Учет влияния ветра в практическом судовождении



 

Для правильного выполнения маневров судоводители должны знать предельные значения скорости ветра, позволяющие удерживать судно на курсе, безопасный курсовой угол ветра для движения с минимальной скоростью, минимальную скорость на циркуляции, обеспечивающую управляемость в течение всего маневра.

Отметим, что знание величин  и  имеют большой практический смысл.

При плавании в море величина угла дрейфа используется при решении ряда навигационных задач. При проводке судов на внутренних водных путях и в узкостях угол дрейфа оказывает непосредственное влияние на ширину ходовой полосы, занимаемой судном (рис. 1.6).

 

Рис. 1.6. К определению ширины ходовой полосы

 

Значение ширины ходовой полосы определяется по выражению:

. (1.11)

 

На рис. 1.7 представлена зависимость ширины ходовой полосы, занимаемой т/х пр. 1577 в балласте при различных скоростях кажущегося ветра.

 Bх п
Рис. 1.7. Зависимость ширины ходовой полосы т/х пр. 1577 от скорости кажущегося ветра и скорости судна

 

Для практического использования результаты расчетов угла дрейфа, ширины ходовой полосы и потребного угла перекладки рулевых органов для конкретного судна удобно представить в виде графической зависимости (рис. 1.8).

График позволяет дать качественную и количественную оценку ухудшения управляемости судна при снижении скорости движения. А также имеется возможность найти границу потери управляемости судна. В «Нормах управляемости речных и смешанного река-море судов» допустимое значение угла дрейфа и потребного угла перекладки рулевых органов не должны превышать 20 градусов, а для морских судов 15 градусов.

 

Рис. 1.8. Зависимость угла дрейфа, ширины ходовой полосы и угла перекладки рулевого органа от скорости кажущегося ветра опасного направления

 

У судов, уваливающихся по ветру, потере управляемости предшествует максимальный угол дрейфа, а у судов, приводящихся к ветру, максимальный угол перекладки рулевого органа. Для уваливающихся по ветру судов опасными являются курсовые углы кажущегося ветра 40–80 градусов, а для приводящихся 120–150 градусов. Если судну угрожает потеря управляемости, то следует выполнить, если это возможно, маневр курсом или скоростью. Изменение курса позволит уйти из зоны опасного направления ветра, а увеличение скорости уменьшит значение угла дрейфа.

Практические наблюдения показывают, что связь между углом дрейфа и перекладкой рулевого органа можно определить по приближенной формуле:

= 0,2 . (1.12)

Из данной формулы видно, что при перекладке рулевого органа на 5 градусов угол дрейфа изменяется приблизительно на 1 градус. При перекладке рулевого органа под ветер (на приводящихся к ветру судах) абсолютное значение угла дрейфа уменьшается. Если же судно уваливается по ветру и рулевой орган приходится перекладывать на ветер, то значение угла дрейфа соответственно возрастает.

В связи с тем, что точки приложения равнодействующих гидродинамической и аэродинамической сил находятся на разной высоте, возникает кренящий момент, направленный в сторону действия аэродинамической силы. У судов с большой парусностью при сильном шквалистом ветре крен может достичь опасных значений.

Для того, чтобы судно не опрокинулось, необходимо изменить курс относительно ветра, таким образом, чтобы уменьшить угол кажущегося ветра.

При движении задним ходом центр давления гидродинамических сил смещается ближе к корме. Поэтому у большинства судов с развитой надстройкой при движении задним ходом момент направлен в сторону ветра, т.е. корма энергично разворачивается на ветер, носовая часть – под ветер.

Ветер оказывает влияние и на траекторию криволинейного, например циркуляционного, движения судна, смещая его в направлении своего действия (рис. 1.9).

Если оборот выполняется против ветра (рис. 1.9, а), то по мере входа судна в циркуляцию наиболее интенсивный дрейф судна по ветру наблюдается тогда, когда угол кажущегося ветра равен или близок к 90 градусам. Выдвиг (продольное смещение судна) уменьшается, но акватория поворота увеличивается. При выполнении поворота по ветру (рис. 1.9, б) выдвиг увеличивается и резко растет потребная акватория.

 

Рис. 1.9. Циркуляционное движение судна при ветре

 

При боковых ветрах (рис. 1.9, в), если оборот выполняется «на ветер», то размеры акватории для выполнения маневра уменьшаются. При обороте «под ветер» потребная акватория будет значительно больше.

Рассмотрим особенности выполнения поворотов на приводящихся к ветру и уваливающихся по ветру судах.

 

 

1.4.1. Выполнение поворотов одновинтового судна

 

На приводящемся к ветру судне при встречном ветре с правого борта поворот начинают перекладкой руля на ветер (рис. 1.10, а, положение 2). Когда судно приведется к ветру (положение 3), дают полный ход назад и руль перекладывают лево на борт. Данный способ разворота можно применять и при боковых ветрах.

При курсовых углах ветра с левого борта (рис. 1.10, б), маневр следует начинать на минимальном ходу, переложив руль влево на борт и дав полный передний ход (положение 2).

 

Рис. 1.10. Развороты на ветер на судне, приводящемся к ветру

 

Маневр разворота на обратный курс на уваливающемся по ветру судне выполнять сложнее. При углах кажущегося ветра от 0 до 90 градусов с правого борта разворот по ветру следует осуществлять на малом ходу (рис. 1.11, а). В точке начала поворота (положение 2) руль перекладывают лево на борт и дают полный передний ход. После набора максимального числа оборотов скорость снижают до среднего или малого, в зависимости от скорости ветра. После того, как корма судна пересечет линию действия ветра, снова дают полный передний ход.

Рис. 1.11. Разворот уваливающегося по ветру судна

 

При развороте на ветер маневр начинают на среднем ходу  (рис. 1.11, б). В точке начала поворота (положение 2) руль перекладывают на правый борт и постепенно увеличивают обороты до полного хода. Когда носовая часть судна пересечет линию ветра (положение 3), обороты сбрасывают и в дальнейшем, ложась на новый курс, стараются удержаться на ветре (положение 6).

 

1.4.2. Дрейф судна с остановленными двигателями

 

В общем случае в условиях ветра судно дрейфует с некоторой скоростью, направление которой не совпадает с направлением ветра. При установившемся дрейфе аэродинамическая сила уравновешивается гидродинамической силой. Для удержания судна на курсе необходимо, чтобы эти силы действовали в одной плоскости. При этом условии аэродинамический и гидродинамический моменты уравновешивают друг друга.

Указанному условию соответствуют положения судна носом или кормой строго против ветра. Однако это случаи неустойчивого равновесия, которое нарушается при любом случайном отклонении, вызванном порывом ветра. Действующие при свободном дрейфе силы и моменты стремятся развернуть судно лагом к ветру (рис. 1.12). Именно данное положение лагом к ветру и является устойчивым.

Рис. 1.12. Силы и моменты, действующие на судно в свободном дрейфе

 

1.4.3. Особенности маневрирования двухвинтового судна

В условиях ветра

 

В отличие от одновинтовых на двухвинтовых судах имеется возможность удерживать судно в определенном положении в условиях ветра до определенного значения скорости ветра при режиме работы движителей «враздрай» и наличии носового ПУ.

Процесс удержания судна на месте с учетом схемы усилий, действующих на судно (рис. 1.13), может быть описан следующей системой уравнений:

 

(1.13)

 

Компенсация продольной составляющей ветрового усилия может быть всегда достигнута выбором частоты вращения винтов, работающих на передний и задний ход.

Совместное решение второго и третьего уравнений системы (1.13) позволяет получить выражение для определения максимальной скорости ветра, при которой возможно удержание судна на месте при заданном режиме работы движителей:

 

. (1.14)

 

Рис. 1.13. Схема сил и моментов, действующих на судно при удержании судна на месте в условиях ветра

 

Расчетная зависимость (1.14) справедлива для судов, имеющих в качестве рулевого органа рули или поворотные насадки с раздельным управлением. Если на судне установлены синхронные поворотные насадки, то удержание судна на месте возможно лишь при определенном угле воздействия воздушного потока на судно.

На рис. 1.14 приведена графическая зависимость для определения максимальной скорости ветра для удержания на месте т/х      пр. 1565 в грузу и в балласте (насадки переложены «наружу»).

 

 

Рис. 1.14 Скорость выдерживаемого ветра и потребные углы перекладки      насадок для удержания на месте т/х пр. 1565 –––––– в грузу; -------- в балласте

 

 

В табл. 1.1 приведены сведения о предельных скоростях ветра различного направления, при которых суда можно удержать на месте.

 

 

Таблица 1.1

Скорость ветра,


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 475;