4.Безопасное плавание судна в шторм 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 [21]

Наиболее частый вид поступательных волн рассмотрено раньше. 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0,5 волнение считается на глубокой воде и носит регулярный характер с параметрами ₀, h₀, ₀, 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 .уменьшаются, а высоты волн h изменяются по сложной зависимости показанной на графике.

Рисунок 1.16 Изменение параметров волн на мелководье

На мелководье длина волны  и скорость бега волны V уменьшаются по сравнению с величинами ₀ и V₀.

Высота волны h уменьшается до глубин до H=0,2 ₀, 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=0,15₀=15м

Мы имеем ₀=100м

=12,5 м/c25 узлов, , ₀=8с

На глубине 15м по графику получим: =0,65, ₀=65 м, С=16,3 узлов, h=3,7м =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 вышеуказанные 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 [26]. Такое «злое» волнение характерно для мелководных морей (Азовское), также при длительных и сильных штормах Балтийского и Северного морей.

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 ₀ называют иногда глубинами волновой деформации [25, 27], 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%

На глубинах волновой деформации за счет интенсивного перемещения воды возникают благоприятные условия для развития определенных гидробионтов, которые служат кормом для некоторых видов ценных морских пород рыбы, т.е. эти глубины привлекательны для эффективного рыболовства. Поскольку мелководье часто является прибрежным, то лов рыбы на глубинах волновой деформации осуществляется маломерными промысловыми судами. Это значит, что на таких судах штурмана должны учитывать особенность волнение на мелководье.

Более подробно характеристики волн на различной глубине приведены в таблице «Значение скорости волн на различной глубине» 25, стр. 393 .

Скорость и управляемость на волнении

При плавании на волнении скорость судна снижается за счет увеличения сопротивления воды обусловленного изменением потоков, за счет увеличения рыскливости и нарушения режима работы винта, который может периодически оголяться. Степень уменьшения V зависит от силы и направления волнения, формы и размеров погруженной части корпуса, дифферента, характеристики качки и т. д.

Теоретические способы определения потери скорости судна на волнении недостаточно разработаны и точны, поэтому применяются эмпирические методы, основанные на обработке опытных данных с изданием соответствующих пособий.

Для применения в судовых условиях можно использовать эмпирическую формулу, дающую удовлетворительную точность для судов среднего и малого тоннажа.

(1.35)

V₀ - скорость судна на тихой воде, узл.

V_с – скорость на волнении, узл.

h_В -высота волны 3% обеспеченности, м.

q₀ - курсовой угол бега волн.

∆ - водоизмещение судна в тоннах.

Общие закономерности потери скорости на мелководье:

-потери увеличиваются с увеличением длины волны,

-ветровое волнение влияет больше, чем зыбь такой же высоты,

-наибольшая потеря при встречном волнении,

-на умеренном до 4-х баллов попутном волнении скорость может увеличиваться, при волнении  4-х баллов уменьшается скорость хода,

-суда в балласте теряют скорость больше,

-быстроходные и большие суда теряют скорость меньше чем тихоходные и малотоннажные.

Рыскливость максимальна на попутном волнении, она ухудшает управляемость. Опасность ЗПО при движении на попутном волнении. Отклонение судна от курса и появлению дополнительных кренящих моментов до полной потери управляемости.

Расчет безопасных параметров движения судна при прохождении мелководья

При прохождении мелководного участка могут ставиться следующие задачи:

• Определить допустимую осадку судна при заданной скорости движения (прохождение каналов, в которых установлена определенная скорость движения).

• Определить предельно допустимую скорость при данном состоянии судна и окружающей обстановки.

• Определить ограничивающие изобаты при данном состоянии судна и заданной скорости.

Кроме того, любая из задач часто сопровождается условием недопущения возникновения спутной волны