Выбор курса и скорости при плавании в штормовых условиях

Выбор курса и скорости в условиях шторма имеет важное значение для безопасности морских судов любого класса, но особенное значение эта проблема стала приобретать при эксплуатации специализированных судов (лесовозы, контейнеровозы, крупнотоннажные балкеры и т.п.)

Величинами, характеризующими качку, являются угол наклонения судна и период, за который совершается одно полное колебание. Качка тем стремительнее, чем больше углы наклонения и меньше период. Качка зависит от загрузки судна (остойчивость), характера волнения, скорости движения судна и курсового угла бега волн.

Колебания волн на тихой воде, возникающие под действием однократно приложенного к корпусу судна момента внешних сил, называются собственными колебаниями. Период с достаточной точностью можно определить по формуле:

T₁= fB / Ö h., сек

Где: h – поперечная метоцентрическая высота, м;

f - коэффициент, зависящий от водоизмещения, отношения H/B, коэффициентов общей полноты (и полноты ватерлинии (,который по рекомендации ИМО равен от 0.6 до 1.0

Практически определяется секундомером за несколько колебаний (до 10).

Качка для судна опасна не только в случае резонанса когда период собственных колебаний – Т совпадает с кажущимся периодом волн - (но и в пределе 0,7 <T₁/tʹ < 1,3 или T₁/0,7 < tʹ < T₁/1,3

Кажущийся период волн определяется следующим образом:

где: l - истинная длина волны,м

Vc- скорость судна, уз;

q- курсовой угол направления бега волны, °

с= 1.25 - скорость бега волны, м/с;

знак (+) против волны, (-) – ход по волне

Практически можно рассчитать по формуле T₁ = Dt/n, где Dt –время прохождения нескольких гребней волны, сек;

n- число гребней за это время

Длину волны можно получить; l= t* l* cos q / Dt

t - кажущийся период волны, сек;

l – расстояние между двумя точками на судне, м;

Dt – время за которое гребень проходит расстояние –l;

Практически длина волны определяется в сравнении с длиной судна.

Для облегчения управления судном в шторм служат диаграммы штормования. С помощью их решают задачи:

-выбор безопасного курса в штормовую погоду

-выбор безопасной скорости

-определение резонансных зон бортовой качки

-определение длины волны, раскачивающей судно

-построение резонансной зоны на попутном волнении

Наиболее распространение получила универсальная диаграмма штормования Ю.В. Ремеза. Диаграмма состоит из двух частей. В верхней ее части нанесены кажущиеся периоды волн в виде семейства кривых. Пунктирная кривая соответствует случаю, когда t(= (, т.е. судно идет на попутной волне и его скорость равна скорости волны. Ниже пунктирной кривой расположены кривые, соответствующие случаям, когда судно обгоняет волны. На вертикальной оси отложены длины волн Х от 0 до 240 м. Отрезки горизонтальной оси влево и вправо от 0 соответствуют проекциям скорости судна на направление бега волн (Vcosq). Для нахождения величины Vcosq к основной диаграмме пристроена в нижней части вспомогательная диаграмма которая представляет собой семейства концентрических окружностей (скорость судна в уз.) и радиальных линий (курсовые углы направления бега волны q от 0 до 180(. Над диаграммой шкала определения резонансного волнения 0.7 t(< T < 1,3t(. Слева шкалы А и В для определения зон усиленной качки при нерегулярном волнении, а справа шкала баллов волнения для того же случая.

Вход в диаграмму возможен тремя путями: при регулярном волнению по длине волн, при нерегулярном –по высоте волн 3%-й обеспеченности (левая шкала) и степени волнения в баллах (правая шкала) Предварительно рассчитывается период собственных колебаний судна.

Длина волны определяется сравнением с длиной судна Кроме того можно определить по кажущему периоду волн с использованием диаграммы качки. Кажущийся период волн определяется как среднее арифметическое из времени последовательного прохождения 10-20 гребней через визирную плоскость пеленгатора.

Последовательность решения задачи: в нижней части находим точку (скорость судна и q. Из этой точки вертикальная линия до пересечения с кривой t(; ордината точки пересечения соответствует длине волны l.

Тропический циклон

Признаки приближения ТЦ можно наблюдать на значительном удалении от него. Так, например, зыбь, идущую не от того направления, от которого дует или дул ранее ветер, при глубоком ТЦ можно обнаружить на расстоянии до 1000 миль от центра, а на расстоянии 400-500 миль она ощущается при любых тропических циклонах. Ветры, связанные с ТЦ, распространяются на расстояние до 700 миль от его центра. Иногда отмечаются необычной окраски восходы и заходы Солнца, при которых небо принимает огненный или медно-красный цвет с разнообразными оттенками, а также необычная флуоресценция моря и ореолы вокруг Солнца и Луны.

Важным признаком приближающегося ТЦ на расстояниях до 1500 миль от центра циклона может служить появление перистых облаков в виде тонких прозрачных полос, перьев или хлопьев, которые хорошо видны при восходе и заходе Солнца. Когда эти облака кажутся сходящимися в одной точке за горизонтом, то можно считать, что на расстоянии около 500 миль от судна в направлении сходимости облаков расположен центр ТЦ. На расстоянии 300 миль от центра ТЦ полосы перистых облаков обычно вытянуты в направлении движения ТЦ. Однако на расстояниях, превышающих 250 миль от центра, признаки приближения ТЦ нельзя считать безусловными. Более надежные признаки приближающегося ТЦ можно установить с расстояния около 200 миль. Сила ветра составляет 6-7 баллов; появляются разорванно-кучевые облака; наблюдается значительная зыбь, направленная от центра ТЦ. Движение мелких одиночных кучевых облаков обычно надежно указывает на направление движения центра ТЦ. Если стать навстречу движению кучевых облаков, то в северном полушарии центр ТЦ будет расположен справа, а в южном полушарии - слева. Так как зыбь распространяется по радиусам от центра ТЦ, то по направлению распространения зыби можно судить о положении центра, а по изменению этого направления составить представление о направлении его движения.

С приближением ТЦ происходит уплотнение облачности, усиление ветра и зыби, быстрое падение температуры воздуха. На расстояниях 100-150 миль от центра наблюдается заметное падение атмосферного давления, кучевые облака заволакивают все небо, начинаются сильные ливневые дожди. На расстояниях менее 100 миль от центра ТЦ происходит резкое падение атмосферного давления. В 10-60 милях падение давления может достигать 10-20 гПа (мб) в час. Ветер продолжает усиливаться, достигая 12 баллов в 30-35 милях от центра. Наиболее сильное волнение образуется: в северном полушарии - в правой задней четверти ТЦ, в южном полушарии - в левой задней четверти.

После прохождения центра ТЦ наблюдаются те же метеорологические явления только в обратной последовательности и с большей скоростью их смены. Для нахождения центра ТЦ можно использовать штормовую картушку (рис. 2.1.20).

Обнаружив первые признаки приближающегося ТЦ, нужно считать себя находящимися между внешней и второй снаружи окружностями 1 и 2, а при падении барометра от 1 до 2 гПа в час - между окружностями 2 и 3. Считая местом судна то место на картушке, где направление вектора ветра совпадает с истинным, определяют направление на центр циклона как на центр картушки.

Рис. 2.1.20. Штормовая картушка для северного полушария (справа) и расхождение судна с тропическим циклоном (слева).

. Для расхождения с ТЦ прежде всего необходимо определить, в какой его половине находится судно. Если ветер меняется по часовой стрелке, то судно находится справа от пути ТЦ, если против, - слева (рис. 2.1.20).

В северном полушарии, если судно находится в правой половине ТЦ и не может пересечь его движение заблаговременно, следует привести ветер на носовые курсовые углы правого борта и идти этим курсом до тех пор, пока давление не начнет повышаться. Если судно находится в левой половине или на пути ТЦ, следует уйти от центра ТЦ курсом, перпендикулярным его движению, приведя ветер по правому борту, и идти так, пока давление не начнет повышаться.

В южном полушарии в левой половине ТЦ следует привести ветер на носовые курсовые углы левого борта и идти так, пока не начнет повышаться давление. В правой половине или на пути движения ТЦ следует привести ветер на траверз левого борта, а если судно не может удерживаться на таком курсе, то на кормовые углы левого борта, и идти этим курсом, пока ТЦ не удалится.

Моряки различают безопасный для плавания полукруг, располагающийся к экватору от траектории циклона (при движении его на запад), и опасный полукруг, в котором ветер несет судно к передней части циклона и в котором направление ветра и движение циклона совпадают. Существуют подробные инструкции для моряков относительно того, как распознать приближение тропического циклона и что нужно сделать, чтобы избежать попадания в опасный полукруг и в центр циклона, если судно находится вблизи него (см.: Meteorology for Manners. Met. Office 593, а также лоции).

СПОСОБЫ ШТОРМОВАНИЯ СУДНА

В условиях жестокого шторма при ураганном ветре и большом волнении судно попадает в условия, когда возникает задача сохранения самого судна. Хорошая морская практика выработала разные способы штормования в зависимости от загрузки судна, наличия палубных грузов, конструктивных особенностей судна и других условий.

Штормование на носовых курсовых углах

Этот способ штормования наиболее приемлем для судов, у которых полубак защищает палубу от заливания; полные обводы носовой части и дифферент на корму облегчает всплывание судна на волне. Для удержания судна носом к волне судно должно обеспечивать минимальный ход, достаточный для управления. При этом следует учитывать, что малая скорость судна требует частых и больших перекладок руля. Если судно достаточно хорошо управляется, а бортовая качка не очень большая, то можно идти курсом не строго против волны, а встречать волну скулой. Крупнотоннажным судам рекомендуется для уменьшения изгибающих моментов на корпусе штормование на курсовых углах волнения 35 – 45°.

Штормование на кормовых курсовых углах

Этот способ заключается в том, что судно ложится на курс прямо по волне или под углом к ней. Способ возможен, если длина волны значительно отличается от длины судна. Его нужно применять при хорошей остойчивости и управляемости, т. к. судно должно идти с малой скоростью. При длине судна, соизмеримой с длиной волны, движение судна со скоростью, когда оно обгоняет волны, особенно опасен. – брочинг.

Штормование лагом к волне

Этот способ штормования в большинстве случаев нежелателен. Он допустим для судов с достаточной остойчивостью и удаленностью от резонансной зоны по бортовой качке. При этом способе судно испытывает большие накренения, поэтому он неприемлем для судов с палубным грузом, с малым надводным бортом и большой остойчивостью (резкие углы крена с малым периодом).

Штормование с застопоренной машиной

При этом способе штормования из-за загрузки судна, расположения центра парусности и своих конструктивных особенностей судно под воздействием ветра и волнения судно занимает определенное положение по отношению к волне. Обычно это положение лагом к волне или под небольшим углом к ней. Суда с большой остойчивостью будут испытывать большие и резкие углы накренения, которые очень опасны для палубного груза и судовых механизмов. Дрейф судна с застопоренной машиной может быть пассивным, когда судно теряет управляемость и активным, когда для удержания и приведения против ветра и волны судно использует вытравленную цепь с якорем. Активный дрейф может быть как носом, так и кормой к волне.

Штормование на якоре (якорях)

Этот способ применим в том случае, когда сумма внешних сил не превышает держащую силу якорного устройства, а выбранное место якорной стоянки удовлетворяет условиям безопасности. Этот способ предусматривает отдачу второго якоря и подработку машиной для разворота судна против волны или под небольшим углом к ней.