Управление судном при воздействии ветра и течения

В реальных условиях плавания на судно нередко действуют как течение, так и ветер. Рассмотрим одновременное действие на судно ветра и течения в двух случаях: когда ветер и течение действуют с одного и того же борта (рис.2.11, а), и когда – с различных бортов (рис. 2.11, б).

Рис. 2.11. Схема одновременного действия ветра и течения при маневрировании на малых скоростях

В первом случае (см. рис. 2. 11, а) поперечные составляющие гидродинамической силы на корпусе и аэродинамической направлены в одну сторону, вызывая дрейф и снос судна, а также разворот его против часовой стрелки. Для противодействия этим силам и их моментам судоводитель должен регулировать работу движителей и осуществлять перекладку рулевых органов таким образом, чтобы они создавали моменты и противоположного направления по сравнению с моментами внешних сил. При этом разворот судна может быть остановлен, но смещение судна влево при этом ускорится.

Во втором случае (см. рис.2.11, б) боковые составляющие аэро- и гидродинамической сил направлены в противоположные стороны. Их результирующая, как и результирующий момент, может быть получена путем алгебраического сложения. В случае неравенства скоростей ветра и течения одна из внешних сил или моментов окажутся превалирующими. Если действие течения превалирует над действием ветра, то рулевые органы необходимо переложить на левый борт (как на рис.2.11, б), а на маневрах еще и использовать работу движителей в противоположных направлениях («враздрай»).

В любом случае судоводитель должен стремится к тому, чтобы поставить судно в разрез действия ветра и течения.

УПРАВЛЕНИЕ СУДНОМ В УСЛОВИЯХ ВОЛНЕНИЯ

Характеристика волнения

Значительным гидрометеорологическим фактором, затрудняющим судоходство, является ветровое волнение.

Ветровое волнение – процесс формирования, развития и распространения вызванных ветром волн на акватории водной поверхности. Основными элементами волны являются: длина, высота, период и скорость распространения (перемещения).

Длина волны – горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле, измеренном в горизонтальном направлении распространения волны.

Высота волны – превышение вершины волны над подошвой соседней волны на волновом профиле.

Период волны – интервал времени между происхождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль.

Скорость волны – скорость перемещения гребня волны в направлении распространения волны, определяемая за короткий интервал времени порядка периода волны. Скорость волны зависит от глубины и длины волны (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1

Скорость волн при различных глубинах

Длина волны, м	Глубина, м
Скорость воны, уз
	7,7	7,7	7,7	7,7	7,7	7,7	7,7	7,7
	10,4	10,8	10,9	10,9	10,9	10,9	10,9	10,9
	11,7	13,1	13,3	13,3	13,3	13,3	13,3	13,3
	12,4	14,7	15,2	15,3	15,4	15,4	15,4	15,4
	12,8	15,8	17,0	17,2	17,2	17,2	17,2	17,2
	13,0	16,6	18,0	18,5	18,7	18,8	18,8	18,8
	13,2	17,2	19,0	19,8	20,1	20,2	20,3	20,3
	13,3	17,6	19,8	20,8	21,3	21,5	21,7	21,7
	13,3	17,9	20,4	21,7	22,4	22,7	22,9	23,1
	13,4	18,2	20,9	22,4	23,7	23,8	24,1	24,1

Из-за неравномерного воздействия ветра волны имеют разнообразные виды и формы.

Зыбь – вызванные ветром волны, распространяющиеся после ослабления силы ветра и изменения его направления или пришедшие из области волнообразования в другую область, где ветер имеет другую скорость и направление.

Мертвая зыбь – вызванные ранее ветром волны, распространяющиеся при отсутствии ветра.

Толчея – беспорядочное волнение, возникающее вследствие взаимодействия волн, бегущих в разных направлениях. При толчее увеличивается высота и крутизна волны и возрастает сила ее удара. Попав в толчею, судно может потерять управляемость.

Элементы волн и направление их движения могут значительно изменяться при интерференции, рефракции и дифракции.

Интерференция ветровых волн возникает при наложении их друг на друга. При этом может возникнуть стоячая волна, профиль которой не перемещается.

Рефракция ветровых волн – трансформация их при косом подходе гребней волн к изобатам малых глубин, вследствие чего ее скорость перемещения уменьшается. В результате волна как бы разворачивается, стремясь стать параллельной берегу. Поэтому, независимо от направления в открытой части моря, к берегу она подходит всегда под небольшим углом. Волны мелководья возникают там, где глубина менее половины длины волны.

Волнение на речных водохранилищах и озерах имеет много общего с волнением на море. Здесь волны, как правило, имеют меньшую высоту, но большую крутизну. Длина волн обычно не превышает 10-25 метров.

Между элементами ветровой волны существует определенная связь. Скорость распространения поверхностных волн ( ) зависит от длины волны ( ) и ее периода ( ) и имеет следующее соотношение:

на мелководных водоемах ( )

;

(3.1)

на глубоководных водоемах ( )

.

(3.2)

При этом период волны может быть определен по формуле

.

(3.3)

Длину волны можно определить, если замерить промежуток времени прохождения гребня одной и той же волны последовательно через две точки на борту судна, при известном расстоянии между ними. Определение можно произвести по формуле:

(3.4)

где – кажущийся период волны, с;

– расстояние между точками измерения, м;

– курсовой угол волны, град.;

– время замера, с.

По очертанию волнового профиля волнение бывает двух и трехмерное. При двухмерном волнении волны имеют одну форму и распространяются в одном направлении. При трехмерном волны разбиты на отдельные бугры и впадины, беспорядочно движутся по водной поверхности. При трехмерном волнении судном управлять труднее, так как волны воздействуют на корпус судна с нескольких направлений. При этом трехмерная волна значительно круче двухмерной. С усилением ветра волны растут. Когда его скорость достигает 10-15 м/с, гребни двухмерных волн становятся неустойчивыми и волнение становится трехмерным. При усилении ветра до штормового (20-24 м/с) трехмерное волнение снова преобразуется в двухмерное, т.е. появляются волны больших размеров, бегущих параллельными рядами, фронт которых перпендикулярен направлению ветра.

Ветровое волнение имеет ряд отрицательных последствий на судовождение, основными из которых являются следующие:

- встречный ветер и волнение увеличивают сопротивление движению судна, снижая тем самым скорость судна;

- волнение вызывает качку и дифферент судна, что может привести к смещению груза;

- увеличивает время доставки груза и расход топлива.

В зависимости от характера волнения решаются и некоторые эксплуатационные задачи, например: для определенных групп составов, имеющих ограничения по погодным условиям;

- во время выполнения рейса выбираются наиболее эффективные меры, обеспечивающие безопасность плавания во время шторма (изменение курса, скорости, решение о штормовании или уходе в убежище).

3.2. Мероприятия по подготовке к штормовому плаванию

При получении сведений или наличии признаков надвигающегося шторма капитан:

- информирует и инструктирует командный состав;

- оповещает экипаж по судовой трансляции;

- выставляет полный комплект вахты;

- устанавливается время и маршрут обхода для осмотра состояния груза и судна;

- устанавливается режим движения экипажа по судну.

Проверяется:

- исправность рулевого устройства;

- закрытие грузовых люков (рекомендуется установка дополнительного о крепления тросами или грузовыми сетками);

- надлежащее крепление грузового устройства, вооружения, а также крепление палубного груза (устройства для крепления груза должны иметь шести кратный запас прочности, при этом на талрепах оставляют половину резьбы для выборки слабины, появляющейся во время качки);

- на верхней палубе устанавливают брекватеры – специальные устройства, защищающие грузы от ударов волн (каркасы стальных листов, приваренных под углом к палубе или деревянные щиты);

- исправность действия клинкетных дверей водонепроницаемых переборок;

- исправное действие штормовых портов и шпигатов;

- надежность крепления и закрытия спасательных шлюпок;

- надежность закрытия воздушных и измерительных трубок на открытых палубах;

В целях предотвращения попадания забортной воды в корпус необходимо провести следующие мероприятия:

- клюзы якорных цепей должны быть задраены;

- световые люки, горловины отсеков, выходящих на открытую палубу, должны быть закрыты;

- бортовые иллюминаторы, особенно находящиеся вблизи ватерлинии, должны быть задраены;

- раструбы наружных вентиляторов необходимо закрыть чехлами и повернуть по ветру;

- водонепроницаемые двери должны быть в полной готовности к закрытию, а те, которые не мешают сообщению внутри судна, должны быть закрыты;

- во время шторма, по возможности, следует заполнить балластные отсеки полностью.

Если курс судна проходит вблизи берега, а надвигающийся шторм ожидается с моря, судам с маломощными силовыми установками рекомендуется своевременно изменить курс с таким расчетом, чтобы отойти от берега в сторону моря.