CC BY
22А.А. Сазонов
Особенности гидрологического и руслового режимов на приплотинном участке нижнего ...
период наблюдаются лишь незначительные деформации русла на всем анализируемом участке.
Из данных табл. 2 видно, что суммарная площадь поперечного сечения русла в районе расположения месторождений «Елабужское» за период отсутствия добычных работ (1990-2001 гг.), выросла на 25%, а в период активного ведения добычных работ (в среднем 420 тыс.мЗ в год) за 2002-2010 гг. емкость русла выросла всего на 5,4%. Тем самым в период отсутствия добычных работ (1990-2001 гг.) емкость русла увеличивалась на 2,1% в год, а во второй период с учетом добычных работ (20022010 гг.) она снизилась до 0,6% в год.
Все это подтверждает тот факт, что базис эрозии дна русла до начала 2000 годов смещался от плотины Нижнекамской ГЭС вниз по течению, что подтверждает предположения, высказанные в работах МГУ [1,2].
Список литературы:
[1] Исследовать влияние карьерных разработок в нижнем бьефе Нижнекамской ГЭС на гидрологический режим р. Кама и разработать рекомендации по добыче НСМ на перспективу. Отчет о НИР, ЛФ ЦЭНДИСИ АН СССР, 44-91, рук. Гладков Г.Л. - СПб, 1992, 146 с.
[2] Провести исследования руслового режима р. Камы в нижнем бьефе Нижнекамской ГЭС и разработать рекомендации по добыче НСМ на перспективу. Отчет о НИР, СПГУВК, рук. Гладков Г. Л., 1998, 79 с.
PECULIARITIS OF THE HYDROLOGICAL AND CHANEL MODES FOR DAM PART THE LOWER BAY NIZHNEKAMSK HPP
A.A. Sazonov
This paper analyzes the changes in streamflow and hydrological regimes of the downstream dam part Nizhnekamsk HPP for the last 20 years, taking into account the impact on the production of HCN channel processes
УДК 656.62.052.4
М.Ю. Чурин, декан факультета судовождения, ФБОУВПО «ВГАВТ».
603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ВЛИЯНИЕ ДИФФЕРЕНТА НА ПАРАМЕТРЫ УСТАНОВИВШЕЙСЯ ЦИРКУЛЯЦИИ СУДНА
Отличительной особенностью устьевых портов являются переменные глубины на подходных фарватерах. Для сокращения времени на ожидании проходных глубин и максимального использования грузоподъемности суда смешанного «река-море» плавания в этих условиях грузятся с минимальным дифферентом на корму или на ровный киль. При длительном переходе при таких загрузках не исключается посадка судна с дифферентом на нос. Вопрос влияния дифферента на маневренные характеристики судов получает дополнительную актуальность.
Ключевые слова: дифферент, влияние, параметры, установившаяся циркуляция, коэффициент полноты кормовой половины диаметрального батокса.
Специфика эксплуатации судов смешанного плавания предъявляет особые требования к их управляемости. При этом, в первую очередь, следует учитывать необходимость придания судну хорошей поворотливости, позволяющей ему успешно маневрировать в реках, каналах, на мелководье и в узкостях, шлюзах и на акватории морских портов, а также необходимость обеспечения достаточной устойчивости на прямом курсе при выполнении длительных морских переходов как на спокойной воде, так и при плавании в штормовых условиях. В отличие от морских судов, суда смешанного плавания осуществляют самостоятельную швартовку в морских портах без помощи буксиров. При этом к швартующемуся судну предъявляются значительно более жесткие требования, чем в речных портах, так как ему приходится учитывать дополнительные изменяющиеся факторы, такие как переменные приливо-отливные течения, волнение и ветры различных направлений и интенсивности [1]. В любых условиях, кроме внешних факторов, судоводитель должен учитывать факторы, отражающие состояние самого судна. Одними из этих факторов являются осадка и посадка судна, которые в процессе его эксплуатации постоянно меняются. Необходимость этого учета для судов смешанного «река-море» плавания дополнительно определяется, в ряде случаев, конструктивными особенностями самих судов. В отличие от морских судов, имеющих возможность корректировки дифферента путем перекачки оставшегося топлива и воды или приема балласта в кормовые дифферентующие танки, суда смешанного плавания, как правило, а особенно реконструированные суда смешанного плавания, такой возможности лишены в силу ряда причин:
1) при выполнении относительно коротких переходов и незначительных суточных расходов изменение кормовых осадок незначительное;
2) достаточно сложно технически обеспечить прием точного количества балласта, необходимого для дифферентовки;
3) конструктивные особенности переоборудованных судов (имеют всего 4 балластных танка на всю длину корпуса судна), а на многих реконструированных судах ахтерпик переоборудован в танк питьевой воды;
4) прием балласта вызывает существенные трудности при расчете точного количества перевозимого груза из-за некачественного состояния расчетных таблиц по танкам, количество навалочного груза, как правило, определяется по осадке;
5) перекачка топлива и воды не всегда возможна; кроме того, судовые запасы топлива и воды располагаются в районе надстройки.
Из вышеизложенного необходимо подчеркнуть, что в процессе эксплуатации судна абсолютно не исключается его посадка с дифферентом на нос. Если при значительных дифферентах в нештатной ситуации необходимо в первую очередь выполнить расчеты остойчивости судна с учетом имеющегося дифферента и убедится, что судно остойчиво, то ситуация, когда судно получает дифферент на нос при обычной повседневной практике, что далеко не исключение, судоводитель должен знать, как это сказывается на управляемости судна. Под управляемостью понимают два навигационных качества судна: устойчивость на курсе и поворотливость. Для речных судов и судов смешанного плавания, эксплуатируемых на судоходных путях с ограниченными радиусами кривизны и шириной, важнейшим качеством является их поворотливость.
Поворотливость характеризует способность судна к изменению курса при движении по криволинейной траектории. Движение по криволинейной траектории является весьма сложным, зависящим от множества факторов. Это обстоятельство затрудняет выбор маневра для оценки поворотливости. Поэтому для суждения о поворотливости судна производится анализ такого простейшего его маневра, как движение с отклоненным на постоянный угол рулем, называемого циркуляцией. Чтобы получить сведения о поворотливости как навигационном качестве самого судна, не зависящем от характера внешних воздействий, маневр циркуляции изучается в идеализированных условиях - на глубокой спокойной воде, при отсутствии ветра и течения, для случая полной загрузки судна и посадки его на ровный киль, при неизменном режиме работы
двигателей [2,3]. Полная загрузка судна на ровный киль является частным случаем состояния судна. Вопрос влияния дифферента на управляемость требует уточнения.
Поворотливость судов оценивается по их движению на установившейся циркуляции [3]. Очевидно, что дифферент судна оказывает влияние на поворотливость в зависимости от знака. При дифференте точка приложения боковой силы на корпус смещается в нос или в корму. Влияние этого смещения подобно влиянию изменения формы диаметрального батокса. Если судно имеет значительный дифферент на корму, то его поворотливость ухудшается и наоборот [4] .
Для оценки влияния дифферента на поворотливость необходимо знать параметры установившейся циркуляции для различных посадок судна. С этой целью определение параметров циркуляции выполним по методике В.Г. Павленко и В.А. Тронина [2,5,6]. Указанная методика позволяет рассчитать параметры установившейся циркуляции для различных посадок судна, так как в расчетах содержится величина ак -коэффициент полноты кормовой половины диаметрального батокса. Коэффициент полноты диаметрального батокса представляет собой отношение площади погруженной части ДП ЛЬ к площади прямоугольника со сторонами, равными длине Ь действующей ватерлинии и осадки Т по эту ватерлинию, то есть:
а =
А
ьт
(1)
Соответственно, ск коэффициент полноты кормовой половины диаметрального батекса судна - это отношение площади погруженной кормовой части ДП к площади прямоугольника со сторонами , равными половине длины 0,5ЬТ действующей ватерлинии и осадки Т по эту ватерлинию:
А
0,5ЬТ
(2)
Коэффициент полноты диаметрального батокса является одним из коэффициентов, которые применяются для характеристики формы корпуса судна. Графическим описанием корпуса судна является теоретический чертеж, на котором изображается поверхность корпуса металлического судна без наружной обшивки. Теоретический чертеж является основным проектным чертежом судна. Он служит как для расчета мореходных качеств, так и для разработки общих проектных документов судна.
Величина коэффициента полноты кормовой половины диаметрального батокса судна напрямую зависит от посадки судна. Используя «Теоретический чертеж судна» [7], в ходе исследования были определены значения коэффициентов полноты кормовой половины диаметрального батокса судна. Расчеты выполнялись для семи посадок судна: ровный киль, судно с дифферентом на корму 10, 20 , 30 см. и судно с дифферентом на нос 10, 20, 30 см [8,9]. Полученные результаты расчетов представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Зависимость СТк коэффициента полноты кормовой половины
диаметрального батокса корпуса от дифферента судна (т/х «Волжский», прошедший реконструкцию Пр. 05074-АМ)
Дифферент на корму Ровный киль Дифферент на нос
30 см. 20 см. 10 см. 0 10 см. 20 см. 30 см.
0,910120 0,907954 0,9063299 0,9047645 0,903378 0,901950 0,900485
ак =
Таблица 2
Зависимость СТк коэффициента полноты кормовой половины диаметрального батокса корпуса от дифферента судна ( т/х «Волжский» Пр. 05074. )
Дифферент на корму Ровный киль Дифферент на нос
30 см. 20 см. 10 см. 0 10 см. 20 см. 30 см.
0,930022 0,928971 0,927972 0,926942 0,925881 0,924793 0,923669
Используя данные, представленные в таблицах 1 и 2 построили графики зависимости величины коэффициента полноты кормовой половины диаметрального батокса корпуса от дифферента судна (рис. 1).
Для т/х «Волжский» Пр. 05074 Зависимость коэффициента полноты кормовой половины диаметрального батокса от дифферента судна для т/х «Волжский» Пр. 05074 определяется аналогично.
Нарушение линейной зависимости в значениях коэффициента полноты диаметрального батокса в районе дифферента, равном 20 сантиметрам на корму, объясняется тем фактом, что при дифференте на корму свыше 20 сантиметров в воду входит дополнительно часть кормовой оконечности теплохода.
—-о.91г „
-30 -20 -10 0 10 20 30
Д||Г||.']11-|И'Е4 I.
КОРМА ТТОГ
Рис. 1. Зависимость коэффициента полноты кормовой половины диаметрального батокса от дифферента судна (т\х «Волжский» Пр. 05074-АМ)
Имея переменные значения коэффициентов полноты кормовой половины диаметрального батокса корпуса судна, используя вышеназванную методику, были выполнены расчёты параметров установившейся циркуляции. Расчет параметров установившейся циркуляции производился для углов перекладки насадок равным 15, 20 и 30 градусов для полного хода. Результаты расчетов параметров установившейся циркуляции представлены в таблице 3.
Полученные результаты расчётов показывают изменение всех параметров установившейся циркуляции в зависимости от посадки судна. Проведенный анализ полученных значений параметров установившейся циркуляции реконструированного теплохода «Волжский» позволяет сделать следующие выводы:
1. Анализ полученных параметров подтверждает общий характер влияния посадки судна на его поворотливость. Изменение посадки судна (дифферент судна меняется с кормы на нос) влечет за собой увеличение угла дрейфа по центру масс (ЦМ) и угла дрейфа по корме, увеличение угловой скорости, при этом радиус циркуляции судна уменьшается, что говорит о том, что при дифференте на нос поворотливость судна улучшается.
Таблица 3
Теплоход «Волжский» после реконструкции проект 05074- АМ
а й е а й £ У - о к с § вь ло ть а й е а й £ У - о к с § вь ло ть а й е а й £ У - о к с § вь ло ть
& w дМ & « д р 5 $ & дМ & « д р 5 $ & дМ & « д р 5 $
Уго по £ g да о Рч с лс го Ур Уго по £ g да о Рч с лс го Ур Уго по £ g да о Рн с лс го Ур
£ о Перекладка 15 град Перекладка 20 град Перекладка 30 град
Ё 53 m 30 19,20 40,40 253,0 0,410 22,10 48,60 202,8 0,512 26,7 63,3 147,4 0,704
ft и £ S ft о 20 19,40 40,90 250,5 0,414 22,30 49,10 200,9 0,517 27,0 63,8 146,4 0,709
« 10 19,50 41,20 248,5 0,418 22,50 49,40 199,6 0,520 27,1 64,2 145,5 0,713
0 19,70 41,60 246,7 0,421 22,60 49,80 198,3 0,524 27,3 64,5 144,7 0,717
10 19,90 41,80 245,0 0,424 22,80 50,10 197,1 0,527 27,5 64,9 144,0 0,721
нос 20 19,00 42,20 243,3 0,427 22,90 50,40 195,4 0,530 27,6 65,2 143,3 0,724
30 20,20 42,50 241,6 0,430 23,10 50,80 194,7 0,533 27,8 65,6 142,6 0,728
2. Изменения параметров движения судна основного проекта в среднем на 30 % меньше от величин изменений реконструированного судна, это объясняется тем, что величина коэффициента полноты кормовой половины диаметрального батокса судна меняется менее интенсивно с изменением посадки у судна основного проекта.
3. Изменения параметров установившейся циркуляции в зависимости от посадки судна, прошедшего реконструкцию, в исследуемом диапазоне (дифферент на корму 30 см. - ровный киль- дифферент на нос 30 см.) не превышают 5,5 % от значений параметров установившейся циркуляции судна, находящегося на ровном киле.
Изменение дифферента в указанном диапазоне не влечет за собой существенных изменений в параметрах установившейся циркуляции, в практической деятельности такие изменения требуют учета в исключительных случаях.
Список литературы:
[1] Видецкий А.Ф. Технико-эксплуатационные качества судов смешанного плавания /А.Ф. Ви-децкий.-М.: Транспорт,1974.-272с.
[2] Соларев Н.Ф. Управление судами и составами : учебник для вузов /Н.Ф. Соларев, В.И. Бело-глазов, В.А. Тронин - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - 296 с.
[3] Павленко В.Г. Маневренные качества речных судов. ( Управляемость судов и составов). Павленко В.Г. Учеб. пособие для ин-тов водн. трансп. М.: Транспорт, 1979. - 184 с.
[4] Антонов В.А. Теоретические вопросы управления судном. Учебное пособие / В.А. Антонов - Изд. Дальневосточного университета: Владивосток, 1988.- 112 с.
[5] Соларев Н.Ф. Безопасность маневрирования судов и составов / Н.Ф. Соларев.- М.: Транспорт, 1980. - 295 с.
[6] Клементьев А.Н. Управление судном: метод. указания к выпол. курс. Работы по дисциплине «Судовождение на внутренних водных путях» для студ. оч. и заоч. обуч. / сост. ; А.Н. Клементьев, В.И. Трифонов, Р.С. Хвостов.- Н. Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2011. - 32 с.
[7] Теоретический чертеж сухогрузного теплохода грузоподъемностью 3200 / 3800 ( класс «М-СП») Пр. 05074 МЛ - 020 - 015 ТУ .- ЦКБ «Вымпел»
[8] Першиц Р. Я. Управляемость и управление судном / Р. Я. Пенршиц. -Л.: Судостроение, 1983. - 272 с.
[9] Войткунский Я.И. Справочник по теории корабля. Судовые движители и управляемость. Изд. 2-е , переработанное и дополненное / Я.И. Войткунский, Р.Я. Першиц, И.А. Титов.- Л.: Судостроение , 1973. - 512 с.
THE INFLUENCE OF TRIM ON SHIP'S PARAMETERS OF FINAL TURNING CIRCLE
M.Y. Churin
The mouth's ports have distinctive peculiarity. It are changeable depths on approaching fairways. For decreasing waiting time for passing depths and maximum use of carrying capacity, the ships are loading on even keel or with minimum trim on stern. In case of long passage with such loading the ships may receive trim on bow. The question of the influence of trim on ship's manoeuvrability parameters is received additional actuality.
