Влияние глубин и осадка движущегося судна

При переходе судна из глубоководного фарватера на мелководье возрастает волнообразование, увеличивается сопротивление и уменьшается скорость хода. На мелководье при достаточно большой скорости хода судно получит дифферент на корму, а около середины судна заметно понизится уровень воды— образуется большая впадина, где уменьшится сила поддержания. Поэтому судно может увеличить осадку по сравнению с осадкой на глубокой воде. Чем больше осадка судна, тем меньше зазор между корпусом и дном, а следовательно, относительно больше скорость потока воды под корпусом. Поэтому судно во время движения на мелководье будет подсасываться ко дну (как правило, кормой). Это явление особенно характерно для судов с плоскими днищами. Дополнительная осадка судна растет с увеличением скорости хода и может быть причиной повреждения корпуса или винтов при проходе через участок с малыми глубинами. Увеличение осадки во время движения по мелководью у некоторых типов судов доходит до 0,5 м.

В случае неожиданного подхода к мелкому месту носовая часть судна может резко «оттолкнуться» от него из-за внезапно возросшего сопротивления воды, а также потому, что перед носовой частью вода будет вытесняться на мелкое место, сталкивая судно на большую глубину.

Если судно идет по мелководью с переменной глубиной, то правильное направление движения судна приходится удерживать частым вращением штурвального колеса. Чем уже и мельче фарватер и чем быстрее движется судно, тем быстрее и беспорядочнее кормовые волны будут догонять судно, действуя на его корму неравномерно, то с одной, то с другой стороны. При этом все время меняется давление воды на перо руля. Описанные явления вызывают рыскливость судна, особенно при подходе о: глубокого места к мелкому. Это опаснее всего при расхождении со встречными судами, так как может вызвать постановку судна на мель, повреждение корпуса, столкновение судов.

Следовательно, на мелководном фарватере следует уменьшать ход, чтобы уменьшить дополнительную осадку и рыскливость судна и тем самым обеспечить большую безопасность движения и улучшить управляемость.

Глава XII . ВОЛНООБРАЗОВАНИЕ И ПРИСАСЫВАНИЕ ДВИЖУЩИХСЯ СУДОВ

ВОЛНООБРАЗОВАНИЕ

Судно при движении вытесняет воду, раздвигая ее перед собой. После прохода судна вода заполняет объем, освобождающийся за кормой. Преодолевая сопротивление воды, судно приводит ее частицы в колебательное движение, которое благодаря упругим свойствам поверхности воды распространяется в виде волн. Волнообразование различно и зависит в основном от размеров судна, обводов его корпуса, осадки, ширины и глубины фарватера. С ростом скорости движения судна размеры воли растут по закону квадрата скорости. На волнообразование, как уже говорилось, расходуется энергия движения.

С увеличением скорости движения водоизмещающегося судна уровень воды у носа заметно повышается, образуя систему носовых волн. Схема образования волн при движении водоизмещающегося небыстроходного судна на спокойной воде приведена на рис. 105. Вдоль бортов в средней части судна, следуемого в режиме плавания, уровень воды понижается, образуя впадину. В кормовой части судна уровень воды снова повышается, образуя систему кормовых волн.

Рис. 105. Схема образования волн при движении судна на спокойной воде А — носовые расходящиеся волны; Б — кормовые расходящиеся волны; В — кормовые поперечные волны

Носовые волны подразделяются на носовые расходящиеся и носовые поперечные волны.

Носовые расходящиеся волны, подобно усам, простираются от форштевня судна с обоих бортов. Фронт их расположен под углом около 40° к направлению движения, а середины находятся на прямых, составляющих угол около 20° с диаметральной плоскостью. Волны по длине являются короткими.

Носовые поперечные волны, перпендикулярные к направлению движения судна, зарождаются вместе с носовыми расходящимися волнами и распространяются между ними. Поперечные носовые волны движутся в направлении движения судна, постепенно увеличиваются по длине от носа к корме и уменьшаются по высоте.

Кормовые расходящиеся волны начинаются несколько впереди ахтерштевня с обоих бортов судна. Они меньше по размерам, чем носовые, и имеют такие же углы с направлением движения судна, как и носовые расходящиеся волны.

Кормовые поперечные или так называемые «спутные» волны начинаются там же, где и кормовые расходящиеся, но они более интенсивны, так как расположены за гребными винтами. По мере удаления от кормы, где они равны ширине судна, волны уменьшаются по высоте, но увеличиваются по длине.

С увеличением скорости движения увеличивается волнообразование. На мелководье длина расходящихся волн и угол между ними увеличивается и может составлять угол в 90° с диаметральной плоскостью судна. В зависимости от глубины фарватера с достижением судном определенной большой скорости расходящиеся волны совместно с поперечными волнами образуют мощную систему волн. Движущуюся вместе с судном в районе скулового образования или в районе кормы малых быстроходных судов и катеров волну называют одиночной волной или волной перемещения. Волна перемещения характерна для судов с тупыми скуловыми образованиями, а также буксирных судов, идущих без караванов.

Волнообразование зависит не только от скорости, но и от отношения между скоростью и длиной судна. Короткое судно вызывает большие волны при небольшой скорости, а длинному судну потребуется очень большая скорость, чтобы вызвать такие же волны. Между местами образования носовой и кормовой систем волн у оконечностей корпуса, в средней части бортов судна, образуются пониженные горизонты воды (впадина). По сравнению с нормальным горизонт воды во впадине понижается с увеличением волнообразования и уменьшением глубины фарватера. Таким образом, при движении судна полным ходом по всей длине корпуса располагаются три основные зоны влияния гидродинамических полей: две зоны повышенного давления, где действуют отталкивающие силы в носу и непосредственно около кормы, и зона пониженного давления по борту судна. Центром зоны пониженного давления у колесных судов являются впадины колес судна. У винтовых паротеплоходов зона пониженного давления несколько смещена к корме. Эта картина особенно хорошо видна при движении судна по фарватеру с малыми скоростями течения.

При проходе судна над мелью резко изменяется кормовая система волн, а первая поперечная волна увеличивается по высоте. Эта поперечная волна на мелководье называется придонной волной. Появление придонной волны за кормой судна сигнализирует о том, что глубина под килем судна уменьшается. Это используется для контроля правильности движения судна.

ПРИСАСЫВАНИЕ СУДОВ

В морской и особенно в речной практике известно много случаев столкновения судов при их расхождении на встрече или на обгоне при движении параллельными курсами на небольшом расстоянии друг от друга из-за увеличенной скорости и движения воды между их корпусами. В соответствии с уравнением Бернулли это увеличение скорости воды между судами ведет к уменьшению давления между ними по сравнению с давлением с наружных бортов. Возникает гидродинамическое притяжение судов на параллельных курсах, которое усиливается с ростом относительной скорости их движения. Такое явление называется присасыванием судов.

Присасывание судов возрастает с увеличением разницы в размерах корпуса и сильнее действует на судно меньшей массы.

Вероятность присасывания увеличивается с уменьшением расстояния между расходящимися судами и с увеличением их скорости. Присасывание зависит от формы судов. На рис. 106 показано взаимодействие между двумя одинаковыми судами, расходящимися на встречных курсах на близком расстоянии друг от друга. Оба судна одновинтовые, с винтами правого шага. Стрелками показано направление отклонения оконечностей судна в разных положениях судов по отношению одного к другому. В положении III на параллельных курсах совпадают гидродинамические поля со знаком минус, т. е. впадины, и суда могут присосаться друг к другу бортами. При этом у каждого из судов появляется крен в сторону другого судна.

Рис. 106. Взаимодействие между судами, расходящимися на близком расстоянии друг от друга. Стрелками показано направление оконечностей судна

Крен объясняется понижением уровня воды между бортами из-за увеличения скоростей течения в промежутке между двумя судами по сравнению со скоростями течения относительно внешних бортов судов, где уровень выше.

Кроме того, присасывание зависит от взаимодействия систем волн, образованных судами. Взаимодействие систем волн является также причиной возникновения сил притяжения между судами, расходящимися на значительном расстоянии друг от друга.

Присасывание меньшего судна к большему увеличивается, если меньшее судно войдет в волновую зону волнообразования большего судна. По мере сокращения расстояния взаимодействие между судами растет. Поэтому для предупреждения столкновения судов при обгоне обгоняющее судно должно идти как можно дальше от обгоняемого, по возможности вне зоны волнообразования обгоняемого судна, которое в свою очередь должно снизить скорость хода для уменьшения волнообразования.

Присасывание резко сказывается при обгоне одиночно идущим судном буксируемых составов, баржи которых неожиданно получают рыскливость (рис. 107). Действию присасывания судов особенно подвержены мелкие суда при расхождении, при обгоне и при встрече с судами большего водоизмещения (рис. 108). Столкновение от присасывания наблюдается из-за лихачества судоводителей маломерных судов, нарушения ими элементарных правил обгона и расхождения.

Основные правила обгона и расхождения следующие:

1) при обгоне и расхождении суда должны проходить возможно дальше друг от друга;

2) на узких фарватерах, на реках, в каналах расходящиеся суда должны снижать скорость до самой малой;

Рис 107. Действие идущего обгоняющего одиночного судна на буксирные суда: I — судно подходит к обгоняемым несамоходным судам; II — судно проходит мимо обгоняемых несамоходных судов

Рис. 108. Подсасывание малого судна к большому

3) при первом признаке присасывания между двумя примерно одинаковыми по величине судами следует остановить ход.

Надо помнить, что при присасывании судно плохо слушается руля, если даже руль положен на борт.

В случае столкновения катеров бортами могут быть не только повреждения корпуса, но и падение людей за борт из-за внезапного толчка, увечья державших на планшире руки, стоявших на обносе и т. д ;

4) обгон маломерным судном судна более крупного по водоизмещению должен происходить так, чтобы обгоняющее меньшее судно выходило на обгон, т. е. траверз ахтерштевня обгоняемого судна вне зоны кормового волнообразования его. Категорически запрещается маломерным судам обгонять большие суда из-под кормы их. Это ведет не только к потере управления, но и к опрокидыванию малого судна кормовой системой волн, подсасыванию его при сходе с кормовой системы волн обгоняемого судна во впадину его и т. д.

На судно, отшвартованное у берега, действуют волны от судов, движущихся в непосредственной близости по рейду, реке или каналу. Под действием присасывания и набегающих волн, движущихся в непосредственной близости по рейду, реке или каналу. Под действием присасывания и набегающих волн движущихся судов отшвартованное судно испытывает колебания, из-за которых могут лопнуть швартовные концы, упасть трапы, различные грузы и механизмы. Поэтому идущие мимо суда должны уменьшать ход.

Целесообразно выходить на обгон меньшим судном большего, предварительно выйдя из зоны волнообразования обгоняемого судна на расстоянии не меньшем, чем одна длина корпуса обгоняемого судна при достаточной ширине фарватера.

Обгон и расхождение при встрече моторным лодкам и катерам на подводных крыльях рекомендуется производить на водоизмещающемся режиме.

Следует помнить, что, оканчивая обгон, нужно держаться как можно дальше от носовой части обгоняемого судна; невыполнение этой рекомендации влечет за собой попадание обгоняющего судна под форштевень большего обгоняемого судна. Это может стать причиной гибели не только маломерного судна на внутренних водных путях, но и причиной гибели больших морских судов, обгоняющих еще большие корабли.

Продолжение