Особенности управления судном в узкостях и плавание на мелководье



Скачать 371.79 Kb.
страница1/2
Дата11.11.2016
Размер371.79 Kb.
  1   2
ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ В УЗКОСТЯХ И ПЛАВАНИЕ НА МЕЛКОВОДЬЕ


  1. Краткая характеристика узкости, мелководья и каналов

С точки зрения управления судном понятие узкости определяется соотношением между маневренными характеристиками судна (с уче­том его линейных размеров) и шириной водного пространства, в пре­делах которого судно может безопасно следовать при существующих средствах навигационного обеспечения.

С точки зрения ширины акватории делят на открытые и каналы.

Открытые акватории делят на глубокие, мелкие и углубленные морские пути.

Открытой и глубокой акваторией называйся такая, на которой дно и берега не оказывают влияния на маневренные качества судна. Ширина открытой акватории определяется диаметром циркуляции. В морской мировой практике принимается, что для выполнения са­мостоятельной циркуляции на акватории, где нет ветра и течения, не­обходимы размеры акватории

где — ширина акватории, м;



—длина судна, м.
Эта зависимость действительна для всех плавединиц, так как ко­эффициент , равный 8, является наибольшим коэффициентом из ис­пользуемых для определения нормального диаметра циркуляции. Ве­личина параметра ширины акватории соответствует минимальному диаметру тактической циркуляции.

Мелководье характеризуется следующими глубинами. Обычно для проведения ходовых или сдаточных испытаний, чтобы исключить влияние мелководья, выбирают полигон с глубиной, определяемой выражением



где — осадка судна, м;



— скорость судна, м/с;

— ускорение свободного падения, м/с2.

При решении практических задач управления судном мелководьем можно считать, когда отношение глубины к осадке судна



.
Судоходный канал — искусственно проложенный водный путь, оснащенный современными средствами навигационного оборудована обеспечивающими безопасность плавания судов.

Судоходные каналы классифицируются по: назначению; способу устройства; наличию оградительных сооружений; пропускной способности; размерам поперечного сечения и высоте надводных переходов; длительности навигационного периода и характеру материковых грунтов, составляющих ложе канала.

По назначению каналы подразделяются на соединительные и проходные; по способу устройства - на закрытые (шлюзованные) и открытые; по наличию искусственных оградительных сооружений - на огражденные и неогражденные.

По пропускной способности каналы классифицируются показателями проектного и фактического судооборота в обоих направление, выраженными количеством пропускаемых судов и их регистровым тоннажем. По размерам поперечного сечения и высотам надводных переходов (мосты, линии электропередач и др.) каналы классифицируют по:

максимально допустимой осадке пропускаемых судов; максималь­но допустимой высоте надводного габарита судов; режиму пропуска судов (каналы одностороннего или двустороннего движения). Каналы двустороннего движения могут иметь достаточную ширину либо по всей длине для расхождения встречных судов в любом пункте, либо специальное расширение в нескольких пунктах для ожидания пропуска встречных судов. В принципе движение в каналах в зависимости от размеров судов может быть в каждом конкретном случае и односторонним и двусторонним.

По длительности навигационного периода каналы подразделяют­ся на незамерзающие с круглогодичным навигационным периодом и замерзающие с ограниченным навигационным периодом по ледовым условиям.

По характеру грунтов, составляющих ложе, каналы подразделя­ются на имеющие глинистое или суглинистое ложе, песчаное или су­песчаное ложе, илистое ложе, каменистое и скальное ложе.
2. Влияние мелководья на скорость судна
Вследствие влияния различных факторов скорость судна на мелководье меньше чем на глубокой воде.

Для расчета скорости на мелководье может быть применена формула, полученная А. П. Смирновым,



где - скорость судна на мелководье, м/с;



- скорость судна на глубокой воде, м/с;

- коэффициент пропорциональности (табл.2.1);

- коэффициент пропорциональности за полноту водоизмещения подводной ча­сти корпуса судна (табл. 2.2);
- коэффициент пропорциональности отношения ширины судна к осадке (табл. 2.3).

Таблица 2.1



Значения коэффициента




Скорость на глубокой воде, уз

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

3.50

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

0.99

0.99

0.99

0.98

0.98

0.98

0.97

3.00

1.00

0.99

0.98

0.98

0.98

0.97

0.97

0.96

0.96

0.96

0.95

0.94

2.50

0.99

0.98

0.98

0.96

0.95

0.95

0.94

0.94

0.93

0.93

0.92

0.92

2.00

0.98

0.97

0.97

0.95

0.94

0.93

0.92

0.90

0.90

0.89

0.88

0.88

1.50

0.96

0.94

0.92

0.91

0.89

0.88

0.87

0.86

0.86

0.85

0.84

0.84

1.30

0.95

0.93

0.91

0.89

0.88

0.86

0.85

0.84

0.83

0.83

0.82

0.82

1.25

0.94

0.92

0.91

0.89

0.87

0.86

0.85

0.84

0.83

0.82

0.82

0.81

1.10

0.94

0.91

0.89

0.88

0.86

0.85

0.83

0.83

0.82

0.82






Таблица 2.2

Значения коэффициента



0.7-0.75

0.75-0.80

0.80-0.85



1

0.973

0.947

Таблица 2.3

Значения коэффициента




2.0

2.5

3.0

3.5



1.026

1.00

0.973

0.947

Из анализа таблиц можно видеть, что падение скорости на мелко­водье может превышать 20 % по сравнению с глубокой водой. Данные таблиц получены в основном многочисленными натурными экспери­ментами. Практическое применение таблиц позволит судоводителям более обоснованно выбирать оптимальный курс судна с учетом глу­бин, более точно вести счисление судна, что, в конечном счете, повысит безопасность плавания. Эмпирическая формула позволяет опре­делить величину изменения скорости на мелководье с погрешностью ±2—3%. Натурные эксперименты показали, что режим работы двигателя на мелководье при поддержании постоянной частоты вращения является чрезвычайно тяжелым и нормальная эксплуатация двигателя не может быть обеспечена без снижения мощности двигателя с уменьшением глубин. На основании этого рекомендуется при плавании на мелководье при всережимный регулятор двигателя отключать и переходить на постоянную подачу топлива во избежание перегрузки главного двигателя. Следует обратить внимание судоводителей, что на мелководье показания индукционного лага будут завышаться из-за увеличения скорости потока, обтекающего корпус судна.

Влияние мелководья начинает заметно сказываться при переходе за скорости, равные ( где Н-глубина места), когда высота и длина создающихся при движении судна поперечных волн начинают резко возрастать. По мере увеличения скорости увеличивается и угол, составляемый гребнями волн с ДП судна. При скорости поперечные и расходящиеся волны совмещаются в одну общую поперечную волну, достигающую наибольших размеров при скорости и имеющую вид поперечного вала, движущегося вместе с судном несколько впереди форштевня. В кормовой части судна несколько впереди ахтерштевня также создаются поперечные волны, которые распространяются далеко по обе стороны от судна. Вместе с ростом волнообразования растет и сопротивление воды движению судна, перегружается двигатель, возрастает расход топлива, повышается износ двигателя. Поэтому увеличивать скорость судна до значений, больших 0,8, не целесообразно. Скорость судов в канале назначается в пределах 4-12 уз, однако она не должна превышать величины .
3. Влияние мелководья и узкостей на управляемость и инерционно-тормозные характеристики судов
Практикой установлено, что на мелководье по сравнению с глубокой водой резко ухудшается эксплуатационная устойчивость судна на курсе, повышается рыскливость; заметно ухудшается и поворотливость судов.

На мелководье резко уменьшаются углы дрейфа, угловая скорость поворота и соответственно увеличивается радиус установившейся циркуляции при одинаковых углах перекладки руля.

1.5

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 Т/H

Рис. 3.1. Увеличение радиуса цир­куляции на мелководье Rм по срав­нению с радиусом циркуляции на глу­бокой воде R∞.

Рис 3.2. Влияние мелководья на ве­личину относительной скорости пово­рота судна

Исследования А. Д. Гофмана показали, что ухудшение поворотливости на мелко­водье носит закономерный характер. Для определения радиуса установившейся циркуляции на мелководье Rм им получена следующая зависимость:

где R — радиус установившейся циркуляции на глубокой воде, м.

Увеличение радиуса циркуляции, рассчитанное по формуле, приведено на рис. 3.1.

Отношение угловой скорости поворота на мелководье к угло­вой скорости на глубокой воде оказалось весьма стабильным для судов различных типов (рис. 3.2).

Учитывая результаты моделирования и экспериментальных про­верок, можно признать нецелесообразным создание специальной до­полнительной информации по учету влияния мелководья на инерцион­но-тормозные характеристики судна.
4.Просадка судов при плавании на мелководье, в каналах и реках
При движении судов происходит изменение их положения на пла­ву по отношению к свободной поверхности и дну водоема. Существен­ное изменение посадки (просадки судна) наблюдается в условиях мелководья, в каналах, реках и других стесненных условиях.

Наиболее общее решение имеет так на­зываемый классический метод. Этот метод основывается на непосред­ственном применении закона Бернулли и закона неразрывности жид­кости. Модифицируя уравнение Бернулли и принимая, что величину давления Р можно выразить высотой водяного столба над условным уровнем Н, уравнение Бернулли примет вид



где Н — глубина, м;

U — скорость потока воды, омывающего судно, называемая скоростью встречного

потока, м/с;

g — ускорение свободного падения, м/с2.

При сравнительно малых докритических скоростях движения сни­жается роль собственного волнообразования судна. Перераспределение погруженного объема судна на ходу может быть приближенно объяс­нено изменением свободной поверхности воды из-за наличия стеснен­ности фарватера.

Рассмотрим случай движения судна в канале. Движение его в соответствии с уравнением Бернулли приводит к увеличению скорости движения воды вдоль корпуса судна, а это приводит к понижению зеркальной поверхности воды (глубины Н).

Для этого случая можно написать

где - глубина в канале, не возмущенном проходом судна, м;

- глубина в канале в момент прохода судна, измеренная посредине длины суд­на, м;

- скорость судна, м/с.

После преобразования, обозначив , получаем величину понижения зеркальной поверхности воды (просадку судна):



Расчет по методу В. П. Смирнова

Увеличение осадки кормой для морских судов на мелкой воде можно получить по формуле В. П. Смирнова:



Формула получена после обработки результатов натурных испытаний морских судов методом математической статистики способом наименьших квадратов. Точность определения величины просадки от осадки кормой. В этой формуле —-коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение отно­сительной осадки. Значения приведены в табл. 5.1.

Таблица 4.1

Значения в зависимости от











0.35

0.0146

0.700

0.0232

0.40

0.0156

0.725

0.0242

0.45

0.0164

0.750

0.0250

0.50

0.0174

0.775

0.0262

0.55

0.0187

0.800

0.0274

0.60

0.0201

0.825

0.0288

0.65

0.0216

0.850

0.0206


— коэффициент пропорциональности, учитывающий длину судна. Значения его даны в табл. 5.2.
Таблица 4.2

Значения в зависимости от





до 100 м

100-150

более 150



0.95

1.05

1.25


— коэффициент пропорциональности, учитывающий начальный дифферент на корму. Значения даны в табл. 5.3.

Таблица 4.3

Значения в зависимости от



0


0.5





1.0

1.025

1.050

Увеличение осадки носом при может быть определено: . Значения коэффициента приведены на графике (рис. П.10 — Приложение VI) Сборника задач по управлению судами издания 1984 года.

Внизу – грубо приближенный.

L/B=5.0


Сн






















2.0



















6.0

























1.0



















7.5
























0

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75



  1   2


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница