УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

	рис. 52 Характеристики зигза-	него курса), особенно воз-
		растает между балластным и
	гообразного маневра в условиях	загруженным	судном при
	глубокой воды:
	1—перекладка руля,	небольших углах перекладки
		руля. Например, амплитуда
	2—изменениекурса
		углов отклонения судна при
		перекладках руля на 10° на
		левый и правый борт в грузу
		бывает почти в 5 раз больше,
		чем у судна в балласте.
		Одерживать	груженый
		танкер значительно сложнее.

В качестве примера на рис. 52 приведены характеристикизигзагообразногоманевра крупнотоннажного танкера, выполнявшегося следующим образом. При движении постоянным курсом руль был переложен на 20° левого борта и после того, как танкер изменил курс на 20° влево, руль был переложен на 20° вправо. После выхода танкера на прежний курс и поворота на 20° вправо руль был переложен снова на 20° влево и т. д. Период изменений курса составлял 400 с, амплитуда изменений курса — 30°, т. е. на 10° больше амплитуд, перекладок руля. Гашение угловой скорости поворота после перекладки руля наступало через 50 с.

Установлено, что чем меньше отношение глубины (Я) к осадке судна ( Т) , тем больше будет угол отклонения судна от установленного значения, т. е. на мелководье ответная реакция судна на перекладку руля становится замедленной, и эффективность управления судном снижается.

§10 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАНЕВРЕННЫХ КАЧЕСТВ СУДОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЗАДАЧ СУДОВОЖДЕНИЯ

Анализ столкновений судов показывает, что причиной многих из них являлись запоздалые действия судоводителей, т. е. маневры, направленные на предотвращение столкновений судов, предпринимались слишком поздно. Это означает, что дистанция между судами начала маневра оценивалась судоводителем не совсем правильно. В качестве примера использования инерционных качеств

– 108 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

крупнотоннажных судов для решения практических задач навигации рассмотрим математическую модель расхождения судов на пересекающихся курсах, когда требуетсяпроизвестиманеврскоростью.

При расхождении судов на пересекающихся курсах, например, при наличии в районе маневрирующего судна помех в виде отмелей или других судов, идущих в том же направлении и не позволяющих изменить курс вправую сторону, маневр скоростью может оказаться единственно возможным маневром. В рассматриваемых случаях судоводителю приходится решать одновременно две задачи: уступить дорогу судну, идущему пересекающимся курсом и не допустить опасного отклонения своего судна в правую сторону, т. е. сохранить управляемость своего судна.

Положение уступающего дорогу судна может еще более усложниться при ветре со стороны правого борта. В этом случае недопустима не только работа движителя (винта правого вращения) на задний ход, но и его остановка, так как и в том и в другом случае судно будет уклоняться в правую по ходу опасную сторону. Необходимость сохранить управляемость уступающего дорогу судна и невозможность применять маневр вправо определяют в данных случаях вид маневра скоростью, т. е. наиболее быстрое ее снижение от исходной до скорости малого или самого малого хода. Для этой сложной ситуации расхождения дистанция, с которой нужно начинать уменьшение скорости, может быть определена следующимобразом.

В соответствии с правилами 15 и 16 МППСС—72 маневр скоростью при встрече двух судов на пересекающихся курсах, когда пеленг на встречное судно не меняется, должно производить судно Б (рис. 53). Примем, что расстояние между крупнотоннажными судами в момент окончания расхождения DB равно 2 мили. Для решения задачи о расхождении на заданном расстоянии Dв, когда скорость уступающего дорогу судна изменяется, необходимо определить время расхождения судов t0, т. е. время от начала маневра скоростью до момента, когда встречное судно пересечет линию курса уступающего дорогу судна на расстоянии от него, равном D0. Время t0 можно определить графически, с помощью ЭВМ или аналитически по приближенным формулам.

– 109 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

рис. 53 Схема расхождения судов на

При

графическом

пересекающихся

курсах

при

маневре

способе

определения

скоростью (SA

— путь, пройденный

нужно построить, как

судном А на постоянной скорости; SБ—

показано

на

рис.

54,

путь, пройденный судном Б на

три

графика, график

переменной скорости; D0

— дистанция, с

пройденного пути при

которой начинается

снижение

скорости

судном 5; в — относительный курс; φΑ1,

постоянной

начальной

φΑ2, φΑ0 — курсовые углы на судно Б; φБ1,

φБ2,

скоростиvБ ,

с которой

φБ0

— курсовые углы на судно A; D1, D2

судно

Б

шло

до

—

дистанция

до

судна

А,

начала маневра, т. е. S

определяемая до

снижения

скорости

=

VБ

t;

график

судном Б; хОу0

— подвижная система

координат; х0у0

— начальные

пройденного пути при

координатысудна Б)

снижении

скорости

судном Б, т. е. SБ

(t),

определяемый

по

формуле

(53),

и

график разности этих

пройденных

путей

для каждого момента

времени

D(t)=S-SБ

(t).

Пользование

графиком

для

определения

tо

поясним

на

примере.

Определим

tо

время

расхождения

для

танкера

типа

«Маршал Жуков», идущего со скоростью vБ

= 12 уз, при

работе двигателя в маневренном режиме,

если обороты

двигателя снижены до малого переднего хода, при которых скорость установившегося движения равна v =4 уз, а дистанция в момент окончания расхождения DБ должна равняться 2 милям.

Проведем из точки на оси ординат DБ—2 милям линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с кривой D(t)=f(t), обозначенной цифрой 3 (кривая для теплохода «Маршал Жуков») и, опустив перпендикуляр на ось абсцисс, находим t0, равное 26 мин.

Время расхождения tо для крупнотоннажных судов можноопределятьипоприближеннойформуле

(109)

– 110 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

рис. 54 Сокращение пройденного пути с течением времени при маневре скоростью D(t) (начальная скорость хода v0=12 уз)

1 — для судов типа «Борис	Бутома», 2 — для судов типа «Крым», 3 —для
судов типа «Маршал Жуков»;	4 — для судов типа «София»

Погрешностьприрасчетеto непревышает3—5%.

Зная время t0, дистанцию между судами для начала маневра скоростью можноопределить поформуле

(11О)

где vБ—скорость хода судна Б до начала маневра; vA — скорость встречногосуднаА; Θ— относительныйкурс.

Скорость встречного судна А может быть определена графически с помощью РЛС, автоматически (снята с экрана РЛС) с помощью САРП или по формуле

(111)

где D1, D2— дистанции до встречного судна А, измеренные с помощью РЛС в промежутке времени t не менее 6 мин; φБ — курсовойуголнасудноА.

Для практического применения на мостике судна расчеты по приведенной методике по определению D0 удобно представить в виде номограммы, приведенной на

– 111 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

рис. 55 Номограмма для определения дистанции D0 для начала маневра скоростью при движении маневрирующего судна Б с начальной скоростью 12 уз.

рис. 55. Номограмма построена для изменения скоростей хода крупнотоннажных судов с 12 до 4 уз. При маневре обеспечивается дистанция в конце расхождения D Б = 2 милям.

На номограмме штрихпунктирными радиальными ли- н'иями обозначены курсовые углы на встречное судно от 10 до 110° (шкала равномерная), штриховыми линиями в виде окружностей обозначены скорости встречного судна, идущего на пересечение курса (шкала линейная), сплошными линиями в виде окружностей обозначены искомые дистанции начала маневра скоростью длясудов типа «Крым», «Борис Бутома», «Маршал Жуков» и «София» (шкала линейная).

Пользование номограммой производится следующим образом: по известным величинам курсового угла φБ и скорости встречного судна vA определяется точка пересечения радиальной штрихпунктирной линии с штриховой линией окружности, а затем по сплошной линии окружности, проходящей через эту точку при пересечении ее со шкалой, обозначенной DO с правой стороны номограммы, определяется дистанция начала маневра в милях.

– 112 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

Пример. Танкер типа «Маршал Жуков» идет со скоростью 12 уз. На курсовом угле 30° правого борта обнаружено встречное судно А, идущее со скоростью 10 уз, пеленг на которое не меняется. Определим дистанцию начала маневра скоростью. Как показано стрелками на рис 55, находим точку п пересечения радиальной линии, обозначающей курсовой угол 30°, с линией штриховой окружности, обозначающей скорость встречного судна А, равную 10 уз. Из точки п проводим вправо линию, как показано стрелками, параллельную окружности, обозначенной сплошной линией, и на шкале DO справа номограммы для танкера типа «Маршал Жуков» определяем дистанцию начала маневра скоростью, равную D0=7,8 мили. Таким образом, если на расстоянии между судами, равном 7,& мили, режим работы двигателя будет изменен с маневренного полного переднего хода до самого малого переднего хода, то суда разойдутся на безопасном расстоянии в конце маневра не менее 2 миль.

Исследования показали, что дистанции начала маневра скоростью при расхождении крупнотоннажных судов велики, а время маневра составляет 20—30 мин. В течение этого времени судоводителям необходимо производить постоянный контроль за ходом процесса расхождения. Контроль можно производить по изменению пеленга, курсового угла, дистанции между судами D. Для обеспечения безопасности расхождения большое значение приобретает знание закономерностей изменения этих величин. С этой целью нами была разработана математическая модель этого процесса расхождения, которая для системы координат, указанной на рис. 53, имеетследующийвид:

(112)

где х, у — координаты маневрирующего судна Б, м; vБ (t) — скорость судна Б в момент времени t, м/с.

Скорость судна v Б ( t ) можно определить по формуле (50). Подставив значение v Б ( t ) в систему уравнений (112) и интегрируя уравнения, получим законы изменения координатx ( t ) и y ( t ) , имеющиевид:

(113)

где x0 и y0 — координаты в начале маневра, определяемые известнымспособомподистанцииDO.

– 113 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

Расстояние между судами в любой момент времени в процессе сближения судов при маневре скоростью можно определитьпоформуле

( 114 )

Курсовой угол на судно Б в любой момент времени в процессе сближения судов при маневре скоростью можноопределитьпоформуле

(115)

Курсовой угол на судно А в любой момент времени можноопределить поформуле

(116)

По формулам (114) — (116) были проведены расчеты по определению изменения расстояния между суда-

рис. 56 Изменение дистанции между судами при начальных скоростях хода обоих судов 15 уз (Dt — при маневре скоростью судна Б; v0t — если судно Б идет с постоянной скоростью)

– 114 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

ми	и	курсовых				углов
для		танкеров				типа		рис. 57 Изменениекурсовогоуглана
«Крым».				Результаты				маневрирующеескоростьюсуднотипа
расчетов представлены								«Крым» (начальнаяскоростьобоих
на графиках рис. 56, 57,								судов 15 уз)
58.						резуль
Анализируя
таты		проведенных					ис
следований и расчетов,
можно			отметить			следу
ющие			закономерности,
которые				необходимо
учитывать				при		контро
ле	за	ходом			расхожде
ния	крупнотоннажных
судов при маневре ско
ростью.			При курсовых
углах		на		встречное			су
дно	(ΦБ		)	10—30° изме
нение		курсового				угла
(φБ(t))			практически					рис. 58 Изменениекурсовогоуглас
можно обнаружить спу
стя 12—14 мин						после		маневрирующегосуднатипа«Крым»
начала			снижения ско					(начальнаяскоростьобоихсудов 15 уз)
рости (см. рис. 57, 58).
Постоянство					угла
(φБ	(t)) или пеленга в
данное			время			свиде
тельствует о том, что
встречное судно курс
и
скорость не меняет, и
процесс			расхождения

происходит нормально.

Как показано на рис. 56, в этом случае закономерность изменения дистанции за счет изменения скорости может быть обнаружена с помощью РЛС уже спустя 6 мин после начала маневра скоростью, т. е., как показано на рис. 56, при t=6 мин изменение дистанции превосходит 3—5% дистанции, которая была бы в случае, если скорость и курсы обоих судов не изменялись. Поэтому судоводители обоих судов должны проявлять особую бдительность.

При курсовых углах на встречное судно φБ более

– 115 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

50° изменение курсового угла (пеленга) на встречное судно после начала маневра скоростью может быть обнаружено уже спустя 6 мин (см. рис. 57, 58). В течение этого периода изменение дистанции может быть обнаружено только при малых скоростях хода встречного судна

(5—7 уз).

Приведенные графики на рисунках по значению φA(t), φБ(t) и Dt позволяют судоводителям осуществлять контроль за правильностью хода процесса расхождения и егобезопасность.

В результате проведенных исследований процесса расхождения судов на пересекающихся курсах, когда пеленг на встречное судно не меняется и крупнотоннажное судно для предотвращения столкновения применяет маневр скоростью, можно сделать следующие выводы.

1. Дистанции между судами, с которых должен начинаться маневр, иногда достигают 16 миль и более, т. е. сопоставимы с дальностью обнаружения судов с помощью РЛС. Максимальные дистанции начала маневра скоростью соответствуют случаям расхождения с быстроходными судами (контейнеровозами и пассажирскими лайнерами) на курсах, пересекающихся под острымиуглами.

2. Процесс расхождения крупнотоннажных судов при маневре скоростью иногда происходит в течение 20— 30 мин, поэтому требуется заранее разработанный метод контроляпроцессарасхождения.

3. Для обеспечения безопасности расхождений при маневре скоростью крупнотоннажных судов необходимо принимать решения на мостике на основании расчетного метода динамики процесса расхождения, используя номограммы, аналогичные рис. 55, а для контроля за процессом расхождения — графики изменения курсовых углов и дистанций между судами, аналогичные приведенным на

рис. 56, 57, 58.

4. Маневр скоростью малоэффективен и его следует применять лишь в исключительных случаях. Если при расхождении на пересекающихся курсах судно, уступающее дорогу другому судну, предпринимает маневр путем остановки двигателя (движителя), то при отсутствии ветра и течения для определения времени расхождения судов /о необходимо построить графики пройденного пути напостояннойскоростиS ( t ) =vБt, график

– 116 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

пройденного пути при остановке двигателя (движителя) S Б ( t ) , определяемый по формуле (93), и график разности этих пройденных путей для каждого момента времени D ( t ) = S ( t ) —SБ ( t ) аналогично тому, как это показано на

рис. 54.

После определения t0 дистанция между судами, с которой необходимо остановить двигатель (движитель) на судне Б, чтобы безопасно разойтись на заданном расстоянииDБ, определяетсяпоформуле(114).

Закон изменения координат x ( t ) и y(t) для данного случая можно определить, подставив в систему (112) значение скорости v Б ( t ) , определяемое по формуле (68). Послеинтегрированияполучим

(117)

Расстояния между судами и курсовые углы в любой момент времени можно определить, подставив полученныезначениях( t ) иy ( t ) вформулы(114), (115), (116).

Аналогично можно определить и все параметры расхождения.

В качестве примера использования поворотливости для решения задач судовождения рассмотрим математическую модель движения двух судов на встречных курсах при экстремальных условиях расхождения, когда для предупреждения столкновения судов применяется маневр последнего момента, выполняемый путем перекладок руля на правый борт обоими судоводителями (общий случайрассмотренна с. 139).

Под минимальной дистанцией lВСТР будем понимать расстояние между судами, позволяющее избежать столкновения судов при маневре отворотом вправо. Под временем t будем понимать промежуток времени от начала перекладки руля до окончания расхождения, когда кормовые части судов будут находиться друг против друга на расстоянии, которое мы примем равным 1кб.

Как видно из рис. 59, дистанция расхождения двух судовс длинамиL1 иL2 будет равна:

(118)

– 117 –

УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ

Для однотипных судов можно положить, что L1 — = L2, φ1 = φ2; β1 = β2, у1=y2. Тогда индексы можно опустить:

(119)

Подставляязначение мулу(119), получим интегральное уравнение

(120)

Полагая известным dб из уравнения (120), можно определить время t, за которое встречные суда после пе-

рекладок рулей вправо на борт расходятся на безопасное
расстояние (d б=1 кб). Затем, подставивзначение t
	в формулу для	определения
рис. 59 Схема маневров судовабсциссы центра тяжести судна
попредупреждению	при перекладке руля
столкновениянавстречных
курсах
	можно определить	искомую
	дистанциюмеждусудамиlВСТР

(121)

Приоднотипныхсудахочевиднобудемиметь

(122)

Как показывают расчеты по формуле (122), для крупнотоннажных танкеров lВСТР достигает 800—1000 м.

В результате исследований установлено, что с уменьшением скорости движения крупнотоннажного судна по-

– 118 –