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 - t, но и в пределе 0,7 <T₁/tʹ < 1,3 или T₁/0,7 < tʹ < T/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 Т₁ = 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 tʹ = ∞, 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 tʹ < T < 1,3tʹ. 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 или близком к регулярному волнению - по длине волны, при нерегулярном волнении –по высоте волн 3%-й обеспеченности (левая шкала) и степени волнения в баллах (правая шкала). Предварительно рассчитывается или определяется, 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 V- скорость судна и q. Из этой точки проводится вертикальная линия до пересечения с кривой, соответствующей tʹ; ордината точки пересечения соответствует длине волны l.

Высота волн 3%-й обеспеченности определяется следующим образом: из наиболее низкой точки судна «на глаз» определяется высота 3-х наиболее крупных из 100 волн, высота меньшей из трех принимается за высоту 3% обеспеченности.

Пример: Определить зону усиленной бортовой качки судна , скорость V=12 уз, q=55°. Рассчитываем - T=9c. Определяем кажущийся период волн t¢= 7,5 сек. Определяет длину волны по диаграмме l=140м. По верхней шкале: зона усиленной качки- t¢₂= 7c. t¢₁=13c, находим точки пересечения кривых t¢₂=7c, t¢=9c, t¢₁=13c с горизонтальной линией, проходящей через отметку l=140м, через них проводим вертикальные линии. Образованные этими линиями полосы, выделенные на нижней части диаграммы, являются зонами усиленной качки.

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 .1 . Штормовая картушка для северного полушария (справа) и