CC BY
21УДК 351.813.227
М. В. Молчанова, ассистент ВГАВТ 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
К ВОПРОСУ О СООТВЕТСТВИИ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ ФЛОТА РАЗМЕРАМ СУДОВОГО ХОДА
В статье определены факторы необходимости рассмотрения вопроса соотношения
между габаритами судового хода и габаритными размерами судов (составов), приведены основные методики расчетов в области зависимости габаритов судов и пути.
Экономические показатели использования флота, как правило, улучшаются с увеличением грузоподъемности и габаритных размеров судов и толкаемых составов. Но увеличение размеров судов в стесненных путевых условиях повышает вероятность аварий, требует большого объема русловыправительных и дноуглубительных работ, вносит дополнительное напряжение в работу экипажей. В связи с этим важно уметь определять, правильно нормировать и выдерживать разумные соотношения между габаритными размерами пути и флота.
Вопрос о соответствии габаритных размеров флота размерам судового хода целесообразно рассматривать в наиболее затруднительном случае - при движении судна или состава на криволинейном участке реки и действии течения.
Рассмотрение зависимости габаритов судов или толкаемых составов от путевых условий имеет большое значение для безопасности движения и непосредственно связано с маневренными характеристиками судна.
Под маневренными характеристиками судна или просто маневренностью следует понимать способность судна изменять или, наоборот, сохранять заданную траекторию и характер самого движения. Маневренность включает в себя такие элементы, как управляемость, инерционные характеристики, особенности движения на переднем и заднем ходах, а также другие элементы, влияющие на траекторию движения судна.
Следовательно, под маневренностью подразумевают более широкое понятие, чем управляемость. Управляемость - это поворотливость и устойчивость судна на курсе, имея в виду, что способность судна сохранять прямолинейность движения называют устойчивостью на курсе, а способность его изменять траекторию своего движения по желанию судоводителя - поворотливостью.
Вопрос о зависимости габаритов судов или толкаемых составов от путевых условий был обстоятельно исследован Г. И. Вагановым [1].
При решении этой задачи предполагается, что судно или толкаемый состав под воздействием действующих на него сил проходит по закруглению судового хода с углом дрейфа.
Считается также, что судно или состав в плане имеют форму прямоугольника со сторонами X и В, а центр тяжести судна совпадает с центром тяжести прямоугольника. Движение судна (состава) по закруглению судового хода принимается установившимся.
В зависимости от расположения полюса поворота судна или состава на установившейся циркуляции оно на закруглении судового хода может занимать два различных положения (см. рис. 1). Различие в возможном расположении судна на закруглении судового хода характеризуется величиной предельного угла дрейфа р0. При данном угле полюс поворота будет находиться на форштевне состава.
Величину предельного угла дрейфа можно найти, исходя из геометрического построения, сделанного на рис. 1.
Из А КОР„
(1)
(2)
где К - средний радиус кривизны кругового кольца, занимаемого судном при повороте; Ъ - ширина кругового кольца;
1,0 - длина судна при угле [30-
Первое положение судна (состава) на закруглении судового хода А ¡СОЕ, характеризуется тем, что угол дрейфа судна или состава Рі превышает предельного угла р0.. В этом случае состав своим бортом, обращенным к центру кривизны, касается внутренней кромки судового хода, а полюс поворота состава располагается на некотором расстоянии от форштевня по направлению к корме.
При втором положении А2СіО,Е состав движется по закруглению судового хода с углом дрейфа рг > Ро. В этом случае тот же борт состава находится уже под некоторым углом ф к касательной к внутренней кромке судового хода в точке ее соприкосновения с бортом, а полюс поворота состава впереди форштевня.
Возможные габариты судна или состава при этих двух положениях на закруглении судового хода:
I
I
Рис. 1. Возможные положения судна на повороте реки
а) при Р, < Ро
L = 2JЩ7Щf:вj~(2R--b + B)■tgjЗ
(3)
Определение длины состава по формуле (3) можно производить при условии, если Р < р0.
Как только угол дрейфа превысит определенную в каждом конкретном случае величину предельного угла р0, закономерность зависимости длины состава от габаритов пути изменится.
б) Возможные габариты судна или состава при втором случае его движения по закруглению судового хода при угле дрейфа р2 >ро:
Уравнение (4) является трансцендентным и может быть решено методом итераций. Однако для его решения, а также и решения уравнения (3) необходимо знать величину угла дрейфа судна Р при прохождении его по закруглению судового хода.
Задача определения угла дрейфа судна (состава) на закруглениях судового хода была решена В. Г. Павленко [3],
При этом движение судна на закруглении считается установившимся с радиусом, равным радиусу установившейся циркуляции.
Наличие течения по-разному влияет на силы, действующие на судно. Силы, действующие на корпус, руль и винты судна, будут зависеть от параметров движения относительно воды так же, как и на установившейся циркуляции того же радиуса и с тем же углом дрейфа.
Можно полагать, что силы и моменты сил инерции присоединенных масс воды также определяются параметрами относительно движения судна. Что касается сил инерции масс самого судна, то они зависят лишь от характеристик абсолютного движения в пространстве.
По решению Павленко В.Г. формула для угла дрейфа судна Р при движении на закруглении с радиусом кривизны Я имеет вид;
где с - скорость течения;
К - радиус кривизны судового хода;
рь qь г, - величины, зависящие от отношения В/Ь.
Во всех приведенных выше выражениях принято, что каждая точка судна или состава при движении по закруглению судового хода описывает окружность постоянного радиуса. Фактически такого движения судов не бывает. Судоводитель при прохождении закругления судового хода не держит рули судна все время отклоненными на некоторый угол, а маневрирует ими.
В результате этого траектория движения состава может отличаться от траектории циркуляционного движения. Учитывая это, необходимо иметь некоторые запасы ширины судового хода.
В соответствии с рекомендациями В.Г. Павленко, расчетная ширина судового хода может быть определена по выражению:
(3 + Всо$/3 + 0.5д/(2 К соб/3-В вт (З)2
(4)
-0.5д/(2Я+ б)2 -{Ьсоь/З-Ввгп/ЗУ = 0
(5)
Ьсх - Ъ + 0.061
(6)
Кроме того, необходимо учитывать запас на случай возможного зарыскивания судна, действия ветра, отклонения реальной картины течения от принятой расчетной
схемы, т.е. некий запас ширины судового хода. При рассмотрении данного вопроса В.Г. Павленко предлагает следующую расчетную формулу для определения расчетной ширины судового хода:
Ьсх=Ь + 0МЬ + В (7)
Приведенные методики расчета Г.И, Ваганова и В.Г. Павленко, а также исследования в области соотношения габаритов судов и пути В.В. Вьюгова, В.И. Минеева, Л.Н. Врублевской и Т.А. Федотовой легли в основу специальной инструкции [2], в соответствии с которой габаритная ширина ходовой полосы, занимаемая составами (жестко учаленными или изгибаемыми) или судном при движении на повороте реки (канала),
Ьг =Ь + А Ь (8)
где Ь - расчетная ширина ходовой полосы, определяется при схематизации движения судна и характера речного русла на повороте реки;
ЛЬ — нормируемый запас ширины судового хода на неточность проводки, зарыск судна под действием ветра и переменного рельефа дна реки, запас на неточность принятой схематизации поворота реки и на неустановившийся характер движения судна.
При двустороннем движении на криволинейных участках ширина судового хода будет складываться из ширины ходовых полос, занимаемых встречными судами и величины отклонения этих полос от оси судового хода вследствие действия систематических и случайных факторов, а также необходимых отклонений при расхождении и обгоне. В свою очередь, ширина ходовой полосы, занимаемой судами и составами на закруглениях водного пути (поворотах), зависит с одной стороны от габаритов судов (составов) и режима их движения, с другой стороны от параметров закруглений: радиуса кривизны и длины дуги или величины угла поворота, которые характеризуют сложность криволинейного участка с точки зрения судовождения.
Из изложенного видно, что на поворотах ширина судового хода является функцией нескольких аргументов, полный учет которых возможен на основании натурных систематических измерений или при помощи построения математической модели движения судна.
Список литературы
[1] Ваганов Г.И. О соотношении габаритов судового хода и толкаемых составов // Труды ГИИВТа, вып. 42, 1962.
[2] Инструкция по нормированию габаритов судов и толкаемых составов. - Горький: ГИИВТ, 1980.-38 с.
[3] Павленко В.Г. Элементы теории судовождения на внутренних водных путях, ч. I и И. - М.; Транспорт, 1964.
[4] Рыжов Л.М., Соларев Н.Ф. Маневренность речных судов и составов. - М.; Транспорт, 1967. - 144 с.
TO A QUESTION ON CONFORMITY OF DIMENSIONS OF FLEET TO THE SIZES OF A SHIP COURSE
M. V. Molchanova
The factors of necessity of consideration of a question of a ratio between sizes of a ship course and sizes offreighters are determined in article, the basic techniques of calculations of dependence between sizes of a ship course and sizes offreighters are considered in article.
