Использование универсальной диаграммы качки при выборе безопасного курса и скорости

7.2 Использование универсальной диаграммы качки при выборе безопасного курса и скорости

Для выбора безопасных курсов и скоростей следует пользоваться универсальной диаграммой качки. Диаграмма показывает характер изменения видимых параметров волн любой длины в зависимости от изменения курса и скорости судна. Построена она для системы волн при регулярном волнении. При волнении, которое принято считать нерегулярным, всегда возможно выделить преобладающую систему волн, измерить направление их бега и видимые периоды. Диаграмма получила название универсальной, так как позволяет решать многие задачи судовождения. Универсальная диаграмма качки состоит из двух частей (рис. 2). Нижняя часть диаграммы представляет собой семейство концентрических полуокружностей и пучок лучей из их центра. Каждая полуокружность соответствует определенной скорости судна в узлах, а каждый луч определенному курсовому углу в градусах направления фронта волны. Наиболее сильная бортовая качка в секторе 78-102°, а в секторе 0-12° и 168-180° наиболее сильная килевая качка. Курсовые углы фронта волны даны в двух значениях: 6 и 174°; 12 и 188°; 18 и 162° и т. д. Удобство такой разбивки градусной сетки обусловлено тем, что курсовой угол фронта волны относительно ДП судна может быть взят как по правому, так и по левому борту. Верхняя часть диаграммы представляет собой семейство кривых. На диаграмме фронт волны расположен из центра О вертикально вверх. По этой вертикальной оси диаграммы нанесены длины волн от 10 до 240 м. Положение ДП судна, параллельное осевой вертикали диаграммы, соответствует судну, идущему лагом к волне, и соответствует курсовому углу q = 0°, а положение, параллельное осевой горизонтали, соответствует курсу, который совпадает с направлением бега волны или навстречу бегу волны q = 90°. Направление бега волны является исходным для графического решения задач с помощью диаграммы. Горизонтальная ось это проекция скорости хода судна на направлении бега волны. Верхняя часть диаграммы представляет собой семейство кривых, где каждая кривая соответствует определенному значению видимого периода волн Т. В левой части нижней половины диаграммы, расположенной левее пунктирной кривой, соответствует случаям, когда скорость бега волны больше скорости судна, а верхняя половина диаграммы соответствует случаям, когда скорость бега волны меньше скорости судна.

7.3 Расчет безопасных курсов

На основе метеоролических данных по району плавания возможно попадание судна в шторм. Направление ветра восточное, сила ветра 4 балла, высота волны 2 м. Период собственных поперечных колебаний определяется по выражению 7.1

Т₁=δ× (7.1)

где B - ширина судна;

F - коэффициент ( для транспортных судов = 0,74 – 0,92);

δ – коэффициент полноты водоизмещения корпуса судна.

Т₁= 0,92×= 9,3с

Период продольных колебаний определяется по выражению 7.2

T₂ =r×_ср (7.2)

где Т_ср – средняя осадка судна (3,50 м);

r – коэффициент для речных судов (3,0).

T₂ =3,0×=5,2 с

При использовании диаграммы при входе по степени волнения находятся точки пересечений горизонтальных линий, проходящих через верхний и нижний концы отрезков шкал бальности, с кривой собственного периода качки Т₁, равного кажущемуся периоду τ (резонанс) 9,3с, в точках М и Н. Через точки М,Н проводим вертикальные прямые. Выделяющие на нижней части диаграммы первую резонансную зону. Эта зона заштрихована двойной штриховкой (рис 2).

По вспомогательной шкале прочитываем значение τ₁, τ₂.

τ₁=7,4 с

τ₂=13,0 с

Находим точки М₁ и М₂ пересечения прямой А₀М с кривыми

τ₁ = 7,4 с

τ₂ = 13,0 с

И точки N₁ и N₂ пресечения прямой B₀ N с теми же кривыми. Через точки М₂ N₁ проводим вертикальные прямые, являющиеся границами второй резонансной зоны заштрихованной одинарной штриховкой. Для избегания усиленной килевой качки следует выбирать курс так, чтобы вектор скорости судна оканчивался вне зоны. 102⁰ < g < 114⁰ Рис №2.

рис.2 Универсальная диаграмма Ремеза

7.4 Расчет условий отсутствия слеминга

Слеминг (гидродинамические удары волн в днище носовой части судна) может привести к повреждению обшивки корпуса и судового набора.

Дано. Судно следует навстречу волне. L = 114 м; В = 13,2 м; Тн = 3,4 м; λ_max=80м; h_вmax=4м.

Условие отсутствия слеминга можно определить по выражению

≤ A×

где L - длина судна м;

T_H - осадка носовой части судна м;

A - коэффициент зависящий от числа Фруда;

λ - длина наиболее крупных волн м;

h - высота наиболее крупных волн м.

Число Фруда рассчитываем по формуле 7.4

₣= (7.3)

где V -скорость судна м/с

₣==0,15

Рассчитав число Фруда, на таблице (рисунок 3) восстанавливаем перпендикуляр до пересечения L/B и на оси ординат снимаем значение А.

==8,63

А=1,12

=33,5

33,5 ≤ 1,12×60/2

32,5≤33,8

По данным расчетам делаем вывод, что при скорости 10 узлов слеминг отсутствует.

рис.3 Значение коэффициента А

Заключение

Таким образом, данная дипломная работа позволила на основе проделанных расчетов оценить безопасность перехода судна по маршруту Астрахань Некка. В качестве безопасного маршрута был выбран маршрут вдоль восточного берега Каспийского моря, ввиду наличия на восточном берегу множества убежищ и сокращения пути следования. По условиям дипломной работы было предположено попадание судна в штормовые условия, на основе чего сделаны расчеты. По результатам расчетов были выбраны безопасные курсы судна для избегания условий резонанса и слеминга. В дипломной работе была решена задача о влиянии ветра и волнения на судно во время шторма.

Список используемой литературы

1.    «Книга №1003 “Лоция Каспийского моря”», ГУНиО МО РФ (1997; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №1003 “Лоция Каспийского моря”», 1997 г. / редкол.: А.С. Каменев [и др.]. – С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 1997. – 249 с.

2.    «Книга №7207 “Каталог карт и книг. Атлантический океан”», ГУНиО МО РФ (2005; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №7207 “Каталог карт и книг. Атлантический океан”», 2005 г. / редкол.: Н.Г. Калмыкова [и др.]. – С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 2005. – 186 с.

3.    Алексеев, А.Н. Навигация и лоция / А.Н. Алексеев – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 256 с.

4.    «Книга №9001 “Морской Астрономический Ежегодник”», ГУНиО МО РФ (2009; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №9001 “Морской Астрономический Ежегодник”», 2009 г. / редкол.: В.С. Купреянов [и др.]. – С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 2009. – 425 с.

5.    «Книга №4051 “Режим плавания судов в Каспийском море (Сводное описание)”», ГУНиО МО РФ (2005; Санкт-Петербург). Главное Управление навигации и океанографии министерство обороны Российской Федерации «Книга №4051 “Режим плавания судов в Каспийском море (Сводное описание)”», 2005 г. / редкол.: А.С. Зарубин [и др.]. – С. Петербург: ЦКФ ВМФ, 2005. – 127 с.

6.    «Рекомендации по организации штурманской службы на судах (РШС-89)», второе издание. Серия «Судовладельцам и капитанам» выпуск №13, ЗАО ЦНИИМФ (1999; Санкт-Петербург). ЗАО ЦНИИМФ «Рекомендации по организации штурманской службы на судах (РШС-89)», второе издание. Серия «Судовладельцам и капитанам» выпуск №13, 1989 г. / редкол.: К.М. Суботин [и др.]. – С. Петербург: ЗАО ЦНИИМФ, 1989. – 114 с.

7.    Клементьев, А.Н. Методические указания по оформлению дипломных работ / А.Н. Климентьев, Ю.А. Сандаков, П.Н. Токарев. – Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 1998. – 10 с.

8.    Семин, А.А. Подготовка и осуществление рейса судна: Методические указания по выполнению дипломных работ студентами 6-го курса судоводительского факультета специальности 180402 / А.А. Сёмин. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2005. – 27 с.

9.    ГОСТ 7.1 – 2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. – Взамен ГОСТ 7.1-84, ГОСТ 7.16-79, ГОСТ 7.34-81, ГОСТ 7.40-82. – Москва: Государственный комитет Российской Федерации; М.: Изд-во стандартов, 2004. – 4 с.