Всего на сайте:
148 тыс. 196 статей

Главная | Управление и эксплуатация транспортных средств

МАНЕВРИРОВАНИЕ ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ  Просмотрен 568

Маневрирование при отказе рулевого устройства.

При выходе из строя рулевого устройства в районах прибрежного плавания существует угроза посадки на мель судна за счет ветрового дрейфа. Для предупреждения этой аварии имеется ряд рекомендаций, применение которых для крупнотоннажных судов не всегда эффективно. Более надежным способом уйти от опасности является использование заднего хода судна.

Как известно, при движении задним ходом судно выходит кормой на ветер, угол между устойчивым направлением движения и направлением действия ветра q'а (рис. 1.) зависит от геометрических характеристик судна, диаметра и скорости вращения винта на задний ход и скорости ветра. Для конкретного случая угол q'а может быть определен по уравнению, полученному в работе [17] на основании решения общих уравнений движения судна и аппроксимации большого количества экспериментальных данных натурных судов, следующего вида:

(1.)

где Dв диаметр винта, м;
  nз.х. обороты винта на заднем ходу, об/с;
  v0 установившаяся скорость на переднем ходу, соответствующая частота вращения винта n, м/с;
  Ап площадь парусности надводной части судна на плоскость ДП, м2;
  хп отстояние центра парусности, считая от миделя в нос – положительным, а в корму – отрицательным, м;
  L^^ длина судна между перпендикулярами, м;
  vq истинная скорость ветра, м/с;
  0,048 постоянная величина, м/с;
  постоянная величина, м.

Координаты траектории в выбранной системе координат, жестко связанной с земной поверхностью (см. рис. 1.), с учетом дрейфа судна могут быть определены для практических целей, с использованием метода суперпозиции, по следующим зависимостям:

(2.)

(3.)

где q2 угол между выбранной осью 0Х0 и направлением действия ветра (рис. 8.1.);
  Sуп площадь парусности надводной части судна на плоскость миделя, м2;  
  W смоченная поверхность корпуса, м2;
  ti время, с.

Используя приведенные зависимости, можно довольно просто и с достаточной для практических целей точностью определить траекторию движения судна на заднем ходу при действии ветра. Как видно из полученных выражений, угол между устойчивым направлением движения судна на заднем ходу и направлением ветра q'а может быть изменен, причем практически в пределах до 25-30°, изменением частоты вращения винта на задний ход, а тем самым может быть изменена и траектория движения судна, что крайне важно при выходе из сложных в навигационном отношении районов. Необходимо отметить, что при слабом ветре и большой скорости вращения винта на задний ход судно теряет устойчивое направление движения и входит в циркуляцию на заднем ходу. Практически такое явление отмечается при q'а > 50°.

 

Рис. 1. Рис. 2.

 

На рис. 8.2. показана траектория движения на заднем ходу при действии ветра т/х «Антанас Снечкус» (D = 16500 т), полученная расчетным путем по приведенным уравнениям и экспериментально. Хорошая сходимость расчетных и экспериментальных результатов позволяет использовать приведенный способ расчета траектории движения на заднем ходу для практических целей. Как показали исследования точности получаемой траектории движения судна на заднем ходу, ошибки в большинстве случаев в ней не превышают ± 10%.

Правильное использование управляемости судна на заднем ходу, точный учет траектории движения судна должны способствовать повышению безопасности мореплавания в сложных условиях, когда судну по каким-либо причинам (выход из строя рулевого устройства и т.п.) приходится двигаться задним ходом.

2. Маневрирование судна «Человек за бортом»

Маневрирование судна для спасения человека, упавшего за борт, сводится к трем возможным вариантам: остановка судна без изменения курса; маневр коордонат; циркуляция с остановкой у места нахождения человека в воде (способ Шарноу).

Разберем последовательно достоинства, недостатки и возможность осуществления каждого из способов маневрирования.

2.1. Остановка судна.При этом способе маневрирования вахтенный помощник переводит машинный телеграф на «Полный назад» и наблюдает за процессом погашения инерции судна. В темное время суток или при свежей погоде момент остановки судна бывает трудно зафиксировать, поэтому существует правило, позволяющее достаточно хорошо ориентироваться в этих условиях: когда кильватерная струя от работающего назад винта доходит примерно до миделя, инерция судна считается погашенной и можно останавливать машину. Этот способ маневрирования возможен и применятся в ограниченном числе случаев: на тихоходных судах, на малотоннажных судах, при плавании во льду и в системах разделения движения, на судах с тяжело нагруженными винтами (буксирах, ледоколах), на некоторых судах с винтом регулируемого шага. На быстроходных судах (пассажирские, трансокеанские контейнеровозы, банановозы) установлены двигатели большой мощности с большими инерционными массами, и время остановки двигателя, работающего в морском режиме, его реверсирования, запуска за задний ход и доведения оборотов до номинала занимает 90-120 с. Следовательно, погасить инерцию такое судно сможет, пройдя около одной мили от места падения человека, а это потребует разворота судна и подхода к человеку, на что расходуется время и возрастает вероятность потерять человека из вида.

На крупнотоннажных судах тормозной путь составляет до 4000 м. При плавании во льду, в канале остановка судна торможением машиной вообще является единственным способом остановки, так как сколько-нибудь серьезный лед просто не позволит совершить маневр отворотом, и, кроме того, является довольно эффективным тормозящим фактором. При плавании в системе разделения движения, на фарватерах, в узкостях остановка торможением тоже является единственным способом, т.к. во всех других случаях может возникнуть реальная опасность сесть на мель или на бровку или допустить опасность столкновения с судами, движущимися в том же направлении. Суда с тяжелонагруженными винтами имеют хорошие тормозные характеристики и поэтому этот способ торможения для них вполне приемлем.

 

2.2. Маневр коордонат.В морской практике этот способ маневра «Человек за бортом» известен как способ капитана Вильямсона – отворот судна с курса на 60° и полуциркуляция. Фактически, это маневр коордонат, применяемый в речном и военно-морском флоте и выполняемый для выхода судна на параллельный курс.

Поворот на контркурс способом координат при отвороте с курса на угол 60° весьма приблизителен. Теоретические расчеты показывают, что для каждого судна этот угол имеет свое значение и следует его рассчитывать с учетом диаметра циркуляции и начальной скорости судна.

Угол отворота от курса до перехода на циркуляцию можно рассчитывать по формуле:

,

где Дт – тактический диаметр циркуляции, м;

Vср – средняя скорость судна во время маневра координат, м/с;

tр – время перекладке руля с борта на борт по Правилам Регистра России (tр ≤ 30 c).

 

y     Дт   с   b γ а α     x Среднюю скорость во время маневра координат можно найти по формуле: , где V0 – скорость судна в начале маневра; Vк – скорость судна в конце маневра координат. Учитывая из практики, что коэффициент потери скорости при прохождении коордонат примерно равен 0,25, среднюю скорость судна найдем по выражению:
  Рис. 3. Маневр координат  

Судно не может перейти мгновенно на циркуляцию после прохождения первой координаты ab, поэтому его одерживают, начиная перекладку руля с одного бота на другой борт с учетом угла упреждения, который находим по формуле:

.

На судне, в дополнение к маневру коордонат, показанному на таблице маневренных элементов, можно составить таблицу для углов отворота и упреждения при различный скоростях судна и tр » 28 с (фактический угол перекладки руля с «борта» на «борт».

Этот способ маневрирования применяется обычно в условиях ограниченной видимости или когда время падения человека за борт неизвестно.

Практическое выполнение маневра заключается в изменении первоначального курса в любую сторону (по расчету) или на 50-60°, затем перекладка руля на противоположный борт до выхода на курс, обратный первоначальному в свою кильватерную струю. При этом необходимо не перейти при повороте заданный угол отворота, т.е. начать перекладку руля на другой борт с учетом угла упреждения.

Приведенные выше расчетные формулы для определения углов отворота и упреждения будут соответствовать погодным условиям, при которых проводились натурные испытания циркуляции судна, т.е. до 3-х баллов. При других погодных условиях наиболее эффективный способ маневрирования должен быть установлен опытным путем.

2.3.Циркуляция судна с остановкой у места нахождения человека в воде (способ Шарноу).Маневр судна по способу профессора Шарноу более прост для выполнения и занимает значительно меньше времени по сравнению с маневром коордонат.

Рис. 4. Манер «Человек за бортом», т/х «Маршал Жуков»

Выполняется он следующим образом: руль судна перекладывается на борт в сторону упавшего за борт человека и выполняют циркуляцию до 240-250° (см. рис. 4.). В указанном диапазоне градусов человек, упавший за борт должен оказаться на курсе судна, который и должно держать судно при подходе к спасаемому человеку. Уточнить величину циркуляционного движения до направления на человека, упавшего за борт можно путем натурных испытаний судна, выбрасывая за борт плавучий предмет (бочку, спасательный круг и т.п.) и выполняя этот маневр для различных погодных условий.

Рис. 5. Манер «Человек за бортом», т/х «Маршал Жуков»

Следует сказать, что не на всех судах и не во всех случаях этот маневр осуществим, т.к. путь на этом отрезке циркуляции соизмерим с тормозным путем крупнотоннажных судов, а это означает, что торможение нужно начинать чуть ли не в начале циркуляции, что в конечном итоге приводит к потере управляемости. Вероятность остановить судно у места нахождения человека в воде при этом маневре весьма незначительна, а это значит, что необходимо будет дополнительное маневрирование, связанное со спуском шлюпки (с какого борта). На судах среднего тоннажа, а также на судах с ВРШ этот способ маневрирования вполне приемлем и дает значительные преимущества во времени.

На рис. 4. и 5. показаны маневры «Человек за бортом» т/х «Маршал Жуков» в грузу и в балласте.

Следует заметить, что Резолюция ИМО, определяющая информацию типовой таблицы маневренных элементов, предусматривает наличие данных о двух последних маневрах «Человек за бортом»: коордонат и выход на 250° (Шарноу).

Предыдущая статья:Метод Рунге-Кутта III порядка Следующая статья:Материалы по математике для студентов 1 курса заочного отделения
page speed (0.043 sec, direct)