Ходкость и управляемость судна в условиях мелководья и при движении в каналах

В результате влияния дна или стенок канала возрастают ско­рости обтекания поверхности судна (уравнение неразрывности, согласно которому в узкостях скорости выше). Увеличивается вяз­костное сопротивление судна. При относительной глубине H/T > 4 это влияние незаметно, а при Н/T = 2,0 вязкостное сопротивле­ние может увеличится на 10-15% по сравнению с его значением на глубокой воде.

Более существенно влияние мелководья на волновое сопротивление. Это связано с изменением картины волнообразования, которая зависит от скорости распространения волн на мелководье V_в = (gH)^1/2 (Н - глубина, м). При скорости судна V < (0,3-0,4) V_в характер волнообразования на мелководье почти такой же, как на глубокой воде.

При увеличении скорости и приближении ее к критической (V_кр = (gH)^1/2) носовая и кормовая системы волн разворачиваются перпендикулярно движению судна, образуя две поперечные волны значительной амплитуды. Возрастает дифферент судна на корму и его средняя осадка. При увеличении скорос­ти свыше критической, судно отрывается от поперечных волн, скорость которых не превосхо­дит (gH)^1/2.

Волновое сопро­тивление судна резко падает. За судном остаются только веерообразные волны, обращен­ные выпуклостью по ходу суд­на. При движении в канале (см. пунктир на рисунке) все перечисленные особенности волнообразования выражены более ярко. При малых сечениях канала судно работает как поршень, тол­кая воду перед собой, при этом резко растет сопротивление судна и увеличивается дифферент. Поэтому скорость движения судов в каналах ограничена V £ 0,5 – 0,6 (gH)^1/2.

При дви­жении вблизи стенки канала появляется поперечная сила Y _к , из-за работы винта сдвинутая к корме, и создает момент М_к , разво­рачивающий нос судна от стенки. Этот момент обычно парируется перекладкой руля. При увеличе­нии скорости движения судна сила Y _к начинает резко расти ( Y _к @ V² ).

Руль приходится перекладывать на большие углы, что может привести к аварийным ситуациям, когда угла перекладки руля не хватит для удержания судна на прямом курсе. Для избежания этого явления необходимо ограничивать скорость движения судна в каналах.

Управляемость на мелководье хуже, чем на глубокой воде. Про­исходит это из-за увеличения скоростей обтекания судна на мел­ководье, что приводит к возрастанию всех сил на корпусе судна, в том числе боковых, зависящих от угла дрейфа и квадрата скорос­ти. Боковая сила корпуса уравновешивает центробежную, возникаю­щую при циркуляции судна. Последняя слабо зависит от глубины. Это приводит к тому, что при циркуляции на мелководье угол дрейфа судна становится меньше, чем на глубокой воде; только в этом случае боковая сила уравновесит центробежную.

Для большин­ства судов увеличение радиуса циркуляции судна на мелководье зависит только от относительной глубины Т/Н и может быть определе­но по приближенной формуле:

где Т - осадка; H - глубина; R_н=µ - радиус циркуляции на глубокой воде.