10.Команды и доклады при постановке (съемке) на якорь.

У правого/левого якоря стоять! (Stand by starboard/port anchor!) Отдать правый/левый якорь! (Let go starboard/port anchor!) Травить якорь-цепь! (Slack away the cable!) Две смычки в воду! (Two shackles in the water!) Задержать якорь-цепь!(Hold on the chain!) Выбрать якорь-цепь! (Heave in the chain!) Закрепить якорь-цепь! (Make fast the chain!) Наложить стопор! (Secure the break!) Панер! (It is apeak!) Якорь чист! (The anchor is clear!) Якорь не чист! (Foul anchor!)

11.Классификация водной акватории. Мелководье.

С точки зрения управления судном понятие узкости определяется соотношением между маневренными характеристиками судна (с уче­том его линейных размеров) и шириной водного пространства, в пре­делах которого судно может безопасно следовать при существующих средствах навигационного обеспечения. С точки зрения ширины акватории делят на открытые и каналы. Открытые акватории делят на глубокие, мелкие и углубленные морские пути. Открытой и глубокой акваторией называется такая, на которой дно и берега не оказывают влияния на маневренные качества судна. Ширина открытой акватории определяется диаметром циркуляции. В морской мировой практике принимается, что для выполнения са­мостоятельной циркуляции на акватории, где нет ветра и течения, не­обходимы размеры акватории b>8L, где b — ширина акватории, м; L —длина судна, м. Эта зависимость действительна для всех плаведнниц, так как коэффициент k, равный 8, является наибольшим коэффициентом из ис­пользуемых для определения нормального диаметра циркуляции. Ве­личина параметра ширины акватории соответствует минимальному диаметру тактической циркуляции. Определение понятия мелководье можно представить следующим образом. Движущееся судно вызывает образование различных волн.

12. Эффект волнообразования. Спутная волна.

Частица воды в волновом движении на глубокой воде движется по круговой орбите. Радиус орбиты на поверхности равен амплитуде вол­ны, а на глубине Н радиус r_н определяется формулой: r_н = r_оe^-kH где r_о — радиус орбиты частицы на поверхности воды, равный амплитуде волны, м, е —основание натуральных логарифмов; k = 2 П/λ — волновое число (λ — длина волны, м); Н — глубина, отсчитываемая от поверхности воды, м. Параметр e^-kH называют коэффициентом затухания. Известно, что если глубина воды меньше 0,5λ, то при движении судна необходимо принимать во внимание влияние дна. Уравнение, определяющее зависимость скорости волны от ее длины и глубины акватории, с=гдес — скорость волны, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2. При H→∞ выражение th (2ПH/λ)→1 и скорость распростране­ния волны на глубокой воде с=. Согласно уравнению, приλ =const скорость волны на мел­ководье меньше, чем на глубокой воде, поскольку частицы движутся не по круговой орбите, а по эллиптической. Скорость судна, равная максимальной скорости распространения волн, называется критической скоростью судна, а величина этой скорости может быть определена по уравнению или приближенно для практических целей с по­мощью выражения V_кр= . Влияние мелководья начинает заметно сказываться при переходе за скорости, равные 0,6V_кр, когда высота и длина создающихся при движении судна поперечных волн начинают резко возрастать. По мере увеличения скорости увеличивается и угол, составляемый гребнями волн с ДП судна. При скорости V>0,75V_кр, поперечные и расходящие­ся волны совмещаются в одну общую поперечную волну, достигающую наибольших размеров при скорости V= (0,9-1,0) (gH)^1/2 и имеющую вид поперечного вала, движущегося вместе с судном несколько впе­реди форштевня. В кормовой части судна несколько впереди ахтерштевня также создаются поперечные волны, которые распространяют­ся далеко по обе стороны от судна. Вместе с ростом волнообразования растет и сопротивление воды движению судна, перегружается двига­тель, возрастает расход топлива, повышается износ двигателя. Поэто­му увеличивать скорость судна до значений, больших 0,80 V_кр, неце­лесообразно. Скорость судов в канале назначается в пределах 4— 12 уз, однако, она не должна превышать величины 0,9 V_кр.

13. Эффект проседания.

При движении судов происходит изменение их положения на пла­ву по отношению к свободной поверхности и дну водоема. Существен­ное изменение посадки (просадки судна) наблюдается в условиях мелководья, в каналах, реках и других стесненных условиях. Аналитический метод расчета посадки судна на ходу в условиях глубокой воды был разработан Ю. Н. Поповым. Удовлетворительное соответствие результатов теоретического расчета, основанного на ис­пользовании линейной теории волн, с экспериментом получается в том случае, если изменение средней осадки и угла дифферента рассматривается как сумма двух составляющих, одна из которых вызывается действием гидродинамической вертикальной силы или соответственно дифферентующего момента, а другая — перераспределением погру­женного объема из-за волнообразования. В этом случае: Δd= Δd_д + Δd_в; ψ= Δψ_д + Δψ_в где Δd — изменение средней осадки судна на ходу, м; ψ — угол дифферента судна на ходу, град; Δd_д — изменение средней осадки судна от действия гидродинамической вертикальной силы, м; Δψ_д — изменения угла дифферента под действием гидродинамического днфферентующего момента, град; Δd_в, Δψ_в — соответственно изменение средней осадки и угла дифферента из-за волнообразования. Расчеты просадки судов на мелководье, если брать за основу вы­ражения, чрезвычайно трудоемки. При сравнительно малых докритических скоростях движения судна на мелководье, каналах, реках снижается роль собственного волнобразовання судна. Перераспределение погруженного объема судна на ходу может быть приближенно объяснено изменением уровня сво­бодной поверхности воды из-за наличия стесненности фарватера. Приращение осадки судна при движении по мелководью в общем случае объясняется уменьшением гидростатического давления воды под днищем корпуса судна. Это уменьшение является следствием уве­личения скорости обтекания днища водой из-за стесненности потока, понижения уровня воды у бортов, а также условий волнообразования у движущегося судна. Работающие гребные винты также влияют на просадку судна. Вопросом приращения осадки при движении судна в стесненных условиях занимались многие советские и зарубежные исследователи. В результате теоретических и экспериментальных исследований разра­ботано большое количество методов и эмпирических зависимостей для определения просадки судна в различных условиях плавания и конст­руктивных особенностей судов. Наиболее общее решение имеет так на­зываемый классический метод. Этот метод основывается на непосред­ственном применении закона Бернулли и закона неразрывности жид­кости. Модифицируя уравнение Бернулли и принимая, что величину давления р можно выразить высотой водяного столба над условным уровнем Н, уравнение Бернулли примет вид H+(U²/2g)=const, где Н — глубина, м; U — скорость потока воды, омывающего судно, называемая скоростью встречного потока, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с². При сравнительно малых докритических скоростях движения сни­жается роль собственного волнообразования судна. Перераспределение погруженного объема судна на ходу может быть приближенно объяс­нено изменением свободной поверхности воды из-за наличия стеснен­ности фарватера. Рассмотрим случай движения судна в канале. Движение его в соответствии с уравнением Бернулли приводит к увеличению скорости движения воды вдоль корпуса судна, а это приводит к понижению зеркальной поверхности воды (глубины Н). После преобразования, обозначив H₀-H_x= ΔH, получаем величину понижения зеркальной поверхности воды (просадку судна) ΔH=U(2V+U)/2g.

13. Эффект гидродинамического взаимодействия.

Одной из опаснейших навигационных ситуаций является расхож­дение судов на небольших траверзных расстояниях. В этом случае на их корпусы могут воздействовать дополнительные внешние силы, обусловленные гидродинамическим воздействием корпусов. В резуль­тате действия этих сил суда могут терять управляемость и может воз­никать аварийная ситуация, происходить столкновения судов. Морская практика зарегистрировала достаточно большое коли­чество столкновений, которые произошли в результате гидродинамиче­ского взаимодействия судовых корпусов. В зависимости от сочетания различных факторов и взаимного по­ложения судов возникающие при гидродинамическом контакте на кор­пусах судов поперечные силы Y_г и моменты М_г могут менять свой знак и может происходить не только «притяжение», но и «расталкивание» судов. Поперечная сила Y_г положительна по знаку, если она направ­лена в сторону борта встречного или обгоняемого судна. Момент зарыскивания М_г считается положительным по знаку, если он стремится развернуть носовую оконечность рассматриваемого судна в сторону борта встречного или обгоняемого судна. Физическая сущность явления гидродинамического взаимодейст­вия двух судовых корпусов принципиально может быть изложена следующим образом. Из гидромеханики известно, что в идеальной жидкости вдоль ли­ния потока выполняется закон сохранения энергии, который записы­вается в виде уравнения Бернулли, Р + ρV²/2g=const, где р — давление в произвольной точке линии тока. Па; ρ—плотность воды, т/м³. Предположим, что два одинаковых судна движутся в идеальной (невязкой) жидкости параллельно с одинаковой скоростью при рас­стоянии между бортами. Этот случай равносилен гид­ромеханически случаю обращенного движения, когда оба судна не­подвижны, а на них набегает однородный поток жидкости, имеющий на бесконечном удалении от судов скорость u₀. Применим уравнение Бернулли к линиям потока жидкости, обте­кающим корпус рассматриваемого судна l. Для линии тока АВ: р₀+u₀²/2g=p_b+u_b²/2g p_b - р₀=ρ/2g[u₀²-u_b²] для линии тока АС; р₀+u₀²/2g=p_c+u_b²/2g; p_c - р₀=ρ/2g[u₀²-u_c²] Поскольку корпус судна обладает определенными размерами, а жидкость неразрывна, то скорости частиц жидкости в точке С вблизи борта судна будут больше, чем в точке А на удалении от судна. Таким образом, в точке С давление будет понижено по сравнению с давлени­ем на удалении от судна, т.е. возникает разрежение. В точке потока В. расположенной на стороне борта судна, обра­щенного к судну-партнеру 2, поток жидкости имеет скорость u_b, ко­торая больше скорости u_c, поскольку между корпусами судов поток поднимается. Следовательно, разрежение со стороны борта, обращенно­го к судну-партнеру, будет еще большим. За счет перепада давления нa внешнем и внутреннем бортах на корпус судна будет действовать по­перечная гидродинамическая сила присасывания. В случае, если корпус судна обладает заметной несимметрией относительно миделя, то поперечная сила присасывания Yг может быть приложена на некотором отстоянии от ЦТ, т.ч. на корпус судна будет действовать момент зарыскивания Мг определенного знака.

13. Сущность влияния мелководья на управление судном. Потери скорости и критическая скорость судна на мелководье.

Практикой установлено, что на мелководье по сравнению с глубо­кой водой резко ухудшается эксплуатационная устойчивость судна на курсе, повышается рыскливость; заметно ухудшается и поворотли­вость судов. На мелководье резко уменьшаются углы дрейфа, угловая скорость поворота и соответственно увеличивается радиус установившейся цир­куляции при одинаковых углах перекладки руля. Исследования А. Д. Гофмана показали, что ухудшение поворотливости на мелко­водье носит закономерный характер. Для определения радиуса уста­новившейся циркуляции па мелководье Rм им получена следующая зависимость: Rм=R_∞/(1+0.1d/H-0.71(d/H)²), где R_∞ —радиус установившейся циркуляции на глубокой воде, м. Отношение угловой скорости поворота на мелководье w_м к угло­вой скорости на глубокой воде w_∞, оказалось весьма стабильным для судов различных типов. Для определения среднеквадратической погрешности тактического диаметра циркуляции D_Т и выдвига l₁ В. И. Нестеренко провел широ­комасштабный натурный эксперимент на теплоходе «Борис Бувин», выполненный на глубокой воде и на мелководье. Среднеквадратическая погрешность составила 5 %, что свидетельствует о применимости формулы для морских судов. Можно рекомендовать судоводителям морских судов применять номограммы для корректировки циркуляции на глубокой воде в условиях мелководья. Для расчета выдвига l₁ на мелководье можно применить зави­симость l₁/L= 2.38 +0.36(D_T/L), где L — длина судна, м. Расчеты показывают, что, например, для d/H=0,9 увеличение выдвига на мелководье по отношению к выдвигу на глубокой воде составляет 62 %, а при d/H =0.5 — около 17 %. Как видно из приведенного анализа, количественное изменение параметров циркуляции на мелководье по сравнению с глубокой во­дой может быть существенным и судоводитель обязан это учитывать при плавании в стесненных условиях. Эта информация необходима и для разбора аварий, связанных со столкновением судов и посадкой на мель. Уменьшение угла дрейфа на мелководье является благоприятным обстоятельством, поскольку оно позволяет увеличивать размеры судов для беспрепятственного прохождения лимитирующих поворотов.

Обычно для проведения ходовых или сдаточных испытаний, чтобы исключить влияние мелководья, выбирают полигон с глубиной, опре­деляемой выражением H>4d+3V²/g, где d — осадка судна, м; V — скорость судна, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с². При решении практических задач управления судном мелководьем можно считать, когда отношение глубины к осадке судна H/d<3. Для расчета скорости на мелководье может быть применена формула, полученная А. П. Смирновым, V_м= k_vk_δk_B/dV_∞ где V_м — скорость судна на мелководье, м/с; V_∞ — скорость судна на глубокой воде, м/с; k_v — коэффициент пропорциональности; k_δ — коэффициент пропорциональности за полноту водоизмещения подводной части корпуса судна; k_B/d— коэффициент пропорциональности отношения ширины судна к осадке B/d. Критич. скорость - скорость движения судна, при которой наблюдается равенство между скоростью движения судна и скоростью движения волны = спутная волна (Vкр=(gHгл)^1/2).

13. Способы определения проседания и дифферента судна на мелководье.

Определение запаса воды под корпусом судна при плавании в ка­налах и на мелководье. Величина клиренса К (глубина под килем) должна быть не менее суммы навигационных запасов: K>∑z_i или K=(H+ΔH)-(d+Δd+a)>z0+z1+z2+z3, где H — навигационная глубина, м; ΔH — поправка глубины на отклонение уровня воды (положительна, когда уровень выше ординара), м; d — осадка (наибольшая) судна в воде стандартной плотности (р=1025 кг/м²), м; Δd — поправка осадки судна на соленость воды, м; а — поправка на обледенение судна, м (учитывается в каждом конкретном случае); z0 — запас на крен судна, м; z1-минимальный навигационный запас, м; z2— вол новый запас, м; z3— скоростной запас, м. z0=B/2*sin(Θ+ Θ_Д), где В — ширина судна, м.; Θ — угол крена от ветра, град; Θ_Д — динамический угол крена, град;