На путь и управляемость судов

Водные пути, прежде всего реки в естественном состоянии, характеризуются наличием различных течений. Судоводители все течения делят на правильные и неправильные. Под правильным течением понимают такое, направление которого совпадает с направлением судового хода. Неправильные течения могут быть не только прямолинейными, но и вращательными и вращательно- поступательными (суводи, майданы, прижимные (навальные), свальные и сбойные течения). К ним можно причислить и сгонно- нагонные течения, встречающиеся преимущественно в устьях рек и вызываемые устойчивыми ветрами вдоль реки.

Любое из перечисленных течений, действуя на судно или состав, вызывает либо их смещение с заданной траектории движения, либо изменение направления их движения. Обычно наблюдаются как смещение, так и разворот.

Рассмотрим влияние течения на судно, движущееся прямолинейно с постоянной скоростью (рис.2.1).

Рис.2.1. Схема воздействия течения на движущееся судно 1-1 – линия курса судна; 2-2 – линия пути судна

Предположим, что судно движется прямолинейно с постоянной скоростью относительно воды курсом 1-1 под углом к течению, имеющему скорость . Скорость судна относительно воды принято называть относительной, скорость течения относительно дна – переносной, а скорость судна относительно берега (дна) –абсолютной, или истинной. Согласно правилам сложения векторов . Это означает, что вектор абсолютной скорости равен геометрической сумме векторов относительной скорости судна и переносной скорости течения .

При постоянных значениях и направлениях скоростей и истинная скорость определится их соотношения:

,

(2.1)

где – угол между ДП судна и направлением течения.

Угол между линией пути ОВ и ДП судна называется углом сноса.

Значение определяют по теореме синусов:

(2.2)

где – разность углов и .

Анализируя приведенные зависимости можно сделать следующие выводы:

- течение, направленное под углом к ДП судна, одновременно изменяет и скорость, и траекторию движения судна;

- значение истинной скорости движения судна зависит от суммы (разности) скоростей течения и судна;

- значение угла сноса зависит от направления течения относительно ДП судна, скорости течения и скорости судна (чем больше угол между направлением течения и ДП судна и меньше скорость судна, тем больше снос).

При управлении судном на течении необходимо выбирать оптимальный курс относительно направления течения и устанавливать соответствующий режим работы движителей.

При стремлении судоводителя компенсировать снос судна течением и для обеспечения прямолинейного движения необходима перекладка органов управления. Так, для случаев, показанных на рис.2.2, понадобится перекладка рулевых органов на левый борт. При этом судно будет двигаться с углом дрейфа, равным навстречу течению.

Рис. 2.2. Схема действия на судно встречно – бокового (а) попутно – бокового течений (б)

Течение, как и ветер, оказывает значительное влияние на элементы циркуляции, смещая судно в направлении своего действия (рис.2.3).

Рис.2.3. Циркуляция судна на течении

Из рисунка видно. что длины отрезков смещения с течением времени непрерывно увеличиваются, так как снос судна по течению по мере выполнения циркуляции возрастает, а против течения уменьшается. Если элементы траектории циркуляции при отсутствии течения известны, то, зная скорость течения и время, за которое судно проходит те или иные ее участки, можно построить траекторию с учетом влияния течения. Пусть, например, известно, что от момента начала перекладки рулевых органов и входа судна в циркуляцию при отсутствии течения (см. рис.2.3, б, точка 1) до положения (пунктир) судно проходит за время = 120c.

Скорость течения = 0,6 м/с. При выполнении циркуляции против течения снос судна в направлении действия течения будет равен отрезку = c = =72м.

Очевидно, что при выполнении оборотов судов и составов на течении для сокращения необходимой акватории и времени выполнения маневра следует:

- при движении по течению оборот целесообразно выполнять со стрежня в тиховод, т. к. в процессе оборота течение в тиховоде сдерживает носовую часть судна, а быстрое стрежневое течение разворачивает кормовую часть судна;

- при движении против течения оборот целесообразно выполнять из тиховода на стрежень, при этом уже в начале маневра носовая часть судна (состава) эффективно разворачивается быстрым стрежневым течением.

При оценке инерционных характеристик судна влияние течения следует как чистый снос относительно берега, используя поправочный коэффициент:

.

(2.3)

Здесь – путь торможения на течении;

– путь торможения на спокойной воде.

На основании натурных испытаний Н.Ф. Соларевым предложены следующие расчетные выражения для определения коэффициента:

при движении по течению

;

(2.4)

при движении против течения

.

(2.5)

Рис. 2.4. График для определения коэффициента

Для практического использования может быть предложен график (рис.2.4), построенный по зависимостям (2.4) и (2.5).