Циркуляція при дії вітру з різних напрямків.
Ветер в значительной мере влияет на управляемость судна, исходя из нескольких факторов: силы и направления ветра, площади парусности, осадки и дифферента судна. С увеличением силы ветра увеличивается рыскливость судна – для его удержания на курсе требуется частая и большая перекладка руля. Силу ветра принято оценивать по шкале Бофорта. Судоводителю важно знать, при каких скоростях и направлениях ветра, скорости судна и его осадке движение на прямом курсе будет устойчиво. Для этого на судах существуют полярные диаграммы, в которые входят по средней осадке, силе и направлению ветра, площади пера руля и другим факторам.
Волнение моря способствует рыскливости судна, т. к. при подходе под косым углом к гребню волны судно уваливается в направлении его движения, как бы соскальзывая с гребня. Когда судно оказывается по другую сторону гребня, наблюдается обратное явление. Угол рыскания зависит от курсового угла волны и увеличивается по мере возрастания волнения моря. Особенно неблагоприятным плавание судна будет при наличии ветровых волн и зыби от курсовых углов с направления 120–180 градусов при скорости судна близкой к скорости бега волн. В этом случае очень сильно ухудшается управляемость судна вплоть до полной потери, когда судно, захваченное набегающей волной, приобретает скорость волны и стремится развернуться лагом к ней – явление « брочинг » (от английского broaching ). Для избежания этого необходимо иметь скорость судна, приближенно определяемую по формуле (L – в метрах. Значительно ухудшается управляемость судна под воздействием ударов волн при встречном волнении – явление слеминг ( от английского slamming ). Чтобы избежать такой ситуации рекомендуется снизить скорость или изменить курс судна относительно бега волны.
Действие ветра и волнения на судно, находящееся на циркуляции, значительно изменяет элементы циркуляции. Эти изменения характеризуются через угол φ и дистанцию S.
Рис.
6.14. Характеристики циркуляции судна:
1 – начало циркуляции; 2 – точка окончания поворота на 360°; 3 – точка окончания поворота на 360° в условиях ветра и волнения.
Влияние ветра и волнения на инерционные характеристики судна во многом зависит от формы корпуса судна. При встречных направлениях ветра до 4 баллов для судов водоизмещением более 10 тыс. тонн уменьшение может достигать 4% по тормозному пути и 18% по выбегу. Влияние ветра и волнения на других курсовых углах усиливается. Однако при hв = 1-1,5 метра это влияние практически не сказывается.
Циркуляція на течії з різних напрямків.
Течение значительно затрудняет управление движением судна. Совпадение направления течения и курса судна ухудшает управляемость, увеличивает фактическую длину тормозного пути судна. Течение оказывает значительное влияние при выполнении им циркуляции. Так, циркуляция, выполненная по течению, увеличивает выбег судна по курсу вследствие сноса. Это обстоятельство необходимо учитывать для избежания навала на суда, стоящие на якоре, при разворотах на течениях.
При встречном течении. Используя малые обороты гребного винта, или продвигаясь вперед толчками, чтобы уменьшить длину тормозного пути относительно воды при встречном течении, можно сбалансировать скорость судна со скоростью встречного течения, удерживая полюс поворота в носовой части, даже при минимальной скорости судна относительно грунта. Этим можно сохранить хорошую управляемость судна.
Продвигаясь на встречном течении, полезно наблюдать на траверзе за неподвижным предметом и его перемещением, чтобы наилучшим образом сохранять баланс скорости течения и скорости судна. Если судно начнет перемещаться назад по течению, то это может означать, что оно остановилось относительно воды, а полюс поворота переместился на мидельшпангоут. В этом случае судно не будет управляться до тех пор, пока не будет движения относительно воды.
При попутном течении. При попутном течении создается наиболее неблагоприятная ситуация, когда очень трудно сохранить управляемость судна на малом ходу. Например, судно перемещается на попутном течении, скорость которого, равна 1,5 узла. Для того чтобы удерживать судно на курсе относительно воды, необходимо, чтобы полюс поворота находился в носовой части. В этом случае скорость судна относительно грунта должна быть значительно больше скорости течения. Чтобы уменьшить эту скорость относительно грунта, необходимо дать двигателю задний ход и двигаться против течения. Однако когда судно начнет движение против течения, полюс поворота переместится в его кормовую часть и судно потеряет управляемость.
На попутном течении очень трудно управлять судном. Если это практически возможно, то предпочтительнее следовать против течения.
Поперечное течение. Если удалось сбалансировать скорости судна и течения относительно воды и скорость судна относительно грунта стала минимальной, то тогда можно использовать поперечное течение для создания прижимного движения судна. Часто этого можно достичь, используя только перекладку руля. Однако, если перекладки руля будет недостаточно, то можно использовать кратковременные толчки двигателем, чтобы привести течение на нужную сторону.
Результирующий вектор скоростей течения и судна позволит судну приобрести дрейф в нужную сторону. Чтобы остановить или скорректировать дрейф, необходимо снова развернуть судно против течения ( рис.4 ).
При использовании течения описанным способом важно не слишком торопиться и не приводить течение на слишком большой курсовой угол. Такой угол создаст хорошее боковое движение, однако, если угол будет слишком большим, то может потребоваться слишком много времени, мощности и расстояния впереди, чтобы привести судно на течение особенно в непосредственной близости от причала. Следовательно, гораздо лучше плавно привести течение на носовую скулу и наблюдать получен или нет ожидаемый эффект.
Используя для маневрирования поперечное течение, судоводитель должен развивать в себе обостренное чувство движения судна, дрейфующего в нужном направлении.
Разворот на якоре. Из выше сказанного ясно, что в большинстве случаев маневрирования на течении желательно разворачивать судно против течения, если, конечно, это практически возможно. Заходящее в порт судно на попутном приливном течении, может оказаться перед фактом, когда необходимо развернуть судно на 180 градусов прежде, чем следовать к своему причалу.
На больших акваториях такой разворот можно сделать без использования якорей или буксиров. Если же это необходимо сделать на ограниченной акватории, то следует производить разворот с отдачей якоря при постоянном контроле за положением судна.
Такой маневр можно производить только при хорошем знании местных условий и отсутствии подводных препятствий.
Положение 1 (рис.5). Выполнение этого маневра зависит не только от опыта и умения судоводителя, но также и от: глубины на акватории, глубины под килем, скорости течения, типа дна, мощности двигателя, размера судна, пространства для разворота.
Рисунок 5 – Разворот с помощью течения на одном якоре.
До отдачи якоря и разворота, полезно рассмотреть следующие вопросы:
спланировать разворот судна в том направлении, в котором оно
разворачивается на заднем ходу,
заблаговременно уменьшить ход до минимума, не теряя управляемости,
убедиться в том, что для кормы будет достаточно места при развороте,
до отдачи якоря убедитесь в том, что судно будет раскантовано в нужном направлении, а течение будет помогать его развороту,
в процессе отдачи якоря скорость судна относительно грунта должна быть минимальной, а двигатель запущен на задний ход до торможения якорной цепи, чтобы уменьшить нагрузку на брашпиль.
Это положение судна при маневрировании наиболее ответственное и должно быть выполнено правильно и продумано. Далее будет легче.
Положение 2 (рис.5). Как только якорь будет отдан и якорь- цепь застопорена, то даже, если якорь не будет держать, этого будет достаточно для того, чтобы полюс поворота находился в носовой части, а течение имело хорошее плечо для разворота судна. Однако если судно будет плохо разворачиваться, то можно потравить больше якорной цепи. При медленном развороте кормы можно дать двигателю ход вперед или назад так, чтобы корма проходила чисто от всех препятствий и так, чтобы судно находилось в нужном положении.
Положение 3 (рис.5). Следует помнить о том, что при развороте брашпиль принимает на себя всю нагрузку судна на течении, поэтому необходимо работать машиной, возможно толчками, а также рулем не только для ускорения разворота, но и для снятия нагрузки с брашпиля.
После разворота судна против течения им становится легко управлять в процессе выборки якоря. Затем судно может следовать так, как это требуется для швартовки.
Количество смычек вытравленной якорной цепи зависит от глубины, характера дна и размера судна.
Изгибы рек с приливо-отливными течениями. Изгибы рек с такими течениями являются прекрасным примером, когда течения могут быть сильными на внешней стороне изгиба и слабыми на внутренней стороне изгиба.
В том случае, когда крупнотоннажное судно проходит изгиб канала при сильном попутном течении, то на его кормовую часть будет воздействовать сильное попутное течение, а на носовую часть – слабое течение. При полюсе поворота, расположенном в носовой части, сильное попутное течение будет воздействовать
на судно, имея большое плечо для разворота. В этом случае судно должно быстро отреагировать на этот момент силы и предпринять соответствующие меры.
Даже, если такая угроза своевременно оценена и скорректирована путем увеличения скорости и перекладки руля этого может оказаться недостаточным для противодействия такому моменту силы и судно будет продолжать неуправляемый поворот с последующей посадкой на мель. (Рис.6а).
Рисунок 6 – Изгибы реки с приливо-отливным течением б) На встречном течении а)На попутном течении
При плавании на попутном течении следует всегда придерживаться внешней стороны изгиба. В случае необходимости подставить корму под воздействие сильного попутного течения, то это следует делать с величайшей осторожностью.
При подходе крупнотоннажного судна к изгибу канала на встречном течении на него также может воздействовать течение разной силы. Например, на его носовую часть будет воздействовать сильное течение, а на кормовую – слабое. Это создаст момент разворота в противоположную сторону и если не предпринять заблаговременные меры по перекладке руля и увеличению скорости, то судно может оказаться на мели (рис. 6 б).
Если это практически возможно, то следует придерживаться внутренней стороны изгиба так, чтобы нос не входил в зону сильного течения в течение всего поворота. К сожалению, эта сторона изгиба часто бывает мелководной и запрещенной для плавания судов с большой осадкой.
Конфигурация носовой части судна. Интересно отметить, что конфигурация носовой части судна может значительно воздействовать на силу течения, например, когда судно с бульбообразным носом швартуется к специфичным терминалам и необходимо рассчитать усилия от течения на швартовные тросы.
Скорость течения. Сила течения, действующего на судно, прямо пропорциональна квадрату его скорости. Это означает, что даже незначительное изменение в скорости течения повлечет за собой большое увеличение силы, действующей на судно.
Глубина под килем. Самое большое воздействие на величину силы течения оказывает глубина под килем судна. Оно возникает из-за блокирующего эффекта судна, когда глубина под килем небольшая и течение не может протекать под его килем, а вынуждено протекать вокруг судна. Следовательно, важно учитывать отношение осадки судна к глубине водной поверхности. При отношении глубины к осадке, равным 1,05 сила течения увеличивается в три раза по сравнению с отношением глубины к осадке, равным 3,0.
Сила течения на якоре. Судно, стоящее на якоре при отливном течении, является характерной иллюстрацией того, как изменяется зависимость между глубиной под килем и силой течения. В данном примере танкер, дедвейтом 50 000 тонн, стоит на якоре при скорости отливного течения, равной 5 узлам. Первоначально отношение глубины к осадке составляло 3,0 и течение свободно протекало под килем и вокруг судна, создавая силу, действующую на его брашпиль, равную 19 тоннам.
При уменьшении глубины под килем, например, до величины отношения глубины водной поверхности к осадке, равной 1,1, протекание потока воды под корпусом судна будет ограничиваться, увеличивая силу сопротивления судна, приблизительно, в три раза, т.е. до 64 тонн. В этих условиях сила сопротивления корпуса может превысить держащую силу якоря и судно начнет дрейфовать, особенно, когда на него воздействует еще и ветер.