ПП и управление судами на ВВП. 11.3. Влияние ветра и течения на движущееся судно
11.3.1. Влияние ветра на управляемость судна
Ветер оказывает значительное влияние на управляемость судна, особенно если судно имеет большую высоту надводного борта и надстроек.
Степень и характер ветрового воздействия на судно зависит от многих факторов в т.ч.:
- площадь парусности и расположение его центра,
- отношение высоты надводного борта к осадке судна,
- сила ветра и его направление относительно ДП судна,
- курс и скорость судна относительно направления ветра.
Площадь парусности судна определяется общей площадью надводного борта корпуса, надстроек и устройств, оказывающих сопротивление ветру.
Точка приложения равнодействующей всех сил действия ветра называется центром парусности.
Боковой ветер сбивает судно с направления, заданного ему курсом, т.е. создает дрейф судна.
Дрейф уменьшается с увеличением скорости хода судна; он тем меньше, чем больше осадка судна.
Чем сильнее влияние ветра, тем больше вызываемый им дрейф (перемещение) судна и тем большую полосу занимает судно в процессе движения.
Это необходимо учитывать при маневрировании и движении судна, особенно в стесненных путевых условиях.
Направление ветра определяется сторонами света (румбами), а относительно судна «ветер дует в компас» и определяется курсовым углом или направлением воздействия на судно:
- встречный, встречно-навальный и встречно-отвальный (0-60°);
- бортовой навальный или отвальный (60-130°);
- попутный, попутно-отвальный и попутно-навальный (130-180°).
Сила ветра характеризуется его скоростью и измеряется в баллах или в м/с.
Сила, с которой ветер воздействует на судно, зависит от следующих факторов:
- скорость ветра,
- угол атаки ветра
- парусность судна.
От взаимного расположения центра тяжести и центра парусности зависят свойства судна, которые называют увальчивостью или рыскливостью.
Увальчивостью или стремлением уклониться от ветра обладает судно, у которого центр парусности находится к носу от центра тяжести.
Рыскливостью или стремлением идти к ветру обладают суда, у которых центр парусности расположен к корме от центра тяжести (рис. 1).
Рис. Увальчивость и рыскливость судна: а - увальчивость; б - рыскливость
Следовательно, эти свойства судна можно регулировать перемещением грузов или пассажиров на судне в нос или в корму.
Для удержания судна на курсе при увальчивости приходится перекладывать руль на ветер, а при рыскливости - под ветер.
В обоих случаях руль находится не в диаметральной плоскости судна и создает дополнительное сопротивление, что уменьшает скорость хода.
Однако рыскливое судно ведет себя лучше увальчивого в штормовых условиях, когда положение судна носом к волне безопаснее, чем по волне или бортом к ней.
Давление ветра пропорционально квадрату скорости ветра.
Максимальное воздействие на судно ветер оказывает при угле атаки в 90°.
Форма и размеры надводной части судна определяют его парусность.
Благодаря обтекаемым обводам надстройки, при вычислении силы воздействия ветра площадь сопротивления ветру (парусность судна), как правило, умножают на коэффициент 0,75
При решении задач о влиянии ветра на движущееся судно необходимо отличать истинный, действительный ветер от относительного, кажущегося ветра.
11.3.1.1. Кажущийся ветер
Кажущийся ветер - это ветер, который ощущается на движущемся судне
При движении судна скорость истинного ветра υв геометрически складывается со скоростью набегающего воздушного потока, наз. курсовым ветром, сорость которого равна скорости судна. Направление ветра обозначается названием той части горизонта, откуда дует ветер. При отсутствии на судне ветрочета (круга СМО) или других приборов, истинный ветер можно вычислить графически. Для чего:
1. Через произвольную точку О проводят линию меридиана N - S.
2. Под углом, равным курсу, произвольным масштабом от точки О откладывают отрезок равный скорости судна в м/с.
3. Затем из точки О проводят линию в ту сторону, откуда дует кажущийся ветер и откладывают на ней скорость кажущегося ветра в м/с в том же масштабе.
4. Соединив концы векторов прямой получают направление и скорость истинного ветра.
Направление истинного ветра - в компас и параллельно линии соединяющей концы векторов.
Истинный ветер всегда отклонен от курса больше, чем кажущийся, и дует в тот же борт.
11.3.1.2. Влияние ветра на движение судна
При действии ветра, направленного под углом к ДП судна, возникают его:
- боковой снос (ветровой дрейф),
- крен судна,
- изменение курса на или под ветер,
- изменение скорости движения.
Угол βв между ДП судна и направлением вектора скорости движения называется углом ветрового дрейфа.
Чтобы обеспечить заданное направление движения судна, нужно внести поправку на ветровой дрейф, для чего изменить курс на величину угла дрейфа.
При бортовых ветрах, дующих под углом к ДП, меньшим 90°, точка приложения силы А из центра парусности смещается к носу, при углах более 90°, - к корме.
Это смещение Δι может быть определено выражением:
Δι =(0,25 - αк>/2π)L,где α -угол кажущегося ветра.
Центр парусности судна - геометрический центр площади надводного борта. От его расположения во многом зависит характер ветрового воздействия на судно.
На надводную часть корпуса движущегося судна действует поток воздуха, создающий давление (аэродинамическую силу), равнодействующая которого приложена к центру давления ЦД
Центр давления в общем случае не совпадает с центром парусности и центром тяжести судна.
В зависимости от формы корпуса, расположения палубного груза и дифферента центр парусности может располагаться как впереди, так и позади центра тяжести, а положение центра давления относительно центра парусности зависит от направления кажущегося ветра.
Центр давления совпадает с центром парусности только при бортовых ветрах.
При носовых курсовых углах кажущегося ветра центр давления перемещается в нос от центра парусности, при кормовых - в корму.
Чем острее курсовой угол ветра, тем дальше от центра парусности отстоит центр давления.
Направление аэродинамической силы не совпадает с направлением кажущегося ветра и составляет с диаметральной плоскостью угол, больший курсового угла ветра.
Продольная составляющая Rax аэродинамической силы увеличивает или уменьшает сопротивление движению судна.
Поперечная составляющая Ray вызывает дрейф судна в подветренную сторону и создает момент Ma = Rаyli, который в зависимости от положения центра давления относительно центра тяжести разворачивает судно на ветер или под ветер, тем самым уменьшая или увеличивая угол дрейфа.
Центр парусности -точка равнодействия силы давления ветра на корпус
Исследования показывают, что для большинства грузовых судов существуют следующие две закономерности:
Рис. Реакция судна на воздействие ветра: а - уваливающееся судно; б - самоприводящееся судне
1. Если центр парусности располагается впереди миделя, что свойственно судам в балласте, то при курсовых углах кажущегося ветра 0-60° аэродинамический момент отрицательный и больше гидродинамического момента (Ма>Мк), вследствие чего суммарный момент Мк-Ма также отрицательный (уваливающий).
Чтобы удержать судно на курсе, руль нужно переложить на ветер (рис."Реакция судна на воздействие ветра", а), такие суда называют уваливающимися, а свойство судна - "увальчивость".
2. При положении центра парусности впереди миделя и курсовых углах ветра 60-180° аэродинамический момент либо положительный, либо отрицательный, но меньше гидродинамического момента (Мк>Ма) и, следовательно, суммарный момент Мк±Ма положительный (приводящий).
Для удержания судна на курсе руль нужно переложить под ветер. Суда такого типа называют самоприводящимися, а поведение судна при ветре - "рыскливость".
3. Если центр парусности располагается позади миделя, то на всех курсовых углах ветра аэродинамический момент положительный, а если и отрицательный, то меньше гидродинамического момента (Мк>Ма), вследствие чего суммарный момент Мк±Ма всегда положительный (приводящий).
Для удержания судна на курсе руль нужно также переложить под ветер.
Данные ситуации справедливы для обычных грузовых судов.
Судно с большой парусностью в носовой части будет уваливаться и при ветре, дующем позади траверза.
11.3.1.3. Влияние ветра при движении по рекам
- Ветер при постоянном направлении в долине реки будет менять направление относительно судна, следующего по изгибам этой реки.
- При движении судна около устьев рек и речек, мимо оврагов и балок, особенно мимо высоких берегов, может подуть сильный, меняющийся по направлению шквальный ветер.
- Ветер, отраженный от высоких причальных стенок, от высокого берега, может резко менять свое направление, завихряться, изменяться по силе, а иногда совсем прекращаться. Это часто ощущается при входе в камеру шлюза из нижнего бьефа.
- Шквал, т. е. внезапное появление сильного ветра или резкое изменение его направления или силы, опасен для мелких судов.
Особенно опасен шквал с частыми изменениями направления и скорости ветра по сравнению с ранее действующим ветром.
Сильнее всего шквал действует вначале и особенно после штиля.
- Брызги, переносимые ветром, мешают управлению маломерным судном. Они попадают на карты, приборы, заливают ветровое стекло.
- Ветер осложняет подход судна к причалу, шлюзование и другие операции.
11.3.1.5. Влияние ветра на судно при движении задним ходом
При движении задним ходом центр гидродинамических сил смещается ближе к корме, поэтому у большинства судов с развитой надстройкой при движении задним ходом ветровой момент направлен в сторону ветра, т.е. корма идет на ветер, нос под ветер.
За счет увеличения плеча ветрового момента при движении задним ходом корма разворачивается на ветер лучше, чем нос на переднем ходу, что необходимо учитывать при маневрировании.
Судоводитель может изменять величину ветрового момента, изменяя режим работы движителей.
Увеличение оборотов во время маневра влечет перемещение центра гидродинамических сил в сторону направления движения судна.
Если в это время ветровой момент направлен на ветер, он будет расти за счет увеличения плеча ветрового момента и разворот судна на ветер будет происходить быстрее.
Если ветровой момент направлен в сторону ветра, увеличение оборотов движителей приведет к уменьшению плеча ветрового момента и уклонение судна в сторону ветра будет медленнее или прекратится.
11.3.1.6. Влияние ветра на судно при циркулции
Ветер оказывает существенное влияние на элементы циркуляции судна.
Если циркуляция выполняется против ветра (рис.Циркуляция судна против ветра), то
- выдвиг циркуляции уменьшаетcя,
- а потребная акватория увеличивается как в сторону действия ветра, так и перпендикулярно ей
Если циркуляция выполняется при ходе против ветра, прямое смещение циркуляции уменьшается, а диаметр циркуляции увеличивается.
Рис.Циркуляция судна против ветра
Если циркуляция судна выполняется по ветру (рис."Циркуляция судна по ветру"), то
- выдвиг циркуляции увеличивается,
- резко растет и потребная акватория в направлении движения и перпендикулярно действию ветра.
При ходе по ветру прямое смещение и диаметр циркуляции увеличивается.
Рис. Циркуляция судна по ветру
При бортовом ветре (рис."Циркуляция судна при боковом ветре") циркуляцию судна необходимо выполнять «на ветер», т.к. в этом случае ее можно осуществлять на ограниченной акватории.
При выполнении циркуляции «по ветру», вследствие значительного дрейфа судна от действия ветра потребная акватория значительно возрастает.
Рис.Циркуляция судна при боковом ветре
Если циркуляция выполняется при бортовом ветре, то небольшое увеличение прямого смещения дает:
◊ уменьшение диаметра циркуляции при повороте на ветер,
◊ увеличение диаметра циркуляции при повороте под ветер.
При ветровом волнении диаметр циркуляции увеличивается.
При выполнении маневров на переднем ходу на малых скоростях при сильном ветре, ветровой момент Мв может быть больше момента руля Мр, и тогда судно теряет управляемость.
При повороте на ветер, крупное пассажирское судно работая движителями «враздрай» в сторону поворота, при ветре силой более 6 баллов (10 м/с) и более, теряет управляемость.
Судоводитель должен знать:
- минимальные скорости движения, удерживающие судно на курсе, при ветрах разной силы;
- безопасный курсовой угол ветра для движения с минимальной скоростью;
- минимальную скорость на циркуляции,обеспечивающую управляемость в течении всего маневра.
11.3.1.5.Потеря управляемости при ветре
Под потерей управляемости при ветре понимают неспособность судна держаться на заданной линии пути или поворачивать в желаемом направлении.
Если поперечная сила руля или ее момент не в состоянии компенсировать суммарное действие аэродинамических и гидродинамических сил и моментов на корпусе судна, то судно потеряет управляемость.
У уваливающегося судна аэродинамический и гидродинамический моменты действуют в противоположных направлениях.
Для компенсации их разности достаточно перекладки руля на небольшой угол.
С усилением ветра дрейф судна увеличится, для удержания его на заданной линии пути потребуется еще большая перекладка руля на ветер.
Однако по мере разворота судна к ветру его скорость будет падать, а поперечная гидродинамическая сила на корпусе уменьшаться, что при достаточной силе ветра может привести к ситуации, в которой никакой дальнейшей перекладкой руля удержать судно на заданной линии пути будет невозможно.
Перед потерей управляемости у уваливающегося судна будет наблюдаться максимальный угол дрейфа, за которым последует снос с линии пути.
У рыскливого (самоприводящегося) судна аэродинамический и гидродинамический моменты действуют согласованно, стремясь привести судно к ветру.
Для их компенсации требуются большие углы перекладки руля под ветер.
При сильном ветре перекладки руля может не хватить, чтобы уравновесить аэродинамический и гидродинамический моменты на корпусе, т. е. судно будет неспособно повернуть под ветер.
Таким образом, если у уваливающегося судна потере управляемости предшествует максимальный угол дрейфа, то у рыскливого (самоприводящегося) судна - максимальный угол перекладки руля.
Судоводители должны учитывать и то, что существуют опасные курсовые утлы ветра, при которых наблюдается либо максимальный угол дрейфа, либо максимальный угол перекладки руля.
Это связано как с величиной силы давления ветра, так и с плечом l1.
Для уваливающихся судов опасными являются курсовые углы кажущегося ветра 40 - 60°, для рыскливых (самоприводящихся) - 120 - 150°.
Следует отметить также, что потеря управляемости судном зависит не от абсолютной скорости ветра, а от отношения скорости ветра к скорости судна.
Ветер оказывает значительное влияние на управляемость судна, особенно если судно имеет большую высоту надводного борта и надстроек.
Степень и характер ветрового воздействия на судно зависит от многих факторов в т.ч.:
- площадь парусности и расположение его центра,
- отношение высоты надводного борта к осадке судна,
- сила ветра и его направление относительно ДП судна,
- курс и скорость судна относительно направления ветра.
Площадь парусности судна определяется общей площадью надводного борта корпуса, надстроек и устройств, оказывающих сопротивление ветру.
Точка приложения равнодействующей всех сил действия ветра называется центром парусности.
Боковой ветер сбивает судно с направления, заданного ему курсом, т.е. создает дрейф судна.
Дрейф уменьшается с увеличением скорости хода судна; он тем меньше, чем больше осадка судна.
Чем сильнее влияние ветра, тем больше вызываемый им дрейф (перемещение) судна и тем большую полосу занимает судно в процессе движения.
Это необходимо учитывать при маневрировании и движении судна, особенно в стесненных путевых условиях.
Направление ветра определяется сторонами света (румбами), а относительно судна «ветер дует в компас» и определяется курсовым углом или направлением воздействия на судно:
- встречный, встречно-навальный и встречно-отвальный (0-60°);
- бортовой навальный или отвальный (60-130°);
- попутный, попутно-отвальный и попутно-навальный (130-180°).
Сила ветра характеризуется его скоростью и измеряется в баллах или в м/с.
Сила, с которой ветер воздействует на судно, зависит от следующих факторов:
- скорость ветра,
- угол атаки ветра
- парусность судна.
От взаимного расположения центра тяжести и центра парусности зависят свойства судна, которые называют увальчивостью или рыскливостью.
Увальчивостью или стремлением уклониться от ветра обладает судно, у которого центр парусности находится к носу от центра тяжести.
Рыскливостью или стремлением идти к ветру обладают суда, у которых центр парусности расположен к корме от центра тяжести (рис. 1).
Рис. Увальчивость и рыскливость судна: а - увальчивость; б - рыскливость
Следовательно, эти свойства судна можно регулировать перемещением грузов или пассажиров на судне в нос или в корму.
Для удержания судна на курсе при увальчивости приходится перекладывать руль на ветер, а при рыскливости - под ветер.
В обоих случаях руль находится не в диаметральной плоскости судна и создает дополнительное сопротивление, что уменьшает скорость хода.
Однако рыскливое судно ведет себя лучше увальчивого в штормовых условиях, когда положение судна носом к волне безопаснее, чем по волне или бортом к ней.
Давление ветра пропорционально квадрату скорости ветра.
Максимальное воздействие на судно ветер оказывает при угле атаки в 90°.
Форма и размеры надводной части судна определяют его парусность.
Благодаря обтекаемым обводам надстройки, при вычислении силы воздействия ветра площадь сопротивления ветру (парусность судна), как правило, умножают на коэффициент 0,75
При решении задач о влиянии ветра на движущееся судно необходимо отличать истинный, действительный ветер от относительного, кажущегося ветра.
11.3.1.1. Кажущийся ветер
Кажущийся ветер - это ветер, который ощущается на движущемся судне
При движении судна скорость истинного ветра υв геометрически складывается со скоростью набегающего воздушного потока, наз. курсовым ветром, сорость которого равна скорости судна. Направление ветра обозначается названием той части горизонта, откуда дует ветер. При отсутствии на судне ветрочета (круга СМО) или других приборов, истинный ветер можно вычислить графически. Для чего:
1. Через произвольную точку О проводят линию меридиана N - S.
2. Под углом, равным курсу, произвольным масштабом от точки О откладывают отрезок равный скорости судна в м/с.
3. Затем из точки О проводят линию в ту сторону, откуда дует кажущийся ветер и откладывают на ней скорость кажущегося ветра в м/с в том же масштабе.
4. Соединив концы векторов прямой получают направление и скорость истинного ветра.
Направление истинного ветра - в компас и параллельно линии соединяющей концы векторов.
Истинный ветер всегда отклонен от курса больше, чем кажущийся, и дует в тот же борт.
11.3.1.2. Влияние ветра на движение судна
При действии ветра, направленного под углом к ДП судна, возникают его:
- боковой снос (ветровой дрейф),
- крен судна,
- изменение курса на или под ветер,
- изменение скорости движения.
Угол βв между ДП судна и направлением вектора скорости движения называется углом ветрового дрейфа.
Чтобы обеспечить заданное направление движения судна, нужно внести поправку на ветровой дрейф, для чего изменить курс на величину угла дрейфа.
При бортовых ветрах, дующих под углом к ДП, меньшим 90°, точка приложения силы А из центра парусности смещается к носу, при углах более 90°, - к корме.
Это смещение Δι может быть определено выражением:
Δι =(0,25 - αк>/2π)L,где α -угол кажущегося ветра.
Центр парусности судна - геометрический центр площади надводного борта. От его расположения во многом зависит характер ветрового воздействия на судно.
На надводную часть корпуса движущегося судна действует поток воздуха, создающий давление (аэродинамическую силу), равнодействующая которого приложена к центру давления ЦД
Центр давления в общем случае не совпадает с центром парусности и центром тяжести судна.
В зависимости от формы корпуса, расположения палубного груза и дифферента центр парусности может располагаться как впереди, так и позади центра тяжести, а положение центра давления относительно центра парусности зависит от направления кажущегося ветра.
Центр давления совпадает с центром парусности только при бортовых ветрах.
При носовых курсовых углах кажущегося ветра центр давления перемещается в нос от центра парусности, при кормовых - в корму.
Чем острее курсовой угол ветра, тем дальше от центра парусности отстоит центр давления.
Направление аэродинамической силы не совпадает с направлением кажущегося ветра и составляет с диаметральной плоскостью угол, больший курсового угла ветра.
Продольная составляющая Rax аэродинамической силы увеличивает или уменьшает сопротивление движению судна.
Поперечная составляющая Ray вызывает дрейф судна в подветренную сторону и создает момент Ma = Rаyli, который в зависимости от положения центра давления относительно центра тяжести разворачивает судно на ветер или под ветер, тем самым уменьшая или увеличивая угол дрейфа.
Центр парусности -точка равнодействия силы давления ветра на корпус
Исследования показывают, что для большинства грузовых судов существуют следующие две закономерности:
Рис. Реакция судна на воздействие ветра: а - уваливающееся судно; б - самоприводящееся судне
1. Если центр парусности располагается впереди миделя, что свойственно судам в балласте, то при курсовых углах кажущегося ветра 0-60° аэродинамический момент отрицательный и больше гидродинамического момента (Ма>Мк), вследствие чего суммарный момент Мк-Ма также отрицательный (уваливающий).
Чтобы удержать судно на курсе, руль нужно переложить на ветер (рис."Реакция судна на воздействие ветра", а), такие суда называют уваливающимися, а свойство судна - "увальчивость".
2. При положении центра парусности впереди миделя и курсовых углах ветра 60-180° аэродинамический момент либо положительный, либо отрицательный, но меньше гидродинамического момента (Мк>Ма) и, следовательно, суммарный момент Мк±Ма положительный (приводящий).
Для удержания судна на курсе руль нужно переложить под ветер. Суда такого типа называют самоприводящимися, а поведение судна при ветре - "рыскливость".
3. Если центр парусности располагается позади миделя, то на всех курсовых углах ветра аэродинамический момент положительный, а если и отрицательный, то меньше гидродинамического момента (Мк>Ма), вследствие чего суммарный момент Мк±Ма всегда положительный (приводящий).
Для удержания судна на курсе руль нужно также переложить под ветер.
Данные ситуации справедливы для обычных грузовых судов.
Судно с большой парусностью в носовой части будет уваливаться и при ветре, дующем позади траверза.
11.3.1.3. Влияние ветра при движении по рекам
- Ветер при постоянном направлении в долине реки будет менять направление относительно судна, следующего по изгибам этой реки.
- При движении судна около устьев рек и речек, мимо оврагов и балок, особенно мимо высоких берегов, может подуть сильный, меняющийся по направлению шквальный ветер.
- Ветер, отраженный от высоких причальных стенок, от высокого берега, может резко менять свое направление, завихряться, изменяться по силе, а иногда совсем прекращаться. Это часто ощущается при входе в камеру шлюза из нижнего бьефа.
- Шквал, т. е. внезапное появление сильного ветра или резкое изменение его направления или силы, опасен для мелких судов.
Особенно опасен шквал с частыми изменениями направления и скорости ветра по сравнению с ранее действующим ветром.
Сильнее всего шквал действует вначале и особенно после штиля.
- Брызги, переносимые ветром, мешают управлению маломерным судном. Они попадают на карты, приборы, заливают ветровое стекло.
- Ветер осложняет подход судна к причалу, шлюзование и другие операции.
11.3.1.5. Влияние ветра на судно при движении задним ходом
При движении задним ходом центр гидродинамических сил смещается ближе к корме, поэтому у большинства судов с развитой надстройкой при движении задним ходом ветровой момент направлен в сторону ветра, т.е. корма идет на ветер, нос под ветер.
За счет увеличения плеча ветрового момента при движении задним ходом корма разворачивается на ветер лучше, чем нос на переднем ходу, что необходимо учитывать при маневрировании.
Судоводитель может изменять величину ветрового момента, изменяя режим работы движителей.
Увеличение оборотов во время маневра влечет перемещение центра гидродинамических сил в сторону направления движения судна.
Если в это время ветровой момент направлен на ветер, он будет расти за счет увеличения плеча ветрового момента и разворот судна на ветер будет происходить быстрее.
Если ветровой момент направлен в сторону ветра, увеличение оборотов движителей приведет к уменьшению плеча ветрового момента и уклонение судна в сторону ветра будет медленнее или прекратится.
11.3.1.6. Влияние ветра на судно при циркулции
Ветер оказывает существенное влияние на элементы циркуляции судна.
Если циркуляция выполняется против ветра (рис.Циркуляция судна против ветра), то
- выдвиг циркуляции уменьшаетcя,
- а потребная акватория увеличивается как в сторону действия ветра, так и перпендикулярно ей
Если циркуляция выполняется при ходе против ветра, прямое смещение циркуляции уменьшается, а диаметр циркуляции увеличивается.
Рис.Циркуляция судна против ветра
Если циркуляция судна выполняется по ветру (рис."Циркуляция судна по ветру"), то
- выдвиг циркуляции увеличивается,
- резко растет и потребная акватория в направлении движения и перпендикулярно действию ветра.
При ходе по ветру прямое смещение и диаметр циркуляции увеличивается.
Рис. Циркуляция судна по ветру
При бортовом ветре (рис."Циркуляция судна при боковом ветре") циркуляцию судна необходимо выполнять «на ветер», т.к. в этом случае ее можно осуществлять на ограниченной акватории.
При выполнении циркуляции «по ветру», вследствие значительного дрейфа судна от действия ветра потребная акватория значительно возрастает.
Рис.Циркуляция судна при боковом ветре
Если циркуляция выполняется при бортовом ветре, то небольшое увеличение прямого смещения дает:
◊ уменьшение диаметра циркуляции при повороте на ветер,
◊ увеличение диаметра циркуляции при повороте под ветер.
При ветровом волнении диаметр циркуляции увеличивается.
При выполнении маневров на переднем ходу на малых скоростях при сильном ветре, ветровой момент Мв может быть больше момента руля Мр, и тогда судно теряет управляемость.
При повороте на ветер, крупное пассажирское судно работая движителями «враздрай» в сторону поворота, при ветре силой более 6 баллов (10 м/с) и более, теряет управляемость.
Судоводитель должен знать:
- минимальные скорости движения, удерживающие судно на курсе, при ветрах разной силы;
- безопасный курсовой угол ветра для движения с минимальной скоростью;
- минимальную скорость на циркуляции,обеспечивающую управляемость в течении всего маневра.
11.3.1.5.Потеря управляемости при ветре
Под потерей управляемости при ветре понимают неспособность судна держаться на заданной линии пути или поворачивать в желаемом направлении.
Если поперечная сила руля или ее момент не в состоянии компенсировать суммарное действие аэродинамических и гидродинамических сил и моментов на корпусе судна, то судно потеряет управляемость.
У уваливающегося судна аэродинамический и гидродинамический моменты действуют в противоположных направлениях.
Для компенсации их разности достаточно перекладки руля на небольшой угол.
С усилением ветра дрейф судна увеличится, для удержания его на заданной линии пути потребуется еще большая перекладка руля на ветер.
Однако по мере разворота судна к ветру его скорость будет падать, а поперечная гидродинамическая сила на корпусе уменьшаться, что при достаточной силе ветра может привести к ситуации, в которой никакой дальнейшей перекладкой руля удержать судно на заданной линии пути будет невозможно.
Перед потерей управляемости у уваливающегося судна будет наблюдаться максимальный угол дрейфа, за которым последует снос с линии пути.
У рыскливого (самоприводящегося) судна аэродинамический и гидродинамический моменты действуют согласованно, стремясь привести судно к ветру.
Для их компенсации требуются большие углы перекладки руля под ветер.
При сильном ветре перекладки руля может не хватить, чтобы уравновесить аэродинамический и гидродинамический моменты на корпусе, т. е. судно будет неспособно повернуть под ветер.
Таким образом, если у уваливающегося судна потере управляемости предшествует максимальный угол дрейфа, то у рыскливого (самоприводящегося) судна - максимальный угол перекладки руля.
Судоводители должны учитывать и то, что существуют опасные курсовые утлы ветра, при которых наблюдается либо максимальный угол дрейфа, либо максимальный угол перекладки руля.
Это связано как с величиной силы давления ветра, так и с плечом l1.
Для уваливающихся судов опасными являются курсовые углы кажущегося ветра 40 - 60°, для рыскливых (самоприводящихся) - 120 - 150°.
Следует отметить также, что потеря управляемости судном зависит не от абсолютной скорости ветра, а от отношения скорости ветра к скорости судна.