Требования ИМО к маневренным характеристикам судов

Начиная с 1968 года, ИМО было озабочено безопасностью судов с пло-хими маневренными характеристиками. В связи с этим была опубликована 45
резолюция А.160 (ES.IV) «Рекомендации по данным, имеющим отношение к способности судов маневрировать и выбегу при торможении».
10 января 1985 года был выпущен циркуляр Комитета безопасности мо-реплавания (КБМ) №389 озаглавленный «Промежуточное руководство по оценке маневренных качеств судов при их проектировании». В ноябре 1987 года ассамблея ИМО на 15-й сессии приняла резолюцию А.601(15) «Требова-ния к отображению маневренной информации на судах».
Повышенное внимание ИМО к вопросам маневренных качеств судов привело к разработке «Промежуточных стандартов маневренных качеств су-дов», опубликованных в ноябре 1993 года в резолюции А.751(18). А 5 декабря 2002 года в резолюции КБМ 137(76) были опубликованы «Стандарты манев-ренных качеств судов». Эти «стандарты должны применяться к судам, оборудованным любыми типами рулевых устройств и двигательных установок длиной 100 м и более, а также к танкерам-химовозам и газовозам не зависимо от их длины, которые построены на 1 июля 1994 г. и после этой даты».
Как было сказано выше, информация о маневренных характеристиках судна в настоящее время регламентируется Резолюцией ИMO А.601(15), «Представление на судах информации об их маневренных характеристиках», и Рекомендациями по организации штурманской службы на судах Министерства морского флота (РШС-89). Судоводитель должен хорошо знать эту информа-цию и умело использовать ее на практике в процессе управления судном.
Информация по маневренным элементам судна включает в себя:
1) ЛОЦМАНСКУЮ КАРТОЧКУ;
2) ТАБЛИЦУ МАНЕВРЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК для рулевой рубки;
3) ФОРМУЛЯР МАНЕВРЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, включаю-щий в себя более подробную информацию о маневренных элементах в особых условиях плавания, дополнительные сведения о движительном комплексе судна.

В Резолюции также отмечено, что в Таблице маневренных элементов и в информации о маневренных характеристиках целесообразно выделять крас-ным цветом цифровые и графические данные, связанные с аварийным маневрированием, зеленым цветом – данные о разгоне судна, и синим цветом — данные о тормозных путях.
«Маневренные характеристики», упоминаемые еще в Промежуточных стандартах маневренных качеств судна, являются типичными оценками манев-ренных качеств и управляемости, что представляет непосредственный интерес для судовождения. Каждая из них может быть достаточно точно рассчитана на стадии постройки судна и измерена на основе выполнения типовых маневров.
Стандарты определялись так, чтобы они были просты, практичны и не требовали значительного увеличения времени испытаний или усложняли их. Стандарты основаны на том, что оценка маневренности судов может быть сде-лана по результатам обычных типовых маневренных испытаний. Предусматривается, что маневренные характеристики проектируемого судна 46
должны удовлетворять Стандартам еще на стадии проектирования, а действи-тельные маневренные характеристики должны быть подтверждены испытаниями. Альтернативно, соответствие Стандартам может быть продемон-стрировано результатами натурных испытаний, хотя Администрация может потребовать действий по исправлению положения, если обнаружится, что ма-невренные качества судна существенно расходятся с промежуточными стандартами. После выполнения судовых испытаний судостроитель должен оценить надежность методов расчета маневренности, использованных на ста-дии проектирования и постройки судна.
Прежде чем говорить о качественных и количественных характеристиках Стандартов маневренных характеристик судна, необходимо определить неко-торые понятия, как это сделано в резолюции ИМО.
При данной мощности двигателя и угле кладки руля дельта (δ) судно может приобрести определенное установившееся движение. Вообще говоря, это будет криволинейное движение с постоянными значениями скорости изме-нения курса пси(ψ) при скорости V и угле дрейфа бетта (β) (нос судна направлен внутрь поворота). Радиус поворота в данном случае определяется следующим выражением: R = V/ψ
Такое состояние системы «судно-угол кладки руля» обычно называется «динамически стабильным на повороте радиусом R». Следовательно, прямой курс может рассматриваться, как часть окружности с бесконечным радиусом и нулевым значением скорости поворота.
Большинство судов являются «динамически стабильными на прямом кур-се» (обычно говорят «динамически устойчивыми»), когда руль находится в нейтральной позиции вблизи к диаметральной плоскости. Для одновинтового судна с винтом правого шага нейтральное положение руля обычно бывает рав-ным значению дельта нулевое = -1° (т.е. в положении 1° на правый борт). Динамически неустойчивые суда могут сохранять прямой курс только с помо-щью повторяющегося действия рулем. Если небольшая неустойчивость, в общем-то, приемлема, значительная нестабильность может быть исключена только надлежащим подбором судовых пропорций и формой кормовых обво-дов.
Поступательное движение судна определяется упором винта, силами гид-родинамического сопротивления и присоединенными массами, действующими на корпус. При маневре боковая сила, возникающая при кладке руля, зачастую мала по сравнению с другими латеральными силами. Однако прилагаемый управляющий момент в большинстве случаев достаточен для обеспечения ба-ланса сил или для преодоления результирующего момента этих внешних сил.
Значение уровня динамической устойчивости обычно варьируется от ве-личины 0,1L (где L — длина судна) для сухогруза с хорошими обводами корпуса до величины 0,1L для широкого с полными обводами танкера. Измене-ние дифферента будет иметь заметный эффект на положение центра приложения боковой силы, образующейся при боковом смещении. Нетрудно заметить, что судно с дифферентом на корму (обычная ситуация для испытаний 47
судна в балласте) будет более устойчиво, чем тогда, когда оно находится на ровном киле.
Если же движение судна происходит не в состоянии равновесия, что яв-ляется общим случаем, возникает не только разбалансирование тормозящих сил, но также и гидродинамических сил, связанных с дополнительной инерцией водных масс, обтекающих корпус. Поэтому при неизменном положении руля судно будет стремиться к новому стабильному равновесию. Если положение руля меняется (кладется на другую сторону), направление судна на кривой равновесия становится обратным и первоначальная тенденция к повороту ком-пенсируется своевременной перекладкой руля. Способность сохранять направление движения или устойчивость на курсе зависит, очевидно, от замк-нутой системы, в которую входят не только судно и руль, но также и погрешности курсоуказателя и системы управления. Поэтому допустимая вели-чина собственной динамической нестабильности снижается при увеличении скорости (количество проходимых длин судна за данный период увеличивает-ся). Это происходит потому, что человек-рулевой ограничен в способности восприятия и своей реакцией. Этот факт находит отражение в Стандартах ИМО, в которых критерий приемлемого значения первого угла зарыскивания при выполнении испытания зигзаг включает зависимость от отношения L/V, т.е. фактора, характеризующего «постоянную времени» судна и временное развитие процесса.
Для управления в техническом смысле допустимое значение собственной нестабильности может быть выражено с помощью «запаздывания по фазе». Если руль отклоняется с заданной амплитудой, то и направление судна откло-няется также с этой амплитудой и с этой частотой. Однако, вследствие инерционности и затухания в судовой динамике и временных задержек в руле-вой машине, эта амплитуда будет по значению меньшей, а частота — более высокой, означая, что ответная реакция судна будет все больше и больше за-паздывать от кладки руля. При каком-то определенном значении частоты реакция судна на перекладку руля все еще достаточно велика для управления отклонением его движения, прежде чем колебания окончательно разойдутся (т.е. фазовое расхождение с реакцией судна должно быть менее 180°). Если курсом управляет рулевой-человек, замыкая систему обратной связи, то он фактически будет способен противодействовать отклонению судна, используя некоторую «фазу опережения». Различные исследования показывают, что эта фаза опережения может быть порядка от 10° до 20°. В настоящее время нет прямых методов оценки фазовых значений при выполнении обычных испыта-ний маневренности.
Очевидно, что устойчивость судна на курсе будет зависеть не только от своевременности перекладки руля, но также и от того, насколько эффективно руль может создать момент, достаточный для предотвращения чрезмерных амплитуд отклонений от курса. Величина угла зарыскивания сама по себе еще недостаточна для выделения факторов, противодействующих нестабильности, а также эффективности руля, поэтому требуются дополнительные характеристи-ки. Такие, как например «время до выполнения второго действия», которое 48
является мерилом «начальной поворотливости» и уменьшается как при боль-шой неустойчивости, так и при высокой эффективности руля.
Из сказанного следует, что большая динамическая нестабильность будет благоприятствовать хорошей поворотливости, а большое затухание зарыскива-ния, улучшая устойчивость судна на курсе, будет обычно сопровождаться увеличением радиусов поворота.
Чрезмерная поворотливость допустима, главным образом, при маневри-ровании на малом ходу в стесненных водах. С другой стороны малые значения выдвига и тактического диаметра являются весьма ценными при маневрирова-нии на обычных скоростях для предотвращения столкновений.
Маневр «аварийный задний ход» предназначается, главным образом, для проверки работоспособности машины и винта после реверсирования. Тормоз-ной путь является, в основном, функцией отношения мощности на заднем ходу к водоизмещению судна. Испытания для определения величины тормозного пути включены в Стандарты для того, чтобы можно было сравнить ее с резуль-татами испытаний на циркуляцию с точки зрения падения первоначальной скорости и боковых отклонений.
Стандарты маневренных качеств судна выделяют 6 наиболее существен-ных качественных характеристик для оценки маневренных элементов судна:
.1 Собственная динамическая устойчивость: Судно является динами-чески устойчивым на прямом курсе, если оно после небольшого внешнего воздействия быстро ложится на новый прямой курс без дополнительного дей-ствия рулем. При этом окончательная величина отклонения от первоначального курса будет зависеть от степени собственной устойчивости и от величины и продолжительности внешнего воздействия.
.2 Устойчивость на курсе: Качество устойчивости на курсе является ме-рилом способности управляемого судна сохранять прямолинейное движение в направлении заданного курса без чрезмерных отклонений руля или отклонений от курса. В большинстве случаев, достаточно уверенный контроль курса все еще возможен, если собственная динамическая неустойчивость ограничена по величине.
.3 Начальная поворотливость: Начальная поворотливость определяется реакцией судна к изменению курса при умеренной кладке руля и измеряется изменением курса на единицу пройденного расстояния (число Р) или же в еди-ницах расстояния, проходимого до момента обнаружения отклонения от курса (например, «время до второго действия» при вхождении в маневр зигзаг).
.4 Контроль рыскливости: Рыскливость судна это качество, характери-зующее его реакцию на перекладку руля в противоположную сторону, как, например, это имеет место при выполнении маневра зигзаг, когда перекладка руля для погашения тенденции движения не дает немедленного результата и происходит зарыскивание судна.
.5 Поворотливость: Поворотливость — это способность судна к измене-нию курса при предельном угле кладки руля. Результатом оценки 49
поворотливости являются минимальный выдвиг при изменении курса на 90° и «тактический диаметр», определяемый на момент положения судна при изме-нении курса на 180°. Величина окончательного диаметра поворота также представляет интерес.
.6 Тормозные характеристики: Они определяются пройденной дистан-цией и временем до полной остановки судна в воде после того, как на испытания с полного установившегося переднего хода машине был дан полный ход назад. Боковые отклонения также представляют интерес, но они очень чувствительны к начальным условиям и воздействию ветра.
Количественные характеристики Стандартов маневренных качеств судов приведены в Резолюции MSC А.137(76), принятой 5 декабря 2002 года. Манев-ренные качества судна считаются удовлетворительными, если они соответствуют следующим критериям:

Рассказать друзьям

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий

Найти готовую работу