книги из ГПНТБ / Абузяров З.К. Морские гидрологические информации и прогнозы учеб. для гидрометеорол. техникумов

где V — рассчитанная скорость судна, q — угол между курсом судна и направлением распространения волн (курсовой угол), Іг— высота волны.

Пример. По графику (рис. 48) определить скорость судна при заданных высоте волны и направлении ее распространения.

Известно, что скорость судна типа «Архангельск» на спокойной воде соста­ вляет 15,5 узла; высота волны 5 м, а направление распространения 45°, истин­ ный курс судна 90°. Тогда курсовой угол будет составлять 45°.

При курсовом угле 45° и высоте волны 5 м скорость хода судна типа «Ар­ хангельск» будет составлять 12 узлов.

Следует отметить, что по таким графикам можно надежно рас­ считывать потерн скорости хода судна только при высотах волн до 6 м. При волнах выше б м, как правило, следует преднамеренно сни­ зить скорость судна, с тем чтобы уменьшить качку и силу ударов судна о волны. Преднамеренное снижение скорости определяется также мореходными качествами судна. Кроме того, оно обусловли­ вается наличием туманов, айсбергов, большим скоплением судов по курсу плавания и т. д.

Описанные выше зависимости характеризуют только потери ско­ рости хода судна. Вместе с тем сильная качка ведет к дополнитель­ ному снижению скорости, а также сказывается на безопасности судна и грузов. Поэтому при опасной качке следует изменять курс судна.

§ 4. М ЕТО Д Ы РА СЧ ЕТ А Р Е К О М Е Н Д У Е М Ы Х К У Р СО В

Ч и с л е н н ы й м е т о д р а с ч е т а .' Алгоритм расчета наивы­ годнейшего курса был разработан в Вычислительном центре Акаде­ мии наук С С С Р , а впоследствии усовершенствован в Гидрометцен­ тре С С С Р . Программа счета, составленная на основе этого алго­ ритма, позволяет рассчитывать наивыгоднейшие курсы плавания по критерию наименьшей затраты времени на переход. Программа по­ зволяет также в случае необходимости обходить области сильного волнения, представляющие опасность для судна и грузов.

В основу алгоритма положены уравнения движения судна с уче­ том волнения и течения:

пути. Данные прогноза волнения фиксируются в узлах координат­ ной сетки и затем интерполируются в любую точку. Прогностические

191

карты волнения сменяются через 6 часов. Поле течения принимается

Таким образом, расчет ведется относительно Д Б К . Есть все осно­ вания считать, что если бы не было волнения и течений, оптималь­ ный путь совпал бы с ДБКОднако такие идеальные случаи могут отмечаться только летом при определенных условиях. Как правило, рассчитанный курс отклоняется от Д БК , и тем дальше, чем хуже условия погоды на ДБК-

Рис. 49. Схема численного расчета оптимального курса судна па ЭВ М .

Далее, рассчитанная Д Б К разбивается вертикалями на отрезки, равные приблизительно суточному переходу судна. На вертикалях к северу и югу от Д Б К откладываются по три точки с шагом 3° по меридиану. Таким образом, получается совокупность точек, в пре­ делах которой ищется путь судна. Ширина расчетной области выби­ рается исходя из практической целесообразности.

Расчет оптимального курса осуществляется следующим обра­ зом. Начальная точка Р 0 соединяется со всеми точками первой вер­ тикали Р 1, вычисляется время перехода судна до каждой из них и запоминается. Это делается так. Вызывается из памяти ЭВМ пер­ вая прогностическая карта волнения. На каждой из линий, соеди­ няющих первую вертикаль с начальной точкой, определяется сред­ няя высота волны и курсовой угол. По уравнению потерь скорости для данного типа судна определяется скорость судна на каждом направлении. Затем расстояния вдоль каждого направления делят на вычисленные скорости и получают время прохождения соответ­ ствующих отрезков пути. Далее, каждая точка следующей верти­ кали соединяется со всеми точками предыдущей вертикали и опре-

192

деляется минимальное время перехода из начальной точки Р 0 в точки данной вертикали. Для точек каждой вертикали запоми­ нается минимальное время Ттш в часах и номер точки предыдущей вертикали, путь через которую в точку данной вертикали оказался самым коротким по времени.

Процедура повторяется для всех вертикалей, только каждый раз вызывается соответствующее прогностическое поле волнения. Все точки последней вертикали Р,у-і соединяют с конечной точкой Р n и ищут для нее Гмин. Точки вертикалей, для которых суммарное время перехода из точки Р о получилось минимальным, определяют путь судна первого приближения. Весь расчет повторяется после деления шага по вертикали пополам (шаг 1,5°) и замены Д Б К кур­ сом первого приближения. Если разность ( Г * — ^ яв) межДУ пер-

вым и вторым приближением не превышает двух часов (точность расчета), решение прекращается и полученный результат (время

ний с более или менее одинаковыми углами между ними, как пока­ зано на рис. 50. Эти линии означают возможные курсы плавания судна в первый день. Вдоль каждой линии отмечается средняя вы­ сота волны и направление ее распространения. Затем по графику потерь скорости хода для данного типа судна или по уравнению с учетом направления и высоты волн определяются скорости хода судна вдоль каждой линии. Расстояния, которые судно пройдет вдоль каждой линии, получают умножением принятого шага по времени (например, сутки) на рассчитанные скорости и отмечают на кальке. Концы отрезков соединяют плавной линией Si, представ­ ляющей геометрическое место точек возможного положения судна к концу первых суток.

Далее, аналогичным образом рассчитывается возможное поло­ жение судна к концу вторых суток. Для этого калька накладывается уже на прогностическую карту волнения второго дня. К огибающей Si восстанавливают перпендикуляры в точках, полученных для пер­ вого дня. Если расстояния между перпендикулярами оказываются сравнительно большими, проводятся промежуточные линии. Затем, так же как и в первый день, рассчитываются возможные положения судна к концу вторых суток на всех возможных курсах. Полученные точки соединяют плавной линией S 2. Расчет ведется до тех пор, пока не будет использована вся серия прогностических карт волнения.

Судно будет ближе всего находиться к пункту назначения после каждого дня пути, если оно будет передвигаться по линии, соеди­ няющей точки касания окружности с центром в точке PN

Рис. 50. Схема графического расчета оптимального курса судна,

наикратчаншес расстояние, 2 — оптимальный курс, 3 — изолинии высот волн и направление их распространения.

с огибающими линиями 5j, So, S 3 и т. д. Эта линия и представляет собой наивыгоднейший (или оптимальный) курс плавания по кри­ терию минимального времени.

§ 5. ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ РАСЧЕТАХ РЕКОМЕНДУЕМЫХ КУРСОВ

При расчетах рекомендуемых курсов плавания судов в океане используется обширная гидрометеорологическая информация. Ее можно разделить на три группы:

1)фактические данные наблюдений за погодой и состоянием по­ верхности океана. На основании этих данных составляются и ана­ лизируются синоптические карты погоды и карты состояния поверх­ ности океанов;

2)прогнозы элементов погоды и состояния поверхности океана. Обычно это прогнозы атмосферного давления на уровне моря или ветра и прогнозы волнения;

3)климатические и режимные гидрометеорологические атласы, навигационные пособия.

В практике работы Гидрометцентра С С С Р используются синоп­

тические карты погоды для северного полушария, составляемые 2 раза в сутки (3 и 15 часов мск). Эти же карты используются в ка­ честве исходных данных при разработке численных прогнозов полей атмосферного давления для северного полушария.

Отдельно составляются гидрометеорологические карты для се­ верных частей Атлантического и Тихого океанов 4 раза в сутки (3, 9, 15 и 21 час мск), на которые, кроме метеорологических данных, наносятся также и гидрологические данные: высота, период и на­ правление распространения преобладающих систем ветровых волн и зыби, температура воды, сведения о льдах и айсбергах. По этим картам анализируется волнение. Данные о волнении служат исход­ ным материалом при разработке численных прогнозов полей волне­ ния на три дня.

Кроме этих материалов, привлекаются также фактические и прогностические карты погоды и состояния поверхности океана, пе­ редаваемые зарубежными службами погоды по фототелеграфной аппаратуре. Большую помощь оказывают спутниковые данные об облачности II границах распространения льда, особенно для обна­ ружения тропических циклонов. Используются также фактические и прогностические карты распределения температуры воды по се­ верным частям Атлантического и Тихого океанов, которые нередко включают и ледовую обстановку.

Исключительно важное значение имеют данные наблюдений с судов, находящихся под проводкой. Они используются для уточ­ нения прогноза погоды и волнения на пути следования судна и кор­ ректировки рекомендуемого курса.

Режимная информация представляет собой обобщенные и си­ стематизированные многолетние сведения об отдельных гидроме­ теорологических элементах. На основании этих сведений были

разработаны так называемые климатические, или стандартные, пути судов в Мировом океане. Эти пути приведены в пособии «Океанские пути мира». Основной принцип, заложенный в основу выбора кли­ матических путей, — оптимальный обход районов с большой повто­ ряемостью штормов и другими неблагоприятными погодными усло­ виями. Климатические пути используются для разработки рекомен­ дуемого курса за пределами заблаговременности прогноза погоды и для оценки эффективности плавания судов рекомендуемыми кур­ сами.

§ 6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ СУДОВ РЕКОМЕНДУЕМЫМИ КУРСАМИ

Проблема оценки эффективности проводки судов рекомендуе­ мыми курсами сложна, так как трудно учесть все факторы, которые определяют экономичность работы судна.

Эффективность плавания судов рекомендуемыми курсами оце­ нивается по следующим показателям:

а) продолжительность плавания; б) пройденное расстояние;

в) число штормовых дней на переходе; г) количество израсходованного топлива; д) скорость хода судна; е) соблюдение графика движения.

Эффективность рекомендаций может быть оценена количествен­ ными и качественными показателями, но в конечном счете она опре­ деляется выигрышем, выраженным в рублях. Оценка эффективно­ сти плавания судов рекомендуемыми курсами показывает, что эко­ номия от такого вида обслуживания составляет около миллиона рублей в год.

При анализе эффективности проводки применяются различные методы. Выбор метода определяется поставленными задачами

ивозможностями для проведения оценки, например наличием не­ обходимых материалов (технических данных о судне, графиков по­ терь скорости хода судна на волнении, необходимых гидрометео­ рологических данных и т. д.).

Применяются следующие методы оценки эффективности:

1)сопоставление результатов плавания судна по рекомендациям

иконтрольного судна;

2)сравнение результатов плавания судна по рекомендациям и некоторого условного судна, якобы совершающего рейс по дуге большого круга или по климатическому пути;

3)сопоставление времени фактического прихода судна с плано­ вым временем;

4)сопоставление средней путевой скорости хода судна с его ско­ ростью при штилевой погоде;

5)расчет числа штормовых дней на переходе;

6)сопоставление средней протяженности путей судов, следовав­ ших по рекомендациям и самостоятельно, по одним и тем же кар­

там;

196

7)расчет убытков, причиненных судну и грузам при плавании

вштормовую погоду;

8)сопоставление статистических данных плавания судов за прошлые годы (или данного года) без рекомендации и судов того же типа, совершивших плавание по рекомендациям.

В практической работе для удобства оценки эффективности пла­ вания судов рекомендуемыми курсами предлагается завести спе­ циальный рабочий журнал, в котором в соответствующие графы сле­ дует заносить необходимые данные о проводимом судне: название судна и его тип, время выхода из порта и время прихода в порт наз­ начения, продолжительность плавания, пройденное расстояние, средняя скорость хода и т. д.

Суда, для которых производится оценка, следует разделить на четыре группы: 1) суда, точно (или почти точно) следовавшие реко­ мендуемым курсом; 2) суда, частично следовавшие рекомендуемым

курсом; 3) суда, учитывающие требования на ограничение по вы­ соте волн; 4) суда, отказавшиеся следовать рекомендуемым курсом. Эти четыре группы могут быть разделены на подгруппы: суда, со­ вершившие рейсы в западном направлении, и суда, совершившие рейсы в восточном направлении.

Далее, целесообразно предусмотреть две графы для судов, про­ веденных в осенне-зимний и весенне-летний периоды.

Для каждого судна, независимо от того, в какую группу оно попало, подсчитываются экономические показатели (время, расстоя­ ние, средняя скорость и т. д.) и оценивается выигрыш по отношению к показателям для судов, плавающих на других путях, принятых за эталон (климатический, кратчайший и т. д.).

197

П Р И Л О Ж Е Н И Е 1

СОДЕРЖАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ГРУПП КОДА КН-02

Г р у п п а ddffV

dd — направление ветра, кодируется в десятках градусов по шкале 00—36. При штиле на месте dd ставится 00, при ветре переменного напра­

с десятыми долями градуса. При температуре ниже 0° к числу целых градусов прибавляется 50.

ТТ— температура воздуха в срок наблюдений, передается с точностью до целых градусов.

ahhshshs

P w — период преобладающих волн, передается с округлением до целых се­ кунд (например, 3 секунды и менее — 3, 4 секунды — 4 н т. д.).

199

200