Обход областей сильного волнения

Как правило, при обходе областей сильного ветра оказываются обойденными также и области наиболее сильного волнения. Однако следует помнить, что волнение возрастает при увеличении продолжительности и пути воздействия ветра; таким образом, с подветренной стороны области действие ветра значительно

Рис. 3.5

сильнее, чем с наветренной. По этой причине область сильного ветра всегда выгоднее обходить с наветренной, чем с подветренной стороны, как показано на рис. 3.5.

Особо сильное волнение возникает тогда, когда поле волнения перемещается вместе с ветром и поэтому область волнения дольше находится под воздействием ветра. Вследствие этого в перемещающемся циклоне, например, при неизменной силе ветра в пределах циклона, наиболее сильное волнение наблюдается в областях, в которых ветер дует в направлении передвижения центра циклона. Здесь, как показывает рис. 3.6, поле волнения дольше находится под влиянием ветра. Поэтому в области теплого сектора циклона, особенно в области теплого фронта, волнение наиболее развитое. ОГЛАВЛЕНИЕ

Рис. 3.6

На рис. 3.7 показано судно, идущее параллельно берегу на небольшом расстоянии от него при ветре, дующем с берега. На участке пути судна АВ наблюдаются волны небольшой высоты, так, как для образования более высоких волн путь не достаточно длинен.

Рис.3.7 Выбор пути при сильном ветре с берега

После прохождения мыса на участке ВС путь воздействия ветра удлиняется, и при той же силе ветра судно встретит интенсивное и развитое волнение. Обходной путь вдоль берега окажется здесь оптимальным путем. Заметим, что прохождение при плохой погоде под защитой берега общеизвестно и широко применяется на судах.

ОГЛАВЛЕНИЕ

При ветре с моря следует учитывать, что при быстром убывании глубины крутизна волн становится очень большой и волны изменяют направление своего движения. Если не учитывать этого обстоятельства, то судно может внезапно оказаться в области совершенно иного, а главное — опасного волнения. Иногда, когда судно находится на мелкой воде с крутыми волнами, выгодно изменить курс таким образом, чтобы выйти на глубокую воду, потому что здесь можно рассчитывать на более благоприятные для судна волны. При выборе наиболее благоприятного курса через область сильного волнения и большой зыби обязательно нужно принимать во внимание глубину моря и избегать мест, на которых глубина резко уменьшается.

При плавании вблизи островов судно может укрыться от шторма с противоположной стороны ближайшего острова. Но необходимо при этом помнить, что при прохождении циклона своим центром через место стоянки корабля штормовой ветер обычно после кратковременного (около 1-2 часов) ослабления или затишья изменяет направление на противоположное, вследствие чего корабль может быть выброшен на мель. ОГЛАВЛЕНИЕ

УПРАВЛЕНИЕ КОРАБЛЕМ ПРИ ПЛАВАНИИ В ШТОРМОВЫХ УСЛОВИЯХ

Во время приготовления корабля к бою и походу перед выходом в море на нем проводятся определенные мероприятия, направленные на подготовку корабля к плаванию в штормовых условиях. Командир корабля перед выходом в море должен проанализировать краткосрочный и долгосрочный прогноз погоды по маршруту предстоящего плавания и установить, какую гидрометеорологическую информацию (прогнозы погоды, факсимильные карты погоды, консультации по картам погоды и др.), от каких радиометеоцентров и в какие сроки надлежит принимать.

При нахождении корабля в море командир должен постоянно следить за изменениями гидрометеорологической обстановки, анализировать получаемую по радио гидрометеорологическую информацию, а также использовать местные признаки погоды для своевременного обнаружения приближающегося шторма. В случае оповещения о наиболее опасных гидрометеорологических явлениях необходимо произвести расчет маневра для выхода из штормовой зоны циклона (уйти от сильного шторма – похвальная командирская предупредительность, а не боязнь моря).

Для уменьшения влияния штормовой волны на корабль его курс и скорость рассчитывают по универсальной диаграмме качки Она позволяет командиру корабля:

— оценить обстановку с точки зрения возможностей качки корабля;

— выбрать наиболее целесообразные скорость и курс корабля для уменьшения его качки;

— определить зоны, в которых может иметь место усиленная бортовая или килевая качка корабля;

— определить зону пониженной поперечной остойчивости;

— определить зону возникновения слеминга.

Наиболее тяжелая килевая качка возникает при резонансе, когда собственный период килевой качки и кажущийся период волны становятся равными. В этом случае при определенных условиях может возникнуть явление слеминга.

Слемингом называются тяжелые удары волн, которые испытывает носовая часть корпуса корабля при неблагоприятных сочетаниях длины волны, курса и скорости корабля, когда он идет против волны. Для того чтобы возник слеминг, необходимы следующие условия:

— наличие резонанса килевой качки, т. е. τ_ψ = τ´;

— корабль должен идти навстречу бегу волн в ограниченном секторе компасных курсов, которые находятся в пределах КК = КПбв—20°доКК=КПбв + 20°, где КПбв — компасный пеленг, взятый на направле­ние, откуда бегут волны;

— длина волны должна быть больше или равна длине корабля;

— осадка корабля носом (Тн) должна быть равна или меньше 1/20 длины корабля.

Наиболее тяжелый слеминг наблюдается на кораблях, длина которых приблизительно равна длине волны. Чтобы не допустить появления слеминга и уменьшить килевую качку, надо, пользуясь универсальной диаграммой качки, подобрать курс и скорость корабля, исключающие условия резонанса килевой качки.

Для этого, используя данные нашего примера и считая, что

Тн ≤ , определяем период собственных колебаний килевой качки корабля по приближенной формуле

с

где Тср — средняя осадка корабля, м.

Совместив планшет с диаграммой так же, как и в первом случае, через отметку длины волны λ = 100 м проводим горизонтальную линию W пересечения с кажущимся периодом волны τ´ = 5,5 с в точке b. Опущенная из этой точки вертикальная линия определяет условия резонанса килевой качки.

Все сочетания курсов и скоростей, при которых конец вектора скорости корабля располагается на этой вертикали, отвечают условиям резонанса.

Рассчитываем для нашего примера курсы корабля, ограничивающие сектор, в котором возникает слеминг:

KK₁= КПбв — 20°= 60° — 20°= 40°;

КК₂= КПбв + 20°= 60° + 20°= 80°.

Проведя их на планшете, получаем сектор курсов слеминга. Корабль, идя любым курсом, расположенным внутри этого сектора, со скоростью, при которой конец ее вектора в масштабе диаграммы качки будет находиться на линии резонанса, подвергается самому тяжелому слемингу. ОГЛАВЛЕНИЕ

Таким образом, при заданных в примере длине корабля, средней осадке, направлении бега и рассчитанной длине волны самый тяжелый слеминг будет в секторе курсов 40÷80° при скорости корабля 10,8÷11,2 уз.

При плавании против волны для уменьшения килевой качки коман­дир корабля должен выбирать курс и скорость, при которых бы не воз­никал слеминг. Очевидно, что для этого курс корабля выбирается вне лектора курсов слеминга, а скорость должна быть такой, чтобы конец ее вектора не находился на линии резонанса.

Назначая курс корабля справа или слева от сектора курсов слеминга, мы тем самым изменяем угол φ. Чем ближе курс корабля к направлению фронта волны, тем меньше будет угол φ, а это влечет за собой уменьшение килевой качки.

При движении корабля курсом вдоль фронта волны (лагом к волне), угол φ = 0° или φ = 180°, килевая качка ощущаться не будет.

Следовательно, для того чтобы корабль при плавании навстречу волне не испытывал сильных гидродинамических ударов о нее и имел меньшую заливаемосгь, необходимо практически подбирать его курс и скорость за пределами сектора курсов слеминга.

Если плавание корабля курсами навстречу волне даже за пределами указанного сектора невозможно (сильные удары волны, значительная качка, заливаемость и т. д.), следует избрать безопасные курс и скорость по волне вне пределов секторов курсов, где имеет место тяжелая бортовая качка. Эти курсы будут наиболее благоприятными с точки зрения качки корабля.

Плавая курсом по волне, корабль может развить скорость хода большую, чем при плавании против волны. Вместе с тем при плавании по волне ухудшается устойчивость корабля на курсе, наблюдается значительная заливаемость кормовой оконечности попутной волной. В результате частичного оголения гребных винтов уменьшается их коэффициент полезного действия.

При определенных условиях плавания корабля по волне может произойти снижение его поперечной остойчивости. Наиболее опасны условия, при которых поперечная остойчивость на курсах корабля строго по волне может быть утрачена полностью. Это возникает, когда скорость корабля становится равной скорости бега волн, а длина корпуса равна или меньше длины волны. В этом случае корабль может оказаться средней частью корпуса на гребне волны и будет теоретически бесконечно долго находиться в этом положении (t^/ = ∞).Если представить, что корабль находится миделем на гребне волны рис. 2.2.4),то оконечности его корпуса частично оголятся, а в районе миделя уровень воды (обозначенный пунктиром) повысится относительно уровня действующей ватерлинии (ВЛ), которая наблюдается при плавании на спокойной воде. Это приводит к тому, что в оконечностях корабля вследствие развала бортов площадь действующей ватерлинии уменьшается. В районе миделя корабль практически прямобортен, поэтому здесь площадь ватерлинии не изменится. В результате общая площадь ватерлинии, обозначенная на рис. 2.2.4 косой штриховкой, уменьшается по сравнению с ее площадью при плавании на спокойной воде, что влечет за собой уменьшение момента остойчивости формы и корабль теряет поперечную остойчивость. На попутном волнении тем больше снижается остойчивость корабля, чем круче волна. Практика мореплавания знает достаточно много случаев потери поперечной остойчивости на попутной волне, в результате чего корабли и суда опрокидывались. Известно, что с выходом волны на мелководье изменяются ее элементы (растут высота волны, ее крутизна, а длина и скорость бега умень­шаются). Поэтому опасность потери остойчивости возрастает при выходе корабля на мелководье курсом, совпадающим с направлением бега попутной волны. Признаком того, что скорость бега волны близка к скорости корабля при его плавании на попутном волнении, является значительное увеличение периода бортовой качки (свыше 25 %) и появление больших кренов. При возникновении такой ситуации необходимо для изменения соотношения скорости бега волны и скорости корабля резко сбавить обороты машины до самого малого хода.

Курсы корабля, близкие к направлению бега волны, являются не менее опасными, так как в этом случае кроме снижения его остойчивости наблюдается увеличение рыскливости вследствие действия попутной волны.

Возникающий при этом большой кренящий момент может привести к появлению опасных кренов, а иногда и к опрокидыванию корабля.

Таким образом, значительное понижение остойчивости корабля на­блюдается в определенном диапазоне скоростей в секторе курсов относительно направления и скорости бега волн. Отсюда возникает необходимость знать сектор курсов и диапазон скоростей корабля во время плавания по волне, при которых происходит значительное снижение его поперечной остойчивости. Зона пониженной остойчивости на диаграмме строится исходя из того, что время пребывания корабля на гребне волны, при которой возникает опасность его опрокидывания, определяется условием, когда кажущийся период волны ОГЛАВЛЕНИЕ

τ´≥ 2 τ_θ.

Это объясняется тем, что за указанное время корабль, у которого снижена остойчивость, из-за нахождения на гребне волны успевает накрениться на угол, при котором восстанавливающий момент становится настолько мал, что под его действием корабль не может вернуться в остойчивое положение.

Практикой установлено, что по мере уменьшения кажущегося периода волны в зависимости от соотношения скорости бега волны и ско­рости хода корабля остойчивость его улучшается. Однако при изменении кажущегося периода волны в пределах 0,3 своего значения остойчивость корабля остается еще достаточно низкой.

Исходя из этого, необходимо расширить границы зоны пониженной остойчивости от значения τ´= ∞ вправо или влево до величины τ': 1,3, где τ' = 2 τ_θ.

Используя данные нашего примера, совместив кальку с диаграммой, нанесем на нее зону пониженной остойчивости, для чего, рассчитав (применительно к нашему примеру) значение τ' = 2 τ_θ =

2 х 11 = 22, войдем с ним в среднюю горизонтальную шкалу и с верхней шкалы снимем значение τ' : 1,3 = 16,8 с.

Горизонтальная прямая, проведенная через значение λ=100 м, пе­ресекает кривые τ'=16,8 с в точке с.

Проведя через эту точку вертикальную линию, получим правую половину зоны пониженной остойчивости. Левая половина зоны пониженной остойчивости, симметричная правой, находится за рамкой диаграммы.

В случае, когда конец вектора скорости корабля расположен в данной зоне, корабль имеет пониженную остойчивость.

Анализируя условия плавания корабля в секторе опасных курсов и в диапазоне соответствующих им скоростей, при которых конец вектора скорости находится в зоне пониженной остойчивости, можно сделать следующие выводы: наиболее опасным является курс строго по волне, когда скорость корабля равна скорости бега волны (для нашего примера КК=240°, V =24 уз). В этом случае скорость хода корабля равна скорости бега волны и его поперечная остойчивость снижается до минимума.

При уменьшении скорости корабля его поперечная остойчивость улучшается и, когда вектор скорости выйдет из зоны пониженной остойчивости (в примере V =12 уз), корабль будет иметь достаточную поперечную остойчивость, а его бортовая качка станет минимальной (килевая качка будет плавной). Это соответствует наиболее благоприятным условиям плавания по волне.

Если на КК=240° увеличить скорость корабля свыше 24 уз, поперечная остойчивость его будет улучшаться, но одновременно с этим станет увеличиваться килевая качка, так как в этом случае корабль, следуя по волне, начнет обгонять волну.

При плавании в шторм увеличение скорости корабля нецелесообразно, а иногда просто невозможно.

Таким образом, с точки зрения качки корабля наиболее выгодным является курс строго по волне, но при обязательном условии, что конец вектора скорости будет находиться вне зоны повышенной остойчивости.

Очевидно, что если даже вектор скорости корабля находится в зоне пониженной остойчивости, предпочтительными курсами будут те,прикоторых конец вектора находится на максимальном удалении от середины зоны и от направления бега волны.

Чтобы, следуя по волне, корабль не испытывал тяжелой бортовой качки и не имел опасного снижения поперечной остойчивости, его курсы надо располагать применительно к нашему примеру в секторе 210÷273°, а конец вектора скорости корабля должен находиться вне зоны пониженной остойчивости.

Например, при КК=225° V=12,8 уз.

Подводные лодки совершают переходы в штормовую погоду, как правило, в подводном положении. Однако если в силу сложившихся обстоятельств подводная лодка вынуждена следовать в надводном по­ложении, то все изложенные выше рекомендации для надводных ко­раблей должны выполняться и подводной лодкой.

При сильном волнении моря наиболее выгодными курсами для перехода подводной лодки являются курсы, близкие (с разницей не более 30°) к направлению, перпендикулярному к фронту волны, т. е. против волны или по волне.

В конкретных условиях при выборе курса и скорости следует учитывать генеральное направление перехода, навигационную обстановку и их соответствие расчетным данным, полученным по универсальной диаграмме качки.

Особую опасность для кораблей в море представляет встреча с тропическими циклонами (тайфунами, ураганами). Во всех случаях следует стремиться разойтись с тропическим циклоном на безопасном расстоянии от его центра, для чего необходимо своевременно определить положение центра циклона, направление и скорость его пе­ремещения, используя информацию радиометеоцентров и собственные наблюдения за гидрометеорологическими элементами и ведя на генеральной карте прокладку движения циклона. Если кораблю не удалось уклониться от циклона и он попал в его область, необходимо сразу же определить сектор циклона, в котором находится корабль, путем на­блюдения за изменением направления ветра по следующим правилам: если направление ветра изменяется по часовой стрелке, значит, корабль находится справа от пути цикло­на, если против часовой стрелки, — слева от него. Если направление ветра не меняется, сила его возрастает, а атмосферное давление падает, значит, корабль находится на пути движения циклона. Наиболее опасными являются правый передний сектор циклона по направлению его дви­жения в Северном полушарии и левый передний — в Южном полушарии. ОГЛАВЛЕНИЕ

При изменении ветра по часовой стрелке следует привести центр циклона на курсовой угол 135° правого борта, а при изменении ветра против часовой стрелки — на траверз левого борта и идти избранным курсом, пока барометр не покажет повышение атмосферного давления.

Если направление ветра при падающем атмосферном давлении не меняется и сила ветра возрастает, корабль находится на пути движения центра циклона. В таком случае необходимо привести центр циклона на курсовой угол 135° правого борта в Северном полушарии или левого борта в Южном полушарии и следовать этим курсом с максимально возможной скоростью для данных условий плавания до повышения атмосферного давления.

Подробные правила маневрирования в зависимости от нахождения корабля относительно центра циклона излагаются в Лоциях и Правилах наблюдения на кораблях и судах ВМФ за гидрометеорологической обстановкой. ОГЛАВЛЕНИЕ

Возможности уклонения корабля, когда его скорость хода больше скорости движения тропического циклона

В широтах 5—25° по обе стороны от экватора движение тропических циклонов, как правило, неустойчивое. Они нередко изменяют направление, начинают движение “вспять”, образуют “петли”, уменьшают скорость движения до нуля (“топтание на месте”) или резко ее увеличивают.

В некоторых пособиях для мореплавателей даются таблицы статистических данных скорости движения тайфунов в районах с наибольшей вероятностью их зарождения. В качестве примера приведем подобную таблицу для северо-западной части Тихого океана (см. с. 47).

При скорости хода корабля, превышающей скорость движения циклона, предлагаются расчеты маневра уклонения для двух случаев.

ОГЛАВЛЕНИЕ