Судовождение на ВВП / Часть 1 / ВОПРОС 3 - ЦИРКУЛЯЦИЯ СУДНА

Циркуляция судна.

Циркуляция и ее периоды.

Циркуляцией называется процесс изменения кинематических параметров двигавшегося прямолинейно равномерно судна в ответ на ступенчатую перекладку руля, начиная с момента ее задания для отработки. Траектория, которую описывает ЦМ судна в этом процессе, также носит название циркуляции.

Циркуляционное движение по времени принято разделять на три периода: маневренный, эволюционный (переходной), установившийся. Прежде чем давать определения этих периодов, уточним, что понимается под установившимся криволинейным движением судна.

Установившимся прямолинейным движением судна называется его перемещение одним курсом с постоянной скоростью.

Установившееся вращательное движение представляет собой вращение судна относительно ЦМ с неизменной угловой скоростью.

Криволинейное перемещение судна складывается из поступательного и вращательного. Под установившимся криволинейным перемещением понимается движение судна, при котором с течением времени угловая и линейная скорость ЦМ судна не изменяются ни по величине, ни по направлению относительно осей, жестко связанных с судном. Таким образом, установившееся криволинейное движение судна характеризуется постоянством угловой скорости , угла дрейфа и путевой скорости судна.

В процессе циркуляционного движения дольше всего приходит к установившемуся значению линейная скорость судна. На конечном этапе приближение линейной скорости судна к установившемуся значению является монотонным и медленным. У крупнотоннажных судов на циркуляции линейная скорость может достигать постоянного значения после поворота на угол, больший 270°. Кроме того, на установившейся циркуляции у судна могут наблюдаться малые колебания в угле дрейфа и в угловой скорости. Поэтому возникает вопрос, с какого момента времени движение судна на циркуляции считать установившимся.

Ориентируясь на принятую в теории автоматического управления границу между эволюционным и установившимся перемещением, можно считать, что циркуляционное движение судна устанавливается, когда текущие значения , , начинают отличаться от своих установившихся значений меньше, чем на 3-5%.

Ввиду того, что угол дрейфа на циркуляции не измеряется, а линейная скорость судна измеряется с большой погрешностью, за начало установившегося периода циркуляции обычно принимается момент, после которого изменение курса становится практически равномерным. Для среднетоннажных судов этот момент наступает после поворота судна примерно на 130°. Однако исследования показывают, что при циркуляционном движении угловая скорость устанавливается быстрее, чем и . Угол дрейфа и особенно линейная скорость судна достигают 3-ь5% приближения к своим установившимся значениям позднее.

Теперь можно дать определения периодов циркуляции.

Маневренный период () - период перекладки руля от нуля до выбранного значения, начиная с момента задания рулевому устройству для отработки выбранного значения.

Эволюционный период () - интервал времени с момента окончания перекладки руля, до момента, когда криволинейное движение судна становится установившимся.

Установившийся период начинается с момента окончания второго периода и продолжается до тех пор, пока руль остается в заданном переложенном положении.

Для оценки и сравнения управляемости судов используются циркуляции при эталонных условиях. Начало циркуляции соответствует моменту задания перекладки руля, а конец - моменту поворота ДП судна на угол 360°. Схематически траектория такой циркуляции показана на рис 3.1

Рис.3.1 Схема циркуляции судна.

Параметры циркуляции.

При рассмотрении циркуляции выделяют основные и дополнительные ее элементы.

Основными являются такие параметры циркуляции.

Диаметр установившейся циркуляции - расстояние между положениями ДП судна на противоположных курсах при установившемся движении на циркуляции, обычно между ДП в момент поворота на 180° и ДП в момент поворота на 360°

Тактический диаметр циркуляции - расстояние между линией первоначального курса и ДП судна после поворота его на 180 . Тактический диаметр может составлять (0,9-1,2)

Выдвиг - расстояние между положениями ЦМ судна в момент начала перекладки руля и в момент после поворота ДП на 90 , измеренное в направлении первоначального курса. Приближенно

Прямое смещение - расстояние от линии первоначального курса до ЦМ судна, развернувшегося на 90°. Оно составляет порядка .

Обратное смещение - наибольшее отклонение ЦМ судна от линии первоначального курса в сторону, противоположную перекладке руля. Обратное смещение мало и составляет .

Угол дрейфа - угол между ДП и вектором скорости судна.

Период циркуляции - интервал времени с момента начала перекладки руля до момента поворота судна на 360°.

Из дополнительных параметров циркуляции наиболее важными с точки зрения обеспечения безопасности маневрирования являются.

Полуширина выметаемой полосы - расстояние от циркуляционной траектории, на котором находятся наиболее удаленные от нее точки корпуса при совершении циркуляции;

Расстояние - расстояние от положения ЦМ судна в начальный момент циркуляции до точки, в которой корпус судна уходит с линии первоначального курса;

Максимальный выдвиг оконечности судна - наибольшее расстояние вдоль начального курса от положения ЦМ судна в начальный момент циркуляции до крайней оконечности судна в процессе маневра (аналогично может быть определен максимальный выдвиг центра массы судна, называемый просто максимальным выдвигом);

Максимальное прямое смещение оконечности судна -наибольшее боковое отклонение от линии начального курса до крайней оконечности судна в процессе циркуляции (аналогично может быть определено максимальное прямое смещение центра массы судна, называемое просто максимальным прямым смещением).

Основной параметр поворотливости судна, диаметр установившейся циркуляции , мало зависит от скорости судна перед началом маневра. Это обстоятельство подтверждено многочисленными натурными испытаниями. Однако выдвиг судна не обладает этим свойством и зависит от начальной скорости судна. При циркуляции с малого хода выдвиг порядка на 10-5-20% меньше выдвига с полного хода. Поэтому на ограниченной акватории при отсутствии ветра перед выполнением поворота на большой угол целесообразно сбавить ход.