Гидродинамические силы, влияющие на управляемость судна в стесненных условиях плавания

Введение 3
1. Гидродинамические силы, влияющие на управляемость судна
в стесненных условиях плавания 4
1.1. Особенности плавания в стесненных водах 4
1.2. Гидродинамическое взаимодействие между судами
при расхождении и обгоне в стесненных водах 10
1.3. Влияние мелководья на циркуляцию, осадку судна 17
1.4. Просадка судна на мелководье 18
1.5. Критическая скорость при плавании на мелководье. Спутная волна 21
2. Влияние работы движителей на маневренность судна 24
2.1. Маневренные элементы судна 24
2.2.Влияние различных сил на работу гребного винта на переднем ходу 25
2.3.Совместная работа гребного руля и винта 29
2.4. Управление судами с винтом регулируемого шага (ВРШ) 34
2.5. Управление судами с крыльчатыми движителями, активным рулем, подруливающими устройствами и поворотными насадками 37
3. Заключение 50
4. Список используемой литературы

Весь текст будет доступен после покупки

Штурманский состав судна должен знать и четко понимать все процессы управления судном в различных условиях плавания, используя маневренные характеристики судна. Выполнение маневра с учетом знаний маневренных характеристик – залог безаварийного плавания при: расхождении с судами, плавании в стесненных водах, по системам разделения движения, прохождении гидротехнических сооружений, выполнении швартовных операций, постановке на якорь/съемки с якоря и т.д.
Судно как объект управления. Силы и моменты, действующие на судно
Морское судно как транспортное средство совершает движение на границе двух сред – воды и воздуха, испытывая при этом гидродинамические аэродинамические воздействия.
Для обеспечения заданных параметров движения (К – курс, V – линейная скорость, ? – угловая скорость, +/-?V – изменение линейной скорости) судном необходимо управлять. В указанном смысле судно является управляемой системой.
В соответствии с теорией управления каждая управляемая система состоит из трех частей:
- объекта управления (т.е. то, чем управляют);
- средства управления (с помощью чего управляют);
- управляющего устройства (что управляет – автомат или человек).
В состав морского судна входит много различных систем, которыми необходимо управлять (главный двигатель, якорное устройство, рулевое устройство и др.), каждая из которых, в общем случае, содержит три, указанных выше, составные части.
Все силы, действующие на судно, по принятой в настоящее время классификации разделяются на три группы: движущие, внешние и реактивные.
К движущим относят силы, создаваемые средствами управления с целью придания судну требуемого линейного и углового движения. К таким силам относятся: упор гребного винта, боковая сила руля, силы, создаваемые САУ, и т. п.
К внешним относятся: силы давления ветра, волнения моря, течения. Эти силы, обусловленные внешними источниками энергии, в большинстве случаев создают помехи при маневрировании.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1. Особенности плавания в стесненных водах

Под стеснёнными водами или узкостями называются районы, ограниченные в навигационном отношении различными опасностями (рифами, мелями, банками, камнями и т.п.), лежащими в непосредственной близости от фарватеров и рекомендованных курсов.
К стесненным водам/узкостям относятся: проливы, шхеры, фиорды, каналы, входы в порт, рейды, гавани, устья рек, районы с минными заграждениями и т.п.
Выбор маневра и плавание судна в узкостях очень затруднено и, как правило, осуществляется по единственно безопасным, весьма стеснённым путям. Эти пути обычно хорошо изучены и оборудованы береговыми и плавучими средствами навигационного оборудования.
Каждый выход судна в море в большей или меньшей степени сопряжен с плаванием в узкостях, и поэтому каждый судоводитель для обеспечения безопасности плавания должен быть к этому тщательно подготовлен.
При плавании в узкостях судоводитель ограничен во времени для постоянного контроля за движением судна. Ввиду этого вся подготовка для предстоящего перехода в данном районе должна быть осуществлена заранее.
Навигационные условия в узкостях характеризуются следующими особенностями: наличием большого количества подводных и надводных навигационных опасностей, ограничивающих плавание; извилистостью участков плавания; резкими изменениями глубин; переменными течениями и дрейфом судна.
Перечисленные навигационные особенности требуют от судоводителя в узкостях повышенной точности при ведении навигационной прокладки, а при обсервациях — использования наиточнейших способов, быстрой обработки, графического построения и анализа места судна. В настоящее время этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяет автоматизированное судовождение, основанное на использовании специальной вычислительной техники и управляющих систем.
Перед проходом узкости (стесненного района) усиливают ходовую вахту, проверяют рулевое управление, исправность навигационных огней и средств сигнализации, якорное устройство изготавливают к немедленному действию, а машину переводят в маневренный режим.
Во время прохода узкости на мостике, как правило, находится капитан. По его указанию судовождение может осуществлять также старший помощник капитана.
Для решения практических вопросов управления судном в особых условиях судоводителю необходимо знать теоретические основы поведения судна в узкостях и на мелководье.
Узкости и мелководья оказывают существенное влияние на судно в процессе его плавания в этих зонах, в частности, на: скорость хода, управляемость, инерционно-тормозные характеристики судна, просадку судна, гидродинамическое взаимодействие судов и т. д.
Плавание в стесненных водах: узкостях, каналах, фарватерах существенно отличается от плавания в открытом море. Навигационные опасности, мелководье, ограничение ширины канала/фарватера, наличие бровок канала, кривизна колен канала/фарватера, течения, невозможность постановки судна на якорь из-за ограниченной безопасной акватории и т.д., требуют от судоводителя применения особых методов управления судном и организации штурманской службы на судне и ходовой вахты для обеспечения безопасности плавания.
Анализ работы штурманского состава показал различие в требованиях к судоводителю при маневрировании в открытом море и в стесненных условиях. В первом случае преобладает использование технических устройств, а обзорно - сравнительный метод используется только на заключительной стадии. В стесненных условиях преобладает использование глазомерных способов оценки маневрирования, что существенно увеличивает нагрузку на психофизиологические параметры судоводителя.
При решении задачи расхождения, повышаются требования к быстродействию работы судоводителя и увеличивается нагрузка на память и мышление, что требует устного решения задачи, без использования технических средств.
Концепция безопасного управления, предполагает согласование факторов маневрирования и характеристик оператора и создание алгоритмов интеллектуальной деятельности, путем:
- структурирования тактических и оперативных задач и разработки алгоритмов интеллектуальных действий судоводителя при управлении движением;
- разработки алгоритмов текущего контроля расхождения и способов корректировки первоначального плана;
- разработки алгоритмов текущего контроля параметров движения и положения, включая криволинейное движение, и визуализацию текущей ситуации расхождения;
- организация дополнительной вахты для контроля серединной линии по обратным створам на мостике морских судов;
Специальный контроль времени и номера латеральных знаков, которые установлены на бровке канала, что позволить предупредить потерю ориентации и четко контролировать прохождение судна по линии намеченного пути.
При движении судна по каналу/фарватеру увеличиваются волнообразование и сопротивление воды, скорость движения уменьшается. Кроме того, для сохранности ложа канала местными правилами плавания предусмотрено ограничение скорости движения судов.

Весь текст будет доступен после покупки

Специальная
1. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море 1974 года (СОЛАС-74). (Бюллетень №36 изменений и дополнений к консолидированному тексу, измененный Протоколом 1988 года к ней, с поправками, 2016 - 40), - СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2015 г. - 1087 с.
2. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973г., измененная протоколом 1978 г. к ней (МАРПОЛ-73/78). Книги I и II, - СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2012. - 761 с.
Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ), Книга III, пересмотренное издание, - СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2012. –
335 с.
3. Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 года (ПДНВ-78) с поправками (консолидированный текст): – СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2016. – 824 с. InternationalConventiononStandardsofTraining, CertificationandWatchkeepingforSeafarers, 1978 (STCW 1978), asamended (consolidatedtext)
4. Международная конвенция о грузовой марке 1966 г, изм. Протоколом 1988 г. к ней (КГМ-66/88) (пересмотренная в 2003 г.), – СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2-е дополненное изд. 2016. - 311 с.
5. Приложение VI к МАРПОЛ 73/78. Правила предотвращения загрязнения атмосферы с судов. - СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2004. - 80 c.
6. Международный морской кодекс по опасным грузам (Кодекс ММОГ), 2002 г. - СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2003. - в 4-х томах.
7. Поправки 32-04 к Международному кодексу по опасным грузам (Кодекс ММОГ). - СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2005. - 240 c.
8. Кодекс торгового мореплавания РФ с примечаниями, издание шестое, исправленное и дополненное в апреле 2016 г. - 229 с.

Весь текст будет доступен после покупки