Циркуляция судна

траектория центра масс судна при перекладке руля на некоторый угол и удержании его в этом положении. Ц. с. часто называется также сам процесс поворота судна, имеющий 3 периода: манёвренный (по времени совпадающий с продолжительностью перекладки руля), эволюционный (с момента окончания перекладки руля до момента, когда элементы движения перестают изменяться во времени) и установившийся. В первых 2 периодах траектория центра масс судна - линия переменной кривизны, в установившемся периоде - окружность (рис. ). Определение элементов Ц. с. (диаметр установившейся циркуляции D, тактический диаметр D т, выдвиг l 1 , прямое смещение l 2 , обратное смещение l з ) - важный этап оценки управляемости судна. Без знания этих элементов невозможно ведение прокладок курса судна, особенно при маневрировании. Элемент Ц. с. определяется расчётным путём и проверяется при ходовых испытаниях.

Лит.: Федяевский К. К., Соболев Г. В., Управляемость корабля, Л., 1963; Войткунский Я. И., Першиц Р. Я., Титов И. А., Справочник по теории корабля. Судовые движители и управляемость, 2 изд., Л., 1973.

Ю. Г. Дробышев.


Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Циркуляция судна" в других словарях:

    ЦИРКУЛЯЦИЯ СУДНА - 1. Траектория центра тяжести судна при перекладке и дальнейшем удержании в заданном положении руля или другого средства управления. 2. Процесс поворота судна. Циркуляцию судна подразделяют на 3 периода: 1 й, маневренный, по времени совпадает с… … Морской энциклопедический справочник

    - (от лат. circulatio круговращение) траектория перемещения центра тяжести судна во время поворота (одно из его мореходных качеств) или собственно процесс поворота судна. Параметры Ц. с. (диаметр, выдвиг, смещение) характеризуют управляемость судна … Большой энциклопедический политехнический словарь

    циркуляция судна - см. циркуляция корабля …

    - (от лат. circulatio круговращение) ..1) круговорот, круговращение, напр. циркуляция атмосферы, циркуляция крови2)] Движение жидкости или газа по замкнутой траектории, напр. воды и пароводяной смеси по трубам парового котла3) Траектория… … Большой Энциклопедический словарь

    - (лат., от circulus кружок). Круговое движение чего либо, напр. денег, их передача из рук в руки; циркуляция крови кровообращение. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЦИРКУЛЯЦИЯ круговое движение,… … Словарь иностранных слов русского языка

    - (судна) кривая, описываемая центром тяжести корабля (судна) с момента перекладки руля на заданный угол до прихода на новый курс, процесс поворота корабля со старого курса на новый. Характеризуется диаметром циркуляции и временем, необходимым для… … Морской словарь

    циркуляция корабля - (судна) кривая, описываемая центром тяжести корабля (судна) с момента перекладки руля на заданный угол до прихода на новый курс; процесс поворота корабля со старого курса на новый. Характеризуется диаметром циркуляции и временем, необходимым для… … Морской биографический словарь

    И; ж. [лат. circulatio] 1. к Циркулировать. Ц. крови, нагретого воздуха. Ц. товаров. Ц. воды в природе. Ц. слухов. 2. Мор. Кривая, описываемая судном при отклонении руля на какой л. угол. Судно описывает циркуляцию. Большой угол циркуляции. * * * … Энциклопедический словарь

    Судна, способность судна двигаться по заданной траектории; одно из мореходных качеств судна. В У. различают устойчивость на курсе (См. Курс судна) – возможность судна следовать прямолинейно, и поворотливость – способность изменять… …

    Судна, непрерывный учёт элементов движения судна (скорости, направления) и воздействий внешних сил с целью определения координат судна (счислимого места) без наблюдения береговых ориентиров и небесных светил (обсерваций (См. Обсервация)) … Большая советская энциклопедия

Изменение нагрузки на двигатель в период разгона судна может быть проиллюстрировано рис. 2.19. В установке с прямой передачей на ВФШ при отсутствии разобщительных муфт во время пуска двигателя одновременно начинает вращаться гребной винт. В первый момент скорость судна близка к нулю, поэтому нагрузка на дизель будет изменяться по швартовной винтовой характеристике до пересечения ее с регуляторной характеристикой двигателя (участок 1-2), соответствующей определенному положению рычага управления всережимным регулятором. Далее по мере увеличения скорости судна нагрузка снижается по регуляторной характеристике двигателя (участок 2-3). В точке 3 судно заканчивает разгон до скорости, определяемой винтовой характеристикой II. Дальнейший разгон до достижения требуемой скорости судна осуществляется по винтовой характеристике (участки 3-5 ÷ 13-14).Для этой цели рукоятка управления всережимным регулятором устанавливается в ряд промежуточных положений, соответствующих регуляторным характеристикам двигателя. Обычно на каждом промежуточном положении регуляторной характеристики двигателя делается выдержка, необходимая для достижения соответствующей скорости судна и для установления теплового состояния двигателя. Заштрихованные площадки соответствуют работе двигателя, затрачиваемой дополнительно для разгона судна. Ступенчатый разгон судна позволяет затрачивать меньшую работу двигателя и исключает вероятность его перегрузки.

Рис. 2.19. Изменение нагрузки на двигатель в период разгона судна

В случаях экстренного разгона судна рукоятка управления всережимным регулятором после запуска двигателя сразу переводится из положения в положение, соответствующее номинальной частоте вращения коленчатого вала. Рейка топливного насоса высокого давления передвигается регулятором в положение, соответствующее максимальной подаче топлива. Это приводит к тому, что изменение эффективной мощности и частоты вращения коленчатого вала в период разгона происходит по более крутой винтовой характеристике (на рис. 2.19 – по характеристике, соответствующей относительной скорости судна = 0,4). В точке 15 двигатель выходит на внешнюю номинальную скоростную характеристику двигателя. При дальнейшем разгоне судна нагрузка на двигатель будет изменяться по внешней номинальной скоростной характеристике двигателя (участок 15-14). Точка 14 характеризует нагрузку на двигатель по окончании разгона судна.

На рис. 2.19 показана динамика изменения нагрузки на двигатель в процессе разгона судна в предположении, что в одном случае (при медленном разгоне судна) нагрузки будут в основном определяться положением винтовой характеристики, а при быстром разгоне судна двигатель будет выходить на внешнюю номинальную скоростную характеристику. В этом случае двигатель перегружается по величине эффективного крутящего момента.

Выше рассматривался режим разгона при наличии ВФШ. Установка с ВРШ обеспечивает более быстрое протекание процесса разгона судна благодаря возможности полного использования эффективной мощности двигателей и получению более высоких тяговых характеристик судна.

Условия работы двигателя при разгоне судна зависят от способа управления подачей топлива и от закона перемещения органов управления двигателем.

Изменение нагрузки на двигатели при циркуляции судна. По характеру воздействия нагрузки на главные двигатели весь маневр циркуляции судна следует разделять на участки входа и выхода из циркуляции и участок движения с постоянным радиусом циркуляции. На первых двух участках двигатели работают на неустановившихся режимах, вызванных изменением скорости судна, угла дрейфа, угла перекладки руля. При сохранении радиуса циркуляции двигатели работают на установившихся режимах, отличных, однако, от тех, которые имели место во время хода судна на прямом курсе. При циркуляции судно движется не только по радиусу, но и с дрейфом; скорость его падает при той же частоте вращения гребного вала, гребные винты работают в косом водяном потоке, КПД их снижается. В связи с этим нагрузка на двигатель возрастает. Увеличение нагрузки на двигатель зависит от скорости, от форм обвода корпуса судна, конструкции рулей и угла их перекладки.

Кривая линия, которую описывает центр тяжести судна при перекладке руля на некоторый постоянный угол, называется циркуляцией. Различают три следующих характерных периода циркуляции судна. Маневренный, в течение которого происходит перекладка руля (10-15 сек при перекладке на борт). Эволюционный, в течение которого изменяются координатные параметры судна (угол дрейфа судна и его угловая и линейная скорости).

Он начинается с окончания перекладки руля и заканчивается примерно после изменения курса судна на 90-120°. Установившийся, в продолжение которого координатные параметры судна остаются неизменными. Кривая при этом приобретает форму правильной окружности, диаметр которой называется диаметром установившейся циркуляции Dц (рис. 41). Он является мерой поворотливости судна и выражается в длинах корпуса судна.


Циркуляция судна характеризуется: тактическим диаметром DT - расстоянием по прямой между линией первоначального курса и диаметральной плоскостью судна при повороте на 180°, D = 1,1 Dц; выдвигом 11 - расстоянием между положением центра тяжести судна в момент начала перекладки руля и диаметральной плоскостью судна при изменении курса на 90°, l1 = 0,6 / 1,20ц; прямым смещением l2 - расстоянием, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса при повороте на 90°, l2 = 0,25 + 0,5 Dц, и обратным смещением l³ - расстоянием, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса при циркуляции в сторону, противоположную повороту, l³ ~ до 0,1 Dц.

Судно на циркуляции всегда приобретает дрейф, при этом диаметральная плоскость его располагается не по касательной к окружности (его носовая часть всегда находится внутри циркуляции).

Угол между диаметральной плоскостью судна и касательной к циркуляции называется углом дрейфаф. Вследствие этого судно на циркуляции занимает полосу, значительно большую, чем ширина судна. Угол дрейфа и обратное смещение всегда надо учитывать при производстве маневров на ограниченных акваториях.

На циркуляции уменьшается скорость судна до 35% при неизменном числе оборотов движителей и появляется крен. У водоизмещающих судов крен возникает на тот борт, который находится с внешней стороны циркуляции, и может достигать значительной величины. Циркуляция судна характеризуется еще и своим периодом.

Этот период - промежуток времени, в течение которого судно описывает полную циркуляцию, т. е. от момента фактического начала поворота до момента прихода судна на первоначальный курс.

Во время плавания редко приходится производить полную циркуляцию, но ее элементы необходимо учитывать, когда предстоит менять курс (делать поворот судна).

При графическом счислении учитывают величину тактического диаметра циркуляции Dт или ее радиус

Определение элементов циркуляции

Элементы циркуляции обычно определяют в период ходовых сдаточных испытаний на трех основных скоростях (полной, средней и малой) переднего хода и при перекладке руля на 15° и «на борт» (на предельный угол) в обе стороны для судов с одним и тремя винтами и в одну - для судов с двумя и четырьмя винтами.

Существует несколько способов определения элементов циркуляции. Наиболее распространенными из них являются: способ подвижного базиса; по двум горизонтальным углам; по створу и горизонтальным углам.


Рис. 42


Способ подвижного базиса заключается в следующем. В районе испытаний устанавливается буй. На судне на известном расстоянии друг от друга (назовем его базисом) находятся два наблюдателя с секстанами (один в носовой части, а другой на корме). Судно идет на некотором расстоянии от буя на заданной скорости, и по команде руководителя испытаний, обычно через 20-25 сек с момента перекладки руля, наблюдатели одновременно измеряют углы между диаметральной плоскостью и буем, в этот же момент замечается курс по компасу. Затем на планшете строят графики изменения величин углов (курсовых и курса судна) по времени.

На рис. 42 показано построение положения судна при циркуляции в первый момент наблюдения. Точка О - место положения буя, линия N0 - меридиан. В соответствии с курсом судна КК в момент первого наблюдения проводим линию I через точку О и на этой линии в точке О строим курсовые углы КУa1 И КУв1, измеренные наблюдателями. Затем откладываем отрезок ОС, в масштабе равный базису.

Потом из точки С проводим линию CP , параллельную ОД. Далее из точки пересечения линий CF с ОЕ проводим линию II, параллельную линии курса, до пересечения с ОД. Положение отрезка АВ и будет соответствовать положению диаметральной плоскости судна на циркуляции в первый момент наблюдений. Если произвести такие построения в каждый момент наблюдений - от начала маневра до поворота на обратный курс, то можно вычертить циркуляцию, произвести определение величины ее диаметра, ширины полосы, занимаемой судном на циркуляции, угла дрейфа и т. д. Угол крена определяется по кренометру.

По двум горизонтальным углам элементы циркуляции можно определять в районе, где имеются хорошо видимые с судна три ориентира. При этом их расположение должно быть таким, чтобы измеряемые с судна на циркуляции углы между средним и крайними ориентирами изменялись в пределах не менее 30° и не более 150°.

Судно должно идти на заданной скорости. С момента перекладки руля через каждые 20-25 сек два наблюдателя по команде одновременно измеряют секстанами горизонтальные углы (рис. 43, а) между предметами АВ (а) и ВС(b). Затем на карте большого масштаба или на плане наносят все обсервованные точки от начала выхода на циркуляцию до поворота судна на обратный курс (Р1, Р2 и т.д.) и через них проводят плавную кривую, которая и будет циркуляцией. Далее определяют диаметр циркуляции и другие ее элементы.


Рис. 43


По створу и горизонтальным углам можно определить лишь величину тактического диаметра циркуляции DT. Для этого необходимо иметь створ (рис. 43, б) и еще ориентир, расположенный перпендикулярно линии створа на известном расстоянии l. Судно должно подойти к линии створа на установившейся скорости курсом, перепендикулярным ей. В момент пересечения створа перекладывают руль на установленный угол, включают секундомер и измеряют угол а1 между линией створа и ориентиром Е. С приходом судна обратным курсом на линию-створа останавливают секундомер, измеряют угол а2 между линией створа и ориентиром Е.

Расчет величины тактического диаметра получают из выражения


Точность рассчитанной величины DT будет зависеть от точности измеренных углов и расстояния l.

Время, отсчитанное по секундомеру, даст продолжительность полупериода циркуляции , т. е. время, затраченное судном при повороте на 180°.

Таблица циркуляции

Предположим, что на судне, идущем курсом АК1 (рис. 44), в точке В переложили руль на правый борт и оно, описав дугу S, в точке С легло на новый курс СК2 Дугу S примем за дугу окружности, центр которой расположен в точке О. Соединив точки В, Е и С с центром циркуляции О, получим две пары симметрично расположенных прямоугольных треугольников EBF = ECF и ВОЕ = СОЕ, из которых получим


откуда


а также


Рис. 44


Когда радиус циркуляции Rц и угол поворота а известны, то по формулам (31) и (32) можно рассчитать длину d промежуточного курса (ИК cp) и расстояние d1 до точки пересечения нового курса с первоначальным.

Кроме этих величин, на практике встречается необходимость знать длину пути (дуги) поворота S и время поворота. Для расчета S пользуются формулой


или
где


Для расчета времени поворота Т на заданный угол пользуются формулой
Для ускорения графических построений на карте, связанных с расчетами длины пути поворота S, времени поворота Г, угла поворота на

Промежуточный курс α/2 длины d промежуточного курса и расстояния d1 при углах поворота до 150° заранее составляют таблицы циркуляции. Они составляются для разных углов перекладки руля, скоростей хода и загрузки судна (в грузу и порожнем).

Образец такой таблицы для угла перекладки руля на 15° при скорости 10 узлов, D T = 3 кбт, Т 180 = 4 мин представлен табл.4. Для углов поворота более 150° такие таблицы не составляют, так как величина d1 становится слишком большой (d1 = RЦ t g a/2, a tgl80°=~) . промежуточный курс длины d промежуточного курса и расстояния

Таблица 4


Табл. 30 (МТ-63) дает возможность по величинам Rц и T 180 выбрать для различных углов поюрота на новый курс а элементы циркуляции: S, d, d 1 T .

Приемы учета циркуляции

Моменты поворота судна для изменения курса обычно заранее рассчитывают и повороты выполняют: на траверзе какого-либо маяка или знака; на пересечении секущего створа; по приходе на линию заранее выбранного пеленга какого-либо ориентира; по показанию лагом заранее рассчитанного отсчета или по заранее рассчитанному моменту времени по часам.

Во всех случаях для намеченного момента поворота обязательно рассчитываются ожидаемые показания лага и время по часам. Если окажется, что фактическое показание лага или время по часам разойдутся с заранее рассчитанными, то необходимо сразу же отыскать ошибку в расчетах.

Определив момент поворота, подают команду рулевому, замечают отсчет лага и время по часам. Затем на карте масштаба 1:500 000 и крупнее выполняют необходимые графические построения для нанесения циркуляции. При плавании вдали от берегов элементы циркуляции учитывают только при частых изменениях курса и при поворотах на угол более 30°.

Для расчета угла поворота а пользуются следующими формулами: при повороте вправо


а при повороте влево
Элементы циркуляции можно учитывать, пользуясь табличным или графическим приемами.

Табличный прием. Пусть судно следует курсом ИК1 и в точке А (рис. 45, а) делают поворот. Из этой точки под углом a/2 к ИК1 проводят линию промежуточного курса, на которой откладывают величину d, выбранную из табл. 30 (МТ-63). Точка В укажет конец поворота. Из этой точки проводят новый курс ИК2.


Рис. 45


В том случае, когда точка поворота А (рис. 45, б) на новый курс неизвестна, поступают следующим образом. От точки О (точки пересечения курсов) откладывают расстояние dl9 выбранное из табл. 30 (МТ-63) в обратную сторону по ИК1 и по ИК2. Полученные точки А и В покажут соответственно начало и конец поворота. Если угол а > 150°, то предварительно вычисляют промежуточный истинный курс по формуле
После этого из произвольной точки F на линии ИК1 (рис. 45, в) проводят линию ИКср и от той же точки на этой линии откладывают отрезок FG = d. Затем прокладывают линию нового курса на таком расстоянии от линии первоначального курса, чтобы между ними выше точки F можно было вместить отрезок, равный по величине d. Из точки G проводят параллельную ИКг, которая в пересечении с линией ИК2 даст точку В - точку конца поворота на новый курс, а засечка из точки В циркулем с раствором, равным d, даст на линии ИК1 точку на- чала поворота А. В этих случаях кривые циркуляции (дуги) обычно не проводят, за исключением случаев плавания в узкостях, шхерах я т. п.

Графический прием. Предположим, что судно следует ИК1 (рис. 46, а), а от точки начала поворота А ложится на новый курс. Из этой точки восстанавливаем перпендикуляр к линии ИК1 в сторону поворота и на перпендикуляре отложим расстояние RЦ, равное радиусу циркуляции в масштабе карты. Из полученной точки О как из центра радиусом OA описываем дугу АВ" . К этой дуге проводим касательную, соответствующую линии ИК2, точка касания В будет являться точкой конца поворота.


Рис. 46


В случаях, когда точки начала и конца поворота неизвестны, поступают следующим образом. Прокладывают линию ИК2 посредине фарватера или по линии створа (рис. 46, б), на который должно лечь судно после поворота. Затем в произвольных точках на линиях ИК1 и ИК2 (точки А1 и В2) восстанавливают перпендикуляры, на которых откладывают расстояния, равные радиусу циркуляции RЦ. От полученных точек О1 и О2 проводят линии, параллельные линиям курсов. Из точки пересечения этих линий (точки О) как из центра радиусом, равным О1А1 (02B1), описывают дугу; точки касания А и В с линиями истинных курсов укажут начало и конец поворота.

Вперед
Оглавление
Назад

Поворотливость судна — способность изменять направление движения под воздействием руля (средств управления) и двигаться по траектории данной кривизны. Движение судна с переложенным рулём по криволинейной траектории называют циркуляцией.
Циркуляция судна разделяется на три периода:
— маневренный, равный времени перекладки руля;
— эволюционный — с момента окончания перекладки руля до момента когда линейная и угловая скорость судна приобретают установившиеся значения;
— установившийся – от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остаётся в переложенном положении.
Чёткую границу между эволюционным периодом и установившейся циркуляцией обозначить невозможно, так как изменение элементов движения затухает постепенно. Условно можно считать, что после поворота на 160–180° движение приобретает характер, близкий к установившемуся. Таким образом, практическое маневрирование судна происходит всегда при неустановившемся режиме.
Траектория криволинейного движения центра тяжести судна, то есть его циркуляция характеризуется следующими элементами (рис.1):

1. Диаметр циркуляции — основная характеристика поворотливости корабля (судна). Различают диаметр тактической циркуляции и диаметр установившейся циркуляции. Величина диаметра циркуляции находится в зависимости от отношения длины к ширине, площади руля и угла его перекладки, а также скорости корабля и отсутствия влияния внешних сил, таких как ветер, волнение и течение. Диаметр циркуляции измеряется в метрах, кабельтовых или длинах корпуса корабля (в среднем он составляет от 4 до 8 длин корпуса).
Тактический диаметр циркуляции (Dт) — расстояние по нормали между линиями обратных курсов после поворота корабля на первые 180°. Определяется при углах перекладки руля 15° и 25°.
Диаметр установившейся циркуляции (Dуст) — диаметр окружности, по которой движется центр массы корабля после того, как угловая скорость и крен на циркуляции станут постоянными, обычно после поворота корабля на 180°.
2. Выдвиг (l1) — расстояние, на которое смещается центр тяжести судна в направлении первоначального курса от точки начала циркуляции до точки, соответствующей изменению курса судна на 90°.
3. Прямое смещение (l2) — расстояние от первоначального курса судна до точки положения центра тяжести в момент поворота судна на 90°;
4. Обратное cмещение (l3) — наибольшее расстояние, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса в сторону противоположную повороту.
Значение элементов циркуляции, выражаемых в долях диаметра циркуляции Dуст, лежат в относительно узких пределах и для судов различных типов изменяются следующим образом:
Дт = (0,9 ± 1,2) × Dуст;
l1 = (0,6 ± 1,3) × Dуст;
l2 = (0,25 ± 0,5) × Dуст;
l3 = (0 ± 0,1) × Dуст.
Для морских транспортных судов Dуст составляет 4-6 длин судна. Кроме указанных элементов к характеристикам циркуляции относят:
— период установившейся циркуляции:
Т — время поворота судна на 360°;
— угловую скорость вращения судна на установившейся циркуляции:
ω = 2π / Т.
С погрешностью 5 % можно считать, что скорость транспортных судов на циркуляции с рулём на борту при повороте на 60° составляет 80%, на 90° — 73%, на 180°- 58% первоначальной.
Элементы циркуляции при маневрировании удобнее выражать в безразмерном виде – в длинах корпуса: в таком виде легче сравнивать между собой поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерная величина, тем лучше поворотливость. Элементы циркуляции обычного транспортного судна для данного угла перекладки руля практически не зависят от начальной скорости при установившемся режиме работы двигателя. Если при перекладке руля увеличить обороты винта, то судно совершит поворот более крутой, чем при неизменяемом режиме главного двигателя.
При выполнении циркуляции можно определить её элементы, если произвести последовательные определения места судна по каким — либо ориентирам через небольшие интервалы времени (15-30 с.). В момент каждой обсервации записывают измеряемые навигационные параметры и курс судна. Нанеся точки на планшет и соединив, их плавной кривой, получают траекторию судна, с которой в принятом масштабе снимают элементы циркуляции. Определения места судна можно получить по пеленгу и дистанциям свободноплавающего ориентира, например плотика. При таком способе автоматически исключается влияние неизвестного течения, а также не требуется специального полигона.

Для количественной оценки циркуляции используют геометрические и временно-скоростные характеристики.

К геометрическим характеристикам относятся следующие величины:

1. Диаметр установившейся циркуляции – D ц = 2R ц .

Диаметр установившейся циркуляции – это диаметр траектории движения Ц.Т. судна на установившемся периоде циркуляции.

Для сравнительной оценки поворотливости различных судов величину D ц (или R ц ) обычно выражают в длинах корпуса судна L. Это отношение называют основной мерой поворотливости судна и эта величина является относительным диаметром циркуляции (D ЦОТ ).

Для судов внутреннего плавания D ЦОТ лежит в пределах 2,5 3,5.

2. Тактический диаметр циркуляции D Т - расстояние между диаметральной плоскостью судна на прямом курсе и положением ее при повороте на 180 о.

D Т = (6.5)

где L – длина судна, м;

Т – осадка судна, м;

S Р - площадь руля, м 2 ;

К ОП – опытный коэффициент.

обычно величина D Т = (0,9 – 1,2) D ц.

Рис. 6.3 Схема циркуляции судна

3. Выдвиг l 1 –Расстояние, на которое смещается цент тяжести судна в направлении первоначального курса от точки начала циркуляции до точки, соответствующей изменению курса судна на 90 о. Для различных судов l 1 колеблется в пределах l 1 = (0,6 -1,5) D Ц .

4. Прямое смещение l 2 – кратчайшее расстояние от линии первоначального курса судна до точки, с которой совпадает центр тяжести (ц.т.) в момент изменения курса на 90 о; обычно l 2 = (0,25 -0,50) D ц .

5. Обратное смещение l 3 – наибольшее расстояние, на которое смещается ц.т. судна в сторону, обратную направлению поворота; обычно l 3 = (0,01 – 0,1) D ц .

К скоростно-временным характеристика относятся:

1. Период циркуляции Т Ц - время поворота судна на 360 о.

2. Линейная скорость движения Ц.Т. судна на установившейся циркуляции – V ц.

3. Угловая скорость вращения судна на установившейся циркуляции ω.

Угол дрейфа судна на циркуляции определяется по Ц.Т. по корме и по носу соответственно β Ц , β К и β Ц. .

Оценка реакции судна на перекладку рулевого органа определятся коэффициентом отзываемости k отз , который выражается отношением времени t o от начала перекладки рулевого устройства судна до требуемой величины перекладки, к моменту времени начала поворота судна.

К отз = (6.7)

Для одиночных судов этот коэффициент, как правило, стремится к единице, а для толкаемых составов – значительно меньше, так как толкаемые составы после окончания перекладки органа управления некоторое время еще продолжают двигаться прежним курсом.

Необходимая для движения ширина судового хода определяется параметрами циркуляции по кормовой оконечности судов и составов, так как кормовая оконечность судна движется по кривой большего радиуса, чем его Ц.Т.

В соответствии с (рис. 6.4) элементы траектории движения кормовой оконечности судна на циркуляции, целесообразно оценивать максимальным обратным смещением кормовой оконечности. Наибольший диаметр, называемый диаметром циркуляции по корме судна , будет характеризовать циркуляционное движение крайней точки кормовой оконечности судна. Диаметр циркуляции по корме судна будет

D К = D Ц + L Р sinβ (6.8)

где L Р – расстояние от Ц.Т. судна до точки приложения сил Р Р (до кормы).

Зная величину D К , судоводитель может оценивать величину акватории, необходимой для оборота.

Рис.6.4. Изменение угла дрейфа по длине судна и радиуса циркуляции.

В таблице 6.1. приведены данные об относительных радиусах установившейся циркуляции некоторых судов внутреннего плавания.

Таблица 6.1.

6.2.3 Крен судна при циркуляции .

В процессе циркуляции судно получает крен (рис.6.5). Величина и сторона угла крена зависит от того в каком периоде циркуляции находится судно. В маневренном периоде циркуляции под действием рулевой силы (Р У) крен направлен в сторону борта, на который переложен руль. В эволюционный период судно вначале выпрямляется, в результате действия восстанавливающего момента остойчивости, а затем приобретает максимальный динамический крен наружу циркуляции, так как начинает действовать цетростремительная сила. После одного - двух колебаний судно к началу периода установившейся циркуляции приобретает статический крен, направленный наружу циркуляции, который может быть определен по формуле Г.А.Фирсова

θ о max = 1,4 (6.9)

где θ о max – максимальное значение угла крена на установившейся циркуляции;

V o – скорость движения судна на прямом курсе, м/сек;

Z Д – ордината центра тяжести судна относительно основной плоскости, м;

h - начальная метацентрическая высота судна, м;

Т и L – осадка и длина судна, м.

Метоцентрическая высота (h ) – расстояние между метоцентром и центром тяжести (Ц.Т.) судна

Метоцентр (М ) – точка пересечения равнодействующих сил давления воды с ДП.

Наиболее опасный крен возникает при циркуляции на полном ходу, когда руль переложен на борт.

Динамический крен в эволюционный период циркуляции по своей величине может превосходить крен в установившийся период более чем в 2 раза.

У судов с малой остойчивостью, крен на циркуляции на полном ходу может достигать 12 – 15 о. На пассажирских судах крен на циркуляции более 7 о не желателен, а более 12 о считается недопустимым.

Для уменьшения угла крена судна на циркуляции необходимо снизить скорость движения перед выходом на циркуляцию. Пределы изменения скорости движения судна перед выходом на циркуляцию судоводитель может определить по имеющейся на судне Информации об остойчивости.

Рис.6.5 Крен судна при циркуляции.

Не учет этих факторов может привести к трагическим последствиям и катастрофам. В качестве примера можно привести катастрофу теплохода «Булгария», которая произошла на Куйбышевском водохранилище.

Теплоход «Булгария», совершавший круиз по маршруту Казань – Болгар- Казань, 10 июля 2011 года затонул в Волге в районе села Сюкеево Камско-Устинского района Татарстана.

Согласно отчету «Ространснадзора», «около 12:25 10 июля судно попало под воздействие сильного порыва ветра с левого борта, начался сильный ливень с грозой. В этот момент Д/Э «Булгария» вошел в левый поворот. Следует отметить, что при перекладке рулей влево все теплоходы приобретают дополнительный динамический крен на правый борт.

В результате угол крена составил 9 градусов. «При таком крене иллюминаторы правого борта вошли в воду, вследствие чего через открытые иллюминаторы за 1 минуту в отсеки судна поступило около 50 тонн забортной воды. Чтобы уменьшить площадь воздействия ветра на левый борт, капитан решил лечь курсом «на ветер». Для этого рули были положены на 15 влево». В результате крен увеличился и суммарное количество поступающей в отсек судна воды достигло 125 тонн в минуту. После этого все иллюминаторы и часть главной палубы правого борта погрузились в воду. За последние 5-7 секунд произошло резкое увеличение крена от 15 до 20 градусов, в результате чего судно опрокинулось на правый борт и затонуло.

Комиссией был сделан вывод, что одной из причин аварии был фактор того, что маневр поворота влево был осуществлен без учета особенностей остойчивости судна, уже имевшего крен в 4 о на правый борт; дополнительно возникающего крена на правый борт, вызванного центробежной силой при циркуляции влево; дующего в левый борт крепкого ветра и большой парусности судна.

Изменения скорости движения судна на циркуляции можно достигнуть путем регулирования режима работы судовых движителей с помощью уменьшения частоты вращения движителя перед циркуляцией и в ее процессе, а также с помощью работы движителей в различных направлениях – «враздрай» (что возможно при многовальной установке на судне).

Снижение скорости движения судна перед циркуляцией вызывает уменьшение выдвига циркуляции l 1 и ее тактического диаметра D Т , что наглядно иллюстрирует (рис. 6.6) .

Рис.6.6. Циркуляция теплохода при различных первоначальных скоростях хода.

После того как судно вошло в установившуюся циркуляцию, для увеличения интенсивности поворота частота вращения движителей может быть увеличена, что существенно не изменит геометрические характеристики циркуляции.

Значительное уменьшение потребной акватории для производства циркуляции может быть достигнуто применением маневра, называемого «оборот с места». При этом судно перед началом маневра останавливают, рули перекладывают на максимальный угол соответствующего борта и дают полные обороты движителям на передний ход. Судно сразу входить в циркуляцию, размеры которой меньше, чем при движении малым ходом, а время маневра уменьшается.

На величину диаметра циркуляции влияют:

а) площадь пера руля; чем она больше, тем меньше диаметр циркуляции.

Для увеличения площади руля устанавливают несколько рулей, используют активные рули и рулевые насадки.

б) распределение грузов на судне; если грузы сосредоточены в средней части судна, то оно поворачивается быстрее, с меньшим диаметром циркуляции, а если в оконечностях – медленнее, с большим диаметром циркуляции;

в) в отношении длины судна к его ширине; чем больше отношение , тем больше диаметр циркуляции;

г) площадь погружной части диаметральной плоскости; чем она больше, тем больше диаметр циркуляции;

д) дифферент судна; при дифференте на нос судно имеет несколько лучшую поворотливость чем при дифференте на корму.

Как вывод можно сказать, что при плавании по ВВП судно постоянно движется по криволинейным траекториям и совершает большое количество циркуляций. Поэтому знание элементов циркуляции имеет большое значение для обеспечения безопасности плавания судов.