Расчет уменьшения скорости судна при плавании на мелководье и в каналах

 

За многие годы теория и практика судовождения разработали различные способы решения задач безопасного плавания на мелководье и в узкостях, которые пригодны для практического применения на судах. Трудности и недостатки их использования обусловлены сложностью самого процесса движения судна в сложных навигационных условиях, большим числом исходных данных и промежуточных параметров для расчета увеличения осадки и падения скорости.  

Требования по обеспечению безопасного плавания в сложных навигационных условиях, в том числе, на мелководье и в узкостях отражены во многих официальных документах [30], [29], [31]. К сожалению, не все аспекты безопасного плавания в таких условиях везде отражены с учетом всех особенностей этого плавания. Практически все даже современные навигационные пособия, кроме справочника [29], не рассматривают вопрос падения скорости на мелководье. Проблема учета этого явления охватывает несколько аспектов судовождения на всех уровнях управления безопасностью плавания. Учет падения скорости при плавании в канале здесь рассматривается впервые.

Для удобства практического применения можно рекомендовать на каждом судне в «Таблице маневренных элементов» в ходовой рубке иметь график или таблицу уменьшения скорости судна для различных условий, в первую очередь, для конкретной глубины моря на мелководье и в каналах.

При плавании в узкости увеличение осадки больше чем на мелководье на тех же скоростях за счет действия стенок канала аналогично морскому дну. Учет такого влияния рекомендован только в некоторых публикациях [9], [11], [14], [15], навигационных пособиях [2], [17], [18] и способах расчета запаса глубины на некоторых иностранных судах [16]. Но современный метод расчета запаса глубины должен учитывать все возможные условия плавания, предполагая выполнение расчетов наиболее простым и надежным способом для каждого конкретного условия плавания.

Наиболее удобным и доступным для современных промысловых судов можно считать автоматизированный расчет запаса глубины с помощью компьютера по специальным подпрограммам.

Не менее доступным и надежным способом расчетов следует считать использование табличных или графических способов, которые при достаточной подготовке судовых специалистов могут быть разработаны на каждом судне штурманским составом. Формы и виды, а также организационное и правовое обеспечение таких разработок также рассматриваются ниже.

Нельзя считать окончательными расчеты запаса глубины без учета снижения скорости при движении судна на ограниченной глубине моря. Учет этого параметра плавания на мелководье и его влияние на запас глубины под килем судна до настоящего времени на практике не рассматривается, а в навигационных пособиях представляется отдельно [29]. Одним из способов представления на судне информации об этом явлении имеется в авторской публикации [15].

Разработка методов и их использование выполняется специалистами судовождения различных уровней управления с применением знаний различных специальных дисциплин, что требует единого подхода к методике всех исследований, учета, как условий плавания, так и особенностей промысловых судов. При плавании на мелководье для промысловых судов особое значение имеет комплексное отражение всех факторов мелководья применительно к конкретному судну.

 

Уменьшение скорости на мелководье определяется из следующей формулы [29]:

,                                                   (Б.1)

где Н - глубина, м;

d_ср - средняя осадка, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

V – скорость судна, м/с.

Значение должно получаться со знаком “минус”. В том случае, если получается положительное значение, то потерю скорости считают равной нулю.

Ниже (табл. Б.1) приведен пример расчета потери скорости большим морозильным рыболовным траулером «Лазурный» при плавании на различных глубинах.

 

Таблица Б.1 – Величины потери скорости промыслового судна в процентах при плавании на неограниченной акватории мелководья

Скорость		Судно с грузом, осадка 6,2 м. Плавание на глубинах моря, м.					Судно в балласте, осадка 3,9 м. Плавание на глубинах моря, м.
Узлы	м/с	10	9	8	7	6	9	8	7	6	5
4	2,05	0,0	1,0	2,2	3,4	4,8	0,0	0,0	0,5	2,3	4,3
5	2,57	1,7	2,9	4,2	5,6	7,1	0,0	0,8	2,6	4,6	6,8
6	3,08	3,5	4,7	6,1	7,7	9,4	-,0	2,8	4,7	6,9	9,3
7	3,6	5,3	6,6	8,1	9,8	11,7	2,9	4,8	6,9	9,2	11,8
8	4,11	7,0	8,5	10,1	11,9	14,0	4,7	6,7	9,0	11,4	14,3
9	4,63	8,8	10,3	12,1	14,0	16,2	6,6	8,7	11,1	13,7	16,8
10	5,14	10,5	12,2	14,0	16,1	18,5	8,4	10,7	13,2	16,0	19,3
11	5,65	12,3	14,0	16,0	18,2	20,8	10,3	12,7	15,3	18,3	21,8
12	6,17	14,1	15,9	18,0	20,3	23,1	12,2	14,7	17,4	20,6	24,3
13	6,68	15,8	17,8	20,0	22,4	25,3	14,0	16,6	19,5	22,8	26,8
14	7,20	17,6	19,7	22,0	24,6	27,7	15,9	18,6	21,6	25,1	29,3

 

       Графическое представление потерь скорости на мелководье этого судна показывают графики рисунка Б.1.

 

Рисунок Б.1 - Уменьшение скорости судна при осадке 6,2 м и 3,9 м

 

       На практике данные о потере скорости на мелководье лучше представлять не в процентах, а в более привычных для судоводителей узлах. Информация таблицы должна постоянно присутствовать на ходовом мостике вероятнее всего как в табличном, так и графическом виде аналогично другим данным о маневренных элементах судна в соответствии с требованиями ИМО.

       Такую информацию можно представлять одновременно с данными о запасе глубины идентично инерционно-тормозным характеристикам для двух крайних состояний судна – в грузу (осадка 6,2 м) и порожнем (осадка 3,9 м). Размещать эту информацию надо в двух основных колонках типовой отечественной «Таблицы маневренных элементов», общий вид которой приведен в таблице Б.2.

Таблица маневренных элементов содержит количественные показатели инерционно тормозных характеристик (ИТХ) для двух предельных загрузок судна. Показатели падения скорости на мелководье в двух предельных ситуациях загрузки судна существенно влияют на его маневренные характеристики.

       Разработка методов и их использование выполняется специалистами судовождения различных уровней управления с применением знаний различных специальных дисциплин, что требует единого подхода к методике всех исследований, учета, как условий плавания, так и особенностей промысловых судов.

Таблица Б.2 – Таблица маневренных элементов отечественного судна

 

При плавании на мелководье для промысловых судов особое значение имеет комплексное отражение всех факторов мелководья применительно к конкретному судну. Для примера в таблице 3 покажем результаты расчета потери скорости для БМРТ «Капитан Русак» при его движении различными ходами и на различных глубинах моря, в узлах.

 

Таблица Б.3 – Величины уменьшения скорости промыслового судна «Капитан Русак» при плавании на мелководье, в узлах.

Скорость		Судно с грузом, осадка 5,8 м.  Плавание на глубинах моря, м.					Судно с грузом, осадка 4,6 м.  Плавание на глубинах моря, м.
Узлы	м/с	10	9	8	7	6,5	9	8	7	6	5,5
4	2,05	0	0.1	0.1	0.41	0,2	0	0	0.1	0.1	0,2
5	2,57	0.1	0.1	0.2	0.3	0,3	0	0.1	0.2	0.3	0,3
6	3,08	0.2	0.3	0.3	0.4		0.1	0.2	0.4	0.5	0,5
7	3,6	0.4	0.4	0.5	0.7		0.3	0.4	0.6	0.7
8	4,11	0.5	0.6	0.8	0.9		0.5	0.6	0.8	1.0
9	4,63	0.7	0.9	1.1	1.2		0.7	0.9	1.1	1.3
10	5,14	1.0	1.2	1.4	1.6		1.0	1.2	1.4	1.7
11	5,65	1.3	1.5	1.7	2.0		1.3	1.5	1.8	2.1
12	6,17	1.6	1.9	2.1			1.6	1.9	2.0	2.6
13	6,68	2.0	2.3	2.5			2.0	2.3	2.7
14	7,2	2.4	2.7	3.0			2.4	2.8	3.2

Графическое представление величин уменьшения скорости судна в узлах на мелководье при различных его загрузках, скоростях  и глубинах моря показаны на рисунке Б.2.

Рисунок Б.2 – Уменьшение скорости судна в узлах при осадках 4,6 и 5,8 м.

 

       Графики четко показывают, что с увеличением глубины моря при постоянной скорости и осадке судна падение его скорости на мелководье снижается. Причем, падение скорости становится существенным с увеличением хода (скорости) судна. На малых ходах падение скорости на мелководье можно считать несущественным, хотя при этом нельзя пренебрегать изменением некоторых других маневренных элементов судна, вызванных влиянием мелководья.

Относительная величина максимального падения скорости на мелководье наступает на полном ходу судна и может приближаться к 30%, что необходимо учитывать при определении запаса глубины от скоростного проседания. Иными словами, на практике не замечают снижение (падение) скорости на мелководье и не учитывают возможное увеличение запаса воды под килем за счет уменьшения скорости движения судна. Анализ расчетов увеличения Δd  или уменьшения ΔH_р для промыслового судна типа БМРТ на различных глубинах мелководья показывает, что для случая максимального падения скорости в три узла (от 14 до 11 узлов) уменьшение скорости дает величину повышения запаса глубины 0,6 м. Такое повышения величины запаса соизмеримо с точностью навигационного запаса глубины. Его можно считать страховочным, так как увеличивать скорость движения судно до величины аварийного, нельзя.

Для расчета падения скорости судна при движении в канале сначала определяем коэффициенты К₀, которые показывают зависимость величины падения скорости от увеличения осадок при движении на неограниченной акватории, имеющей вид:

DV = К₀·Dd₃,                                                                   (Б.2)

где: К₀ коэффициент зависимости величины падения скорости (см. табл. Б.4).

 

Таблица  Б.4 - Коэффициенты зависимости потери скорости от скоростного увеличения осадки судна

 

Ско-рость	D dv осадки	Судно с грузом, осадка 5,8 м. Плавание на глубинах моря, м.					Судно в балласте, осадка 4,6 м. Плавание на глубинах моря, м.
Узлы	м	6,5	7	8	9	10	5,5	6	7	8	9
4	0,1	2,0	1,0	1,0	1,0	0,0	2.0	1,0	1.0	0.0	0.0
5	0,2	1,5	1,5	1,0	0,5	0,5	1.5	1.5	1.0	0.5	0.0
6	0,3		1,3	1,0	1,0	0,7	1.7	1.7	1.3	0.7	0.3
7	0,4		1,7	1,2	1,0	1,0		1.8	1.5	1.0	0.7
8	0,5		1,8	1,6	1,2	1,0		2.0	1.6	1.2	1.0
9	0,6		2,0	1,8	1.5	1.2		2.2	1.8	1.5	1.2
10	0,8		2.0	1,7	1,5	1.2		2.1	1.8	1.5	1.2
11	1,0		2.0	1,7	1.5	1.3		2.1	1.8	1.5	1.3
12	1,2			1.8	1.6	1.3		2.2	1.7	1.6	1.3
13	1,4			1,8	1,6	1.4			1.9	1.6	1.4
14	1.6			1,9	1,7	1.5			2.0	1.8	1.5

 

       Для вычисления дополнительного падения скорости в канале DV_к (таблица Б.5) за счет действия стенок канала будем считать, что величина этого падения пропорциональна дополнительному увеличению осадок судна по той же причине. Аналитически такая зависимость имеет вид:

 

DV_к  = К₀·Dd_к,                                                                 (Б.3)

       где: DV_к – дополнительное падение скорости судна в канале,

       Dd_к – дополнительное увеличение осадки в канале.

 

Таблица  Б.5 - Расчет дополнительного падения скорости за счет действия стенок канала, ширина которого 50 м.

Ско-рость	Судно с грузом, осадка 5,8 м. Плавание на глубинах моря, м.					Судно в балласте, осадка 4,6 м. Плавание на глубинах моря, м.
Узлы	6,5	7	8	9	10	5,5	6	7	8	9
4	0,2	0,1	0,1	0,1	0,0	0.2	0,1	0.1	0.0	0.0
5	0,3	0,2	0,1	0,1	0,0	0.2	0.1	0.1	0.0	0.0
6		0,3	0,2	0,2	0,1	0.3	0.3	0.2	0.1	0.0
7		0,6	0,3	0,2	0,2		0.4	0.3	0.2	0.2
8		0,8	0,6	0,4	0,3		0.6	0.4	0.3	0.2
9		1,1	0,8	0.6	0,4		0.8	0.5	0.4	0.3
10		1.4	0,9	0,7	0,5		0.9	0.7	0.5	0.3
11		1.6	1,2	0.9	0,6		1.1	0.8	0.6	0.4
12			1.4	1.1	0,8		1.4	0.9	0.7	0.5
13			1,7	1,3	1.0			1.2	0.8	0.6
14			2,1	1,6	1.2			1.5	1.1	0.8

 

Графическое представление дополнительного падения скорости в канале, ширина которого 50 м, приведено ниже (рис. Б.3).

 

Рисунок Б.3 – График дополнительного падения скорости в канале шириной 50 м.

 

Таблица Б.6 - Величины суммарного падения скорости при плавании в канале шириной 50 м. Суммарные значения получены с учетом данных таблицы 3.

Скорость		Судно с грузом, осадка 5,8 м.  Плавание на глубинах моря, м.					Судно с грузом, осадка 4,6 м.  Плавание на глубинах моря, м.
Узлы	м/с	10	9	8	7	6,5	9	8	7	6	5,5
4	2,05	0	0.2	0.2	0. 2	0,4	0	0	0.2	0.2	0,4
5	2,57	0.1	0.2	0.3	0.5	0,6	0	0.1	0.3	0.4	0,5
6	3,08	0.3	0.5	0.5	0.7		0.1	0.4	0.6	0.8	0,8
7	3,6	0.6	0.6	0.8	1.3		0.5	0.6	0.9	1.1
8	4,11	0.8	1.0	1.4	1.7		0.7	0.9	1.2	1.6
9	4,63	1.1	1.5	1.9	2.3		1.0	1.3	1.6	2.1
10	5,14	1.5	1.9	2.3	3.0		1.3	1.7	2.1	2.6
11	5,65	1.9	2.4	2.9	3.6		1.7	2.1	2.6	3.2
12	6,17	2.4	3.0	3.5			2.1	2.6	3.2	4.0
13	6,68	3.0	3.6	4.2			2.6	3.1	3.9
14	7,2	3.6	4.3	5.1			3.2	3.9	4 . 7

 

       Графическое представление суммарного падения скорости в канале шириной 50 м показано на следующих графиках для различных глубин канала и загрузок судна (рис. Б.4).

Рисунок Б.4 – Графики суммарного падения скорости в канале шириной 50 м

 

Аналогично выполняются расчеты величины дополнительного и суммарного падения скорости за счет действия стенок канала, ширины которых 75, 100 и 150 м.

Величина запаса воды под килем и падение скорости при плавании судна типа БМРТ в канале шириной 50 метров показывает таблица Б.7.

 

Таблица Б.7 – Величины падения скорости и запаса воды в канале шириной 50 м

 

 

Для практического использования на некоторых иностранных судах предложены таблицы и даже графики определения запаса глубины при плавании в каналах различной ширины, но без учета их глубины и осадки судна. Только в некоторых таких рекомендациях лишь упоминается возможные изменения управляемости судна на мелководья и в узкости.

В нашем случае аналогично рассчитанные величины суммарного падения скорости при плавании в каналах шириной 75, 100, 150 м можно размещать в специальной таблице «Маневренных элементов на мелководье». Более эффективным следует считать представление этих величин совместно с другими, как показано на рисунке Б.5.

 

Рисунок Б.5 - Величины падения скорости и запаса воды в канале шириной 50 м

 

       В заключение следует отметить, что вся учебная литература и официальные документы, которые касаются плавания морских судов на мелководье и в каналах, подчеркивают особенности маневрирования и управления судном при плавании в стесненных условиях, к которым в первую очередь относится мелководье и узкости или каналы. Но ни один из источников даже не упоминает об основном показатели этих особенностей – падении скорости под влиянием всех гидродинамических факторов. Кроме справочника [29] нет никаких упоминаний о количественной оценке этого явления.

       Вышеприведенные разработки направлены на устранения этого пробела в информации судоводителей промысловых судов. Предложенная методика на требует существенных материальных затрат судовладельцев на предварительную разработку дополнений имеющихся судовых документов по безопасности плавания в сложных навигационных условиях.

       Грамотное использование разработок по уменьшению скорости в стесненных условиях плавания практически не требует временных затрат на получение нужной и важной информации для безопасного маневрирования и управления судном. Учет изменения скорости в таких условиях требуется для правильного решения задач контроля места судна относительно навигационных опасностей и точному определению маневров безопасного расхождения со встречными судами, которых в таких районах плавания больше чем где либо.

 

 

Приложение  В

Современные способы определения  запаса воды под килем при плавании

На мелководье

Решение задачи определения запаса глубины на морских судах имеет свою специфику. Для практического использования на судах наиболее удобными следует считать линейные графики осадок и UKC аналогичные форме информации ИМО по инерционно – тормозным характеристикам судов.

Анализируя существующие методы расчета запаса глубины, а также применяя эти методы в процессе плавания судна на мелководье необходимо различать сущность параметров или составляющих частей этой задачи по двум признакам: оперативные и тактические данные.

К оперативным данным можно отнести используемые в процессе решения задачи те величины, которые не изменяются длительное время в процессе плавания судна, и изменять которые за короткое время действиями оператора или природы нет возможности.

 Такими величинами можно следующие величины, от которых зависит запас глубины: размеры судна L и B, глубина моря указанная на морской карте Н_к, осадка неподвижного судна на спокойной воде d₀.

Тактическими данными можно считать все величины, которые изменяются за короткое время (от минут до нескольких часов) и могут изменить свои значения при соответствующих управляющих воздействиях оператора.

Тактическими величинами в расчетах запаса воды под килем судна являются:

- район плавания, определяемый при выборе маршрута перехода и выделяющий возможные условия мелководья, при которых Нк < 1,5d₀ [2, с. 157];  

- изменения глубины моря за счет приливо-отливных явлений ΔН₁ [2], [3];

- изменения глубины моря за счет метеорологических условий ΔН₂ [3];

- изменения глубины моря за счет расхождения расчетного времени плавания и фактического уровня прилива ΔН₃;

- увеличения осадки судна за счет изменения плотности морской воды Δd₁ [9];

- увеличения осадки судна за счет крена судна Δd₂ [17];

- увеличения осадки судна за счет скоростного проседания _D d₃ [29], [18];

- увеличения осадки судна за счет волнения моря _D d₄ [3], [30];

- расчетный запас глубины в районе плавания, полученный с учетом действия всех внешних факторов на заданное время ΔН_т;

- заданный или требуемый законами безопасности плавания (отвечающий законам безопасного плавания) конкретного судна запас глубины для тех же выше указанных условий ΔН_нз;

Оперативным данные разрабатываются и утверждаются на уровне решения задач управления судном, т. е. капитаном или его старшим помощником.

Тактические данные получают на этапе применения расчетов запаса воды под килем судна. Однако результаты этих расчетов в окончательном виде утверждаются капитаном и являются нормой обеспечения безопасного плавания на мелководье, которую обязаны точно выполнять ВПК (операторы) в процессе всего плавания судна.

На конкретном промысловом судне способы расчета запаса воды под килем могут быть: ручными, полуавтоматические или автоматизированные и автоматические.

При ручных (неавтоматизированных) способах расчета исходные данные оператор снимает с имеющихся приборов или выбирается из пособий для ввода в расчетную формулу или алгоритм расчетов и выполняет вычисления нужных величин с помощью карандаша или калькулятора. Ручными можно назвать также расчеты нужного запаса воды с помощью таблиц или графиков и номограмм, которые подготовлены для различных условий плавания заблаговременно судоводителями конкретного промыслового судна или специалистами судоходной компании.

При полуавтоматических расчетах часть исходных данных получают и вводят в программу от измерительных приборов автоматически, другие исходные данные получают как при ручном расчете вводят в программу дополнительно. Достоинством таких расчетов является освобождение наблюдателя (оператора) от рутинной работы для более качественного решения других задач безопасности плавания. Недостатком можно считать неполный контроль всего решения задачи на этапе автоматических расчетов.

При автоматическом расчете все исходные данные автоматически с приборов вводятся в программу и получают конечный результат или числовое значение ЗВ под КС. Лучшим автоматическим решением задачи может служить контроль глубины моря с помощью навигационного эхолота при плавании на глубокой воде, когда при достижении определенной глубины моря срабатывает звуковая и световая сигнализация, свидетельствующая, что глубина моря уменьшилась до заданного значения. К сожалению, по многим причинам применение такого эффективного решения задачи при плавании на мелководье исключается.

Полная автоматизация расчетов текущей величины UKC даже на самых современных промысловых судах в ближайшем будущем, нереальна из-за сложности или недоступности измерения исходных параметров, которые определяют запас воды под килем судна на мелководье. Немало важным следует считать и тот факт, что разработка и реализация методов автоматического расчета UKC пока что будет намного дороже по сравнению с автоматизированными способами расчета. Есть достаточные сомнения и в том, что для реального обеспечения безопасного плавания, автоматизированные методы решения задачи судоводителями промысловых судов будут менее эффективными по сравнению с ручными табличными или графическими методами.

При хорошей методической подготовке табличные и, особенно, графические методы по трудоемкости и скорости решения практически одинаковы, но последние в отличие от автоматизированных методов подстановки «цифр в буквы» обращают внимание оператора на существо выполняемых вычислений с определенным пониманием физической сущности решаемой задачи [15]. Скрытые в подпрограммах автоматизированного решения расчеты не дают комплексного представления о реалиях конкретной навигационной ситуации. Наглядность хорошо и даже красочно оформленного графического решения позволяет наблюдать все возможные аспекты изменения полученных величин в зависимости от изменения условий плавания без всяких многократных дополнительных расчетов, которые потребовались бы при автоматизированном решении. При решении задачи следует учитывать также то обстоятельство, что расчеты могут выполняться заблаговременно, еще до подхода судна в район малых глубин [16]. Это не исключает необходимости контроля запаса глубины уже в процессе плавания на малых глубинах не только по прямым, но и по косвенным признакам, в первую очередь - особенностям маневрирования.

Нет также никаких сомнений в том, что использование автоматизированных расчетов запаса воды с дальнейшей проверкой полученных результатов с помощью табличных или графических методов только повысит безопасность плавания судна на мелководье.

Важным вопросом является применение на каждом отдельном промысловом судне, также в каждой судоходной компании, единой методики решения задач безопасного плавания на мелководье [15] доступными способами: автоматизированными или «ручными».

Глубина моря текущая снимается с графиков приливов при ручных расчетах. При автоматизированном или автоматическом решении задачи получить график приливов для конкретных портов можно из мировой сети или по специальному заказу администрации конкретного порта. Учитывая ограниченность материальных ресурсов промысловых судов, занятость штурманского состава в море, ведение промысла вдали от берегов, портов и портовых пунктов, построение суточных графиков прилива чаще всего возможно с помощью аналитических способов расчета уровней моря с использованием гармонических составляющих колебаний уровня моря. Методы решения этих задач изучаются судоводителями всех судов в курсе навигации. Для обеспечения безопасного плавания на мелководье навигационные данные о глубине моря должны быть известны как функция судового времени на моменты прохождения судном мелководных участков. Аналитически это выглядит так [3]:

H_T = f(T_c)                                                               (В.1)

где:

Н_т – текущая глубина моря, м;

Т_с – судовое время плавания на мелководье, часы и минуты.

Всегда следует помнить, что глубина моря величина переменная, зависящая не только от величины прилива, но и некоторых других гидрометеорологических факторов .

Расчет текущего значения осадки судна требует учета следующих составляющих величин.

Осадка судна в момент выполнения расчетов d₀ зависит от его загрузки на момент плавания по мелководью без действия дополнительных гидродинамических сил. Расчеты фактических величин осадок носом и кормою на судах выполняются вручную или автоматизировано по специальным подпрограммам судовых автоматизированных комплексов. Независимо от способа расчета величина d₀ является  сложной функцией загрузки судна.

Поправка изменения осадки судна за счет изменения плотности или солености морской воды во время плавания на мелководье Δd₁ [18] является существенной при переходе судна из более плотной соленой морской воды в пресную воду. Даже при незначительном влиянии плотности на осадку судна следует знать, что поправка осадки Δd₁ зависит от плотности (солености) морской воды и водоизмещения или осадки судна:

Δd₁ = f(ρ, d₀),                                                                              (В.2)

где:

ρ – плотность морской воды, кг/м³;

d₀ - осадка судна перед входом в новую воду, м.

Увеличения осадки судна за счет возможного крена судна во время плавания на мелководье, Δd₂ [11] зависит от его крена по следующей аналитической зависимости:

Δd₂ = (В · Sin Θ)/2 = (B·Θ)/115.

Где:

В – ширина судна, м;

Θ – угол крена, градусы.

Увеличение осадок судов от волнения Δd₄ зависит от высот волн в месте плавания судна иго длины. На практике эту зависимость представляют табличной форме как функцию величины Δd₄ [30] от двух переменных:

Δd₄ = f(h_в, L),                                                                  (В,3)

где:

h_в – высота волн, м;

L – длина судна, м.

Увеличение осадки судна за счет скоростного проседания при плавании на мелководье Δd₃ имеет сложную зависимость от многих факторов, основным из которых является скорость судна и ширина судового хода в узкости. Как показывает анализ различных способов расчета величины Δd₃, [29], [18], [16] основная функциональная зависимость скоростного проседания может выражаться следующей формулой:

Δd₃ = f(V, B, d_cp, B_k H_k),                                                            (В.4)

где:

V – скорость судна в узлах или м/сек;

B – ширина судна, м;

d_cp – средняя осадка судна, м;

B_k – ширина канала, м;

H_k – глубина канала, м.

       Использование всех выше перечисленных зависимостей для практического решения задачи путем автоматического расчета UKC невозможна в силу многих, в том числе уже отмеченных выше, причин. В этой связи для промысловых судов реальным способом решения задачи своевременно и достаточно точно может быть графоаналитическое решение по заранее подготовленным для каждого судна графикам или таблицам удобного выбора всех составляющих расчеты величин. Способы построения таблиц и графиков отдельных составляющих задачи рассмотрены выше.

Следует отметить ещё один вид расчетов, который тесно связан с плаванием судов на мелководье, но не нашел должного внимания в практике многих, в том числе и промысловых судов. На практике судоводители хорошо знали об изменении некоторых маневренных элементов при плавании на мелководье, однако количественно определять такие изменения редко кто брался. Сейчас расчетные методы этих изменений известны. Как показано в [3], наиболее просто и уместно при плавании на мелководье учитывать уменьшение скорости за счет увеличения волнового сопротивления поперечных волн при скоростях, близких к критическим [2]. Аналитическая зависимость падения скорости на мелководье в процентах от скорости на глубокой воде имеет следующий вид.

ΔV% = f(V, d_cp, H_т),                                                               (В.5)

где:

V – скорость судна, узлы;

d_cp – средняя осадка судна, м;

H_т – текущая глубина моря, м.

Удобство учета падения скорости на мелководье связано с тем что эта величина зависти то тех же трех параметров, которые влияют на величину скоростного проседания судна Δd₃. Такое совпадение параметров позволяет легко графически изображать две искомые величины линейными графиками аналогично инерционно- тормозным характеристикам рекомендованных ИМО в резолюции А.601 «Обеспечение объективной информации о маневренных характеристиках судна».

Программы расчета различных параметров и итогов запаса глубины при плавании промысловых судов на мелководье следует разрабатывать лишь для тех формул определения величины скоростного проседания, которые пригодны к практическому применению именно на промысловых судах. Сущность таких методов расчета подробно рассмотрена в [15], [16].

Этапы или последовательность решения задачи может быть представлена укрупненной блок-схемой, которая приведена в [17, с. 112]. При этом предусмотрены следующие действия.

Собрать и оценить исходную информацию:

-запросить или получить недостающую, уточнить имеющуюся информацию,

- рассчитать UKC, проанализировать полученную величину запаса глубины.

Дальше рассматриваются несколько действий с возможными их результатами.

UKC безопасен?:

- если Нет – информировать Компанию и фрахтователя – согласовать и предпринять необходимые меры;

- если Да – контролировать постоянство условий плавания.

Новая информация или указания есть?:

- если Нет – продолжать контролировать,

- если Да – произвести расчет и анализ нового значения UKC

Результат окончательный?:

- если Нет – промежуточный вариант требует возвращения к анализу UKC;

- если Да – окончательный вариант записать в журнал, внести в план перехода с указанием промежутка времени, если надо обсудить с лоцманом и принять решение о дальнейших действиях.

Описанная выше схема действий, по мнению автора пособия [10], может представлять собою устанавливаемую Компанией стандартную процедуру действий.

Такая блок-схема требует уточнения на каждом этапе её реализации и предполагает различные способы решения задачи на усмотрение капитана судна, когда решение о плавании на мелководье уже принято согласно рейсовому заданию. Применительно к промысловым судам, которые ведут промысел и переходы между районами лова не по стандартным и хорошо изученным районам плавания, капитану часто приходится в течение рейса выбирать маршрут следования самостоятельно. В такой ситуации решение задачи надо начинать с подготовки к возможному плаванию на мелководье. Поэтому основными этапами расчета безопасного плавания промыслового судна на мелководье с предварительной подготовкой качественных материалов по обеспечении такого плавания, в виде информации по маневренным характеристикам судна на мелководье, могут быть следующие действия.

Подготовка судна и штурманского состава к этому виду плавания с учетом всех возможных проработок для различных условий.

Следующее действие заключается в расчете возможного запаса глубины наиболее простым и доступным, но достаточно обоснованным для конкретного судна способом. Этот наиболее важный и сложный этап требует точного расчета двух, определяющих величину запаса глубины, величин глубины моря и осадки судна.

Третий этап потребует анализа результатов расчета и согласование его по мере сил и возможностей с руководством и работодателем.

Последний шаг, естественно, предусматривает использование результатов для безопасного маневрирования судна в сложных навигационных условиях.

При использовании информации о маневренных элементах конкретного промыслового судна на мелководье – сокращенно «Информация МЭСМ», этап подготовки к определению UKC должен включать в первую очередь правильное получение исходных данных для конкретных условий плавания такого судна. При этом решаются следующие навигационные задачи.

Определяются максимальные величины глубин на мелководных участках маршрута.

Проверяется необходимость учета мелководья при заданном маршруте движения судна.

Решается вопрос о возможности и необходимости учета приливных явлений путем построения суточного графика приливов в заданном районе на момент его прохождения судном. Одновременно с этим определяются величины параметров для получения поправок глубины моря за счет других факторов, существенно изменяющих (особенно уменьшающих) величину этой глубины. Описание таких параметров приведено в [3], [18].

Выполняется расчет возможной осадки судна на глубокой воде для момента его плавания на мелководье, т. е ту осадку d₀, которую бы судно в это время было на глубокой воде. Параллельно выбираются исходные значения параметров для получения поправок глубины на мелководье, как показано в описании алгоритма (рис. 1). 

Алгоритм показывает порядок действий при расчете запаса глубины под килем конкретного промыслового судна, для которого составлены специальные таблицы «МАНЕВРЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СУДНА НА МЕЛКОВОДЬЕ»: часть 1 для открытых районов мелководья; часть 2 для плавания в ограниченных условиях и каналах.

       Для конкретного промыслового судна заблаговременно рассчитывают таблицу маневренных элементов судна для безопасного плавания на мелководье, приведенную ниже (табл. В. 1).

 

Таблица В.1 – Маневренные элементы судна на мелководье открытой акватории 

Судно в балласте

 

 

Составляющие верхнюю часть таблицы МЭСМ ч.1 позволяют просто выбрать все элементы для расчета текущей осадки судна и величины ΔН_нз для различных грунтов и районов плавания. При этом величины d₀, Δd₁, Δd₂ и Δd₄ записывают неизменными в строки 8, 9, 10, и 13 расчетного бланка при всех скоростях. Величины Δd₃(Δd_к) в строках 11 или 12, в зависимости от условий плавания (открытые воды или канал) будут зависеть от скорости судна.

       Окончательно решается вопрос о безопасности плавания по критерию: ΔН_нз < ΔН_р. 

       При ΔН_нз > ΔН_р необходимо провести расчет Δd₃(Δd_к) при меньшей скорости движения на мелководье. Проще надо е вычислить величину разность ΔН_нав - ΔН_р, при той скорости, для которой выполнены расчеты величины ΔН_р. Затем из линейных графиков для заданной глубины и вида загрузки судна выбрать ту скорость, которая уменьшит значение скоростного проседания судна Δd₃ на величину необходимой разности ΔН_нз - ΔН_р.

       Для эффективного решения вопроса безопасного плавания на мелководье конкретного судна центральная верхняя часть таблицы МЭСМ ч.1 представляет линейные графики двух величин: запаса воды и падения скорости при различных глубинах моря и осадках судна. Наиболее просто в этом случае из нужного линейного графика заданной глубины моря и осадки судна по его скорости выбирают величину запаса глубины UKC и потерю скорости. Больше того, совокупность линейных графиков для глубин, которые являются мелководными по осадкам конкретного судна, легко ограничивается область недопустимых скоростей движения. Это те скорости, при которых увеличение осадки лишь за счет скоростного проседания судна, приведет на данной глубине моря к уменьшению запаса воды под килем ниже минимального допустимого навигационного запаса, принятого для наиболее благоприятных условий плавания судна без крена и дифферента, волнения моря и стандартной солености морской воды. Пример такой совокупности линейных графиков для БМРТ «Капитан Русак» приведен в таблице В.2. Левая и правая части таблицы для различных осадок судна и глубин его плавания.

 

       Таблица В.2– Величины потери скорости и запаса воды под килем БМРТ

 

       При плавании судна на ограниченной акватории (в каналах)его стенки увеличивают осадку и потерю скорости. Это приводит к необходимости создавать специальные таблицы маневренных элементов судна в каналах.

Для практически удобного применения в условиях ходового мостика промыслового судна надо иметь специальную форму судового бланка или судовую таблицу для расчета запаса глубины. Формы и содержания таких судовых документов приведены в [10], [14].

 

Процесс расчета сопровождается фиксацией для заполнения расчетных бланков следующих величин (рисунок В.1):

- исходных параметров в ячейках 2, 7 или 8, 9;

- промежуточных поправок глубины моря в ячейках 11, 13, 15;

- поправок осадки судна в ячейках 18, 20, 22 , а также 32 или 33, или 34;

- расчетных величин глубины и осадки в ячейках 16 и 29;

- вычисление запаса воды и контроль безопасного плавания по величинам ячеек 37 - 48.

      

Рисунок В.1 – Блок-схема алгоритма решения задачи «Расчет запаса

глубины под килем судна»

 

При реализации алгоритма особое внимание надо уделять источника исходной информации по их виду, доступности и надежности [18]. Одновременно надо обращать внимание на назначение каждой исходной величины в конкретном этапе расчета и способе её использования. Использование алгоритма будет малоэффективным, а возможно и ошибочным, если исполнитель не понимает назначения результатов расчета на каждом этапе решения задачи и не имеет четкого представления о видах и формах конечного результата.

Реализация алгоритма начинается с выбора или расчета величин или параметров, медленно изменяющихся в процессе плавания или не зависящих от глубины моря, начальной осадки и скорости судна. При этом проводится выбор (сбор) географических, гидрологических, временных, гидрометеорологических условий плавания для их учета при определении параметров глубины. Место судна, район, судовое время, величина атмосферного давления, особые явления - позиции алгоритма 3, 6, 10, 12, 14. Величины Н_к, ΔН₁, ΔН₂, ΔН₃, –позиции алгоритма 9, 11, 13, 15.

Одновременно ведется выбор физических, геометрических, гидродинамических условий в виде загрузки судна, углов крена и дифферента, солености морской воды, высоты волны (позиции алгоритма 5, 17, 19, 21) для использования их величины при определении параметров осадки судна do, Δd (позиции алгоритма 4, 18, 20, 22).

       Дальше проводится расчет параметров, зависящих от do, H, V и динамически изменяющихся. Это расчеты Δd₃ и ΔН для различных do, глубин и скоростей движения судна (позиции алгоритма 23 - 36).

       В заключение следует отметить основные этапы эффективного способа современного определения  запаса воды под килем для промысловых судов при плавании на мелководье. Выбор и определение исходных данных выполняется в процессе подготовки к расчету или реализации алгоритма.

 

Таблица В.3 – Судовой бланк для расчета запаса воды под килем судна

Судно:________________          № рейса ________         Дата ___________

⇐ Предыдущая52535455565758596061Следующая ⇒

Поделиться: