Драчев В.Н. Учет циркуляции при плавании в стесненных районах

33

Рис. 6.6. Положение судна во время циркуляции

При смене курса лучше всего поворот производить с максималь-

ной перекладкой руля 20

о

. Совершая плавание в стесненных водах,

судно всегда следует с пониженной скоростью, поэтому перекладка

руля на 20

о

возможна. Рассчитывая поворот, судоводитель не всегда

может учесть и принять во внимание внешние силы, которые могут

воздействовать на судно при смене курса. По этой причине судно мо-

жет не вписаться в рассчитанную траекторию. Учитывая угол пере-

кладки руля, судоводитель всегда должен предусматривать дополни-

тельную перекладку руля в сторону увеличения при необходимости.

Перекладку в сторону уменьшения действия можно производить с

любой величины и в любой момент.

Для примера рассмотрен поворот судна на 90

о

и его положение на

траектории во время циркуляции.

34

В момент, когда курс судна изменен на 90

о

, центр тяжести судна

находится на расстоянии l

1

(выдвиг) от точки перекладки руля и на

расстоянии l

2

(прямое смещение) от линии первоначального движения,

измеренное по нормали к направлению движения (см. рис. 6.6). При

этом все время поворота перекладка руля остается неизменной.

Если провести касательную к циркуляции под углом 90

о

к линии

первоначального движения (до начала циркуляции), то в точке касания

траектории, которая выполнена при постоянно переложенном руле,

курс судна будет равняться величине от 100

о

до 150

о

в зависимости от

угла перекладки руля. Угол между диаметральной плоскостью судна и

вектором окружной скорости его центра тяжести называется углом

дрейфа (β).

Величины l

1

и β зависят от угла перекладки руля и скорости судна.

В своей верхней точке траектории центра тяжести курс судна будет

равен 90

о

+ β, но именно в этой точке, по предложенному методу, суд-

но должно лечь на курс равный 90

о

, а β - равняться нулю.

В практике для поворота судна на новый курс руль перекладыва-

ется на заранее рассчитанный угол, и к моменту, когда изменение

курса достигает величины более половины ∆К, угол перекладки руля

уменьшается, а к моменту выхода на заданный курс скорость поворо-

та одерживается путем перекладки руля на противоположный борт.

При уменьшении угла перекладки руля диаметр циркуляции меня-

ется в сторону увеличения, меняется и скорость поворота в сторону

уменьшения, линейная скорость увеличивается, а угол дрейфа умень-

шается. В результате этих изменений центр тяжести судна начинает

движение по кривой, которая отличается от первоначальной увеличе-

нием диаметра циркуляции. В конечном счете, движение центра тяже-

сти судна переходит на новую траекторию движения и в определен-

ный момент для того, чтобы лечь на новый курс, необходимо одер-

жать поворот судна. В результате этого скорость поворота судна

стремительно падает, а радиус циркуляции резко увеличивается и

стремится к бесконечности в тот момент, когда судно ложится на за-

данный курс.

Для оценки точности поворота и выхода на новый курс методом

касательных использована математическая модель балкера со сле-

дующими данными:

водоизмещение

длина

ширина

осадка носом

осадка кормой

33089 т,

182,7 м,

22,6 м,

10,1 м,

10,7 м.

35

Вначале выполнена циркуляция с перекладкой руля 20

о

. Данные

по траектории движения сняты с интервалом 5

о

. Построена кривая

циркуляции. Для выполнения поворотов ∆К (угол поворота) разложен

на составляющие, каждой из которых соответствует свой угол пере-

кладки руля для выхода математической модели судна на заданный

курс. В общем случае ∆К будет иметь вид:

∆К = ∆К

1

+ ∆К

2

+ ∆К

3

+∆К

4

,

где

∆К -

расчетный угол поворота;

∆К

1

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении 20

о

;

∆К

2

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении 10

о

;

∆К

3

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении «пря-

мо»;

∆К

4

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении 5

о

противоположного повороту борта.

Поворот на угол ∆К рассчитан по циркуляции при положении ру-

ля 20

о

, следовательно, все построения касательных выполнены к этой

траектории. Рассмотрены углы поворотов от 20

о

до 90

о

с интервалом

10

о

(таб. 6.2).

Для выполнения поворота порядок изменения положения руля

принят следующий:

1.

а)

при ∆К от 20

о

до 60

о

руль в положении 20

о

до того момен-

та, пока математическая модель судна не изменит курс на

½∆К, который соответствует ∆К

1

;

б)

при ∆К от 60

о

до 90

о

руль в положении 20

о

до того момен-

та, пока математическая модель судна не изменит курс на

⅔∆К, которое соответствует ∆К

1

;

величина ∆К

1

внесена в первую колонку второго столбца.

2.

При достижении величины угла поворота ∆К

1

наступает мо-

мент начала перекладки руля в положение 10

о

в сторону пово-

рота. Математическая модель судна продолжает поворот с

этим положением руля до тех пор, пока угол поворота не дос-

тигнет величины, которая на 10

о

менее заданного. На этот мо-

мент угол поворота равен ∆К

1

+ ∆К

2

и величина его внесена в

первую колонку третьего столбца.

3.

а)

Когда до величины заданного угла поворота остается 10

о

наступает момент начала перекладки руля в положение

«прямо»; математическая модель судна продолжает пово-

36

рот с этим положением руля до тех пор, пока не достигнет

величины заданного угла поворота. На этот момент угол

поворота равен ∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

=∆К и величина его внесена в

первую колонку четвертого столбца;

б)

Когда до величины заданного угла поворота остается 10

о

наступает момент начала перекладки руля в положение

«прямо»; математическая модель судна продолжает пово-

рот с этим положением руля до тех пор, пока не достигнет

величины, которая на 5

о

менее заданного. На этот момент

угол поворота равен ∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

и величина его внесена

в первую колонку четвертого столбца.

4.

а)

Когда до величины заданного угла поворота остается 5

о

,

руль перекладывается в положение 5

о

противоположного

борта; математическая модель судна продолжает поворот с

этим положением руля до тех пор, пока не достигнет вели-

чины заданного угла поворота или скорость поворота при-

близится к нулевой отметке. На этот момент угол поворота

равен ∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

+∆К

4

, и величина его внесена в первую

колонку пятого столбца;

б)

Когда до величины заданного угла поворота остается 10

о

,

руль перекладывается на 5

о

противоположного борта; ма-

тематическая модель судна продолжает поворот до тех

пор, пока не достигнет величины заданного угла поворота

или скорость поворота не достигнет нуля. На этот момент

угол поворота равен ∆К

1

+∆К

2

+∆К

4

, и величина его внесе-

на в первую колонку пятого столбца.

На каждый момент изменения положения руля сняты показания

параметров движения.

К построенной циркуляции с перекладкой руля 20

о

проведены ка-

сательные под углом равным каждому ∆К к линии первоначального

движения. Затем построены по три траектории движения математиче-

ской модели судна с выходом на заданный курс, сняты отстояния ко-

нечных точек поворотов по нормали к своей касательной. Полученные

величины внесены в таблицу 6.2.

Затем для оценки точности поворота и выхода на новый курс ме-

тодом касательных использована математическая модель танкера со

следующими данными:

водоизмещение

длина

77100 т,

242.8 м,

37

ширина

осадка носом

осадка кормой

32.2 м,

12.5 м,

12.5 м.

Вначале выполнена циркуляция с перекладкой руля 20

о

, данные по

движению фиксировались каждые 5

о

. Построена траектория движе-

ния. Для выполнения поворотов ∆К (угол поворота) разложен на со-

ставляющие, каждой из которой соответствует свой угол перекладки

руля для выхода математической модели танкера на заданный курс. В

общем случае ∆К будет равен:

∆К = ∆К

1

+ ∆К

2

+ ∆К

3

+ ∆К

4

,

где

∆К -

расчетный угол поворота;

∆К

1

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении 20

о

(при ∆К от 20

о

до 60

о

до того момента пока математи-

ческая модель судна не изменит курс на ½∆К; при ∆К от

60

о

до 90

о

до того момента пока математическая мо-

дель судна не изменит курс на ⅔∆К);

∆К

2

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении 10

о

(до

того момента пока угол поворота не достигнет величи-

ны, которая на 10

о

менее расчетного);

∆К

3

-

часть поворота (10

о

), выполненная с рулем в положении

10

о

противоположного повороту борта (оставшаяся

часть поворота до величины расчетного угла; при дос-

тижении величины расчетного угла движение останов-

лено, сняты данные);

∆К

4

-

часть поворота (10

о

), выполненная с рулем в положении

15

о

противоположного повороту борта (пока оставшаяся

часть поворота не достигнет величины расчетного угла;

при достижении величины расчетного угла или при ско-

рости поворота равном нулю движение остановлено,

сняты данные);

Порядок начала изменения положения руля такой же, как и на

предыдущей модели.

К построенной циркуляции с перекладкой руля 20

о

проведены ка-

сательные под углом равным каждому ∆К к линии первоначального

движения. Затем построены по две траектории движения математиче-

ской модели судна с выходом на заданный курс, сняты отстояния ко-

нечных точек поворотов по нормали к своей касательной. Полученные

величины внесены в таблицу 6.3.

36

Таблица 6.2

Изменение параметров движения мат. модели балкера при повороте

∆К

1

∆К

1

+∆К

2

∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

+∆К

4

Отст.

т-ки

от

касат.

Т-ка

касан.

на

траект.

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

20

о

10.2

10.6

10.10

09.99

28.4

28.7

--

20.2

15.3

--

9.70

9.82

--

13.7

18.5

--

20.1

20.0

--

9.72

9.74

--

6.8

4.1

-3.0

2.0

4.0

32.7

о

30

о

15.6

15.1

15.6

09.76

30.9

30.8

30.9

20.4

20.3

9.56

26.1

25.7

25.9

30.3

25.1

--

10.31

9.41

--

13.9

17.3

--

30.0

--

9.35

9.41

--

8.2

6.0

-4.0

2.0

3.8

44.5

о

40

о

20.3

09.52

31.7

30.1

9.14

24.4

40.2

35.1

--

8.98

9.00

--

13.4

16.7

--

40.0

--

8.02

9.12

--

7.7

4.7

3.0

2.0

5.0

52.5

о

50

о

25.1

25.6

09.29

09.27

31.7

40.0

40.5

40.2

8.77

8.76

8.75

23.5

23.6

50.4

45.0

--

8.73

8.67

--

12.6

16.3

--

50.1

50.0

--

8.77

8.91

--

6.8

2.2

5.0

8.0

16.0

63.5

о

60

о

30.4

09.04

00.04

31.3

51.2

50.4

50.1

8.46

8.48

22.7

22.8

60.2

55.3о

--

8.48

8.44

--

12.6

15.2

--

60.0

59.6

--

8.59

8.86

--

5.8

-0.1

8.0

12.0

73.0

о

70

о

47.7

08.32

29.9

60.3

8.05

22.5

70.0

о

65.0

--

8.20

8.05

--

10.8

14.5

--

70.0

69.5

--

8.32

8.59

--

4.8

-0.1

10.0

13.0

20.0

83.5

о

80

о

53.1

53.6

54.4

08.13

08.11

08.09

29.5

70.4

70.2

70.1

7.85

22.0

80.0

75.1

--

8.07

7.89

--

11.6

14.4

--

80.0

78.9

--

8.26

8.48

--

3.6

-0.1

11.0

16.0

24.0

93.0

о

90

о

60.0

07.91

29.2

80.2

80.3

80.2

7.72

21.6

90.1

85.1

--

7.99

7.78

--

9.7

14.1

--

90.0

88.6

--

8.20

8.33

--

2.9

-0.1

14.0

20.0

26.0

102.0

о

37

Таблица 6.3

Изменение параметров движения мат. модели танкера при повороте

∆К

1

∆К

1

+∆К

2

∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

+∆К

4

Отст.

т-ки

от

касат.

м

Т-ка

касан.

на

траект.

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

20

о

10.2

13.35

17.4

--

20.0

--

13.06

--

3.2

--

18.0

--

13.80

--

-0.1

10.0

31.0

о

30

о

15.2

13.12

19.8

20.0

12.91

18.2

30.0

--

12.63

--

5.7

--

28.5

--

12.69

--

-0.1

08.0

18.0

40.5

о

40

о

20.0

12.89

21.2

30.0

12.42

18.6

40.0

--

12.21

--

7.0

--

39.3

--

12.30

--

-0.1

08.0

22.0

51.0

о

50

о

25.1

12.63

22.0

40.0

40.1

11.95

11.97

18.6

50.0

--

11.82

--

6.3

--

49.5

--

11.95

--

-0.1

14.0

28.0

62.5

о

60

о

30.3

30.1

12.36

22.5

50.1

50.2

11.57

11.55

18.4

60.0

--

11.49

--

7.1

--

59.6

--

11.64

--

-0.2

16.0

28.0

71.0

о

70

о

46.3

11.53

23.1

60.1

11.02

18.7

70.0

--

10.98

--

7.7

--

70.0

--

11.14

--

2.2

16.0

81.0

о

80

о

53.2

53.6

11.22

11.20

23.0

70.2

70.0

10.67

18.1

18.2

80.0

--

10.73

--

6.5

--

79.6

--

10.96

--

0.0

16.0

24.0

93.0

о

90

о

60.1

60.3

10.90

10.89

22.8

80.1

80.0

10.36

10.38

17.6

90.1

--

10.57

--

5.5

--

89.2

--

10.77

--

-0.2

20.0

32.0

102.0

о

38

Таблица 6.4

Изменение параметров движения мат. модели RO - RO при повороте

∆К

1

∆К

1

+∆К

2

∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

∆К

1

+∆К

2

+∆К

3

+∆К

4

Отст.

т-ки

от

касат.

м

Т-ка

касан.

на

траект.

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

Измен.

курса,

градус.

Линейн

скор.

узлы

Скор.

повор.

гр/мин

20

о

10.1

12.15

25.7

--

20.2

--

11.88

--

12.6

--

20.1

--

11.89

--

8.6

-2.0

29.0

30

о

15.2

11.94

29.9

--

30.1

--

11.60

--

8.6

--

28.8

--

11.59

--

-0.6

2.0

4.0

40.0

40

о

20.4

11.70

33.0

25.4

11.53

32.2

40.1

--

11.29

--

8.6

--

38.3

--

11.29

--

0.0

5.0

8.0

51.0

50

о

25.0

25.6

11.57

35.0

35.2

11.16

11.14

32.7

50.1

--

10.98

--

9.4

--

49.2

--

11.00

--

-0.3

8.0

10.0

60.0

60

о

30.4

11.27

36.7

45.4

10.79

32.8

60.3

--

10.69

--

10.1

--

59.5

--

10.97

--

-0.8

7.0

12.0

70.0

70

о

35.4

11.06

37.9

55.6

55.1

10.46

10.48

32.3

32.4

70.0

--

10.44

--

10.8

--

69.0

--

10.54

--

-0.3

14.0

16.0

80.0

80

о

53.6

53.0

10.32

10.34

39.6

65.3

9.99

10.01

34.5

34.4

80.2

--

9.99

--

12.1

--

80.0

--

10.09

--

3.2

4.0

9.0

92.5

90

о

60.2

10.09

39.5

75.1

75.2

9.74

9.72

33.2

90.2

--

9.84

--

11.7

--

90.0

--

9.91

--

3.3

6.0

102.5

39

Порядок начала изменения положения руля такой же, как и на

предыдущей модели.

К построенной циркуляции с перекладкой руля 20

о

проведены ка-

сательные под углом равным каждому ∆К к линии первоначального

движения. Затем построены по две траектории движения математиче-

ской модели судна с выходом на заданный курс, сняты отстояния ко-

нечных точек поворотов по нормали к своей касательной. Полученные

величины внесены в таблицу 6.3.

Далее для оценки точности поворота и выхода на новый курс ме-

тодом касательных использована математическая модель RO-RO со

следующими данными:

водоизмещение

длина

ширина

осадка носом

осадка кормой

25400 т,

184.2 м,

30.6 м,

8.2 м,

8.2 м.

Вначале выполнена циркуляция с перекладкой руля 20

о

, данные по

движению фиксировались каждые 5

о

. Построена траектория движе-

ния. Для выполнения поворотов ∆К (угол поворота) разложен на со-

ставляющие, каждой из которой соответствует свой угол перекладки

руля для выхода математической модели танкера на заданный курс. В

общем случае ∆К будет равен:

∆К = ∆К

1

+ ∆К

2

+ ∆К

3

+ ∆К

4

,

где

∆К -

расчетный угол поворота;

∆К

1

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении 20

о

(при ∆К от 20

о

до 60

о

до того момента пока математи-

ческая модель судна не изменит курс на ½∆К; при ∆К от

60

о

до 90

о

до того момента пока математическая мо-

дель судна не изменит курс на ⅔∆К);

∆К

2

-

часть поворота, выполненная с рулем в положении 10

о

(до

того момента пока угол поворота не достигнет величи-

ны, которая на 15

о

менее расчетного);

∆К

3

-

часть поворота (15

о

), выполненная с рулем в положении

10

о

противоположного повороту борта (оставшаяся

часть поворота до величины расчетного угла; при дос-

тижении величины расчетного угла движение останов-

40

лено, сняты данные);

∆К

4

-

часть поворота (15

о

), выполненная с рулем в положении

15

о

противоположного повороту борта (оставшаяся

часть поворота до величины расчетного угла; при дос-

тижении величины расчетного угла или при скорости

поворота равном нулю движение остановлено, сняты

данные);

К построенной циркуляции с перекладкой руля 20

о

проведены ка-

сательные под углом, равным каждому ∆К к линии первоначального

движения. Затем построены по две траектории движения математиче-

ской модели судна с выходом на заданный курс, сняты отстояния ко-

нечных точек поворотов по нормали к своей касательной. Полученные

величины внесены в таблицу 6.4.

Таким образом, для оценки точности выхода на курс использова-

ны три математические модели. Следует обратить внимание на то, что

только заключительная часть поворота отличается углом перекладки

руля. Необходимость в этом возникает, чтобы «погасить» скорость

поворота.

Водоизмещение танкера больше водоизмещения балкера в 2,3

раза, поэтому для танкера силы и моменты, вызывающие изменение

курса судна при перекладке руля, должны быть больше.

У математической модели RO-RO при перекладке руля на 20

о

воз-

никает большая скорость поворота, которую необходимо «погасить» к

моменту выхода на заданный курс. По этой причине перекладка руля

на борт противоположный повороту начиналась при курсе, который

менее заданного на 15

о

.

У математических моделей танкера и RO-RO в первом случае, а у

балкера во втором случае, движение останавливалось в момент, когда

курс модели достигал заданного, чтобы снять данные. Но на всех мо-

делях при продолжении поворота с тем же положением руля курс мо-

делей не превышал 3,5

о

более заданного угла поворота в тот момент,

когда скорость поворота падала до нуля.

В тот момент, когда скорость поворота падает до нуля, математи-

ческим моделям судов необходимо возвращаться на заданный курс.

При этом действие возврата не увеличивает расстояния по нормали до

касательной.

У математических моделей танкера и RO-RO во втором случае, а у

балкера в третьем случае движение останавливалось в основном в мо-

мент, когда скорость поворота падала до нуля, а судно еще не достиг-

ло заданного курса. Т. е. силы и моменты, вызывающие изменение

Драчев В.Н. Учет циркуляции при плавании в стесненных районах

Подождите немного. Документ загружается.