Маневренные характеристики судна

Рис. 5.9. Местные аномалии приливо-отливного цикла

На рис. 5.9. «б», проблема, вызываемая приливными течениями, может привести к значительному повреждению мола, особенно в случае крупнотоннажного судна. Это происходит когда судно находится под углом к молу и поперек приливного течения. В случае если судно блокирует течение, даже очень слабое, течение между судном и молом вынужденно приобретает большую скорость, таким образом, создавая зону низкого давления между ними. Это может привести к тому, что судно будет втягиваться с ускорением по направлению к этой зоне с риском для судна и для мола. Посему лучше избегать острых углов по отношению к молу даже при слабом приливном течении.

5.4 Буксиры и работа буксиров

Предположим, что судно находится на ровном киле, а оба буксира - и у носа и у кормы - прикладывают одинаковую силу. Судно `A' имеет ход вперед. Передний буксир во время толкания или приложения тягового усилия (сила `a') будет оказывать очень незначительное или никакого влияния на начало поворота, из-за противодействующих гидродинамических сил. Эти силы окажут свое влияние на поворот в случае с кормовым буксиром, осуществляющим тяговое усилие или толкание (сила `b'). В случае судна `C', которое имеет задний ход ситуация полностью обратна той, что имеет место в случае судна `A'. Влияние силы, прилагаемой передним буксиром на судно `B', не имеющего хода относительно воды будет следующим: судно будет вращаться вокруг точки, находящейся где-то в районе кормы, а кормовой буксир будет заставлять судно вращаться вокруг точки, находящейся где-то в районе носовой части судна. Судно `B' развернется вокруг точки поворотливости, расположенной где-то на миделе, в случае, если оба буксира будут осуществлять толкание или тяговое усилие.

На рис. 5.11. `a' на следующей странице мы видим, что судно не имеет хода относительно воды, 2 буксира крепятся по носу и по корме буксирными концами большой длины через центральный клюз. Если в такой ситуации буксиры применят одинаковый упор при работе на швартовах, это приведет к созданию 2 одинаковых плеча поворота и моментов движения (80 м x 15 т), что приведет к движению в поперечном направлении и отсутствию поворота.

На рис. 5.11. `б' мы видим, что судно имеет устоявшийся ход вперед, а точка поворотливости смещена в нос. В случае если оба буксира применят одинаковый упор при работе на швартовах будет наблюдаться следующее: передний буксир будет совершать работу на малом плече поворота (40 м x 15 т), в то время как кормовой буксир будет совершать работу на значительном плече поворота (120 м x 15 т), что приведет к уваливанию кормы влево.

Существует два основных способа, которыми могут помочь буксиры:

буксировка тросом;

работа у борта судна.

Сочетание двух вышеописанных способов часто применяется буксиром при выполнении маневров по постановке судна к причалу, хотя все будет зависеть от типа применяемых буксиров и характера помощи, о которой запросил лоцман.

6. Носовое подруливающее устройство

В наше время используются разные типы носового подруливающего устройства, где реверсивный электродвигатель приводит винт постоянного шага, либо электродвигатель приводит ВРШ с гидравлическим приводом.

На многих судах конструктивные параметры имеют серьезные ограничения по причине необходимости размещения движителя в ограниченном местоположении, внизу узкой части судна. Даже если, в случае более крупного судна, имеется больше места, габариты трубы подруливающего устройства и, следовательно, самого винта ограничиваются такими практическими соображениями, как осадка в балласте, общая прочность корпуса и реальные уровни обслуживания.

Мощность носового подруливающего часто указывается в киловаттах (кВт). Это может запутать неопытных судоводителей и затрудняет процесс сравнения мощности подруливающего устройства с величиной других сил, прилагаемых к судну, таких как мощность буксира или сила ветра. Для того чтобы помочь в данной ситуации можно произвести приблизительное преобразование либо в единицы мощности на валу (л.с.), либо в тонну-силу (т-с), исходя из того, что

0,74 кВт = 1 л.с (мощности на валу)

100 л.с. = 1 тонна-сила

Самые распространенные типы подруливающих устройств будут тогда иметь следующие характеристики:

6.1 Примеры управления судном с помощью подруливающего устройства

Использование носового подруливающего устройства, когда судно не имеет хода относительно воды.

Когда судно не имеет хода относительно воды и задействовано носовое подруливающее устройство, для того, чтобы повернуть нос судна в желаемом направлении, оно (из-за боковой проекции подводной части судна) воздействует на точку поворотливости, которая расположена далеко в корму, в точке на расстоянии примерно равном одной ширине судна от его кормы. В случае если мощность подруливающего устройства составляет скромные 10 тонн-сил упора при работе на швартовах, это приведет к развитию вращающего момента в 1450 тонн-сил на метр (10 тонн-сил x 145 м).

Это, по всей видимости, оптимальный вращающий момент, который может быть достигнут, потому что любое последующее движение вперед, или назад, приведет к смещению точки поворотливости судна в противоположную сторону и к соответствующему сокращению плеча вращения.

Довольно часто некоторые вахтенные помощники обращают внимание на тот факт, что судно, похоже, достигает недостаточной величины переднего хода, очевидно вследствие использования носового подруливающего устройства. Это особенно бывает заметно в тех случаях, когда судно предварительно не имело хода относительно воды. Это явление может быть частично объяснено нарастанием положительного давления воды вдоль борта судна, поскольку она (вода) отбрасывается в сторону подруливающим устройством. Это, в свою очередь, создает поток воды вокруг носовой части судна, скорость которого может быть достаточной для создания зоны низкого давления непосредственно перед судном.

6.2 Использование подруливающего устройства на переднем ходу

При использовании носового рулевого подруливающего устройства, когда судно находится на переднем ходу, первейшим ограничением является то, которое налагается высокой скоростью. За исключением применения некоторых мощных устройств и установок со многими подруливающими, их производительность будет резко падать при достижении судном скорости приблизительно выше 2 узлов. При более высоких скоростях на входах в трубу подруливающего устройства будет возникать турбулентность, которая будет распространяться по коридору и серьезно ухудшать производительность гребного винта. С наружной стороны возрастающий поток воды, обтекающей входное отверстие коридора гребного вала, вскоре начнет отклонять тот маломощный поток, создаваемый подруливающим устройством. Пытаясь исправить такое положение, некоторые производители изменили форму отверстий трубы подруливающего устройства, с тем, чтобы улучшить характеристики потока воды, проходящего по трубе подруливающего устройства, но, несмотря на подобные усовершенствования, чрезмерная скорость все же будет негативно сказываться на кпд подруливающего устройства.

Менее очевидным, но гораздо более важным фактором является местоположение точки поворотливости судна, которая в случае судна, имеющего ход вперед, но не разворачивающегося, будет располагаться на расстоянии примерно в ј длины судна от его носа. В результате подруливающее устройство будет иметь очень короткое плечо для разворота, в данном случае 25 м, и результирующий вращающий момент составит всего 250 тонн-сил (10 тонн-сил x 25 м).

Данный пример показывает основную причину снижения способности подруливающего устройства к развороту судна при нарастании переднего хода судна, по сравнению с предыдущим примером, когда судно не имело хода относительно воды. При полном угле перекладки руля, по мере того, как судно начинает движение вперед, точка поворотливости смещается дальше в нос, примерно на расстоянии 1/8 длины судна от его носа.

Это место, к сожалению, практически совпадает с местом расположения носового подруливающего устройства, которое, на непродолжительный период времени, будет работать точно в точке поворотливости, и практически не иметь никакого плеча для разворота.

Если судно будет продолжать разворот при сохранении прилагаемой мощности, скорость, естественно, будет возрастать и точка поворотливости будет сдвинут назад в точку, расположенную приблизительно на расстоянии 1/3 длины судна от его носа. И хотя это на некоторое время улучшит показатели плеча разворота, такое преимущество, к сожалению, очень быстро будет сведено на нет негативным воздействием увеличивающейся скорости.

6.3 Боковое движение влево

Боковое движение влево можно начать посредством мощных, но непродолжительных толчков вперед при полном угле перекладки руля право на борт, в сочетании с подобранным упором влево с помощью носового подруливающего устройства. Этот маневр также погасит любое нежелательное уваливание носа судна вправо. Толчок вперед на полном ходу на самом деле позволит использовать на упор вбок примерно 40 или 50% мощности главного двигателя и эту мощность можно назначить в соответствии с оборотами двигателя.

Носовое подруливающее 1351 л.с. на валу 13 тонн-сил

ГД 12000 л.с на валу 120 тонн-сил Полный вперед 54 тонна-сила

Средний вперед 40 тонна-сила

Малый вперед 27 тонна-сила

Самый малый вперед 13 тонна-сила

При винте, отрабатывающем на ход назад, гораздо чаще, чем нет, для погашения инерции переднего хода, явившейся результатом толчков вперед, упор в поперечном направлении, вырабатываемый винтом на скуле правого борта, будет продолжать упор кормы влево, а ожидаемые рывки носа вправо можно погасить с помощью использования носового подруливающего устройства левого борта. Сочетание этих двух сил будет поддерживать боковое движение, которое предварительно было достигнуто путем толчков вперед.

6.4 Боковое движение вправо

На стадии, изображенной на рис. 6.7. отсутствуют видимые проблемы и практически также, как и в предыдущем примере, при отработке лево на борт, сочетание толчков вперед с хорошо подобранным упором приведет к боковому движению вправо.

Проблемы возникают при применении хода назад, обычно для погашения инерции переднего хода. В результате носовая часть судна часто неумолимо уваливается вправо и вполне естественно стремление дать упор лево на борт, чтобы противодействовать этому явлению. Сочетание упора в поперечном направлении кормой, толкающее корму влево и упора носовой части влево, приводит к коварному и непреднамеренному результату: боковому движению лево на борт.

6.5 Использование подруливающего устройства на заднем ходу

Кроме случая судна, не имеющего хода относительно воды, только при движении судна назад, независимо от того, отрабатывает ли главная пропульсивная установка на задний ход или нет, носовое подруливающее устройство демонстрирует свою полезность и становится сравнительно эффективной.

Это происходит вследствие того, что точка поворотливости сместилась в корму в точку, находящуюся на расстоянии примерно ј длины судна от его кормы (см. Рис. 6.9.) и носовое подруливающее устройство при таких обстоятельствах может работать на хорошем плече разворота, в данном случае составляющем 125 м.

Для того чтобы этого добиться, желательно иметь представление о том, какая именно силу в тонн-силах на самом деле прикладывает к скуле упор в поперечном направлении. Используя в качестве примера то же самое судно длиной 200 м с главным двигателем мощностью 12000 л.с. (мощность на валу) и предположив, для удобства примера, что мощность заднего хода составляет всего 60% мощности хода вперед, мы получаем, что главная пропульсивная установка, при работе на задний ход, выдает всего 7200 л.с. Это максимальная производительность и вполне вероятно, что в реальности вполне вероятно, что 10% всей мощности хода назад будут сообщены корпусу судна в виде упора в поперечном направлении, и в таком случае на судно при полном ходе назад будет воздействовать в поперечном направлении сила величиной всего 720 л.с. (мощность на валу) или 7 тонн-сил.

6.6 При отработке на задний ход на фарватере

Отработка судна на задний ход на водном пути с помощью носового подруливающего устройства очень полезная и приводящая к хорошим результатам операция, которую достаточно быстро осваивают многие судоводители. Рассмотрение накопленного опыта, тем не менее, показало, что неопытный судоводитель может часто, непреднамеренно, позволить судну стать жертвой коварного, а потому нежелательного воздействия бокового движения, что, в конечном итоге, может привести к попаданию судна в затруднительную ситуацию.

Заключение

В настоящей дипломной работе были изучены и проанализированы вопросы, связанные с особенностями управления судном при движении по криволинейной траектории.

В первой главе были изложены теоретические основы управления судном и приведены стандарты маневренных характеристик ИМО. Также приведены примеры испытании для проверки судов на соответствие данным стандартам.

Во второй главе изучаются характеристики поворотливости судна и даются определения данных характеристик.

В третьей главе исследуется один из важнейших параметров поворотливости судна - точка поворотливости. Изучается местоположение точки поворотливости при различных условиях маневрирования. Приводятся примеры практического применения смещающегося характера точки поворотливости судна.

Четвертая и пятая главы посвящены разделам рассматривающим влияние на поворотливость судна различных внешних факторов, таких как: 1. соотношение длины и ширины судна; 2. влияние ветра и течения; 3. влияние мелководья.

В шестой главе рассматриваются примеры управления судном с помощью подруливающего устройства. Описываются преимущества и недостатки подруливающего устройства, его влияние на точку поворотливости судна.

В седьмой главе изложены требования техники безопасности при эксплуатации судовых средств судовождения и связи. Также в этой главе рассмотрена инструкция по охране труда для матроса.

Криволинейное движение судна является неотъемлемой частью судовождения. И если на первый взгляд эта задача кажется простой, то на основании проведённой работы мы можем убедиться, в том, что криволинейное движение судна является одной из сложнейших и главных задач для судоводителя. Возможно данная задача сложна из-за необходимости учёта множества факторов, начиная с размерений и характеристик самого судна, до оценки всей окружающей обстановки.

Мы можем видеть, что современное судостроение пытается уменьшить работу судоводителей в данной области путём внедрения различных подруливающих устройств и современного навигационного оборудования.

И всё-таки данная тема остаётся актуальной, так как является важнейшей для обеспечения безопасного судовождения.

Список литературы

1. Е.И. Жуков, М.Н. Либензон, М.Н. Письменный, А.И. Щетинина Управление судном и его техническая эксплуатация. - М., Транспорт, 1983 г.

2. Дидык А.Д., Усов В.Д., Титов Р.Ю. Управление судном и его техническая эксплуатация: Учебник для мореходных училищ. - М.: Трансорт, 1990 г.

3. С.И. Демин, Е.И. Жуков, Н.А. Кубачев. Управление судном: Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1991 г.

4. М.М. Лесков, Ю.К. Баранов, М.И. Гаврюк. Навигация. Учебник для вузовмор. трансп. - М.: «Транспорт», 1980. - 344 с.

5. Д.В. Дорогостайский, М.М. Жученко, Н.Я. Мальцев. Теория и устройство судна. Л., «Судостроение», 1976. - 413 с.

6. International Maritime Training Centre. Bridge Manoeuvring Simulator & Bridge Teamwork. Rev. 0.0 - 28 June 2001.

7. Block 3. Unit 2 Ship Hydro Dynamics & Hull Design.

8. Ship Handling. Yugo.

9. Ship Handling. Norway.

10. Mitsui OSK Maritime Training Corporation. Module 7.

Размещено на Allbest.ru