Выбор курса и скорости при плавании в штормовых условиях

Выбор курса и скорости судна в условиях шторма имеет важное значение для безопасности морских судов любого класса, но особенное значение эта проблема стала приобретать при эксплуатации специализированных судов - лесовозов, контейнеровозов, крупнотоннажных балкеров и т. п.

Величинами, характеризующими качку, являются угол наклонения судна и период, за который совершается одно полное колебание судна. Качка тем стремительнее, чем больше углы наклонения и меньше период. Качка зависит от загрузки судна (остойчивости), характера волнения, скорости движения судна и курсового угла бега волн.

Колебания судна на тихой воде, возникающие под действием однократно приложенного к корпусу судна момента внешних сил, называются собственными колебаниями. Период собственных колебаний с достаточной точностью можно определить при помощи следующей формулы:

T₁ = , с

где h – поперечная метацентрическая высота, м;

f – коэффициент, зависящий от водоизмещения, отношения H/B, коэффициентов общей полноты δ и полноты ватерлинии α, который по рекомендациям ИМО равен:

0,88 – для судов каботажного плавания (кроме танкеров) в балласте;

0,80 – для промысловых судов с полными запасами для открытого моря;

0,95 – для промысловых судов с полными запасами для прибрежного лова;

0,60 – для промысловых судов с полными запасами и с танками для живой рыбы;

0,62 ÷ 1,00 – для транспортных судов (кроме танкеров и газовозов) в грузу.

Практически период собственных поперечных колебаний судна определяется как отношение Т₁ = Δt/n, где Δt – показание секундомера, с.; n – число полных колебаний судна за этот период (обычно за 10 полных колебаний).

Качка для судна опасна в случае возникновения явления резонанса, т. е. период собственных колебаний Т₁ совпадает с кажущимся периодом волн τ'.

Влияние резонанса сказывается не только при Т₁/τ' = 1, но и в пределе 0,7 ≤ Т₁/τ' ≤ 1,3 или Т₁/0,7 ≤ τ' ≤ Т₁/1,3.

Практически кажущийся период волны может быть рассчитан по формуле:

τ' = Δt/(n – 1),

где Δt – время прохождения нескольких гребней волны, с.;

n – число гребней за это время.

Для облегчения управления судном в шторм служат диаграммы штормования. Они позволяют решать следующие задачи:

• выбор безопасного курса судна в штормовую погоду;
• выбор безопасной скорости судна в штормовую погоду;
• определение резонансных зон бортовой качки;
• определение длины волны, раскачивающей судно;
• построение резонансной зоны на попутном волнении.

Наибольшее распространение получила универсальная диаграмма штормования (рис. 4.18), которая состоит из двух частей. В верхней ее части нанесены кажущиеся периоды волн в виде семейства кривых. Пунктирная кривая соответствует случаю, когда τ^’ = ∞, т. е. судно идет на попутном волнении и его скорость равна скорости распространения волн. Ниже пунктирной кривой расположены кривые, соответствующие случаям, когда судно обгоняет волны. На вертикальной оси отложены длины волн от 0 до 240 м. Отрезки горизонтальной оси влево и вправо от 0 соответствуют проекциям скорости судна на направление бега волн (Vcosq ). Для нахождения величины Vcosq к основной диаграмме пристроена в нижней части вспомогательная диаграмма, которая представляет собой семейство концентрических окружностей и радиальных линий. Каждой окружности соответствуют скорости судна от 0 до 24 уз, а радиальным линиям - курсовые углы направления бега волн q от 0 до 180°. Над диаграммой помещена шкала для определения кажущегося периода волны, соответствующего зоне резонанса 0,7 τ' < Т < 1,3 τ^’. Слева от диаграммы помещены шкалы А и В для определения зон усиленной качки при нерегулярном волнении, а справа находится шкала баллов волнения, используемая в тех же случаях.

Вход в диаграмму возможен тремя путями: при регулярном или близком к регулярному волнении - по длине волны (вертикальная ось); при нерегулярном волнении - по высоте волн 3 %-й обеспеченности (левая шкала) и степени волнения в баллах (правая шкала). Предварительно рассчитывается или определяется, согласно информации капитана по остойчивости, период свободных колебаний судна.

Длина волны определяется сравнением с длиной судна. Кроме того, длину волны можно определить по кажущемуся периоду волн с использованием диаграммы качки. Кажущийся период волны определяется как среднее арифметическое из времени последовательного прохождения одноименных элементов 10-20 волн через визирную плоскость пеленгатора или какой-либо створ на судне, ориентированный параллельно гребням волн.

Последовательность решения задачи: в нижней части диаграммы находится точка, соответствующая скорости судна V и курсовому углу волн q. Из этой точки проводится вертикальная линия до пересечения с кривой, соответствующей определенному кажущемуся периоду волн τ^’; ордината точки пересечения соответствует длине волны λ.

Высота волн 3 %-й обеспеченности определяется следующим образом: из наиболее низкой точки судна "на глаз" определяется высота трех наиболее крупных из ста волн; высота меньшей из трех определенных волн принимается за высоту волн 3 %-й обеспеченности.

Пример. Определить зону усиленной бортовой качки судна, скорость которого V равна 12 уз, курсовой угол волны q равен 55⁰.

Рассчитываем при помощи секундомера или находим из судовой Информации об остойчивости период свободных колебаний судна: Т = 9 с. Определяем кажущийся период волн τ' = 7,5 с. Определяем длину волны по диаграмме λ= 140 м. Используя верхние шкалы, определяем кажущиеся периоды волн, соответствующие границам зоны усиленной качки: τ^’₂= 7 с, τ^’₁= 13 с, находим точки пересечения кривых (τ^’₂ = 7 с, τ^’ = 9 с, τ^’₁ = 13) с горизонтальной линией, проходящей через отметку λ = 140 м, через них проводим вертикальные линии. Образованные этими линиями полосы, выделенные на нижней части диаграммы, являются зонами усиленной качки.

Универсальная диаграмма дает приближенное решение задачи выбора маневра судна в штормовых условиях, так как:

- не учитывает размеры судна, величину надводного борта, дифферент и обводы носовой оконечности;

- начальная метацентрическая высота на волнении не соответствует расчетной, т. е. на тихой воде;

- встречающееся в действительности волнение часто является результатом наложения волн от двух разных направлений (толчея).

Рис. 4.18. Универсальная диаграмма штормования

2. Технические условия размещения и перевозки опасных грузов в соответствии с Международным кодексом МПОГ и МОПОГ. Карта технологического режима для перевозки опасного груза. Выбор огнегасительных средств при перевозке опасных грузов.

3. Особенности использования РЛС при плавании в системах разделения движения.

Выбор дистанции расхождения и безопасной скорости.

Билет № ____

1. Оборудование и снабжение судовой спасательной шлюпки. Подготовка и спуск спасательной шлюпки. Поведение в спасательном средстве. Первая медицинская помощь при переохлаждении, кровотечении.

2. Действия вахтенного помощника капитана после столкновения или посадки судна на мель. Первоначальная оценка опасности повреждения и борьба за живучесть судна в соответствии с Информацией капитану о непотопляемости.

3. Структурное построение МППСС-72; основные определения (Правило № 3).

Билет № ____

1. Оборудование и снабжение судового спасательного плота. Подготовка к спуску и спуск спасательного плота. Способы посадки людей в плот с борта судна и из воды. Первая медицинская помощь при переохлаждении, кровотечении.

2. Грузовой план сухогрузного судна: предварительный; исполнительный. Грузовая книга: ее содержание и порядок заполнения.

3. Звуковые сигналы: при ограниченной видимости; маневроуказания и предупреждения; при обгоне другого судна; для привлечения внимания (Правила №№ 34, 35, 36 МППСС-72).