Влияние мелководья и узкостей на управляемость и инерционно-тормозные характеристики судов



Практикой установлено, что на мелководье по сравнению с глубо­кой водой резко ухудшается устойчивость судна на курсе, повышается рыскливость; заметно ухудшается и поворотливость судов, кроме того, на мелководье резко уменьшаются углы дрейфа, угловая скорость поворота и соответственно увеличивается радиус установившейся циркуляции при одинаковых углах перекладки руля. Исследования показали, что ухудшение поворотливости на мелко­водье носит закономерный характер. Для определения
радиуса уста­новившейся циркуляции на мелководье Rм может быть использована следующая зависимость:

,                     (1.8)

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

Увеличение радиуса циркуляции, рассчитанное по формуле (7.8), приведено на рис. 1.1.

Отношение угловой скорости поворота на мелководье wм к угло­вой скорости на глубокой воде w? оказалось весьма стабильным для судов различных типов (рис. 1.2).

Для определения среднеквадратической погрешности так­тического диаметра циркуляции Dт и выдвига l1 В. И. Нестеренко провел широ­ко­масш­таб­ный натурный эксперимент на среднетоннажном судне, выполненный на глубокой воде и на мелководье. Среднеквадратическая погрешность составила 5 %, что свидетельствует о применимости формулы для морских судов. Можно рекомендовать судоводителям морских судов применять кривые (см. рис. 1.2) для корректировки циркуляции на глубокой воде в условиях мелководья.

 

 

Рис.   1.1. Увеличение радиуса
циркуляции на мелководье Rм
по сравнению с радиусом
циркуляции на глубокой
воде R?
Рис.   1.2. Влияние мелководья
на величину относительной
скорости поворота судна

Для расчета выдвига l1 на мелководье можно применить зави­симость

,                              (1.9)

где       L — длина судна, м.

Расчеты показывают, что, например, для d/Н = 0,9 увеличение выдвига на мелководье по отношению к выдвигу на глубокой воде составляет 62 %, а при d/Н = 0,5 — около 17 %.

Как видно из приведенного анализа, количественное изменение параметров циркуляции на мелководье по сравнению с глубокой во­дой может быть существенным, и судоводитель обязан не только учи­тывать это при плавании в стесненных условиях, но и проверить эти параметры для своего судна.

Эта информация необхо­дима и для разбора аварий, связанных со столкновением судов и посадкой на мель.

Уменьшение угла дрейфа на мелководье является благоприятным обстоятельством, поскольку оно позволяет увеличивать размеры судов для беспрепятственного прохождения лимитирующих поворотов. Снижение падения скорости на циркуляции в условиях мелководья объяс­няется резким уменьшением углов дрейфа.

При движении судна на мелководье основное влияние на его инер­ционно-тормозные характеристики оказывают три фактора: увеличе­ние сопротивления воды, увеличение присоединенных масс и моментов инерции, изменение коэффициента влияния корпуса на движитель.

Увеличение сопротивления воды приводит не только к уменьше­нию инерционности судна, но и к снижению его начальной (устано­вившейся) скорости при одинаковой частоте вращения винта.

Увеличение присоединенных масс и моментов инерции на мелко­водье увеличивает пропорционально инерционность судна и частично компенсирует влияние увеличения сопротивления воды. Кроме того, увеличение присоединенного момента оказывает стабилизирующее влияние на траекторию судна при свободном и активном тормо­жении.

При движении на мелководье коэффициент упора винта по срав­нению с глубокой водой увеличивается. Кроме того, на мелководье возникает необходимость снижения частоты вращения винта вследствие перегрузки двигателя.

Оценка влияния мелководья на инерционно-тормозные характе­ристики судна существенно зависит от того, при каких начальных ус­ловиях производить сравнение. Если сравнивать тормозные пути при одинаковых режимах движения, то тормозные пути на мелководье будут меньше аналогичных на глубокой воде на 20–30 %. Однако соотношение существенно изменится, если сравнивать тормозные пути при одинаковых начальных скоростях. Эксперименты, проведенные на средне­тоннажном судне, показали, что сокращение тормозного пути на глубине 8 м при маневре с полного маневренного хода на полный задний состав­ляет 33 %, однако это происходит в основном из-за снижения скорости на мелководье при том же режиме движения с 12,9 до 11,1 уз. Ре­альное сокращение тормозного пути со скорости 11,1 уз составило 4,4 %, т. е. логично, что более правильно сопоставлять для практи­ческих целей инерционно-тормозные свойства при одинаковых началь­ных скоростях на глубокой воде и мелководье.

 

Рис. 1.3. Относительное
изменение выбега судна S(V)
на мелководье

Результаты моделирования, подтвержденные натурными наблю­дениями, показывают, что выбег судна Sв при свободном торможении на мелководье всегда меньше, чем на глубокой воде. На рис. 1.3 при­ведены значения среднеквадратической погрешности dSв(V) = (Sв?  – Sвм)/ Sв? в зависимости от соотношения глубины и осадки H/d и числа Фруда по глубине FrH = V/ . Как видно из рис. 1.3, dSв значимо только на предельном мелководье и больших скоростях. Практически во всем диапазоне dSв ? 10 %, т. е. сопоставимо с точностью определения инерционно-тормозных характеристик согласно НШС.

При активном торможении на мелководье возможно как относи­тельное сокращение тормозного пути, так и его увеличение по сравнению с той же начальной скоростью на глубокой воде. На рис. 1.4 приве­дены dSт, при активном торможении на предельном мелководье Н/Т = 1,25 в зависимости от FrH и соотношения между упором винта на задний ход и сопротивлением воды в начале торможения k = Рз.х. Rн. При больших начальных скоростях, когда FrH ? 0,5 и k < 1?1,2, тормозные пути сокращаются на 2–10 %. При торможении с малых начальных скоростей (Frн ? 0,4) реверсом при полном или среднем зад­нем ходе (k > 3) тор­мозные пути на предельном мелководье на 2–6 % больше, чем на глубокой воде. Однако абсолютное значение этого увеличения пренебрежимо мало и ниже точ­ности экспериментального определения Sт.

Рис. 7.4.   Относительное изменение
тормозного пути судна на мелководье

Учитывая результаты моделирования и экспериментальных про­верок, можно признать нецелесообразным создание специальной до­полнительной информации по учету влияния мелководья па инерцион­но-тормозные характеристики судна. При плавании на мелководье следует использовать имеющуюся на судне основную информацию, ин­терполируя значение выбега и тормозного пути между соседними гра­фиками на фактическую скорость судна на мелководье. Для удобства интерполяции можно модернизировать вид основной информации, име­ющейся на судне в соответствии с требованиями ИМО и НШС. Ука­занные требования не определяют горизонтальное расстояние между соседними графиками. В обычной практике эти расстояния делают равными. Если расстояния между линиями движения судов сделать не равными, как это принято, а пропорциональными lnVн при сво­бодном торможении и пропорциональными  при активном тормо­жении и оцифровать горизонтальную шкалу в узлах, то имеется воз­можность практически использования  линейной интерполяции S(V) для всех проме­жуточных значений начальных скоростей.





Похожие статьи





Добавить комментарий

Рекомендуем

Заказать новую работу