4 курс 1 семестр (7-й семестр) / Литература / Конспект лекций по УС

2.Судно не имеет хода, с носа и кормы работают буксиры. Положение полюса поворота и моменты сил, разворачивающие судно.

3.Судно движется установившимся передним ходом, с носа и кормы работают буксиры. Положение полюса поворота и моменты сил, разворачивающие судно.

4.Судно движется установившимся задним ходом, с носа и кормы работают буксиры. Положение полюса поворота и моменты сил, разворачивающие судно.

5.Движение судна на встречном течении.

6.Движение судна на попутном течении.

7.Движение судна при поперечном течении.

8.Разворот на якоре при попутном течении. Факторы, подлежащие учету при выполнении данного маневра. Планирование данного маневра.

9.Плавание вблизи изгибов рек с приливо-отливными течениями.

10.Маневрирование, когда течение быстро изменяет направление. 11.Швартовка судна к причалу при действии диагонального течения.

12.Учет глубины под килем, конфигурации носовой части судна и скорости течения.

21

РАЗДЕЛ 2.

ШВАРТОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ

2.1.Этапы швартовной операции

Вобщем случае швартовные операции включают три основных этапа: подготовку, маневрирование и крепление.

Подготовка к швартовке начинается с ознакомления с местом швартовки, глубинами у причала, течением, ветром, способами подачи, приема и крепления швартовов. Эти сведения капитан получает при изучении лоции, карты и правил порта, а также из информации лоцмана. По радиотелефону устанавливают связь с портом и уточняют все необходимые для швартовки сведения: о способе швартовки, наличии буксиров, борта швартовки. Заблаговременно переводят машину в маневренный режим, проверяют средства палубной сигнализации и подают питание на швартовные механизмы.

При подходе к порту принимают портового лоцмана, обеспечив ему полную безопасность (прикрывают корпусом судна лоцбот от волнения, опускают надлежащим образом оборудованный лоцманский трап или другое одобренное подъемное устройство). Провожают лоцмана на мостик и представляют капитану. Капитан предоставляет лоцману необходимую информацию о маневренных характеристиках судна, его состоянии и особенностях, о наличии на борту опасного груза и больных членов экипажа.

Капитан и лоцман согласовывают план захода в порт и швартовки к причалу.

По команде с мостика швартовная команда занимает свои места на баке

июте. Готовит швартовное устройство к работе, разносит швартовы по палубе, подносит ходовые концы к клюзам и кипам, крепит бросательные концы за боковые стороны огонов так, чтобы они не были зажаты на береговых швартовных тумбах. Готовит кранцы, стопоры и щитки от крыс.

Маневрирование при заходе в порт и к месту швартовки может выполняться самостоятельно или с помощью буксиров (в зависимости от размеров судна и акватории, маневренных качеств судна, наличия ветра и течения). Во всех случаях, если позволяют обстоятельства, маневрирование осуществляется по согласованному с лоцманом плану, который должен предусматривать необходимость использования буксирных судов, выбор пути движения, реверсирование главного двигателя и использование якоря.

Крепление судна у места швартовки включает следующие операции: подачу швартовных тросов с помощью бросательных концов, линемѐтов или специальных плавсредств; подтягивание судна к месту швартовки; установку и обтягивание швартовных концов.

22

2.2. Швартовные операции в порту

Швартовка бортом к причалу. Если судно при подходе к причалу имеет поступательное движение, то первое касание безопаснее выполнять скулой, одновременно придав небольшое вращательное движение носовой части в сторону, противоположную причалу (см. рисунок 2.1). Сумма векторов скоростей поступательного и вращательного движений образует результирующий вектор скорости, направленный вдоль причала. Результирующий вектор скорости гасят работой машины на задний ход.

При подходе к причалу судно должно иметь минимальное движение вперед, позволяющее в нужный момент остановиться с помощью машины и якорей. Скорость сближения крупных судов с причалом не должна превышать 0,1 – 0,2 узла, малых судов 0,6 – 0,8 узла.

Имея ВФШ правого вращения, судно подводят под малым углом или параллельно причалу, если швартовка осуществляется правым бортом. При швартовке левым бортом подходят к причалу под углом 10 – 20о. Если место швартовки ограничено другими судами, то подходят к причалу под более крутым углом, при необходимости используя якорь наружного борта. При свежем отжимном ветре подходят к причалу почти под прямым углом с отдачей якоря. Затем с помощью якоря задерживают движение вперед. Работая машиной и рулем, разворачивают судно параллельно причалу. Подают швартовы, прижимают судно к стенке и крепят.

Швартовка бортом к стенке может выполняться как без отдачи якорей, так и с отдачей. При благоприятной погоде и достаточной для маневрирования акватории (например, в порту Ильичевск) якорями можно не пользоваться. Отдача якоря с длиной якорной цепи, равной 1,5 – 2 глубины, и протаскивание его по грунту улучшает управляемость судна, повышает его безопасность в стесненной обстановке, позволяет работать машиной и рулем до сближения с причалом. Чтобы облегчить последующий отход от причала, можно отдать якорь и несколько смычек якорной цепи.

Швартовка кормой к причалу. Производится с отдачей одного, чаще двух якорей. Малые суда в тихую погоду такую швартовку могут выполнять самостоятельно. В свежую погоду необходимо пользоваться буксирами и подруливающим устройством.

Предварительно намечают место стоянки, определяют на карте контрольные пеленги для выхода в точки отдачи якорей, рассчитывают количество смычек якорных цепей и угла между ними.

При подходе к месту отдачи якорей вдоль причала. Не доходя до места швартовки 50 – 70 метров, останавливают двигатель и отдают якорь наружного борта. Продолжая двигаться, травят якорную цепь. При 3 – 4 смычках в воде якорь задерживают, руль перекладывают в сторону наружного борта и дают ход вперед. Когда судно развернется кормой к причалу, отдают второй якорь и работают машиной назад. Потравливают обе цепи так, чтобы к концу

23

швартовки их длина была примерно одинаковой. Это будет способствовать их равномерной работе во время стоянки.

При подходе к причалу под прямым углом скорость судна должна быть минимальной. На расстоянии двух длин корпуса от причала и в 40 – 60 метрах в стороне от места швартовки стопорят двигатель, отдают внутренний по отношению к месту швартовки якорь. Двигаясь по инерции, травят якорную цепь и разворачиваются в направлении отданного якоря. Помогают развороту рулем и машиной. Когда судно развернется кормой к берегу и в воде будет 3 – 4 смычки цепи, отдают второй якорь. Работая машиной назад, травят и выравнивают якорные цепи, подводят судно кормой к причалу и подают швартовы.

Для устойчивой стоянки кормой к причалу якорные цепи располагают под углом 30 – 60о. При благоприятной погоде или кратковременной стоянке судно ставят кормой к причалу с отдачей одного якоря. Точку отдачи якоря намечают напротив места стоянки на расстоянии двух корпусов.

Рисунок 2.1- Подход судна к причалу бортом

Отход от причала. Если судно отходит от причала самостоятельно, то стремятся сначала отвести от причала корму, придерживая нос шпрингом и помогая развороту носовым прижимным концом, выбирая его брашпилем или лебедкой. Затем отводят нос и маневрируют для выхода из порта.

При стоянке кормой и отходе от причала сначала потравливают якорные цепи, чтобы ослабить натяжение кормовых швартовных тросов. Затем отдают швартовы и подбирают обе якорные цепи. Разобщают один барабан брашпиля и выбирают якорную цепь в обратном порядке каждый якорь отдельно или в зависимости от действия внешних сил.

Буксировка на «гаке». Тяговое усилие передается посредством буксирного троса, закрепленного на гаке или лебедке буксира - кантовщика. Способ простой в исполнении, но требует значительной акватории и ограничивает маневренность буксирных судов.

Буксировка «на битенг». С носа буксира - кантовщика подают два троса и крепят их на расположенных вдоль борта судна кнехтах. В зависимости от режима работы главного двигателя буксира - кантовщика он может толкать судно в борт или тянуть на себя. Встав вдоль борта судна, может также вести судно вперед или назад, не меняя место крепления буксирных тросов. Этот

24

способ удобен для маневрирования на стесненной акватории, т.к. не требует разворота буксира - кантовщика при необходимости изменить направление его тяги.

Буксировка «на упор». Буксир - кантовщик в своей носовой части крепится одним коротким тросом к буксируемому судну, располагаясь к борту судна под углом, близким к прямому. Он может толкать или тянуть судно, не меняя положения. Работа «на упор» возможна и без крепления к судну. В этом случае буксировка осуществляется только путем толкания.

Во время работы на упор скорость кантуемого судна должна быть минимальной, не превышающей 2-3 узла. В противном случае буксир будет развернут вдоль борта судна. Чем больше скорость судна, тем под меньшим углом к его ДП вынужден располагаться кантовщик и тем меньше будет его сила упора.

Наиболее приспособлены для работы «на упор» буксирные суда с крыльчатыми движителями. Они могут перемещаться в любую сторону, не разворачивая свой корпус. Однако и у них при поступательном движении кантуемого судна полезная сила упора уменьшается за счет энергии, расходуемой на поддержание своей скорости при совместном движении.

Суммарное тяговое усилие и количество буксирных судов определяет капитан судна, принимая во внимание советы портового лоцмана.

Буксирные тросы подают, как правило, когда судно не имеет хода. Если обстоятельства не позволяют остановить судно (например, при движении в канале), то буксирный трос подается на минимальном ходу, при этом скорости судна и буксира должны быть уравнены.

Требуемая суммарная мощность портовых буксиров зависит от водоизмещения судна. Она может быть определена по формуле

Nтр 4 102 3Dw ,

где N тр – требуемая суммарная мощность буксиров, kW;

Dw - водоизмещение судна, т.

2.3. Безопасная стоянка судна на швартовах

Все швартовы должны быть закреплены на швартовных пушках так, чтобы их можно было легко снять при потравливании. Для предохранения швартовных тросов от перетирания рекомендуется подкладывать куски брезента в швартовные клюзы и киповые планки перед окончательным обтягиванием швартова. Во время грузовых операций швартовы периодически потравливают или обтягивают в зависимости от изменения осадки. Приливы и отливы, а также «тягуны» могут вызвать обрыв швартовых и повреждение судна. При стоян-

25

ке в таких условиях необходимо отвести судно от причала, используя бочки и синтетические тросы либо собственные якоря. Суммарная разрывная прочность всех швартовных тросов должна быть больше сил внешнего воздействия.

Даже незначительная подвижка крупнотоннажного судна у причала или его сила навала на причал может вызвать серьезную аварию. При получении штормового предупреждения капитан судна может принять решение о заблаговременной смене места стоянки и даже о заблаговременном выходе судна в открытое море.

2.4. Определение силы навала судна на причал при швартовке

Швартовка крупных и малых судов к причалу всегда считалась ответственной операцией. На крупнотоннажных судах возникают дополнительные трудности при швартовке. Например, при высоте ходового мостика 25 метров над уровнем воды очень трудно определить с достаточной точностью скорость сближения судна с причалом, не пользуясь высокоточными приборами. Поэтому может произойти соударение судна с причалом, приводящее зачастую к полному разрушению причала и самого судна. Основными причинами таких соударений являются стесненность акватории портов, тяжелый волновой режим, неопытность и ошибки капитана.

Методика расчета силы навала строится на закономерностях теории удара. Явление удара возникает в том случае, когда за очень малый промежуток времени происходит значительное изменение количества движения тела. Основное уравнение теории удара применительно к судну будет следующим:

где P Fудср t - ударный импульс силы навала, кг м / с ;

Fудср - сила навала, Н; t- продолжительность навала, с;

k - коэффициент присоединенной массы; m - масса судна, кг;

v, u - скорость судна в начале навала и в конце навала, соответственно, м/с.

Величина импульса силы зависит также от упругих свойств судна и причала, которые характеризуются коэффициентом восстановления

Значение коэффициента восстановления обычно определяется опытным

путем.

26

В качестве предельных случаев рассматривают случай абсолютно упру-

гого навала, когда e 1 , при котором механическая энергия судна после навала полностью восстанавливается, и случай абсолютно неупругого навала, когда

e 0 , при котором навал заканчивается в первой стадии и вся механическая энергия теряется на деформацию корпуса и кранцевой защиты.

Рассмотрим случай прямого навала судна на причал. В этом случае оно подходит к причалу параллельно, не имея поступательного движения вперед или назад. Действующим ударным импульсом силы будет реакция стенки причала P . Если скорость v центра тяжести судна в начале удара направлена по нормали к причалу, то навал будет прямым, в противном случае – косым (см. рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Проекция импульса силы на нормаль при прямом навале

Представим уравнение (2.1) в проекциях на нормаль

Подставляя проекции на нормаль и значение u из равенства (2.4), получим окончательно

27

Рассмотрим случай косого навала судна на причал. Пусть в этом случае скорость v полюса поворота, расположенного в носовой части судна, в начале навала образует с нормалью к стенке причала угол , а скорость u в конце навала – угол ( рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Проекция импульса силы на нормаль при косом навале

Тогда уравнение (2.1) в проекциях на параллельную причалу ось и нормаль n даст

1 k m u v 0; 1 k m un vn P .

Коэффициент восстановления в данном случае равен отношению моду-

лей

, так как удар происходит только по направлению нормали к стенке причала (влиянием трения пренебрегаем). Тогда с учетом знаков проек-

28

Из полученных зависимостей можно найти модуль и направление скорости в конце навала, а также ударный импульс при навале, если известны ве-

Следовательно, при косом навале отношение тангенса угла навала к

тангенсу угла отражения равно коэффициенту восстановления. Так как e 1, то , т.е. угол навала всегда меньше угла отражения.

При прямом навале, когда полюс поворота находится в центре тяжести судна и оно не имеет поступательного движения вперед или назад, коэффициент присоединенной массы можно определить следующим образом

где B, L,T - ширина, длина и осадка судна, соответственно.

При косом навале, когда судно движется передним ходом, а полюс поворота находится в его носовой части, приблизительно на расстоянии 1/4 L от форштевня, коэффициент присоединенной массы можно определить по формуле

m 1,5 T 2 B

4

и

где

m - присоединенная масса воды, кг,

= 3,14…

- массовая плотность воды, кг/м3 .

m - масса судна, кг.

29

Рассмотрим пример расчета силы косого навала танкера «Крым» на причал. Данные судна: водоизмещение в балласте, D = 86 тыс.т.; длина, L = 277,1 м; ширина, В = 45,0 м; осадка в балласте, Т =8,5 м; угол = 250; скорость при навале минимальная, = 0,4 м/с; скорость при навале максимальная, v max = 1,15 м/с; длительность навала, tmin = 4 с; tmax =5 с; массовая плотность воды, = 1025 кг/м3. Коэффициент восстановления, e = 1/5 = 0,2.

По формуле (2.8) определим присоединенную массу воды и вычислим коэффициент присоединенной массы:

Тогда (1+ k ) =1,04.

Определим проекцию минимальной и максимальной скорости на нор-

Для определения силы навала необходимо разделить импульс силы на длительность навала:

В монографии [13] приведены значения сил навала, полученные при модельных испытаниях танкера «Крым» при таких же заданных условиях, при которых произведен настоящий расчет. После пересчета результатов с тс в кН, получили:

Отношение сил навала при эксперименте и при расчете не превышают погрешностей самого эксперимента.

Вопросы для самоконтроля

1.Швартовные операции: подготовка, маневрирование и крепление.

2.Швартовка бортом к причалу.

3.Швартовка кормой к причалу.

4.Отход от причала.

30