CC BY
98Список литературы
[1] Каретников В. Причина аварии - изменение осадки на мелководье // Морской флот. - № 5, 1974.-С. 31-32
[2] Ольшамовский С.Б. Повышение безопасности мореплавания (научные исследования). -Часть 1 - Новороссийск: изд-во НГМА, 2000.
[3] Ольшамовский С.Б. Повышение безопасности мореплавания (научные исследования). -Часть 2 - Новороссийск: изд-во НГМА, 2000.
[4] Ольшамовский С Б.. Земляновский Д.К., Щепетов И.А. Организация безопасности плавания судов. - М.: Транспорт, 1979.
[5] Юдович А.Б. Предотвращение навигационных аварий морских судов. — М.: Транспорт, 1982.
[6] Большая Волга, газета, № 7 от 27 февраля 2003 года.
STATISTIC EXPLORATIONS ANALYSIS OF SHALLOW WATER EFFECT ON ACCIDENT RATE WITH VESSELS
S. A. Kuznetsov
On the basis of accident rate’s facts, the author carries out statistic and analytic exploration concerning the significance of shallow water effect on accident rate with sea-river vessels.
УДК 656.62.052.4
С. А. Кузнецов, аспирант-, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ВЛИЯНИЕ МЕЛКОВОДЬЯ НА ПАРАМЕТРЫ ДВИЖЕНИЯ И МАНЕВРИРОВАНИЯ СУДНА
В статье дан краткий обзор важнейших факторов, влияющих существенным образом на параметры движения и маневрирования судна в условиях мелководья.
Влияние малых глубин на характеристики движения судна проявляются в прибрежных водах, на подходных участках портов, на фарватерах при заходе в порты, расположенные в устьях рек.
Накопленные результаты многолетних наблюдений показывают, что влияние мелководья прежде всего сказывается на:
- увеличении волнового и вязкостного сопротивления и, как следствие, на потери скорости;
- изменении посадки судна, т. к. появляется проседание, и изменяется ходовой дифферент;
- изменении параметров управляемости вследствие возрастания присоединенных масс жидкости, влияющих на инерционные качества и управляемость;
- взаимодействие с другими объектами: стенкой канала, отличительными глубинами или идущими на малом расстоянии встречными судами;
- изменении условий работы движителей;
- изменении параметров качки.
Вопросы, связанные с изменением управляемости морских судов в условиях мелководья, разработаны сравнительно слабо. Наибольшая доля исследований в этой области выполнена для речных судов.
Прежде всего, необходимо определить, что понимается под термином “мелководье”. Мелководье - это акватория с глубинами, которые оказывают влияние на судно, движущееся с определенной скоростью [1].
Наличие дна, ограничивающего глубину акватории, изменяет по сравнению с условиями глубокой воды, характеристики течения, вызываемого в окружающей жидкости движением судна. При этом изменяются и действующие на судно со стороны жидкости гидродинамические реакции вязкостной и волновой природы, проекции которых на направление движения образуют соответствующие составляющие сопротивления, а вертикальные проекции изменяют ходовую осадку и дифферент.
Механизм влияния ограниченной глубины на отдельные составляющие сопротивления судна различен, а степень его воздействия зависит от относительной глубины воды Н/Т или Н/Ь и числа Фруда. Важной характеристикой движения судна в условиях мелководья служит также число Фруда по глубине воды [1]:
Frя=r/Л/ІЯ, (1)
где Н - глубина акватории.
Глубина, при которой судно приобретает рыскливость и плохо слушается руля, во многом зависит от скорости судна. Обычно судно начинает плохо слушаться руля, когда проходит над участком с глубиной в полтора раза большей, чем его осадка. С дальнейшим уменьшением глубины ухудшается устойчивость судна на курсе. Судно также плохо управляется и при движении с малой скоростью на мелководных участках.
Влияние мелководья сказывается на скорости, уменьшая ее, и на осадке судна, увеличивая последнюю. Чем крупнее судно и больше его скорость, тем сильнее проявляются указанные явления [8, 9,10].
По исследованиям Г.И. Сухомела и А.М. Басина, для водного пути, ограниченного по глубине, значение критической скорости можно определить по формуле [7]:
У№-=.1 8С053
я + агссоз(1 - к)
......3
(2)
где к - коэффициент стесненности потока.
Для приближенного определения критической скорости рекомендуется следующая формула [2]:
УКР = 4гй. (3)
Величины скоростей, рассчитанных по формуле (3), для различных типов судов и каналов, приведены в табл. 1 [6].
Посадка на мель, столкновения судов на мелководных участках возникают из-за ошибок в избрании курса, особенно при входе на мелководный участок, незнания направления сноса или рыскливости судов, отсутствия границ судового хода, незнания фактической глубины судового хода.
Таблица 1
Тип судна Скорость, км/ч, в канапе
Имени Москвы Волго-Донской имени В. И. Ленина Волго-Балтнйского пути имени В. И. Ленина
«Родина» 16,0 13,0 11,0
«Волго-Дон» 13,0 9,0 7,5
«Шестая пятилетка» 15,0 11,0 9,5
В связи с этим возникает вопрос определения безопасной скорости при движении на мелководье. Проблеме отыскания универсальной формулы безопасной скорости посвящены многие работы отечественных исследователей, таких как, Павленко В.Г., Ваганов Г.И., Полунин А.М., Горнушкина Т.В., Коротков С.Н., Шанчуров П.Н. [11].
Кроме того, стоит особо остановиться на определении величины минимального динамического запаса под днищем. Как было сказано выше, рекомендуется принять запас под днищем, равным 0,1-0,2 м, что не всегда возможно выдержать в реальных условиях эксплуатации судна, из-за чего будет искажаться расчетное значение безопасной скорости. ,
Минимальный динамический запас (необходимая прослойка воды под днищем, обеспечивающая возможность перемещения судна) зависит от следующих факторов: точности измерения осадки судна, глубины, рода грунта и груза. Главную роль здесь играют первые два фактора, последние два влияют, в основном, на исход транспортного происшествия в случае контакта судна с фунтом.
В настоящее время измерение осадки и глубины производится с точностью до ± 5 см [3]. Величина динамического запаса воды под днищем судна представляет собой суммарную ошибку в определении величины осадки судна и глубины судового хода плюс 1-2 см.
Для малых запасов воды под днищем, предусмотренных Правилами плавания, для определения безопасных скоростей движения судов по мелководью можно пользоваться более простыми формулами [7]: для судов при 1X2000 т
^без - 6,3-^Л^т- -АЛд; (4)
для крупнотоннажных судов и толкаемых составов
Увез = 2,22 —т —л . (5)
ььз V 16,5-Ь/В .
Как видно, формулы (4)-(5) также довольно сложны для расчета без применения счетных средств, и кроме того требуют знания реального значения динамического и статического запаса под днищем судна.
С целью упрощения информации о безопасной скорости судна А. Д. Ненюхиным (НИИВТ) на основе формул Г.И. Ваганова и А.М. Полунина были рассчитаны безопасные скорости движения судов и составов в зависимости от глубины судового хода и статического (в неподвижном состоянии) запаса воды под корпусом судна , которые приведены в табл. 2. [4]:
Таблица 2
Г лубина судового хода, м Безопасная скорость движения, км/ч, при статическом запасе, см
15 20 30 40 50
Одиночные суда
1,5 5,8 8,3 12,3 15,9 19,6
1,5-3,0 5,7 8,1 И,9 15,2 18,6
3,0 5,6 8,0 11,4 14,3 17,2
Составы
1,5 7,8 10,0 13,0 15,3 17,5
1,5-3,0 7,76 9,87 12,7 14,8 16,7
3,0 7,7 9,75 12,5 14,5 16,0
Заблаговременное снижение скорости до подхода к мелководному участку и доведение ее значения до величины, указанной в табл.2, позволяет избежать ударов о грунт и повысить безопасность плавания.
При этом необходимый статический запас воды под днищем судна в зависимости от конкретных условий приводится в Правилах плавания по внутренним водным путям РСФСР (Приложение 1 «Минимальные запасы воды, см, под днищем на свободных реках») [5], что можно проследить в табл. 3:
Таблица 3
Глубина, см Для всех судов, см Для плотов (независимо от характера грунта), см
При песчаном и галечном грунте При каменистом грунте
Менее 150 10 15 20
150-130 15 20 25
Более 300 20 25 30
В примечаниях к таблице запасов воды под днищем в Правилах плавания указывается следующее: «значения запасов показывают разницу между объявленной глубиной на лимитирующем участке и наибольшей осадкой судна на стоянке».
При движении по мелководью судоводитель должен выдержать безопасную скорость хода судна с целью беспрепятственного прохождения мелководного участка пути, однако на судах внутреннего плавания в настоящее время отсутствуют надежные приборы, фиксирующие скорость движения судна в различных условиях плавания. Поэтому часто судоводитель при выборе скорости движения ориентируется по частоте вращения движителей. Зависимость скорости движения судна от частоты вращения движителей в значительной степени обусловливается условиями плавания и при движении по мелководью будет иной, чем при движении на глубокой воде.
Зависимость скорости движения судна от частоты вращения движителей может быть получена по методу, который применяется при расчете скоростных и тяговых характеристик. Данный метод, с одной стороны, весьма трудоемок, с другой стороны
- требует довольно много исходных данных. При этом искомую зависимость получают на основе обработки систематических теплотехнических испытаний серийных судов в различных условиях плавания (на глубокой воде и на мелководье), при которых фиксируется скорость движения судна, частота вращения движителей и часовой расход топлива.
Однако все вышесказанное мало помогает судоводителю в условиях переменных глубин и мелководья, поскольку в данной области судовождения ощущается острая нехватка фундаментального теоретического материала. Первые попытки оценить эту проблему прослеживаются в трудах Сухомела Г.И. [9], Басина А.М., Мастушки-на Ю.М., Павленко В.Г., но всестороннее решение проблемы влияния переменных глубин на параметры движения и маневрирования судна еще ждет своего решения. В настоящее время на кафедре Судовождения и безопасности судоходства ВГАВТ под руководством П.Н. Токарева ведется работа по созданию математической модели движения судна в условиях переменных глубин.
Сравнение данных о движении судна в условиях переменных глубин, полученных по результатам параллельно проводимых в опытовом бассейне ВГАВТ модельных испытаний, с результатами поведения математической модели позволят разработать максимально приближенную к реальным условиям плавания математическую модель движения судна, которую впоследствии можно будет активно использовать для обучения будущих судоводителей.
Список литературы
[1] Антонов В.А. Теоретические вопросы управления судном. Учебное пособие.-Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1987.
[2] Земляновский Д.К. Устойчивость движения и рыскливость судов. - М.: Транспорт, 1976.
[3] Земляновский Д.К., Калинин А.И. Безопасность плавания речных судов. Учебник. - М.: Транспорт, 1992.
[4] Ольшамовский С.Б., Земляновский Д.К., Щепетов И.А. Организация безопасности плавания судов. - М.: Транспорт, 1979.
[5] Правила плавания по внутренним водным путям РСФСР. М: Транспорт, 1984.
[6] Соларев Н.Ф. Безопасность маневрирования речных судов и составов. - М.: Транспорт, 1980.
[7] Соларев Н.Ф., Белоглазов В.И., Тронин В.А. и др. Управление судами и составами. - М.: Транспорт, 1983.
[8] Справочник по теории корабля (под ред. Я.И. Войткунского). Том 1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители. - Л.: Судостроение, 1985.
[9] Сухомел Г.И. Исследование движения судов по каналам и мелководью. - Киев: изд-во «Наукова думка», 1966.
[10] Сухомел Г.И., Засс В., Янковский JI. Исследование движения судов по ограниченным фарватерам. -Киев, 1956.
[11] Шанчуров П.Н., Соларев Н.Ф., Щепетов И.А. Управление судами и составами. М.: Транспорт, 1971.-347 с.
EFFECT OF SHALLOW WATER ON MOVEMENT AND MANEUVERING PARAMETERS OF VESSEL
■S. A. Kuznetsov
In this article short survey of most important factors, significantly effected on movement and maneuvering parameters of vessel in shallow water condition is presented.
УДК 656.62.052.4
В. А. Лобанов, доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕДОВЫХ ДАВЛЕНИЙ НА КОРПУСАХ СУДОВ
В настоящей статье предложена полуэмпирическая зависимость для оценки ледовых давлений на корпусах судов при их движении в сплошном ледяном покрове. На её основе и сплайн-аппроксимации формы корпуса судна одной дифференцируемой зависимостью произведены расчёты ледовых нагрузок для ряда ледокольных и транспортных судов. Сравнительный анализ расчётных и натурных данных показал их удовлетворительную сходимость.
Расчёт ледовых нагрузок на корпусах судов является основой в решении задач ледовой ходкости и маневренности. К настоящему времени существует большое количество эмпирических и полуэмпирических зависимостей для определения ледового сопротивления судов [1-6]. Многообразие моделей обусловлено необходимостью учёта большого количества факторов, определяющих ледовые нагрузки. Сильная пространственно-временная изменчивость характеристик ледяного покрова, различие форм обводов корпусов судов, деление ледового сопротивления на составляющие -всё это, как правило, приводит к сложности и громоздкости расчётных формул. Использование их для практических расчётов (автоматизация счёта) либо затруднено, либо вовсе невозможно без участия авторов.
