При движении с некоторой скоростью V судно испытывает силу сопротивления окружающей среды R (воды и воздуха), направленную в сторону, противоположную его движению. Гидродинамические силы,

При движении с некоторой скоростью V судно испытывает силу сопротивления окружающей среды R (воды и воздуха), направленную в сторону, противоположную его движению.
Гидродинамические силы, приложенные к элементам поверхности корпуса движущегося судна, можно разложить на две составляющие: касательную и нормальную. Касательную составляющую называют силой трения, а нормальную - силой давления. На рисунке сила трения τ и сила давления Р действуют на выделенный элемент смоченной поверхности судна. Проецируя все элементарные силы трения на направление скорости движения судна и суммируя их по всей смоченной поверхности, получим результирующую сил трения - сопротивление трения R_ТР, обусловленное действием сил вязкости. Результирующая проекции сил давления на направление скорости движения судна V, взятая по всей смоченной поверхности, определяет сопротивление давления R_Д, которое обуславливается плотностью и вязкостью воды.
Давления по поверхности судна распределяются неравномерно: в носовой части они больше, в кормовой - меньше. Такой перепад давлений образует сопротивление давления, которое в свою очередь разделяют на две части. Первая часть - сопротивление формы R_Ф, вызванная влиянием вязкости жидкости, вторая - волновое сопротивление R_B зависит от интенсивности волновых движений жидкости, вызванных движущимся судном.
Каждое судно имеет те или иные выступающие части (рули, кронштейны и выкружки гребных валов, скуловые кили и т.п.). Сопротивление воды, вызываемое ими, называют сопротивлением выступающих частей R_В.Ч.. Кроме того, судно испытывает воздушное сопротивление R_ВОЗ, распределенное по надводной поверхности движущегося судна.
Таким образом, полное сопротивление движению судна суммируется из следуюших составляющих:

R = R_ТР + R_B + R_Ф+ R_В.Ч. + R_ВОЗ

Для определения каждой составляющей полного сопротивления применяются различные методы. Сопротивление трения определяется расчетным путем на основании теории пограничного слоя. Сопротивление формы и волновое сопротивление, объединенные под общим названием остаточного сопротивления Ro, определяются экспериментальными методами путем испытания моделей судов в опытовых бассейнах.

Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра. Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся. Первый период (маневренный) – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта, противоположного стороне кладки руля; происходит падение скорости движения судна.

Второй период (эволюционный) – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента, когда наступает равновесие всех действующих на судно сил, а угол дрейфа (β) перестает расти и скорость движения судна по траектории становится тоже постоянной. В этот период возрастают гидродинамические силы давления на корпус судна, возрастает угол дрейфа, кривизна траектории меняет знак, центр кривизны траектории перемещается внутрь циркуляции. Скорость движения судна вдоль траектории, начавшая падать в маневренный период, продолжает уменьшаться. Радиус траектории в эволюционный период является величиной переменной.

Третий период (установившийся) – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.

При расхождении двух судов или обгоне одного судна другим на небольшом траверзном расстоянии из-за ускорения потока поды между их корпусами возникает сила притяжения, под влиянием которой может произойти столкновение. На мелководье, а тем более в узкости, когда начинается процесс образования одиночной поперечной волны и поле давлений судна приобретает вид, изображенный на рис. (1),

Рис. 2

Рис. 1

в силу взаимодействия гидромеханических полей сближающихся судов, предпосылки столкновения возрастают. Взаимодействие гидромеханических полей сводится к следующему (рис. 2). В первый момент, во время сближения на контркурсах, под влиянием областей повышенного давления носовые оконечности судов будут отталкиваться. Когда форштевни разойдутся, массы воды начнут устремляться в области пониженного давления, расположенные в Рис.(2) Гидромеханическое взаимодействие между средней части судов, увлекая за собой носовые судами на мелководье оконечности. Это наиболее опасный момент, и для предотвращения столкновения суда должны быть одержаны. Когда суда выйдут на траверз друг друга, скорость течения между ними увеличится, давление между внутренними бортами станет меньше, чем со стороны внешних бортов, и суда будут притягиваться. В дальнейшем все повторится в обратном порядке: кормовые оконечности судов покатятся в области пониженного давления, а после расхождения оттолкнутся.

При выборе места якорной стоянки необходимо учитывать следующие требования: стоянка должна быть по возможности защищена от ветра и волнения; обладать надлежащим качеством грунта и глубинами, обеспечивающими надежность удержания судна на якоре; иметь безопасные подходы к точке отдачи якоря, а также располагать достаточным пространством чистой воды для безопасного маневрирования в случае вынужденной съемки с якоря из-за внезапного ухудшения погоды. В условиях открытого рейда минимальной является глубина, при которой исключается возможность касания грунта на волнении. Наиболее удобной считается стоянка на глубинах 20—30 м.На глубинах более 100 м стоять на якоре не рекомендуется. От характера грунта. зависит держащая сила якоря. Хорошими являются вязкие грунты: ил, песчаный ил, глина, глинистый ил. К средним относятся рыхлые грунты: песок, ракушка, галька, щебень. Плохими считаются скальные грунты: плита, валуны, скалы. На илистых грунтах якоря Холла и Матросова держат хорошо, но забиваются глиной или илом и после срыва плохо забирают. На плите якоря «ползут». На скалистых грунтах они иногда заклиниваются. Надежность якорной стоянки зависит также от рельефа дна. Удобным является ровное горизонтальное дно или дно, имеющее пологий подъем к берегу или навигационной опасности. В последнем случае при дрейфе судна в сторону опасности якорь забирает еще сильнее. О рельефе дна и характере грунта можно судить по записи на ленте самописца эхолота. Мягкие грунты дают слабую, расплывчатую запись широкой полосой; твердые (плита, песок)дают рельефную запись глубины. Двойная запись свидетельствует о нетолстом слое мягкого грунта на твердой основе. При подходе к точке постановки на якорь и непосредственно при отдаче якоря должны выполняться следующие требования. Якорь перед отдачей должен быть приспущен из клюза. Это правило особенно важно соблюдать при низких температурах, так как якоря примерзают в клюзах и, если они не будут приготовлены заблаговременно, может произойти заминка в выполнении маневра. На мягких грунтах при условии, что глубина не превышает 25—30 м, якорь отдают с ленточного стопора. На больших глубинах и на скальных грунтах якорь предварительно стравливают брашпилем с таким расчетом, чтобы к моменту отдачи он находился над грунтом на высоте 10—15 м. Постановку на якорь можно производить на переднем и заднем ходу и дрейфуя по ветру или течению. Важно, чтобы судно имело небольшой ход относительно грунта. В противном случае канат ляжет на якорь, запутает его и якорь не заберет.

Отход от причала носом. Если позволяют обводы кормы, а впереди нет каких-либо препятствий, то отходить от причала можно, отбивая нос судна (1). Маневр применяется, когда судно стоит в направлении на выход. Порядок маневра следующий: на корме оставляют короткий продольный и шпринг, на баке отдают все швартовы. Задерживая шпринг и выбирая продольный, отводят нос от причала. Если с помощью швартовов развернуть судно на достаточный угол не удается, то следует переложить руль на борт в сторону причала и дать самый малый ход назад. Перед тем как начать работать машиной, необходимо убедиться, что шпринг обтянут. Когда судно развернется в нужном направлении, стопорят машину, отдают швартовы и дают ход вперед. Если судно было ошвартовано левым бортом, то перед тем, как давать передний ход, руль ставят прямо или даже перекладывают на правый борт с тем, чтобы компенсировать силу реакции винта и тем самым выдержать намеченное направление отхода. Если же судно было ошвартовано правым бортом, то существует опасность, что под влиянием силы реакции винта корма навалит на причал. Поэтому в самом начале работы машины на передний ход руль следует задержать в положении лево на борту. При прижимном ветре отход от причала указанным способом чреват потерей судном управляемости и навалом на причал или стоящие впереди суда. Поэтому, планируя отход, необходимо учесть, что в первой стадии маневрировании в худшем положении будет судно, ошвартованное правым бортом, центр парусности которою расположен позади центра тяжести, а во второй — судно, ошвартованное левым бортом, с центром парусности впереди центра тяжести. Действительно, в первом случае сразу же после дачи переднего хода аэродинамический момент и момент от реакции винта будут действовать в одном направлении — против часовой стрелки. Чтобы компенсировать этот суммарный момент, руль придется переложить право на борт. Но перекладки руля на борт может оказаться недостаточно, и корма будет скользить по причалу, наваливая на него. Во втором случае, аэродинамический момент и момент от реакции винта также будут действовать в одном направлении. Судно начнет стремительно уваливаться под ветер. Если перекладкой руля на правый борт компенсировать уваливающий момент не удастся, то судно подвергнется сносу в сторону причала. Ориентировочно оценить поведение судна после дачи переднего хода можно по диаграмме потери управляемости. Но во всех случаях, если при прижимном ветре развернуть судно по отношению к причалу на достаточно большой угол не удается, от выполнения маневра следует отказаться. При отжимном ветре маневр не представляет сложности, так как под действием давления ветра судно само отходит от причала. Но чтобы маневр был выполнен точно, отдавать швартовы следует в последовательности, определяемой положением центра парусности судна. Если центр парусности располагается впереди центра тяжести, то целесообразно оставить по одному прижимному на баке и корме, затем потравить их и, когда судно отойдет от причала примерно на половину ширины корпуса, отдать все швартовы; после того как судно выйдет на чистую воду, дать ход и следовать на выход. Если центр парусности совпадает с центром тяжести или располагается позади него, то швартовы на корме нужно отдавать в последнюю очередь, после того, как нос судна отвалит от причала на достаточное расстояние. При необходимости маневр можно ускорить, отбивая нос и корму с помощью машины. Течение в районе причала может как способствовать, так и препятствовать выполнению маневра. При встречном течении достаточно слегка отклонить нос от причала. Дальнейший разворот судна будет происходить под воздействием струй течения. Наличие косоструя, прижимающего носовую часть, осложняет отход. Чтобы отбить нос, может потребоваться интенсивная работа машины на задний ход. При попутном течении, если оно невелико, самостоятельно отходить могут только двухвинтовые суда и суда с подруливающими устройствами. Отход от причала кормой. Отход от причала кормой практикуется в тех случаях, когда судну после отшвартовки надлежит развернуться в противоположном направлении или первый способ неприемлем из-за опасности повреждения винта, неблагоприятного ветра или течения. В штилевую погоду порядок съемки со швартовов следующий (рис. 5.11). На баке оставляют прижимной (или короткий продольный) и шпринг, перекладывают руль в сторону причала и, выбирая прижимной, отбивают корму. Если этого окажется недостаточно, то работают машиной на передний ход. Когда судно развернется на нужный угол, в зависимости от борта швартовки руль ставят пря-мо или перекладывают на правый борт, отдают носовые концы и дают задний ход. В дальнейшем рулем и машиной управляют так, чтобы избежать навала форштевнем на причал. При прижимном ветре маневр сильно осложняется. Если судно имеет большую парусность, то безаварийный отход без помощи буксиров практически невозможен. Отход от причала судна, ошвартованного к нему кормой. Когда нет ветра и течения, отход судна, ошвартованного к причалу кормой, не сложен. На корме отдают все концы и выбирают якорные канаты. Если угол разноса канатов велик, то поднимают якоря поочередно в зависимости от направления дальнейшего движения. При направлении движения, совпадающем с исходным положением судна, первым следует выбрать короткий канат. Если после съемки судну необходимо круто развернуться, то первым поднимают якорь, противоположный стороне поворота. В случаях воздействия на судно бокового ветра или течения в первую очередь отдают подветренные швартовы, а швартовные канаты с наветренной стороны потравливают, не допуская слабины, до тех пор, пока корма надежно удерживается на ветре. Затем отдают все концы и дают ход. Чтобы предотвратить сильный снос судна, маневр следует выполнять быстро, энергично, работая рулем и машиной. Когда судно выйдет на чистую воду, нужно дать ему развернуться и выбрать подветренный производится, как при обычной съемке с якоря. При ветре или течении первым отдают якорь наветренного борта или со стороны действия течения, иначе якорь-цепь пойдет через форштевень на излом и запас прочности цепи уменьшится. Для того чтобы якорь хорошо забрал грунт, сразу же после его отдачи канат нужно травить со слабиной, но так, чтобы он сходил в воду с некоторым отклонением от вертикали. Перед тем как будет вытравлена расчетная длина якорь-цепи, ленточный стопор следует слегка зажать. В случае ветра или течения эта мера смягчит рывок, судно развернется к ветру или течению, нагрузка на канат уменьшится и дрейф замедлится. В дальнейшем канат нужно травить с небольшой слабиной, а когда будет вытравлена вся длина каната, ленточный стопор зажимают полностью.

Дата добавления: 2015-08-29