Михайлов В.С, Кудрявцев В.Г, Давыдов В.С. Навигация и лоция

Подождите немного. Документ загружается.

рекомендуется пользоваться специальными штормовыми диаграммами, которые

разрабатываются для судов каждой конкретной серии.

10. → В тех случаях, когда продолжение рейса в штормовых условиях становится опасным для

людей и судна, применяется способ штормования. Наиболее распространенным является

штормование на острых носовых курсовых углах, поскольку судно в этом случае лучше

управляется, более устойчиво на курсе, сохраняет остойчивость, имеет меньший размах

бортовой качки. Вместе с тем, если скорость не будет снижена, удары волн о корпус и заливание

палубы могут достичь максимальной силы.

11. → При штормовании против волны наиболее безопасной является минимальная скорость, при

которой судно еще слушается руля. Если при этом судно испытывает значительную

заливаемость, удары волн о днище и корпус, рекомендуется изменить курс судна.

Крупнотоннажным судам, у которых в силу неравномерной загрузки изгибающие моменты,

действующие на корпус, близки к предельно допустимым, рекомендуется штормование на

курсовом угле волнения более 35÷45°.

12. → Штормовать на кормовых курсовых углах могут суда с достаточной остойчивостью,

удовлетворяющей диаграммам безопасных скоростей и курсовых углах к волнению при

штормовом плавании на попутном волнении, предусмотренным в дополнении к информации об

остойчивости и прочности грузовых судов. При этом периоды качки несколько увеличиваются,

судно не испытывает ударов волн, его скорость может приближаться к эксплуатационной, на

палубу попадает меньше воды. Однако, на попутном волнении уменьшается метацентрическая

высота на вершине волны, снижается устойчивость судна на курсе, оно хуже слушается руля,

возрастает рыскливость, попытки удержать судно точно на курсе обычно бывают бесполезными

и только приводят к усиленной работе рулевой машины. В этом случае ручное управление рулем

предпочтительнее автоматического.

13. → Опасно штормовать на попутном волнении судам с малым надводным бортом или имеющим

большие свободные поверхности жидких грузов, а также при возможности смещения груза.

Недопустимо выходить на курс по волне судам, у которых началось смещение груза, появился

статический крен или дифферент на нос.

14. → Выбор безопасной скорости и курсового угла при штормовом плавании судна на попутном

волнении рекомендуется производить по диаграммам А.И. Богданова, специально составляемым

для каждого конкретного типа судна.

15. → Существенные изменения остойчивости, качки и управляемости на попутном штормовом

волнении в определенных случаях могут иметь опасный характер и привести к возникновению

аварийной ситуации, которой обычно предшествует одно из следующих 3-х явлений или их

комбинация:

o значительное изменение или потеря поперечной остойчивости при прохождении

вершины волны вблизи миделя судна. Наиболее опасным в этом отношении является

движение судна на волнах, длина (λ) и скорость ( С) которых близки, соответственно, к

дине (L) и скорости (V) судна. При этом время (t

) пребывания судна с пониженной ниже

опасного уровня остойчивостью за кажущийся период волны (τ

) может оказаться

больше, чем время (t

ОП

), потребное ему на наклонение из вертикального положения на

опасный угол крена или на опрокидывание;

o основной или параметрический резонансы бортовой качки, когда, соответственно, τ

или τ

= τ

С/2

;

o захват волной, потеря управляемости и самопроизвольный неуправляемый разворот

судна лагом к волне – «брочинг». Наиболее опасным является захват на переднем склоне

волн, имеющих С > V и λ = 0,8 + 1,3L.

Основными признаками изменения поведения судна на попутном волнении,

свидетельствующими о его недостаточной безопасности являются:

А. В случае недостаточной остойчивости:

• → неожиданное самопроизвольное увеличение крена при нахождении вершины отдельных волн

вблизи миделя судна, существенно превышающее значение предшествующих углов статического

крена или амплитуд качки;

• → длительное по сравнению с ¼ τ

наклонение судна на борт, задержка (зависание) в

положении максимального крена и медленное возвращение в исходное состояние. Такие

наклонения, в зависимости от наличия начального крена, вызванного несимметричной загрузкой,

давлением ветра или иными причинами, могут быть ассиметричными.

Б. В случае основного или параметрического резонансов бортовой качки:

• → значительное возрастание амплитуд бортовой качки судна в случаях, когда ее период τ

приблизительно равен (основной резонанс) или вдвое превышает (параметрический резонанс)

кажущийся период волны τ

В. В случае «брочинга»:

• → значительные колебания скорости при прохождении волны относительно судна, его

тенденция к разгону на переднем склоне попутной волны;

• → ухудшение устойчивости на курсе и стремление судна развернуться лагом к волне,

увеличение скорости и амплитуд перекладки руля, потребных для удержания судна на курсе

(судно плохо слушается руля).

Для каждого судна при фактической загрузке и соответствующей ей диаграмме статической

остойчивости на тихой воде в реальных условиях штормового плавания на попутном волнении,

возможна зона скоростей и курсовых углов волны, в которых отсутствуют условия для возникновения

перечисленных выше явлений и плавание будет безопасно.

Поэтому, оценку остойчивости и определение таких зон при штормовом плавании рекомендуется

производить по диаграммам Богданова при загрузке судна перед выходом.

Следует отметить, что эти диаграммы в явном виде не учитывают явление «брочинга». Однако

получаемые по ним рекомендации по снижению скорости хода и выбору курсового угла волны

являются полезными для его предотвращения. Поэтому капитанам судов с L < 60 м рекомендуется

выбирать скорость и курсовой угол волны ближе к центру безопасной зоны и внимательно следить за

первыми признаками проявления «брочинга», чтобы своевременно принять дополнительные меры

безопасности. Рекомендуется не допускать статического дифферента на нос, а в случае захвата судна

волной, резко сбавить скорость, в критических случаях – дать задний ход.

Кроме перечисленных – для всех судов при штормовом плавании на попутном волнении –

рекомендуется выполнять следующие общие мероприятия:

• 1) → уменьшить до минимума свободные поверхности жидких грузов;

• 2) → ликвидировать или максимально уменьшить статический крен от несимметричной

загрузки, а также дифферент на нос;

• 3) → изменение курса с попутного или на попутный к волне производить таким образом, чтобы в

интервале курсовых углов волны 180°±45° поворот осуществлялся плавно и судно имело

скорость, соответствующую безопасной зоне диаграмм;

• 4) → проверить надежность крепления грузов и водонепроницаемых закрытий;

• 5) → по возможности не допускать попадания больших масс воды на палубу, а также

обледенения надводной части судна;

• 6) → не допускать перегрузки судна, приводящей к уменьшению высоты надводного борта.

Во время поворота в условиях шторма качка судна может стать особенно резкой. При выполнении

поворота наиболее опасным является положение судна лагом к волне, когда кренящий момент от

давления ветра достигает максимума.

Поворот в условиях шторма рекомендуется выполнять после определения направления ветра и

волнения, реакции судна на ветер, характера волнения (средний период и длина волн, периодичность

более крупных волн), диапазонов курсов и скоростей, при которых наблюдается усиленная качка.

Изменение курса с попутного или на попутный к волне следует выполнять таким образом, чтобы в

интервале курсовых углов волнения 180°±45° поворот осуществлялся плавно с небольшим

динамическим креном. При этом скорость судна должна быть такой, чтобы после поворота оно не

оказалось в положении статической постановки на волну или в условиях основного или

параметрического резонансов бортовой качки.

При двухмерном регулярном волнении поворот рассчитывают так, чтобы судно прошло

резонансную зону бортовой качки при курсовом угле волнения 90° на относительно спокойном

волнении с максимальной скоростью поворота. При сильном нерегулярном волнении поворот

выполняют с таким расчетом, чтобы судно проходило лагом к волне в период, когда волны меньше.

При плавании против волны и совпадении направления бега волн с направлением ветра поворот

совершают как влево, так и вправо, предварительно позволив судну несколько увалиться под ветер и

уменьшив ход до минимально возможного. Если направление ветра не совпадает с направлением бега

волн, до начала выполнения поворота нужно привестись к ветру. В обоих случаях поворот следует

начинать, переложив руль на борт и дав полный ход, в момент, когда корма окажется на обратном

склоне последней из серии наиболее крупных волн.

При плавании в штормовых зонах наряду с использованием штормовой диаграммы Ремеза и

диаграмм Богданова, необходимо учитывать все рекомендации хорошей морской практики,

обобщающие многолетний опыт мореплавания.

При плавании в штормовых условиях периодически производится контрольная откачка льял.

Выводы

1. Плавание судна по ортодромии является наиболее коротким по расстоянию, но далеко не всегда

самым коротким по времени и самым безопасным для судна.

2. Оптимальная скорость судна выбирается с учетом требований предупреждения столкновений

судов, гидрометеорологических факторов и экономических соображений.

3. Под зоной чрезмерного сближения с целью (с другим судном) в открытом море понимается

расстояние до нее (до него) менее 4 миль.

4. Основной метод контроля за местом судна в открытом море – корректируемое счисление.

5. Предельная (Р = 0,95) радиальная погрешность текущего места судна в открытом море не

должна превышать 4,0 мили.

6. Счисление координат судна при плавании в высоких широтах осуществляется в

квазигеографической системе координат.

7. Волноветровые потери скорости судна зависят от курсового угла ветра и волнения и

максимальны в диапазоне 0° ≤ q

≤ 45°.

8. Своевременное уклонение судна от штормовой зоны ураганов и тропических циклонов – одна из

главных обязанностей судоводителя.

9. При плавании в штормовых зонах наряду с использованием штормовой диаграммы Ю.В. Ремеза

и диаграммы А.И. Богданова, необходимо учитывать все рекомендации хорошей морской

практики, обобщающие многолетний опыт мореплавания.

ГЛАВА 34. НАВИГАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЛАВАНИЯ СУДНА НА

МОРЯХ С ПРИЛИВАМИ

34.1. Физическая сущность явления приливов и отливов

Периодические колебания уровня моря, возникающие в результате совокупного действия сил

притяжения Луны и Солнца на водные массы, называются приливами (процесс повышения уровня

воды) и отливами (процесс понижения уровня воды).

Впервые теория приливов была разработана английским физиком, астрономом и математиком

Исааком Ньютоном (04.01.1643÷31.03.1727) в его труде «Математические начала натуральной

философии» (изд. 1687 г.).

Теория Ньютона была дополнена французским астрономом, математиком и физиком Пьером

Симоном Лапласом (28.03.1749÷05.03.1827) в его пятитомном труде «Трактат о небесной механике»

(1798÷1825).

В соответствии с законом всемирного тяготения Луна и Солнце притягивают к себе каждую

частицу Земли с силой (F) пропорциональной их массам (М) и обратно пропорциональной квадрату

расстояния между Луной (Солнцем) и данной частицей Земли.

(34.1)

где М – масса Луны (7,35 ÷ 10

г) или Солнца (1,989 ÷ 10

г);

d – расстояние от частицы Земли до центра Луны (384.404,377 км) или Солнца (149.597.807 км);

k – коэффициент тяготения.

Приливообразующая сила Солнца примерно в 2,17 раза меньше, чем приливообразующая сила

Луны.

Под влиянием приливообразующих сил только Луны водная оболочка Земли теряет свою

сферическую форму и принимает вид приливного эллипсоида, который своей большой осью всегда

располагается в сторону Луны.

Из рис. 34.1. следует, что наибольшие приливы в течении лунных суток (24 ч 50 м) – при условии

нахождения Луны в плоскости экватора Земли – будут наблюдаться именно на экваторе и уменьшаются

по направлению к полюсам.

Но на явление приливов и отливов влияет и Солнце с приливообразующей силой в ~ 2,17 раза

меньшей, чем у Луны, в течении солнечных суток (24 ч 00 м).

Рис. 34.1. Приливообразующая сила Луны

Таким образом, приливы на Земле являются совокупными лунно-солнечными и периодически

изменяются в зависимости от взаимного расположения в пространстве Луны, Солнца и Земли.

В полнолуние и новолуние (рис. 34.2), когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной линии,

приливные эллипсоиды Луны и Солнца складываются и вызывают наибольшие приливы, которые

называются сизигийными.

Рис. 34.2. Приливообразующая сила Луны и Солнца

Когда Луна будет в I-й или III-й (последней) четверти приливные эллипсоиды Луны и Солнца

направлены под углом 90° один к другому и величина прилива будет наименьшей. Такие приливы

называются квадратурными.

В промежутках между сизигиями и квадратурами приливы имеют промежуточные значения.

На приливно-отливные явления оказывают влияние:

1. → взаимное расположение Земли, Луны и Солнца;

2. → изменение склонения Луны;

3. → изменение расстояния между Землей и Луной;

4. → физико-географические условия (глубина моря, очертания берега и пр.).

Наибольшие приливы наблюдаются: в заливе Фанди (Атлантическое побережье Канады) – до 18

м; в Пенжинской губе (Охотское море) – до 12 м. Для Черного моря суммарная величина прилива

составляет около 12 см, а для Балтийского всего 5 см.

По своей периодичности приливы подразделяются на:

1. Полусуточные → в каждые лунные сутки бывает 2 полные и 2 малые воды. Такие приливы

преобладают в морях и океанах; хорошо выражены в Атлантическом океане и вдоль

Мурманского берега Баренцева моря;

2. Суточные → в течении лунных суток бывает 1 полная и 1 малая вода. Такие приливы

встречаются редко и, главным образом, в морях Тихого океана.

3. Смешанные → характеризуются более сложными приливо-отливными явлениями.

Распространены в Индийском и Тихом океанах.

По характеру изменения уровня воды приливы делятся на:

1. Правильные → при которых время роста (Т

) и время падения (Т

) высоты последующих

полных и малых вод одинаковы или почти одинаковы;

2. Неправильные → при которых указанные элементы прилива могут значительно отличаться.

34.2. Основные элементы прилива

Рис. 34.3. Основные элементы прилива

НГ –

нуль глубин. Условная поверхность, от которой даются отметки глубин на МНК. На

морях без приливов (В < 0,5 м) за НГ принимается средний многолетний уровень

моря. На морях с приливами (В ≥ 0,5 м) – НТУ;

НТУ –

наинизший теоретический уровень (наименьший из возможных по

астрономическим условиям);

СУМ –

средний уровень моря – полусумма высот ПВ и МВ, т.е.

(34.2)

ДУ –

действующий (мгновенный) уровень – уровень моря в данный физический момент.

Положение ДУ относительно НГ (НТУ) определяет величину прилива;

ПВ

–

высота полной воды

(34.3)

МВ

–

ПВ

МВ

) –

высота малой воды

(34.4)

разница между фактической глубиной моря в ПВ (МВ) и глубиной Н

указанной на

карте;

ПВ

–

глубина моря в полную воду

(34.5)

МВ

–

глубина моря в малую воду

(34.6)

–

глубина моря с карты

(34.7)

– основное уравнение глубины моря;

–

глубина моря в заданный момент

(34.8)

– высота воды (прилива) в заданный момент;

А –

амплитуда прилива – высота ПВ (МВ) от СУМ

(34.9)

– отклонение высот ПВ или МВ от СУМ;

В –

величина прилива

(34.10)

– разность уровней смежных ПВ и МВ;

–

время роста уровня – промежуток времени от момента (t

МВ

) наступления МВ до момента (t

ПВ

)

наступления последующей ПВ

(34.11)

–

время падения уровня – промежуток времени от момента (t

ПВ

) наступления ПВ до момента

МВ

) наступления последующей МВ

(34.12)

СТ

–

время стояния уровня — время, в течение которого уровень, дойдя до определенного предела,

остается неизменным;

–

период прилива – промежуток времени между одинаковыми положениями уровня (двумя

соседними ПВ или МВ).

В зависимости от величины τП приливы делятся на:

П –

полусуточные – имеющие в течение суток 2 МВ и 2 ПВ (т.е. τ

≈ ½ суток);

С –

суточные – имеющие 1 МВ и 1 ПВ;

НП

–

неправильные полусуточные – полусуточные приливы с заметной суточной разницей в

значениях соответствующих экстремумов уровня;

НС

–

неправильные суточные – суточные приливы, которые при малых δ становятся

полусуточными при существенном уменьшении их величин;

смешанные приливы – неправильные суточные и (или) НС.

П, С, НП, НС могут усложняться под влиянием мелководья, и тогда, к общему названию добавляют

слово «мелководный» (МП – полусуточный мелководный прилив).

Возраст прилива – промежуток времени между сизигией и максимальным приливом.

–

лунный промежуток – промежуток времени между предшествующей (верхней или нижней)

кульминациями Луны на данном меридиане и наступлением ближайшей ПВ.

ПЧ –

прикладной час – средний из лунных промежутков для данного пункта

(34.13)

ПВ –

полная вода – максимальный уровень в продолжение одного периода приливных колебаний.

МВ –

малая вода – минимальный уровень в продолжение одного периода приливных колебаний.

34.3. Неравенства приливов

Суточные (тропические) неравенства

Суточные (тропические) неравенства связаны с изменением склонения Луны ( ). Если ≠0, то

прилив трансформируется в неправильный полусуточный (НП). В течение лунных суток по-прежнему

образуется 2 полных (ПВ) и 2 малых (МВ) воды, но у них появляется разница, как в высотах, так и в Т

. В некоторых местах приливы становятся суточными (С). Наибольшее неравенство проявляется

тогда, когда

max(тропические приливы), а наименьшее – тогда, когда = 0 (Луна находится на небесном

экваторе) – экваториальные или равноденственные приливы.

Для явлений суточного неравенства Луны введены такие обозначения:

ВПВ – высокая полная вода; НПВ – низкая полная вода; ВМВ– высокая малая вода; НМВ – низкая

малая вода; А – большая амплитуда; а – малая амплитуда (относительно СУМ).

(34.14)

Высота среднего уровня Z

над НГ не равна полусумме высот смежных ПВ и МВ. Величины

приливов также не равны между собой (В – большие, в – малые).

(34.15)

Полумесячные (фазовые) неравенства

Полумесячные (фазовые) неравенства вызваны изменением положения Солнца, Луны и Земли

относительно друг друга. Когда все они находятся примерно на одной линии, наступают самые

большие сизигийные приливы. Они бывают 2 раза в месяц: в полнолуние ( = 15 дней) и новолуние (

= 30 дней).

Если линии, соединяющие систему «Солнце–Земля–Луна», составляют почти прямой угол (~ 90°),

приливы становятся наименьшими – квадратурными. Они также бывают 2 раза в месяц, когда Луна

находится в 1-й четверти ( = 7÷8 дней) и в последней четверти ( = 21÷23 дня).

Сизигийные и квадратурные приливы длятся по 2 суток до и после момента их наступления. В

остальное время приливы считаются промежуточными.

Характеристика прилива по возрасту Луны

Таблица 34.1

Сизигийные

Квадратурные

Промежуточные

= 28÷30÷2 дн.

= 5÷7÷9 дн.

= 3÷5; 10÷12 дн.

= 13÷15÷17 дн.

= 21÷23÷25 дн.

= 18÷20; 26÷28 дн.

Параллактические (месячные) неравенства

Параллактические (месячные) неравенства – связаны с изменением расстояний от Земли до

Луны и Солнца. Лунные приливы в перигее на 40% больше, чем в апогее, а солнечные – на 10%.

Расстояние Земля–Луна: max – 405.500 км; среднее – 384.319,22 ± 1,21 км; min – 363.300 км;

Расстояние Земля–Солнце: среднее – 149.597.870 км; (max ≈ 152 млн.км, min ≈147 млн.км).

Для Луны период такого неравенства составляет ~ 27,55 суток, для Солнца ~ 365,25 суток.

34.4. Таблицы приливов

На каждый год ГУНиО МО РФ издает таблицы приливов, которые позволяют предвычислять время

наступления и высоты ПВ и МВ в отдельных пунктах Мирового океана. Такие таблицы состоят из

нескольких томов (по районам Мирового океана). Каждый том состоит из 2-х частей и содержит ряд

вспомогательных таблиц.

Часть I. Содержит поясное время наступления и высоты ПВ и МВ для ограниченного числа

основных пунктов. Таблицы здесь составлены в виде ежегодника приливов на любой день года, и

выборки из них не требуют промежуточных расчетов.

Часть II. Содержит таблицы поправок для большого числа дополнительных пунктов, которые

объединены в группы по признаку подобия приливов. Один из пунктов каждой группы является

основным, возглавляет список и выделен жирным шрифтом. Рядом с ним в скобках сокращенно указан

характер прилива и стр. части I, где помещены о нем сведения. Предвычисление приливов в

дополнительных пунктах дает удовлетворительные результаты только при правильных (П) приливах.

Приливы в основных пунктах (выдержка)

Время 0-го пояса п. Брест φ = 48°23'N, λ = 4°29'W.

Таблица 34.2

Поправки для дополнительных пунктов

Таблица 34.3

Элементы прилива в дополнительных пунктах определяют в два этапа. Вначале в алфавитном

указателе находят порядковый номер дополнительного пункта (д.п. Нант – № 893) и по нему в таблице

1 части II «Таблиц приливов» выбирают название основного пункта (Брест – № 859) и поправки к

моментам и высотам ПВ и МВ. Затем в части I «Таблицы приливов» для основного пункта (п. Брест) на

заданную дату выбирают моменты и высоты ПВ и МВ, добавляют к ним поправки со своим знаком и

получают моменты и высоты ПВ и МВ в дополнительном пункте. Для некоторых дополнительных

пунктов расположенных в российских водах, значения высот уровня вод выбирают непосредственно из

части II «Таблиц приливов» по данным основного пункта, не прибегая к поправкам.

Поясное время для дополнительного пункта вычисляют путем прибавления поправок ко времени

наступления ПВ и МВ основного пункта, выбранных из части II на заданную дату. Оно не зависит от

поясного времени основного пункта и никаких дополнительных поправок для перевода времени из

одного пояса в другой не требуется. Номер пояса записан курсивом перед списком дополнительных

пунктов каждой группы.

Структура таблиц поправок для отдельных групп дополнительных пунктов неодинакова.

Отсутствие единообразия затрудняет расчеты и повышает вероятность ошибок.

Поэтому, прежде чем использовать «Таблицы приливов», следует изучить раздел «Общие

сведения» и ознакомиться с решением типовых задач.