6.3 Плавание на попутной волне.

При курсе по направлению бега волн нет резонансной и усиленной бортовой качки, но возможно опасное понижение остойчивости и управляемости судна (особенно небольшого тоннажа). При плавании по направлению бега волн увеличивается рыскливость, судно хуже слушается руля. Возникает опасность заливания кормы и разворота судна лагом к волне. Это может произойти тогда, когда скорость судна будет равна скорости волны и когда оно находится на переднем склоне волны или на ее по­дошве. В этом случае возможно опрокидывание судна. Курсовой угол волн, при котором уменьшается остойчивость, находится в пределах 180—135°, а опасной является волна с профилем 60—80 % длины судна. Если длина волны больше длины судна, то опасность набегания ее на палубу невелика. При длине волны меньше длины судна возможна значительная килевая качка с оголением гребных винтов, особенно, если скорость судна меньше скорости движения волны. Когда длина судна близка к длине попутной крупной волны, следует иметь скорость судна значительно меньшую, чем скорость движения волн.

6.4 Штормование. Если плавание судна в нужном направлении или в направлении ближайшего порта-убежища невозможно из-за очень слож­ных штормовых условий, то выполняется штормование — особый вид плавания, при котором судно удерживается на месте или идет курсом и скоростью, наиболее благоприятными относительно направления ветра и ветровых волн. Практикой установлено, что при штормовании против волны наиболее безопасной является минимальная скорость, при которой судно еще слушается руля.

Способ штормования определяется судоводителями с учетом конструктивных особенностей судна, его загрузки, остойчивости и района плавания:

на носовых курсовых углах — наиболее распространенный вид, рекомендуется для судов, имеющих полные обводы в носовой части (корпус конструктивно укреплен и рассчитан на большие волновые нагрузки с дифферентом на корму). На курсах носом на волну судно легче управляется, более устойчиво на курсе. Остойчивость судна сохраняется. Размахи бортовой качки уменьшаются. Скорость минимальная;

на кормовых курсовых углах выполняется только в том случае, когда длина волны значительно отличается от длины судна, имеющего нормальную или повышенную остойчивость; в этом случае возрастает рыскливость, снижается устойчивость на курсе;

в дрейфе — штормование с застопоренными главными двигателями. Опасно для судна при сильном шквальном ветре.

Судно с большой метоцентрической высотой — остойчиво, но будет иметь сильную и резкую бортовую качку, при которой возможны повреждения корпуса, сдвиг механизмов, нарушения креплений и смещение груза.

Судно с большой парусностью может быть положено на борт. Способ требует большого водного пространства, свободного от навигационных опасностей с подветренной стороны,

6.5 Штормование лагом к волне. В этом случае судно в наибольшей сте­пени подвержено воздействию волны и ветру. Штормовать данным способом могут суда с повышенной остойчивостью. Качка у таких судов плавная, оно легко восходит на волну, не принимая много воды на палубу.

В штормовых условиях о повороте судна на новый курс экипаж предупреждается заблаговременно. При очень сильном шторме наиболее опасным является положение судна лагом к волне. Чтобы повернуть судно на новый курс, устанавливается закономерность изменения размеров ветровых волн и только после прохождения очередной наиболее развитой волны выполняется поворот.

Поворот при плавании судна против волны совершают как вправо, так и влево, позволив судну уваливаться под ветер и уменьшив ход до минимального. Поворот судна начинают перекладкой руля на борт (30—35°) и дают полный ход, когда корма окажется на обратном склоне крутой волны. Во время поворота, при подходе высоких волн с кормовых углов руль следует отводить к ДП заблаговременно. По окончании поворота изменением скорости хода вывести судно из зоны усиленной качки.

Поворот при плавании судна по волне начинают, когда на обратном склоне последней из серии крупных волн окажется носовая часть судна с таким расчетом, чтобы вторая половина поворота выполнялась в период относительно спокойного волнения. Если у судна перед поворотом период бортовой качки больше периода волн, то первую половину поворота выполняют на малом ходу, а вторую — как можно быстрее, не набирая большой инерции хода.

В другом случае, когда перед поворотом период бортовой качки меньше периода волн, тогда первую половину нужно выполнять на большом ходу, а вторую как можно быстрее, но не набирая большой инерции хода.

6.6 Практическое решение задач с помощью универсальной диаграммы качки Для выбора безопасных курсов и скоростей следует пользоваться универсальной диаграммой качки. Диаграмма показывает характер изменения видимых параметров волн любой длины в зависимости от изменения курса и скорости судна. Построена она для системы волн при регуляр­ном волнении. При волнении, которое принято считать нерегулярным, всегда возможно выделить преобладающую систему волн, измерить направление их бега и видимые периоды. Диаграмма получила название универсальной, так как позволяет решать многие задачи судовождения.

Диаграмма приведенная на рис.6.1,а построена для больших глубин. На практике еею можно пользоваться, если глубина воды превышает четверть длины волны. При меньших глубинах необходимо использовать диаграмму для произвольных глубин 6.1,б. Верхняя часть этой диаграммы содержит семейство кривых скорости волн, соответсвующих фиксированным значениям глубины воды от 5м до бесконечно большой.

Универсальная диаграмма качки состоит из двух частей (рис. 6.1). Нижняя часть диаграммы представляет собой семейство концентрических полуокружностей и пучок лучей из их центра. Каждая полуокружность соответствует определенной скорости судна в узлах, а каждый луч - определенному курсовому углу в градусах направления фонда волны. Наиболее сильная бортовая качка в секторе 78-102°, а в секторе 0-12° и 168-180° наиболее сильная килевая качка. Курсовые углы фронта волны даны в двух значениях: 6 и 174°; 12 и 188°; 18 и 162° и т. д. Удобство такой разбивки градусной сетки обусловлено тем, что курсовой угол фронта волны относительно ДП судна может быть взят как по правому, так и по левому борту.

Рисунок 6.1 Универсальная штормовая диаграмма

а) для больших глубин

б)для произвольных глубин

Верхняя часть диаграммы представляет собой семейство кривых.

На диаграмме фронт волны расположен из центра О вертикально вверх. По этой вертикальной оси диаграммы нанесены длины волн от 10 до 240 м. Положение ДП судна, параллельное осевой вертикали диа­граммы, соответствует судну, идущему лагом к волне, и соответствует курсовому углу q = 0°, а положение, параллельное осевой горизонтали, соответствует курсу, который совпадает с направлением бега волны или навстречу бегу волны q = 90°.

Направление бега волны является исходным для графического решения задач с помощью диаграммы. Горизонтальная ось — это проекция скорости хода судна на направлении бега волны.

Верхняя часть диаграммы представляет собой семейство кривых, где каждая кривая соответствует определенному значению видимого периода волн т. В левой части нижней половины диаграммы, расположенной левее пунктирной кривой, τ = ∞ соответствует случаям, когда скорость бега волны больше скорости судна, а верхняя половина диаграммы соответствует случаям, когда скорость бега волны меньше скорости судна.

Вверху помещены шкалы для определения видимых периодов волны, которые ограничивают зону усиленной качки: на средней линии этой шкалы нанесены периоды качки судна Т на нижней τ₁ =Т/0,7 верхнейτ₁ =Т/1,3.

Слева в верхней части диаграммы по двум вертикальным осям (А и В в разных масштабах) нанесены высоты волн 3 %-ной обеспеченности. Справа в верхней части диаграммы нанесены несколько вертикальных отрезков, которые показывают степень нерегулярного волнения в баллах. При использовании универсальной диаграммы качки исходят из следующих положений:

- при регулярном волнении и в случае, когда нерегулярность волне­ния выражается слабо, границы зон усиленной качки и линию резонанса можно установить, воспользовавшись шкалой длин волн (ось λ);

- при нерегулярном волнении границы зон усиленной качки определяют с помощью высоты волны 3 %-ной обеспеченности (шкала А и В) или же шкал для баллов волнения.

При наиболее опасной резонансной качке период свободных колебаний судна равен относительному периоду волны Го = т. В этом случае бортовая качка будет (тяжелой) усиленной при 0,7< Т₀ / τ <1,3.

С помощью универсальной диаграммы качки можно определить: длину волны, курс и скорость судна, при которых оно испытывает резонансную качку; секторы курсов и диапазон скоростей, при которых судно испытывает усиленную качку, период волны может быть в состоянии пониженной остойчивости, будет действовать слеминг и т. п.

Для решения этих задач требуется знать период бортовой качки судна Т_θ (собственных колебаний) и длину волны λ в районе плавания.

Период свободной бортовой качки судна является одним из основных аргументов для решения задач на универсальной диаграмме качки. Его можно заменить периодом реальной бортовой качки, который определяется из серии наблюдений или расчетным путем. Судоводитель в своей практической работе должен как можно чаще определять период качки в зависимости от состояния загрузки судна и использовать для контроля поперечной остойчивости судна.

Период свободной бортовой качки определяется в море на волнении, при этом крен на оба борта должен четко выражаться и составлять не менее 5°.

Порядок замеров периода бортовой качки судна.

В момент прохождения стрелки кренометра через «О» в сторону любого борта пускают секундомер. При последующих прохождениях стрелки кренометра через «О» в сторону того же борта отсчитывают 1, 2, 3...до 10. С последним отсчетом останавливают секундомер. Показания секундомера делят на 10, получается значение периода бортовой качки и данной серии замеров. Таким образом делают не менее 10 серий замеров. Значение периода бортовой качки судна, полученное в результате осреднения серий замеров, можно считать достоверным для практического пользования. Период бортовой качки приближенно можно определить по формуле:

Т₂ = кВ/ ,

где В - ширина судна;

к - коэффициент от 0,71—0,81 см;

h - поперечная метацентрическая высота судна, м.

Не менее важным для решения задач на диаграмме является длина волны λ в районе плавания.

Длина волны определяется с точностью до 5 м для коротких волн и с точностью до 10 м для волн длиной более 60 м. Длину волны регу лярного волнения можно определить по формуле:

λ = 1,56 τ²,

где λ - длина волны, м;

τ - период волны, с.

Однако более точный замер штормовой волны можно выполнить по диаграмме с помощью видимого периода волны т'.

Истинным периодом волны называется промежуток времени между прохождениями гребней волн через неподвижную относительно грунта точку. С судна, имеющего ход, определяется видимый период волны, который зависит от скорости и курса судна.

Для определения видимого периода волны необходимо:

- встать спиной к ветру или лицом и взять компасный пеленг следа гребня волны, т. е. получить направление в градусах полос пены, которые образуются при шторме на поверхности моря. Это направление, называемое направлением бега волны, перпендикулярно или почти перпендикулярно фронту волны;

- полученный пеленг изменить в любую сторону на 90° и установить нить пеленгатора компаса по этому направлению;

- в момент прохождения через нить пеленгатора очередного гребня волны пустить секундомер. Прохождение через нить пеленгатора каждого последующего гребня фиксировать счетом «1», «2», «3» до 10. После отсчета «десять» остановить секундомер, и его показания разделить на 10. Получают видимый период волны. Точность определения осредненного периода волны — десятая доля секунды.