Маневрирование и управление судном в узкостях

Волна, создаваемая вокруг судна, увеличивается на мелководье из-за ограничения потока воды под днищем судна. Профиль волны, образующейся вдоль борта судна, имеет подъем по носу судна, понижение каверны по бортам и нарастание волны, следующей за судном.

Поперечное и продольное движение судна Увеличение продольного сопротивления воды приводит к потере скорости. Созданная пещера вызывает опускание и еще больше ограничивает поток воды, снова уменьшая ее скорость. Модельные испытания показали, что оседание прямо пропорционально скорости и ширине судна.

«Некоторые штурманы, даже с многолетним опытом, совершают ошибку, слишком полагаясь на теорию или слишком на нее”.

Пламмер Карлайл Дж. «Управление узкой лодкой”

Большее ограничение потока возникает в местах дросселирования, где поток воды ограничивается не только под днищем сосуда, но и по бокам, что приводит к дифференциальному увеличению гидростатического давления.

Береговой эффект

Судно, плывущее близко к суше, испытывает значительное замедление со стороны суши из-за ограничения потока. Разность уровней воды по бортам корабля создает разность давлений, являющуюся источником поперечной силы, действующей на корабль в направлении к берегу (рис. 1).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 1 Эффект Бернулли: ограничение потока воды между кораблем и ближайшей сушей приводит к увеличению скорости потока и снижению уровня воды

Точка приложения этой силы находится в ЦТ; величина равнодействующей поперечной силы, действующей на ЦТ, прямо пропорциональна разности уровней воды и, как следствие, прямо связана со скоростью судна.

ЦТ должен находиться в носовой части корабля, а значит, поперечная сила, действующая на ЦТ корабля, должна смещать корму в сторону берега (рис. 2).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 2 Береговой эффект и CV

Также при движении корабля с достаточно большой скоростью в носовой части корабля, особенно между носом и прилегающим берегом, создается нагон воды. Это приводит к разности давлений в носовой части судна между бортом, обращенным к суше, и противоположным бортом, создается сила, отталкивающая конструкцию носа и кормы от суши.

Чтобы удержать судно на постоянном курсе вблизи земли, необходимо соблюдать баланс между силой от действия руля, силами от носовой подушки и всасыванием в корму. Чтобы удержать судно на одной стороне канала, необходимо перевести руль в сторону берега. И чем ближе к берегу, тем больше приходится перекладывать руль, чтобы компенсировать береговой эффект. Так как КПД выше при малых углах руля, то чем на больший угол мы смещаем руль, тем меньше увеличивается КПД и уменьшается остаточный запас руля.

Самый безопасный вариант навигации — оставаться на осевой линии, если позволяет движение судов.

Присасывание кормы и центр вращения

По мере поворота корабля с эффектом земли корма будет приближаться к земле, и в результате всасывание будет сильнее (рис. 3).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 3 Задняя уборка в узких местах

На большом баке можно ожидать сильного всасывания в узких местах, потому что его большая ширина вызывает дополнительный прогиб. По мере увеличения длины лодки рычаг всасывания увеличивается, и остается меньше места для предотвращения рыскания. На меньших скоростях у нас больше времени на управление более слабыми береговыми силами и, кроме того, есть возможность увеличения скорости вращения винта для улучшения управляемости.

Носовая подушка и центр вращения

Самые большие волны на планете Большая волна в передней части судна увеличивает продольное сопротивление в носовой части, которое стремится сместить CV на корму. Подъем воды у берега выше, чем с другого борта судна, что приводит к отталкиванию носа от берега (рис. 4).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 4 Влияние носовой подушки

Носовая подушка создает аналогичное вращательное движение, которое может быть сильным как всасывающим эффектом, так и его воздействием на глубокосидящие суда с небольшим количеством воды под килем.

Эффект носовой подушки зависит от высоты носовой волны, которая, в свою очередь, зависит от количества воды под килем, расстояния до берега, осадки корабля, ширины и скорости. Нагруженные танкеры, имеющие большую осадку и относительно большую часть боковой подводной площади перед точкой поворота, гораздо больше подвержены давлению на берег, чем балластные танкеры.

Судно, следующее в канале, не сильно возмущается носовой подушкой, так как она либо уравновешивается равным давлением с обоих бортов, когда судно находится в середине канала, либо компенсируется несколькими градусами руля, если судно ушло от оси канала. Когда судно проходит ответвление канала, вода, поднимающаяся с этой стороны, будет распространяться в это ответвление (рис. 5).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 5 Опустите носовую волну с одной стороны

В этот момент начинает преобладать носовая подушка с другого борта, и если упустить этот момент, то корабль зевнет. Когда происходит рыскание, всасывание кормы и носовой упор образуют вращающуюся пару. Если бы рыскание не было ожидаемо и мы опоздали бы принять соответствующие меры, ситуация могла бы выйти из-под контроля, увеличивающееся всасывание кормы опрокинуло бы лодку через канал, несмотря на полный руль на правый борт и полную скорость вперед.

Точно так же, когда грузовое и пассажирское морское транспортное судно и танкер с грузом покидают Сан-Николас, с правого борта образуется большая носовая волна; подъем воды с левого борта исчезает через широкий проход между рифами с этого борта. Танкер в балласте не оказывает существенного влияния на носовую площадку (рис. 6).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 6 Влияние носовой подушки в восточной части Арубского пролива.
1 — судно дедвейтом 85 тысяч тонн, осадка по ровному килю 41 фут, осадка 45 футов

Когда груженый танкер движется медленно, не нужно слишком много руля, чтобы предотвратить поворот судна влево, но это требует внимания. Если не ожидается эффекта от срезания берегов, начать поворот вправо будет сложно.

Засасывание кормы начинается через некоторое время после того, как корма проходит вплотную к рифу с правого борта, и способствует повороту судна на левый борт, как раз в тот момент, когда для выхода судна в море необходимо начать поворот вправо. Если первоначальная тенденция повернуть налево не была предсказана и предупреждена, будет очень трудно начать поворот направо.

Преодоление рыскания

Первое, что нужно сделать, когда судно рыскает под действием берегового эффекта, — это не допустить увеличения поворота руля, т е перевести его на 20° или полностью в борт, в зависимости от ситуации. Если судно не идет по курсу при полном смещении руля, увеличьте скорость двигателя. С увеличением поддержки и рулем на борту, для остановки поворота требуется меньше времени, чем для набора скорости. Увеличение сваливания сразу приводит к увеличению поперечной силы от действия руля направления, а продольная инерция препятствует быстрому увеличению скорости. Всасывание зависит от скорости лодки относительно воды и нарастает медленнее, если руль лодки находится за бортом.

Рекомендуемая литература: Методы и модели количественного обоснования управленческих решений в судоходной отрасли

Когда судно под действием переложенного на борт руля и повышенных оборотов двигателя выйдет на курс, необходимо уменьшить скорость до первоначальной и только после этого начинать постепенно убирать руль, так как при этом судно находится близко к берегу, на него влияет береговой эффект.

Если судно поворачивает поперек канала, носовая подушка не образуется, чтобы предотвратить затопление противоположного берега, потому что между носом и берегом нет подъема воды, когда судно приближается к другому берегу под углом.

Как бросить якорь, чтобы предотвратить рыскание и избежать столкновения с приближающимся судном, хорошо описано Пламмером в книге «Управление узкой лодкой“.

Использование берегового эффекта

Пляжный эффект может пригодиться, когда нам нужно отвернуться от берега близко к берегу, или когда нам нужно пройти изгиб в узком проливе или канале. Непосредственно перед поворотом судно должно быть смещено от оси фарватера, но так, чтобы можно было управлять береговым эффектом, переведя руль, например на 10°. В повороте корабль будет поворачиваться без усилия руля, то есть с рулем прямо или со смещением всего на несколько градусов. Всасывание поворачивает лодку, и мы можем использовать руль до конца, чтобы контролировать поворот. Всасывание влияет на управляемость судна).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 7 Всасывание влияет на управляемость лодки

Явление присасывания при входе в порт

Такой же благотворный эффект оказывает засасывание, когда мы заходим в порт Сан-Николае и наш корабль заходит немного севернее ведущего створа. Нам подходит правый поворот, потому что по этому пути должны идти груженые танкеры. Кроме того, есть достаточно места, чтобы опустить переход перед подходом к причалу. Но если по какой-то причине корабль идет южнее ведущей линии, у нас проблемы, особенно когда корабль идет с хорошей скоростью (рис. 8 и 9).

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 8 Суг управляет лодкой.
1 — судно дедвейтом 85 тысяч тонн, осадка по ровному килю 41 фут, осадка 45 футов

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 9 Отсасывание ненужной жемчужины.
1 — судно дедвейтом 85 тысяч тонн, осадка по ровному килю 41 фут, осадка 45 футов

При проходе вблизи рифа засасывание в районе кормы с правого борта приводит к швартовке одного судна к борту другого с поворотом судна влево. Для стабилизации направления движения следует дать полный ход вперед и сместить руль в правую сторону. При этом буксир с правого борта должен двигаться полным ходом назад, буксир с левого борта должен толкать нос судна полным ходом вперед, а буксир с кормы должен контролировать ход судна назад. Требуется время, чтобы начать поворачивать загруженный корабль; больше его требуется для остановки качания за счет инерции вращательного движения. Это показывает, насколько сильно и как быстро он может начать разворот.

Расхождение с судами

Когда двум судам необходимо пройти друг мимо друга в узких местах, они должны оставаться вблизи середины пролива или канала как можно дольше. Насколько близко они могут приблизиться друг к другу, прежде чем предпринять действия по отходу, зависит от ситуации и маневренности судов.

Нельзя приближаться к берегу слишком рано, потому что из-за эффекта земли корабль может пронестись через канал прямо под носом другого корабля и удержать его будет невозможно. На ограниченных фервеях это часто является причиной столкновений. Сначала носовые волны стремятся оттеснить их в стороны, а после расхождения кормовой подсос вернет корму к оси канала.

Как расходиться и как не расходиться описано Пламмером в его книге «Маневрирование лодки в узких местах». В Гренобле я разработал серию рисунков, показанных на рис. 10-17, для использования в учебном центре управления кораблем, где мы регулярно играли в игры, встречая и передавая макеты танкеров.

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 10 Оба судна снизили скорость двигателя; скорость должна быть достаточной для хорошей управляемости. Оба судна остаются на осевой линии фарватера как можно дольше

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 11 Оба судна: правый руль

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 12 Слева от руля так, чтобы корма проходила чисто. Носовые волны будут толкать нос кораблей в стороны

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 13 Правый руль для компенсации всасывания

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 14 Оба судна стремятся повернуть влево. Судно А переводит руль на правый борт, чтобы остановить разворот, тем самым создавая опасную ситуацию

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 15 Судно А теперь находится под всасыванием судна В и должно перевести руль влево, чтобы избежать посадки на мель. Нос судна B возвращается в центр канала; теперь корма вернется к оси канала в результате засасывания судна А

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 16 Судно А закончило свой проход слишком близко к берегу и испытывает сильный эффект земли. Судно B возвращается на ось канала и может увеличить скорость для улучшения управляемости

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 17 Переместив руль на правый борт, судно А не смогло остановить рыскание, вызванное всасыванием. Судно B использовало взаимодействие с кораблём в своих интересах

Обгон

Организация службы охраны Обгон в узких местах гораздо опаснее, чем расхождение. Если этого нельзя избежать, обгонять следует только на пониженной скорости. Причина опасности заключается в том, что сосуды лежат рядом гораздо дольше, чем при прохождении, а потому дольше взаимодействуют. Причем взаимодействие может быть любым, поэтому для безопасного обгона необходимо его максимально уменьшить с пониженной скоростью. Этот маневр показан на рис. 18-21.

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 18 На этом этапе обгоняемое судно А уже находится под влиянием проходящего судна В. Носовая волна от судна В ускоряет судно А, а I одновременно толкает корму в сторону. Этот эффект ухудшит эффект всасывания кормы

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 19 На этом этапе судно А стремится развернуться на правый борт

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 20 Две носовые волны толкают нос корабля в стороны. Взаимный отсос сближает кормы и при этом скорость судна Б значительно снижается. Судно B поворачивает к земле на пониженной скорости, и этому не нужно противодействовать, так как это может создать для него опасную ситуацию

Маневрирование и управление кораблем в ограниченном пространстве

Рис. 21 Наиболее опасна ситуация, когда обгоняемое судно увеличивает скорость из-за следа обгоняющего судна. Всасывание в носовой части разгоняемого судна и всасывание кормы у берега образуют сильную вращающуюся пару. Судно А часто необратимо подталкивает к корме судна Б. Обгоняющее судно не испытывает большого воздействия от обгоняемого судна, ему в основном приходится сталкиваться с воздействием берегового эффекта

Dream-yachts
Добавить комментарий