Анализ условий плаванья в условиях мелководья

Дисперсия определения скоростного запаса глубины по статистическим данным [155] аппроксимируется выражением с СКП 0,012 м

m²₄=K₄ (0.009V/(H_k)^1/2 + 0.001T)

где К₄ - коэффициент учитывающий влияние на просадку проходящего судна, который предлагается аппроксимировать выражением

К₄ = V_bcH(a_bB/D_s + b_b)/(VT) (*)

а_b, b_b - коэффициенты аппроксимации для влияния на осадку судна носом и кормой приводятся в табл. 3.6;

Ds - расстояние между встречными судами по траверзу, м;

V_bc - скорость хода встречного судна, уз.

B формуле (*) принимается ширина наибольшего судна.

Таблица 2.6

Коэффициенты аппроксимации для учета влияния на просадку проходящего судна

Для определения коэффициента влияния проходящего судна при расчете навигационного запаса достаточно использовать для вычисления только наибольшие значения коэффициентов аппроксимации табл.3.6. Эти расчеты целесообразно производить, когда на фарватере возможно встречное движение и расстояние между судами может быть меньше четырех ширин большого судна.

3.3. Определение кренового запаса глубины

Из рис. 1.2 видно, что наличие крена судна увеличивает его осадку. Крен судна может быть статическим, вследствие несимметричной загрузки или динамическим, вследствие влияния ветра, волнения, крутых поворотов. Учет увеличения осадки производится, как отдельная составляющая, или совместно с волновым запасом глубины.

2.Анализ методов определения безопасной глубины и режимов плавания судна

Минимально допустимая глубина, рассчитанная по формулам (1.20), (1.21) для безопасного плавания судна сравнивается с глубиной, указанной на карте с учетом периодических колебаний, т.е. для безопасного плавания глубина, указанная на карте должна быть больше безопасной глубины (1.20)

Нк  Ноп (2.1)

где Нк - глубина, указанная на карте, м.

Определению составляющих выражений (1.20), (2.1) посвящено большое количество исследований отечественных и зарубежных ученых, о чем свидетельствует обширная библиография. Основной целью настоящего исследования является проведение сравнительного анализа различных методов определения минимально допустимого запаса глубины под килем судна, и выбор наиболее прос­той и достоверной для рекомендации практическому использованию су­доводителями .

В статье [1] все составляющие выражения (1.20) предлагается разделить на две группы в зависимости от характера их действия: случайные и постоянные. При этом случайные составляющие предлага­ется суммировать квадратически, а после этого складывать с посто­янными составляющими. К случайным составляющим следует отнести увеличения осадки от крена и волнения.

2. 1. Определение навигационного запаса глубины.

Понятие навигационного запаса глубины рассматривается в работах [2, 26, 12, 43-45, 34, 46, 17, 1, 5, 53, 18, 19], a также зарубежными исследованиями. Как правило, в отечественных исс­ледованиях под этой составляющей подразумевается минимальный запас глубины, обеспечивающий управляемость судна. Величина навигацион­ного запаса в работах [34,46,19 ] и Нормах [43,44 ] (без до­полнений) определяется в зависимости от длины судна и рода грунта в пределах (0,30-1,60) м. В Рекомендациях [19] также отмечается, что для больших судов датская администрация рекомендует иметь за­пас глубины под килем не менее 2 м.

Табличные данные в работах [43, 44, 19] хорошо аппроксими­руются линейным выражением, коэффициенты которого получены методом наименьших квадратов [34, 46, 54]:

Н₁ = 0,0053L + В₁ , (2.2.)

где:

b₁ - коэффициент, зависящий от рода грунта: ил, песок,

глина - 0,18;

гравий - 0,08;

скала - 0,02 м.

Таким образом, в зависимости от рода грунта по данной методи­ке навигационный запас изменяется в пределах 0,20 м и в основном зависит от длины судна.

В работах [26, 12 , 43-45, 17, 5, 18] навигационный запас определяется в зависимости от плотности грунта в долях осадки суд­на от 0,03 до 0,07, т.е. выражается формулой:

Н₁ = а₁Т (2.3.)

где а₁-коэффициент пропорциональности определяется по табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Значение коэффициента пропорциональности

навигационного запаса глубины

Анализ значений коэффициентов пропорциональности показывает, что значение навигационного запаса в данном методе в зависимости от рода грунта будет изменяться в два раза для одной и той же осадки. Следовательно, более подробно описываются навигационные условия плавания.

В статье [2] дается анализ значений навигационного Запаса глубины по различным источникам и указывается, что первая методика соответствует заданию навигационного запаса по степени ответствен­ности и дает завышенные значения. Это подтверждается данными про­водок судов Ленморканалом [50, 51], при которых суммарный запас глубины под днищем (1.21) на различных участках канала и акватории принимался в пределах от 0,2 до 1,56 м. Задание навигационного за- паса глубины в зависимости от осадки характеризует степень опас­ности условий плавания.

По зарубежным данным, полученным экспериментально и по модель­ным испытаниям, навигационный запас в каналах , на мелководье крупнотоннажным судам рекомендуется 1 м и более, и - 0,5м для песчаных и 1,0 для скальных грунтов, что хорошо согласуется с формулой (2.3.).

Придерживаясь методологической основы нормирования осадки су­дов в морских портах, изложенной в статье [1] можно сделать вы­вод, что приведенные выше два метода определения навигационного запаса глубины не отвечают полностью понятию "Навигационный". Для гарантии безопасности плавания судов на мелководье в навигационный запас необходимо внести содержание, соответствующее его назначе­нию. Навигационный запас должен с заданной вероятностью (порядка 0,99) компенсировать возможные погрешности всех остальных учитыва­емых величин, а также возможное понижение уровня за время проводки или частичной обработки судна, т.е. учитывать средние квадратические погрешности: промера и нанесения глубин на карту, колебания уровня от ветровых и приливо-отливных явлений, заиливания фарвате­ра, определения статической осадки и удельного веса воды, определе­ния всех составляющих выражений (1.20), (1.21). Подобный анализ на основе статистических данных по составляющим этих погрешностей приведен в работе [46], по которым навигационный запас глубины предлагается представить следующим выражением:

₁=К_1Н(m_HK² + m₀² + m_И² + m_Т² + m₄² + m₃²)^1/2 (2.4)

где k_1Н - коэффициент вероятности, обеспечивающий квадратическое

сложение случайных переменных;

m_HK²- СКП глубины, нанесенной на карту, м ;

m₀²- дисперсия определения величины приливо-отливных явлений, м ;

m_И²- дисперсия заиливания фарватера, м;

m_Т²- дисперсия определения статистической осадки, м;

m₄² - дисперсия определения скоростного запаса глубины под дни­-

щем, м ;

m₃²- дисперсия определения волнового запаса глубины, м .

Составляющие выражения (2.4.) в работе [46] определяются на основании экспериментальных статистических данных и модельных ис­пытаний судов с помощью графиков и таблиц, громоздкость которых не пригодна для использования судоводителями. Поэтому предлагается табличные и графические зависимости составляющих (2.4.) аппрокси­мировать с помощью более простых выражений, которые подбирались в соответствии с рекомендациями [55], а коэффициенты этих выражений определялись с помощью микро-ЭВМ по программам [54].

Дисперсия наносимой на карту глубины зависит от погрешностей промеров и окружения, погрешностей в работе промерного оборудова­ния, погрешностей определения уровня моря и передаче его временным уровенным постам. Анализ функциональных зависимостей дисперсии на­несения глубин на карту по данным исследований [46] позволяет по­лучить аппроксимирующую квадратичную функцию:

m_HK²=а_кН_к²+В_кm_к² (2.5.)

где а_к,В_к - коэффициенты аппроксимации зависят от класса промера и

его подробности;

Н_к - глубина, нанесенная на карте, м;

m_к² - начальная дисперсия нанесения глубин на карту, зависит

от класса промера и типа акватории, м .

Результаты аппроксимации приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2.

Значения коэффициентов аппроксимации дисперсии глубин на карте в зависимости от класса промера и типа акватории

При определении коэффициентов аппроксимации значения с графи­ков [8] варьировались для глубины в пределах 0-37 м, для диспер­сии глубины в пределах 0,014-0,90 м. Средние квадратические пог­решности аппроксимации дают вполне удовлетворительные результаты. Класс точности промера характеризуется следующим образом:

Класс 1 - портовые власти ведут постоянные наблюдения за глуби­ нами ;

Класс 2 - промеры с точностью, соответствующей стандартам Меж­дународного гидрографического бюро, имеющим давно­сть не более 5 лет;

Класс 3 - промеры с точностью стандартов Международного гидрог­рафического бюро с частичными местными промерами с давностью не менее 5 лет;

Класс 4 - Гидрографический промер или навигационная карта неиз­вестной точности, с давностью местных промеров более 5 лет.

При отсутствии какой-либо информации промер следует считать 4 класса.

Дисперсия определения приливо-отливных колебаний уровня воды определяется по табл. 2.3.

Таблица 2.3.

Дисперсия данных прогноза приливо-отливных явлений.

Дисперсия глубины на возможное заиливание выбирается из

таблицы 2.4.

Таблица 2.4.

Анализ отечественных материалов по технике промера показы­вает, что средняя квадратическая погрешность (СКП) нанесения глубин на карту складывается из следующих составляющих: СКП вычис­ления среднего уровня моря на постоянных постах 0,10м, на допол­нительных 0,20-0,30 м, передача этих данных на временные посты 0,10 м; СКП измерения глубин 0,10-1,00 м; СКП определения уровня приливов 0,5 м. Квадратическое сложение этих составляющих дает суммарную СКП глубины на карте в пределах 0,14-1,20 м, что в целом согласуется с данными приведенными в работе [46], а следовательно изложенная выше методика определения СКП глубин на картах может быть использована при определении навигационного запаса глубин для отечественных промеров и картографических изданий.

Дисперсия определения статической осадки судна зависит от начальной дисперсии, расхода запасов, изменения удельного веса воды и может быть представлена выражением:

m_T=( m²_T + m² )^1/2 (2.6)

где:

m²_T - начальная дисперсия определения статической осадки,м

m²- дисперсия осадки из-за изменения плотности воды, м

На основании статистических данных [46] обе составляющие можно определить выражениями:

m²_T = 0.14 * 10^-4T² + 0.00039N_D (2.7)

m² = 4 * 10^-7T² + 0.068 (2.8)

где: Т - исходная статическая осадка, м;
N_D - количество дней с начала рейса;

 - диапазон удельного веса для характерных

районов,приводится в табл.2.5.

Таблица 2.5.

Тип района и диапазон значений отклонений

удельного веса воды от стандартного.

СКП аппроксимации соответственно равны:

для статической осад­ки 0,008 м,

на изменение удельного веса воды - 0,003 м.

Дисперсия определения скоростного запаса глубины по статистическим данным [155] аппроксимируется выражением с СКП 0,012 м

m²₄=K₄ (0.009V/(H_k)^1/2 + 0.001T)

где К₄ - коэффициент учитывающий влияние на просадку проходящего судна, который предлагается аппроксимировать выражением

К₄ = V_bcH(a_bB/D_s + b_b)/(VT) (*)

а_b, b_b - коэффициенты аппроксимации для влияния на осадку судна носом и кормой приводятся в табл. 2.6;

Ds - расстояние между встречными судами по траверзу, м;

V_bc - скорость хода встречного судна, уз.

B формуле (*) принимается ширина наибольшего судна.

Таблица 2.6

Коэффициенты аппроксимации для учета влияния на просадку проходящего судна

Для определения коэффициента влияния проходящего судна при расчете навигационного запаса достаточно использовать для вычисления только наибольшие значения коэффициентов аппроксимации табл.3.6. Эти расчеты целесообразно производить, когда на фарватере возможно встречное движение и расстояние между судами может быть меньше четырех ширин большого судна.

Похожие работы

Буксировка аварийного судна в ледовых условиях

Скачать

89116

4

28

... равна 380 кН. Это и есть усилие, на которое следует подбирать буксирный трос. 4. Разработка буксирного устройства и кранцевой защиты для обеспечения буксировки аварийного судна транспортным судном 4.1 Буксирное устройство на ледоколах При проектировании буксирного устройства и кранцевой защиты для транспортного судна я основывался на принципиальной схеме буксирного устройства судов ...

Плавание во льдах

Скачать

124501

2

8

... употребляемых для связи между ледоколом и проводимыми судами», которые ежегодно публикуются в выпуске № 1 извещений мореплавателям Гидрографического управления Министерства обороны. Успеху предстоящего плавания во льдах будет в значительной мере способствовать получение предварительной ледовой информации по району плавания, предварительная прокладка намеченного пути следования, изучение местных ...

Гидрометеорологическая характеристика в районе плавания на переходе Фритаун (Сьерра-Леоне) – Гавана (Куба) в декабре 2007 года

Скачать

59320

4

0

... вблизи берега или ошвартованных у причалов. Поэтому при получении сообщения о землетрясении и возможном возникновении цунами судам следует немедленно уходит в море. 1.6 Океанографическая характеристика района плавания Колебания уровня и приливы Побережье: Колебания уровня обусловлены в основном приливно-отливными явлениями, сейшами, сгонами и нагонами. Приливная волна распространяется с юга ...

Планирование и промер глубин в прибрежной зоне судовыми средствами

Скачать

111433

23

17

... контрольного сличения более чем на 2% от глубины, то промер, выполненный между данным контрольным сличением и пре­дыдущим, должен быть переделан. На прибрежном промере контрольные сличения производят не менее одного раза в сутки на глубинах не более 30—40 м в характерных местах суточного продвига работ, а также при возникновении сомнений в правильности показаний эхолота. Глубины для сличения ...