Сила попутного потока b проявляет себя в наибольшей степени на переднем установившемся ходу, вызывая уклонение кормы судна в сторону, обратную вращению винта

Рис. 1.17. Положение судна на разных склонах волны.

На схеме хорошо видно, что: a_н<a_п; q_н<a_н; q_п>a_п. И как итог: q_п>q_н,, т.е. крен судна на подветренном склоне намного больше, чем на ветреном склоне волны.

Рассмотрим 4 случая поворотов судна на волнении при различных условиях его движения относительно волн.

1.При движении судна по волне и повороте без перемены галса наиболее опасным является положение судна лагом к волне в области (в). При таком повороте в положении (а) необходимо уменьшить ход V₁ >V₂ для уменьшении q_ц , однако судно должно быть управляемым. В опасной зоне (б) судно имеет крен от циркуляции, ветра и удара волн и необходимо избегать условий резонанса

Величину t¢ снимают с вертикальной линии УДК по величине t.

2. При движении судна по волне и повороте с переменой галса (рис.1.19) оно находится в опасной зоне (б) из-за возможного попадания в ЗПО. Для рыболовных, среднее и малотоннажных транспортных судов уменьшение скорости u является наилучшим действием. В зоне окончания поворота (в) могут складываться: q_ц, q_ветра и q_{удара волн,} чтобы уменьшить q_ц необходимо следовать малым ходом по плавной дуге.

3.При движении на встречу волне и повороте без перемены галса (рис.1.20) в зоне (б) необходимо следовать полным ходом с maх перекладкой руля, для уменьшения времени нахождения лагом к волне и увеличения q_{циркуляции} .

 

4.При движении против волн и повороте с переменной галса (рис.1.21)или наветренного борта рассматривают два этапа:

1 этап: на малом или среднем ходу для уменьшения крена q_{циркуляции};

2 этап: после переваливания линии ветра полный ход для увеличения угла q_{циркуляции} и улучшения управляемости.

В зоне (б) возможно явление слеминга.

При управлении судном на волнении необходимо учитывать его маневренность и особенности расположения центра парусности по отношению к центру бокового (реактивного) сопротивления подводной части корпуса.

Определить координаты центра парусности можно по аналогии с расчетом центра тяжести судна, когда вместо весов учитывается площадь парусности отдельных элементов конструкции. Перемещение центра парусности в нос или корму может достигаться дифферентовкой судна. Центр бокового или реактивного сопротивления находят приближенно как центр площади сечения подводной части по ДП.

 

 

4.Безопасное плавание судна в шторм на мелководье

5.Изменение характеристик волнения на мелководье.

В зависимости от условий гидрологии волнение может образовывать стоячие волны, частицы воды в которых движутся реверсивно (вперед - назад). также волны могут вызывать тягун - временно перемещающийся поток воды, который опасен в порту и в прибрежном плавании, поскольку наваливают суда на причал и мели.

Однако в прибрежных зонах и на мелководье такие волны изменяют свои характеристики, как по направлению бега, так и по параметрам волнения. За счет действия морского дна, независимо от направления волнообразующего ветра, волны накатываются на берег.

Характер волнения заметно изменяется, когда глубина моря становится менее половины длины волны. Поэтому на глубинах Н>0,5l волнение считается на глубокой воде и носит регулярный характер с параметрами l₀, h₀, t₀, V₀.

По мере уменьшения глубины орбитальное движение частиц по окружности переходит в неправильные формы, что ведет к изменению параметров волн на мелководье. При этом скорость бега волн, их длина l.уменьшаются, а высоты волн h изменяются по сложной зависимости показанной на графике.

На мелководье длина волны l и скорость бега волны V уменьшаются по сравнению с величинами l₀ и V₀.

Высота волны h уменьшается до глубин до H=0,2 l₀, а затем может достаточно резко увеличиваться за счет гребней накатов. Количественные изменения характера волнения можно рассчитать с помощью графика (рис. 1.16).

Например: при H=0,15l₀=15м

Мы имеем l₀=100м

=12,5 м/c»25 узлов, , t₀=8с

На глубине 15м по графику получим: l=0,65, l₀=65 м, С=16,3 узлов, h=3,7м t=6,7с.

Кроме этого значительно изменяется форма волны по сравнению с глубокой водой. Профиль волны при этом более ярко выражает наветренные и подветренные склоны.

Все выше указанные особенности волнения необходимо учитывать при плавании на мелководье средних и малотоннажных судов. Такие суда при плавании в шторм в открытом море на глубокой воде испытывают менее жесткое воздействие волн большой длины, чем при плавании на мелководье при «злом» волнении. Наибольшую опасность плавания на мелководье для небольших судов представляет возможная потеря остойчивости. При плавании по глубокой воде такие суда обычно, следуя по ветру вдоль перемещения попутно волне, не могут развить скорость попадания в ЗПО, т.к. скорость морских волн на глубокой воде достаточно большая. В то же время, такие суда, следуя с глубокой воды на мелководье, оказываются в ЗПО, т.к. мелководные волны становится по длине равные L судна, скорость их бега уменьшается до величин соизмеримых со скоростью небольших судов.

Глубины моря соответствующие 0,2 l₀ называют иногда глубинами волновой деформации, т.к. на таких глубинах начинается интенсивное перемешивание придонных и поверхностных слоев воды, волны становятся «мятыми» за счет смешивания большого количества пузырьков воздуха с водой. Эту особенность необходимо учитывать при постановке на якорь, т.к. высота волны уменьшается незначительно от h₀ на 20-25%

6.Управляемость одновинтового судна при различных режимах движения.

 

Гидромеханическое взаимодействие системы корпус — винт — руль очень сложно. Движитель, работающий вблизи корпуса судна, существенно изменяет его поле скоростей, что приводит к изменению гидродинамических сил, действующих на корпус. В свою очередь, поток воды, набегающий на винт, получает возмущения от корпуса перемещающегося корабля. Существенное влияние винт так же оказывает на расположенный позади него руль. В результате взаимодействия системы корпус — винт — руль. возникает целый ряд боковых сил, которые необходимо постоянно учитывать и рационально использовать при управлении маневрами судна.

Сила попутного потока.

Движущийся в воде корпус вызывает попутный поток, направленный в сторону движения судна. Причины его появления — трение пограничных слоев воды о корпус судна и стремление масс воды заполнить объем, вытесненный корпусом. Между скоростью попутного потока в месте расположения винта V_p и скоростью хода судна V существует соотношение V_p = V (1—ω), где ω — коэффициент попутного потока. Его значения для различных судов могут изменяться от 0,10 до 1,00. Таким образом, влияние корпуса на винт сводится к уменьшению скорости обтекания винта. Сила попутного потока

Экспериментально установлено, что в верхней половине диска винта скорость попутного потока больше, чем в нижней. Неравномерность поля скоростей попутного потока в диске винта за один оборот вызывает изменение угла атаки и соответственно сил упора и момента на лопастях, проходящих верхнее и нижнее положения. Так, лопасть, находящаяся в верхнем положении, будет иметь больший угол атаки и соответственно большее сопротивление вращению, чем лопасть, находящаяся в нижнем положении. В результате возникает боковая сила, которая на переднем установившемся ходу (винт правого вращения) будет уклонять корму судна влево.

Сила попутного потока b проявляет себя в наибольшей степени на переднем установившемся ходу, вызывая уклонение кормы судна в сторону, обратную вращению винта.