна содержать таблицу с увеличением осадки или запасом воды под килем при различных глубинах и скоростях судна. Возможно представление этой информации в виде номограмм и графиков.

Различные компании устанавливают тот минимальный запас глубины под килем, при котором судно может безопасно эксплуатироваться. В зависимости от реальной осадки судна устанавливается следующий минимальный запас глубины под килем:

• открытое море – 20-25%

• проливы, каналы, фарватеры, вход и выход из порта – 10-15%

• у причала – 5-10%

Обычно минимальный запас воды под килем рассчитывают по формуле:

где L, B, d – размеры судна в м

V – скорость судна, узл

∆ – водоизмещение судна, т

Если Н_min>Н_доп, то уменьшением скорости полученную величину Н_min добавляют к осадке судна и сравнивают с глубиной канала Н. Если d+Н_min>Н, то рассчитывают скорость V, при которой это неравенство будет обратным. Новое значение осадки с запасом воды под килем также сравнивают с тем запасом глубины под килем который требуется Компанией в процентах от осадки. Если полученная величина при заданной скорости меньше чем величина требуемая Компанией, то капитан должен немедленно информировать Компанию об этом и обосновать свою позицию в отношении навигационного риска при прохождении канала.

Для средне тоннажных судов обычной конструкции величина проседания средней части судна на мелководье может быть подсчитана по формулам:

при (2.5)

при (2.6)

d_ср - увеличение осадки по миделю, м.

K-коэффициент зависящий от L/В

V - скорость, м/с