9. 2. Оценка ширины судоходной полосы на участке движения судна.
Вследствие действия внешних факторов (ветер, свальное течение и т.п., ДП судна практически никогда не совпадает с направлением пути судна и отклонена от него на некоторый угол С
).
Рис.9.1. Схема движения судна на прямолинейном участке пути:
Ох – ось судового хода; О, а ,б, в, г, д, е – линии пути; R – радиус поворота судна; Е – чувствительность радиолокационной системы ориентировки.
Судно будет следовать по траектории О, а ,б, в, г, д, е, т.е. под некоторым углом С к оси судового хода. В точке а судоводитель заметит боковое смещение судна относительно выбранного направления движения и тут же подает команду рулевому изменить курс на 1 – 3о вправо (влево).
После чего судно пройдет отрезок пути а и б прежним курсом вследствие инерционности маневренных характеристик и реакции рулевого, а затем плавно будет описывать циркуляцию поворота радиусом R (отрезок пути б, в, г). Затем судно выйдет на откорректированный курс (отрезок пути г, д, е ).
При следовании по вышеуказанной траектории судно будет постоянно рыскать относительно этой линии, что вызовет дополнительные отклонения линии пути.
Смещение точки центра тяжести судна (ЦТ) относительно линии заданного пути (ЛЗП) с учетом рыскания может быть рассчитано по формуле:
Δb = E +( vtзапSinC) + R(1 – CosC) + lобр + 1/4vTSinθ, (9.1)
где Е – чувствительность системы ориентирования;
v – скорость судна;
tзап – время запаздыавния;
С – угол сноса;
R – диаметр циркуляции;
Lобр – обратное смещение;
Т – период рыскания;
θ – угол рыскания.
Ширину судовой полосы судна относительно траектории ЦТ судна можно рассчитать по формуле:
bсх = LSin (C +βц) + ВCos (C + βц), (9.2)
где L – длина судна;
В – ширина судна;
βц – угол дрейфа на циркуляции.
Отсюда ширина судоходной (ходовой) полосы (bхп), обеспечивающая безопасную проводку судна является суммой
bхп = Δb + bсх
bхп = 2[(Е +vtзап SinC + R( 1- CosC ) + lобр +1/4vT Sinθ) + Lsin(C + βц) + B Cos (C + βц )] (9.3)
При постоянных значениях скорости v и угла С ширину полосы можно уменьшить лишь в результате уменьшения радиуса циркуляции R. Однако, с уменьшением радиуса R растут обратное смещение lобр и угол дрейфа на циркуляции βц.
Оптимальные значения R, при которых дополнительные боковые смещения Δb минимальны, приведены в таблице 9.3.
Сведения по эксплуатационной устойчивости некоторых типов судов на заданном курсе представлены в таблице 9.4.
Таблица 9.3.
Ошибка угла курса С, град |
Оптимальный радиус поворота R, м |
v = 7 м/c |
v = 2 м/c |
||
wо /мин |
Δb, м |
wо /мин |
Δb, м |
||
1 |
3500 |
6,8 |
2,8 |
1,9 |
2,5 |
2 |
3000 |
7,9 |
5,1 |
2,2 |
4,5 |
3 |
2500 |
9,5 |
8,3 |
2,7 |
7,3 |
4 |
1800 |
13,2 |
11,7 |
3,7 |
10,2 |
5 |
1400 |
17,0 |
15,2 |
4,8 |
13,3 |
6 |
1300 |
18,3 |
18,8 |
5,1 |
15,2 |
Выбирая оптимальный радиус поворота, можно определить оптимальный угол перекладки руля.
Таблица 9.4
Наименование параметров |
Тип судна |
|
«Волго-Дон» |
«Сормовский» |
|
Скорость судна, км/час |
19,6 |
19,4 |
Количество перекладок руля, 1/мин |
2,7 |
4,5 |
Угол перекладки руля, град |
2,3 |
2,5 |
Угол рыскания, град |
2 |
3 |
Угловая скорость рыскания, град/мин |
5 |
12 |
Период рыскания, с |
102 |
68 |
Угловая скорость перекладки руля, град/с |
|
|
Из таблицы 9.3 видно, что Δb мало зависит от скорости судна, но значительно возрастает с увеличением угла сноса С, а из таблицы 9.4 видно, что угол рыскания θ и период рыскания Т зависит от типа судна.
Формула 9.3 применяется при расчете ширины ходовой полосы при проводке судна с использованием РЛС.
При проводке судна по визуально видимым ориентирам, характер движения судна сохраняется. Однако визуальные наблюдения позволяют контролировать положение судна по навигационным ориентирам, что значительно уменьшает значение величины Е. В этом случае для расчета ширины ходовой полосы при визуальном ориентировании (ВХП) можно использовать упрощенную формулу:
Вхп = 2(LSinC + BCosC + 1/4TVSinθ) (9.4)
Общее выражение TVSinθ в зависимости от проекта судна колеблется от 2,8 до 5,7 м.
Из анализа формул 9.1 ÷ 9.4 видно, что основную роль в создании ширины судоходной (ходовой) полосы играет общий угол сноса судна (С), который зависит от скорости и направления ветра и течения.