Управление судном при плавании во льдах

Вид материала

Документы

Содержание Околка судов каравана. 1.4. Расчетные характеристики движения судна во льдах. Прямолинейное движение и прокладка ледовых каналов Безопасной возможной скоростью Достижимая скорость Допустимая скорость Безопасная возможная скорость М1 = 4,34∙10 кг, льдина той же толщины, D Процессы сжатия V0 — скорость движения на чистой воде, уз (м/с); h

Подобный материал:

• Особенности плавания судна во льдах. Общее положение, 44.54kb.
• Курсовая работа по управлению судном, 128.72kb.
• Рабочая программа итоговой государственной аттестации выпускников для специальности, 240.91kb.
• Василий И. Снопков Россия, Санкт-Петербург Март 18. 2010 Управление судном в шторм,, 110.35kb.
• Курс и скорость судна при плавании в штормовых условиях зависит от мореходных качеств, 24.09kb.
• Предотвращение загрязнения нефтью с судов при плавании в особых районах, 73.46kb.
• Конспект лекций по курсу «управление качеством», 1507.97kb.
• Конспект лекций по курсу «управление качеством», 1487.57kb.
• Курсовая работа по психодиагностике, 680.47kb.
• Непал или Заметки девушки в одиночном плавании, 4520.79kb.

Околка судов каравана. Околкой называется маневр ледокола, при котором он разру­шает лед, препятствующий судну идти за ледоколом, либо раздроб­ляет лед, сжимающий ведомое судно с бортов.

Потребность в околке может возникнуть при проводке судов во льдах сплоченностью 7 баллов и выше. В менее сплоченных льдах суда обычно могут застревать, лишь при проходе широких полос сплоченного битого льда или перемычек из отдельных больших полей. Околка может также понадобиться для предохранения от повреждений при сжатии в крупнобитом льду судов, находящихся в дрейфе.

Проводимые суда могут застревать в основном в трех случаях:

а) в канале за ледоколом быстро сбивается в плотную массу мелкобитый лед с включениями крупных льдин;

б) канал за ледоколом закрывается льдом под влиянием ветра или течения;

в) изгибы канала слишком крутые.

При околке судов применяются в основном три способа:

а) околка с захода;

б) околка кормой ледокола;

в) методом «циркуляции».





Рис. 1.11. Простейшие схемы
окалывания судна ледоколом:
I–IV позиции ледокола
При первом способе ледокол выходит из кильватерного строя и, описав циркуляцию вправо или влево, заходит с кормы застряв­шего судна. Пройдя вдоль его борта, подводит свою корму к фор­штевню окалываемого суд­на, после чего предлагает судну следовать за собой (рис. 1.11).

Этим же способом ледокол ока­лывает застрявшие су­да, на­хо­дящиеся впереди ледокола.

При втором способе ледо­кол проходит на заднем ходу кормой вдоль застрявшего судна, разрушая лед вдоль его борта, а затем, дав передний ход, предлагает судну следовать за собой. Этим же способом ледокол может окалывать и несколько судов, идущих за ледоколом.





Рис. 1.12.
Следующий (третий) способ околки применяется в условиях сильного и интенсивного сжатия льда, когда другие способы околки судна неэффективны, а ложиться в дрейф ледоколу и судну в ожидании улучшения ледовой обстановки опасно из-за навигационных опасностей неподалеку. В этом случае судно продолжает постоянно работать полным вперед, а ледокол начинает выполнять вокруг судна циркуляции (если позволяет радиус, то с положением руля «на борту» (рис. 1.12)). Циркуляция позволяет опытным способом найти максимального сжатия льда, пройти через эти точки и снять в них напряжения сжатия. Как правило, после 2–3 циркуляций сжатие у бортов судна снимается, и если мощность двигателей позволяет, то судно начнет движение вперед. В этот момент ледокол должен успеть занять место перед судном, продолжить его проводку лидированием. В начале этого движения, когда скорость судна минимальна, дистанция до форштевня судна должна поддерживаться ледоколом также минимальной, т. е. ледокол «держит» судно практически в струе своих винтов. По мере роста скорости ледокол должен увеличить и дистанцию, для чего у ледокола должен быть всегда запас мощности.

Если в проводке одного судна участвуют два ледокола, то маневр первого ледокола повторяет указанный выше, а маневр второго заключается в околке судна вдоль борта. Причем в условиях интенсивного сжатия близко к борту судна ни одному из ледоколов проходить нельзя. В этом случае двигатели судна работают по команде второго ледокола. При начале движения судна второй ледокол должен занять место перед судном, и поддерживая минимальную дистанцию разгонять его, а ледокол, выполнявший циркуляции, занимает место в голове каравана.

В условиях сжатия ледоколы продолжают проводку «уступом», т. е. второй, ведущий судно ледокол, следует в 30–50 метрах параллельно каналу лидирующего ледокола. Такая практика проводки характерна для района интенсивного сжатия льда. При околках в сжатии проходить близко (ближе 20–30 метров) вдоль борта судна нельзя, т. к. при застревании ледокола последний может «сложить» бортами с судном. А если это случилось, лед «сложил» суда, и они оказались без движения, то ледоколу не следует предпринимать попыток немедленно отойти от судна. Следует ждать улучшения ледовой обстановки, и только тогда делать попытки отойти от борта судна.

При выходе из зоны сжатия такого каравана ледоколам нужно перестроиться в строй «кильватера», т. к. прокладка второго канала будет больше не целесообразна.

Кроме указанных способов околки, могут быть многочисленные варианты этой работы, в зависимости от обстоятельств, в которых оказываются ледокол и проводимые суда.

Выбор способа околки принимается капитаном ледокола в зави­симости от ледовых условий и направления ветра.

Околка судна, идущего в кильватер ледокола, значительно быст­рее выполняется кормой; дав задний ход, ледокол тратит меньше времени на подход к застрявшему судну, так как не описывает циркуляции для подхода к судну с кормы. При околке кормой капи­тан ледокола должен помнить о риске повредить винты и руль ледо­кола.

Околка не освободит застрявшее судно, если ледокол не продвинулся вдоль его борта, а только приблизился своей кормой, вплотную к форштевню судна. В районе скул окалываемого судна лед может еще более спрессоваться из-за подхода ледокола. Когда же ледокол даст ход вперед, лед, гонимый струями воды из-под винтов, может образовать пробку перед судном, и оно не сдвинется с места.

В дрейфующих битых льдах ледокол может быстро освободить застрявшее судно, пройдя почти вплотную вдоль всего его борта на заднем ходу, оттесняя лед, удерживающий судно в районе его скуловых частей и у миделя.

Неблагоприятно для околки кормой нахождение застрявшего судна в канале в десятибальном льду или припае. Чтобы околка в этом случае была успешной, ледокол, если возможно, должен на заднем ходу вывести свою корму в лед за кромку канала и продви­нуться вдоль борта застрявшего судна.

Если же, следуя задним ходом по каналу, ледокол будет теснить битый лед к судну, а затем, дойдя до судна и дав ход вперед, еще более уплотнит лед в районе его скул, маневр успеха не даст. Заст­рявшее судно окажется в еще более затруднительном положении. Повторные движения ледокола по каналу могут оказаться вред­ными, так как при этом увеличится масса битого льда перед форштевнем застрявшего судна.

При околке судна, застрявшего в канале, кормой ледокол должен расширить канал и продвинуться вдоль борта судна возможно дальше. Освобождаемое судно легче всего пойдет вперед в том случае, если ледокол, пройдя вдоль всего борта судна, вытеснит часть мелкобитого льда за его корму, пока лед не даст трещину под кормой судна.

Проходя вдоль борта, капитан ледокола обязан проявлять боль­шую осторожность, чтобы не повредить окалываемое судно и не толкнуть его корму в лед. Успешная околка кормой зависит от умелого пользования двига­телями ледокола.

Заканчивая движение назад, капитан ледокола должен действовать в зависимости от состояния льда у борта судна. Если битый лед можно прогнать за корму окалываемого судна, то целесооб­разно дать на время полный ход назад.

Развив затем ход вперед, ледокол дает сигнал «Иду вперед, сле­дуйте за мной». Капитан окалываемого судна должен тронуться с места к моменту, когда корма ледокола поравняется с мидель-шпангоутом судна. Скорость хода ледокола не должна быть боль­шой, чтобы не забрасывать проводимое судно битым льдом, кото­рый может создать пробку перед только что околотым судном. Миновав окалываемое судно, ледокол не должен сразу же отры­ваться от него. Капитан ледокола, приступая к околке кормой, должен решить, с какого борта окалываемого судна он пройдет. Обычно целесооб­разно окалывать судно с подветренной стороны. Когда ледокол разобьет лед с подветренного борта, судно отжимается ветром в сторону разбитого льда, при этом слабеет сцепление со льдом наветренного борта и судно, дав ход, легко последует за ледоколом.

Околка с наветренной стороны применяется, когда ледоколу удобнее входить кормой в лед именно с этой стороны.

При околке с наветренной стороны судно не может навалиться на ледокол, но может быть прижато ветром ко льду. В этом случае для движения вперед судну необходимо преодолеть большое трение о лед, неразломанный ледоколом. При околке с наветра близкий проход ледокола также увеличивает давление льда на судно.

Околка с наветренной стороны трудна и тем, что ледокол дол­жен проходить почти вплотную вдоль борта окалываемого судна. С наветренной стороны очень трудно подвести корму ледокола к форштевню окалываемого судна, чтобы струями от гребных вин­тов отогнать лед, накопившийся перед носом судна. Застрявшему судну, ожидающему околки, рекомендуется давать ход только по команде с ледокола. Однако, промедление дать полный ход может привести к тому, что ока­лываемое судно не успеет использовать слабину льда, созданную ледоколом, и не войдет за ним в канал.

Околка с захода (носом ледокола) начинается с того, что ледо­кол, описав циркуляцию, приближается к окалываемому судну с кормы. Ледокол может также сначала развернуться в голове каравана, затем пройти контркурсом близко мимо окалываемого судна и второй раз развернуться сзади него. В этом случа окалы­ваемое судно начинает работать полным ходом вперед при проходе ледокола. Остальные суда по возможности идут следом за ним.

При околке с захода (носом) нужно иметь в виду следующее:

а) при выходе ледокола к окалываемому судну, последнее зара­нее должно дать малый ход вперед;

б) когда корма идущего вперед ледокола сравняется с мидель-шпангоутом окалываемого судна, по команде с ледокола судно дает полный ход вперед;

в) когда корма ледокола подводится к форштевню судна, нос его может резко покатиться в сторону кормы ледокола и даже нава­литься на него. Для предотвращения навала необходимо до про­хода кормы ледокола мимо форштевня судна руль на судне поло­жить на борт, противоположный окалываемому;

г) как только корма ледокола пройдет форштевень освобожден­ного судна, руль на судне перекладывается на окалываемый борт и судно, имея полный ход, выходит за ледоколом, держась в кильватер.

Если за кормой застрявшего судна имеется свободная вода или разреженный мелкобитый лед, судну рекомендуется, насколько это возможно, податься назад, чтобы при проходе окалывающего ледо­кола впереди судна было меньше битого льда.

Выбор целесообразного варианта околки зависит от ледовых условий, определяющих затрату времени на тот или иной маневр. В сплоченном льду быстрее описать одну полную циркуляцию хоро­шим ходом, чем дважды делать разворот ледокола.

Часто можно сократить время и облегчить маневр, выйдя из сплоченного льда, чтобы развернуться в более разреженном льду.

При околке носом с захода вначале целесообразно пройти встречным курсом вдоль застрявшего судна, чтобы, разломав лед, несколько ослабить его вблизи судна. Затем, развернувшись сзади судна, ледокол окалывает его уже для освобождения изо льда.

Околку с захода навстречу окалываемому судну нужно произ­водить параллельно борту в возможно наименьшем расстоянии от судна. Это расстояние выбирается в зависимости от характера льда, осадки застрявшего судна, прочности его корпуса, гребного винта и руля. Чем лучше ледокол управляется в данном льду, тем ближе он может пройти вдоль окалываемого судна.

Во избежание повреждения руля и гребных винтов окалываемого судна при наличии крупнобитого льда не следует проходить в непосредственной близости к его корме. Ледоколу нужно подхо­дить к корме судна под некоторым углом, соблюдая осторожность и постепенно выправляясь параллельно борту судна. Окалываемое судно должно все время проворачивать гребные винты на самом малом переднем ходу.

Независимо от расстояния до борта судна ледокол не должен проходить вдоль него большим ходом, так как при околке корпус окалываемого судна испытывает значительное напряжение от льда, раздвигаемого ледоколом. Кроме того, ледокол может резко укло­ниться («броситься») в сторону судна, встретив у борта судна сла­бый лед, который может дать трещины и по ним «поведет» ледокол.

При большой скорости ледокола это может привести к серьезной аварии от навала.

Капитан ледокола должен внимательно следить за состоянием льда между судами, помня, что окалываемому судну могут причи­нить повреждения отдельные льдины, упирающиеся острыми углами в его борт, когда на них окажет нажим сам ледокол.

При околке судов двумя ледоколами согласование их действий обеспечивает старший из капитанов, назначенный руководством ледовыми операциями.

В случае проводки сложного каравана околку застрявших в канале судов производит идущий за ними ледокол; концевой ледокол, кроме того, окалывает суда, идущие и за ним.

При околке судов всего каравана ледокол должен совершить два галса. Первый из них выгодно расположить с подветра на рас­стоянии 80–100 м от каравана, идя на повышенной скорости. Затем, развернувшись на курс, параллельный каравану, приблизиться к нему с той же подветренной стороны небольшим ходом и окалы­вать суда на близком расстоянии. Канал, проложенный в стороне от каравана на первом галсе, создает возможность движения льда и значительно ослабляет нажим его на суда от ледокола на вто­ром галсе, намного уменьшая опасность повреждения судов.

Когда капитан ледокола обнаружит, что лед проходим для судов без помощи ледокола, то с ведома руководства ледовыми операциями, он может предложить судам следовать самостоятельно, указав рекомендованные курсы. При этом капитан ледокола назна­чает старшим одного из капитанов судов, входящих в караван. В дальнейшем капитан ледокола обязан следить за самостоятель­ным движением судов, сообщать им дополнительные рекомендации, используя всю вновь поступающую информацию об изменении ледовой обстановки, и в случае необходимости быть постоянно готовым оказать судам помощь.


1.4. Расчетные характеристики движения судна
во льдах. Прямолинейное движение и прокладка
ледовых каналов

В отличие от плавания на чистой воде, когда скорость судна в основном зависит от мощности СЭУ, выбор оптимальной скорости хода судна в ледовых условиях имеет свою специфику.

Для транспортных судов, даже имеющих высокую ледовую категорию, скорость судна во льдах может ограничиваться ледовой прочностью корпуса, особенно в его носовой оконечности. В этом случае из-за опасения получить ледовые повреждения судно не всегда может развивать полную мощность. Поэтому у судов, плавающих во льдах, прочность корпуса и мощность СЭУ должны находиться в определенном соответствии. Иными словами, прочность корпуса должна быть такой, чтобы при движении во льдах в случае необходимости судоводитель мог наиболее полно использовать мощность СЭУ, не опасаясь повредить корпус.

При плавании в караване, чтобы обоснованно составлять ордер каравана и правильно выбирать оптимальные скорости движения судов в конкретных ледовых условиях, необходимо знать их ледовые качества, к числу которых относятся: ледовая ходкость и прочность, маневрирование и инерционные характеристики судна во льдах.

Как указывалось в главе 6.2 основными критериями, от которых зависит эффективность работы судна во льдах и которые определяют основное содержание ледового паспорта, являются безопасная скорость движения, минимальная безопасная дистанция проводки и способность корпуса выдерживать ледовые сжатия.

Безопасной возможной скоростью называется максимальная скорость, которую судно может развивать в заданных условиях при автономном плавании или во время движения в канале за ледоколом, не получая ледовых повреждений. Она определяется достижимой и допустимой скоростью хода судна.

Достижимая скорость — скорость, которую судно может развивать в заданных ледовых условиях при работе СЭУ на полную мощность.

Она зависит от мощности СЭУ, главных размерений, формы обводов корпуса и ледовых условий плавания.

Однако движение судна во льдах с достижимой скоростью может оказаться опасным для прочности корпуса, при ударах о лед судно будет получать повреждения.

В этих случаях судоводитель должен снижать мощность СЭУ для уменьшения скорости, чтобы избежать ледовых повреждении.

Допустимая скорость — это скорость, с которой судно может двигаться во льдах, не получая ледовых повреждений. Она зависит от массы судна, формы его обводов и ледовых условий, а также от прочности корпуса в районе воздействия льда.

Безопасная возможная скорость находится из сопоставления достижимой и допустимой скоростей.

Каждое судно по своим техническим данным способно преодолевать лед определенной толщины в соответствии с прочностью корпуса и мощностью СЭУ.

Толщина предельно проходимого ровного льда для судов, имеющих символ ледовых усилений, обычно указывается в судовой спецификации, или ледовом паспорте. Если такая информация отсутствует, максимальную льдопроходимость (при скорости непрерывного движения ≈ 2 уз) можно рассчитать:

(1.1)

где k — коэффициент, определенный по прототипу, по данным ААНИИ (для транспортных судов 0,067);

D — водоизмещение, т;

Р_е — тяга гребных винтов, кН;

В — ширина судна, м.

На льдопроходимости судна сказываются также фрикционные качества корпуса и винта, которые в значительной степени зависят от возраста судна, условий эксплуатации, времени, прошедшем после докования.

Все эти факторы с течением времени снижают ледовую ходкость судов.

Если СЭУ не развивает полную мощность (промежуточные режимы), толщина преодолеваемого льда определяется:

(1.2)

где h_i — толщина льда, преодолеваемая судном при i-й мощности СЭУ;

h_пр — толщина предельно проходимого ровного льда;

N_пх — мощность СЭУ на полном ходу;

N_i — мощность СЭУ в промежуточном режиме.

На характер и скорость движения судов оказывают влияние следующие характеристики ледяного покрова — сплоченность, торосистость, форма и горизонтальные размеры льдин, разрушенность, процессы сжатия.

Толщина льда является основным параметром, который применяется для характеристики состояния ледяного покрова в районах плавания.

Чем крупнее формы льда, тем опаснее столкновение с ними. Масса единичной льдины, кг

_(1.3)

где ρ — плотность льда, 940 кг/м³;

h — толщина льда, м.

D — диаметр льдины, м.

Льдина D = 20 м, толщиной 1,5 м (близкая к однолетнему льду) имеет массу М₁ = 4,34∙10⁵ кг, льдина той же толщины, D = 50 м имеет массу М₂ = 2,761∙10⁶ кг. Обломок поля D = 500 м имеет при:

толщине льда массу льдины

1,0 м 1,85 ∙ 10⁸ кг,

1,5 м 2,77 ∙ 10⁹ кг,

Процессы сжатия в открытом море связывают чаще всего с определенными направлением и скоростью ветра, который вызывает дрейф льдов и формирует зоны сжатия. Сжатия резко ухудшают условия плавания, приводят к вынужденным стоянкам судов, а в экстремальных случаях и к повреждению корпуса судна. Действие сил сжатия на судно проявляется в виде сил трения, увеличивающих ледовое сопротивление.

Действие сил трения при сжатиях:

R_тр = 2qkLf_тр,

где q — удельная нагрузка сил сжатия на 1 м ватерлинии, кн/м;

k — коэффициент ( ≈ 0,5);

L — длина судна, м.

f_тр — коэффициент трения.

Пример. Для судна L = 120 м, при умеренном сжатии 100 кН/м, и F_тр = 0,1 получим R_тр = 1200 кН, что превышает тягу винтов существующих типов транспортных судов.

При сжатии льдов могут образовываться отдельные нагромождения льдин — торосы. Торосистость морского льда является серьезным, а иногда и непреодолимым препятствием для плавания транспортных судов и даже ледоколов.

На скорость движения судов во льдах существенно влияет степень его разрушенности в процессе таяния.

Поворотливость судна во льдах отличается от поворотливости на чистой воде из-за силовой асимметрии взаимодействия корпуса с ледяным покровом. При взаимодействии корпуса судна со льдом для поддерживания движения судна необходимо преодолевать дополнительное сопротивление на разрушение, притапливание и раздвигание отдельных льдин. Это приводит к снижению маневренных возможностей судов. Ухудшается управляемость с увеличением толщины льда, и происходит уменьшение скорости хода судна.

Скорость судна при движении в сплошных льдах определяется выражением.

,

где V₀ — скорость движения на чистой воде, уз (м/с);

h — толщина льда, м;

h_пр — предельная толщина льда, преодолеваемая судном, м.

Диаметр циркуляции судна во льдах без применения ПОУ (пневмо-обмывающее устройство) определяется:

Д _л = Д _чв(1,17 + 0,66h²), (1.6)

где Д _л — диаметр установившейся циркуляции в ровном сплошном льду, м;

Д _чв — диаметр установившейся циркуляции на чистой воде, м;

h — толщина льда, м;

Применение ПОУ улучшает поворотливость судна во льдах, и диаметр циркуляции уменьшается почти на 20 %.

Выше перечисленные особенности плавания во льдах оказывают большое влияние на вопросы обеспечения безопасности плавания и эксплуатационные показатели рейса, поэтому от судоводителей требуется помимо четких знаний инерционно-маневренных характеристик своего судна знать и ледовые качества своего судна — ледовую ходкость.