3. Меры по безопасности плавания судна в шторм. Способы штормования. Выбор курса и скорости судна в шторм с помощью универсальной диаграммы качки судна.

Меры по безопасности плавания судна в шторм.

Практические рекомендации сводятся к следующему:

а) при волне от носовых румбов необходимо снижать скорость движения судна до разумных пределов, чтобы не было захвата судна волной

б) при плавании на волнении с длиной волны, близкой к длине судна необходимо соблюдать особую осторожность:

• при встречном волнении необходимо уменьшить скорость и изменить курсовой угол волны, чтобы найти такое положение судна, при котором оно ведет себя спокойнее; в этом

случае требование о равномерной загрузке судна с облегчением концевых трюмов и танков должно очень строго соблюдаться;

• при попутном волнении возникает угроза значительной потери остойчивости, что может явиться причиной опрокидывания и гибели судна; скорость движения судна должна быть

уменьшена;

• особо опасными являются моменты, когда судно находится на гребне волны, и когда нос и корма судна одновременно находятся на гребнях волн; скорость движения судна в этих

случаях должна быть уменьшена и изменен курсовой угол волны;

в) следует проявлять особую осторожность в процессе удержания судна на курсе и при выполнении поворотов:

• перейти на ручное управление;

• избегать резких перекладок руля;

• осуществлять большие перекладки руля для удержания судна на курсе;

• знать, что выполнение поворотов связано с рядом опасных последствий: усиление качки, зарывания в волну, увеличение крена (заливание палубы); при выполнении поворота, особенно на большой угол, следует учитывать, что положение судна лагом к волне должно быть пройдено тогда, когда условия волнения наименьшие (затишье);

• если судно идет курсом против волны, то следует рассчитать поворот так, чтобы положение лагом к волне судно прошло до подхода следующей серии высоких волн; в этом случае необходимо учитывать, что после того, как судно пройдет положение лагом к волне, оно может получить удар в кормовую часть (при низком надводном борте это может привести к повреждению судовых устройств, груза и т. п.);

• если судно идет по волне, то поворот на курсы против волны не следует совершать с увеличением хода, чтобы не было резких ударов в носовую часть; приводить судно на новый курс следует на небольших скоростях, чтобы иметь возможность проверить поведение судна на разных курсах относительно волн.

Способы штормования.

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.

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.

Выбор курса и скорости судна в шторм с помощью универсальной диаграммы качки судна.

Выбор курса и скорости судна 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 судна. 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 судна на тихой воде, возникающие под действием однократно приложенного к корпусу судна момента внешних сил, называются собственными колебаниями. Период собственных колебаний с достаточной точностью можно определить при помощи следующей формулы:

где: h – поперечная метацентрическая высота, м;

f – коэффициент, зависящий от водоизмещения, отношения H/B, коэффициентов общей полноты δ и полноты ватерлинии α, который по рекомендациям ИМО равен:

0,88 – для судов каботажного плавания (кроме танкеров) в балласте;

0,80 – для промысловых судов с полными запасами для открытого моря;

0,95 – для промысловых судов с полными запасами для прибрежного лова;

0,60 – для промысловых судов с полными запасами и с танками для живой рыбы;

0,62÷1,00 – для транспортных судов (кроме танкеров и газовозов) в грузу.

Практически период собственных поперечных колебаний судна определяется как отношение Т1 = Δt/n, где Δt – показание секундомера, сек.; n – число полных колебаний судна за этот период (обычно за 10 полных колебаний). Качка для судна опасна в случае возникновения явления резонанса, т.е. период собственных колебаний Т1 совпадает с кажущимся периодом волн τ'.

Влияние резонанса сказывается не только при Т1/τ' = 1, но и в пределе 0,7 ≤ Т1/τ' ≤ 1,3 или Т1/0,7 ≤ τ' ≤ Т1/1,3. Кажущийся период волн определяется следующим образом:

где: λ – истинная длина волны, м;

Vc – скорость судна, уз;

q – курсовой угол направления бега волны, град.;

с = 1,25√λ – скорость бега волны, м/с.

Знак «+» относится к случаю движения судна против волны, «–» – по волне.

Практически кажущийся период волны может быть рассчитан по формуле: τ' = Δt/(n – 1), где: Δt – время прохождения нескольких гребней волны, сек.; n – число гребней за это время. Длину волны на судне можно получить следующим образом:

где: τ' – кажущийся период волны, сек.;

l – расстояние между двумя точками на судне, м;

Δt – время, за которое гребень волны проходит расстояние l.

Практически длина волны определяется в сравнении с длиной судна.

Для облегчения управления судном в шторм служат диаграммы штормования. Они позволяют решать следующие задачи:

• выбор безопасного курса судна в штормовую погоду;

• выбор безопасной скорости судна в штормовую погоду;

• определение резонансных зон бортовой качки;

• определение длины волны, раскачивающей судно;

• построение резонансной зоны на попутном волнении.

Наибольшее распространение получила универсальная диаграмма штормования, построенная на основе приведенной ранее формулы для кажущегося периода волнения. Диаграмма состоит из двух частей. В верхней ее части нанесены кажущиеся периоды волн в виде семейства кривых. Пунктирная кривая соответствует случаю, когда τ’ = ∞ , т.е. судно идет на попутном волнении и его скорость равна скорости распространения волн. Ниже пунктирной кривой расположены кривые, соответствующие случаям, когда судно обгоняет волны. На вертикальной оси отложены длины волн X 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 семейство концентрических окружностей и радиальных линий. Каждой окружности соответствуют скорости судна от 0 до 24 уз, а радиальным линиям — курсовые углы направления бега волн q от 0 до 180°. Над диаграммой помещена шкала для определения кажущегося периода волны, соответствующего зоне резонанса 0,7 τ' < Т < 1,3 τ’. Слева от

диаграммы помещены шкалы А и В для определения зон усиленной качки при нерегулярном волнении, а справа находится шкала баллов волнения, используемая в тех же случаях. Вход в диаграмму возможен тремя путями: при регулярном или близком к регулярному волнению — по длине волны (вертикальная ось); при нерегулярном волнении — по высоте волн 3 %-й обеспеченности (левая шкала) и степени волнения в баллах (правая шкала). Предварительно рассчитывается или определяется, согласно информации капитана по остойчивости, период свободных колебаний судна.

Длина волны определяется сравнением с длиной судна. Кроме того, длину волны можно определить по кажущемуся периоду волн с использованием диаграммы качки. Кажущийся период волны определяется как среднее арифметическое из времени последовательного

прохождения одноименных элементов 10-20 волн через визирную плоскость пеленгатора или какой-либо створ на судне, ориентированный параллельно гребням волн.

Последовательность решения задачи: в нижней части диаграммы находится точка, соответствующая скорости судна V и курсовому углу волн q. Из этой точки проводится вертикальная линия до пересечения с кривой, соответствующей определенному кажущемуся периоду волн τ’; ордината точки пересечения соответствует длине волны λ.

Высота волн 3 %-й обеспеченности определяется следующим образом: из наиболее низкой точки судна "на глаз" определяется высота трех наиболее крупных из ста волн; высота меньшей из трех определенных волн принимается за высоту волн 3 %-й обеспеченности.

Пример. Определить зону усиленной бортовой качки судна, скорость которого V равна 12 уз, курсовой угол волны q равен 50°.

Рассчитываем при помощи секундомера или находим из судовой Информации об остойчивости период свободных колебаний судна: Т = 9 с. Определяем кажущийся период волн τ' = 7,5 с. Определяем длину волны по диаграмме λ = 140 м. Используя верхние шкалы, определяем кажущиеся периоды волн, соответствующие границам зоны

усиленной качки: τ2= 7 с, τ1= 13 с, находим точки пересечения кривых τ2 = 7 с, τ = 9 с, τ1 = 13 с горизонтальной линией, проходящей через отметку λ = 140 м, через них проводим вертикальные линии. Образованные этими линиями полосы, выделенные на нижней части диаграммы, являются зонами усиленной качки.

Рис. 6.15. Универсальная диаграмма штормования