На путь и управляемость судов

Водные пути, прежде всего реки в естественном состоянии, характеризуются наличием различных течений. Судоводители все течения делят на правильные и неправильные. Под правильным течением понимают такое, направление которого совпадает с направлением судового хода. Неправильные течения могут быть не только прямолинейными, но и вращательными и вращательно-поступательными (суводи, майданы, прижимные (навальные), свальные и сбойные течения). К ним можно причислить и сгонно-нагонные течения, встречающиеся преимущественно в устьях рек и вызываемые устойчивыми ветрами вдоль реки.

Любое из перечисленных течений, действуя на судно или состав, вызывает либо их смещение с заданной траектории движения, либо изменение направления их движения. Обычно наблюдаются как смещение, так и разворот.

Рассмотрим влияние течения на судно, движущееся прямолинейно с постоянной скоростью (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема воздействия течения на движущееся судно: 1 – 1 – линия курса судна; 2 – 2 – линия пути судна

Предположим, что судно движется прямолинейно с постоянной скоростью  относительно воды курсом 1 – 1 под углом  к течению, имеющему скорость . Скорость судна относительно воды  принято называть относительной, скорость течения  относительно дна – переносной, а скорость судна относительно берега (дна)  – абсолютной, или истинной. Согласно правилам сложения векторов . Это означает, что вектор абсолютной скорости  равен геометрической сумме векторов относительной скорости судна  и переносной скорости течения .

При постоянных значениях и направлениях скоростей  и  истинная скорость определится их соотношением:

,

(2.1)

где  – угол между  ДП судна и направлением течения.

Угол между линией пути ДП и ОВ судна называется углом сноса.

Значение определяют по теореме синусов:

(2.2)

где  – разность углов  и .

Анализируя приведенные зависимости, можно сделать следующие выводы:

– течение, направленное под углом к ДП судна, одновременно изменяет и скорость, и траекторию движения судна;

– значение истинной скорости движения судна зависит от суммы (разности) скоростей течения и судна;

– значение угла сноса зависит от направления течения относительно ДП судна, скорости течения и скорости судна (чем больше угол между направлением течения и ДП судна и меньше скорость судна, тем больше снос).

При управлении судном на течении необходимо выбирать оптимальный курс относительно направления течения и устанавливать соответствующий режим работы движителей.

При стремлении судоводителя компенсировать снос судна течением и для обеспечения прямолинейного движения необходима перекладка органов управления. Для случаев, показанных на рис. 2.2, понадобится перекладка рулевых органов на левый борт. При этом судно будет двигаться с углом сноса, навстречу течению.

Рис. 2.2. Схема действия на судно встречно-бокового (а) и попутно-бокового течений (б)

Течение, как и ветер, оказывает значительное влияние на элементы циркуляции, смещая судно в направлении своего действия (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Циркуляция судна на течении

Из рисунка видно, что длины отрезков смещения с течением времени непрерывно увеличиваются, так как снос судна по течению по мере выполнения циркуляции возрастает, а против течения уменьшается. Если элементы траектории циркуляции при отсутствии течения известны, то, зная скорость течения и время, за которое судно проходит те или иные ее участки, можно построить траекторию с учетом влияния течения. Пусть, например, известно, что от момента начала перекладки рулевых органов и входа судна в циркуляцию при отсутствии течения (см. рис. 2.3, б, точка 1) до положения  (пунктир) судно проходит за время  = 120 c.

Скорость течения  = 0,6 м/с. При выполнении циркуляции против течения снос судна в направлении действия течения будет равен отрезку = c  =  = 72 м.

Очевидно, что при выполнении оборотов судов и составов на течении для сокращения необходимой акватории и времени выполнения маневра следует:

– при движении по течению оборот целесообразно выполнять со стрежня в тиховод, т. к. в процессе оборота течение в тиховоде сдерживает носовую часть судна, а быстрое стрежневое течение разворачивает кормовую часть судна;

– при движении против течения оборот целесообразно выполнять из тиховода на стрежень, при этом уже в начале маневра носовая часть судна (состава) эффективно разворачивается быстрым стрежневым течением.

Рис. 2.4. График для определения коэффициента

При оценке инерционных характеристик судна влияние течения следует определять как чистый снос относительно берега (рис. 2.4), используя поправочный коэффициент

,

(2.3)

здесь  – путь торможения на течении;

 – путь торможения на спокойной воде.

На основании натурных испытаний Н.Ф. Соларевым предложены следующие расчетные выражения для определения коэффициента:

– при движении по течению

;

(2.4)

– при движении против течения

.

(2.5)

Для практического использования может быть предложен график (см. рис. 2.4), построенный по зависимостям (2.4) и (2.5).