Практическое решение задач с помощью универсальной диаграммы качки

Страница 1

Для выбора безопасных курсов и скоростей следует пользоваться уни­версальной диаграммой качки. Диа­грамма показывает характер измене­ния видимых параметров волн любой длины в зависимости от изменения курса и скорости судна. Построена она для системы волн при регуляр­ном волнении. При волнении, кото­рое принято считать нерегулярным, всегда возможно выделить преобла­дающую систему волн, измерить на­правление их бега и видимые перио­ды. Диаграмма получила название универсальной, так как позволяет решать многие задачи судовожде­ния.

Универсальная диаграмма качки состоит из двух частей (рис. 1). Нижняя часть диаграммы представ­ляет собой семейство концентриче­ских полуокружностей и пучок лу­чей из их центра. Каждая полуок­ружность соответствует определен­ной скорости судна в узлах, а каж­дый луч — определенному курсовому углу в градусах направления фонда волны. Наиболее сильная бортовая качка в секторе 78—102°, а в сек­торе 0—12° и 168—180° наиболее сильная килевая качка. Курсовые углы фронта волны даны в двух значениях: 6 и 174°; 12 и 188°; 18 и 162° и т. д. Удобство такой разбив­ки градусной сетки обусловлено тем, что курсовой угол фронта волны от­носительно ДП судна может быть взят как по правому, так и по ле­вому борту.

Верхняя часть диаграммы пред­ставляет собой семейство кривых.

На диаграмме фронт волны распо­ложен из центра О вертикально вверх. По этой вертикальной оси диаграммы нанесены длины волн от 10 до 240 м. Положение ДП судна, параллельное осевой вертикали диа­граммы, соответствует судну, идуще­му лагом к волне, и соответствует курсовому углу q = 0°, а положение, параллельное осевой горизонтали, соответствует курсу, который совпа­дает с направлением бега волны или навстречу бегу волны q = 90°.

Направление бега волны является исходным для графического решения задач с помощью диаграммы. Гори­зонтальная ось — это проекция ско­рости хода судна на направлении бега волны.

Верхняя часть диаграммы пред­ставляет собой семейство кривых, где каждая кривая соответствует определенному значению видимого периода волн т. В левой части ниж­ней половины диаграммы, располо­женной левее пунктирной кривой,  = оо соответствует случаям, когда скорость бега волны больше скорости судна, а верхняя половина диаграммы соответствует случаям, когда скорость бега волны меньше скорости судна.

Рис. 1. Универсальная штормовая диаграмма

Пассивная штормовая стабилизация корабля достигается за счет заострения ватерлинии в оконечностях корпуса и скругления формы шпангоутов в его средней части. При этом главной архитектурной особенностью такой стабилизации всегда является исключение чрезмерных объемов в надводной части герметичного корпуса, а также всяческое снижение высоты и площади парусности палубных надстроек и мачт. Последнее ограничение неприемлемо для большого класса малых плавсредств и крупных судов, таких как:

спасательные шлюпки, имеющие относительно малую собственную массу и большой внутренний объем для размещения пассажиров;

паромы, размещающие в своем корпусе колесную технику;

авианесущие корабли, нуждающиеся в просторных ангарах и высоких полетных палубах;

все классы скоростных глиссирующих судов и гидросамолетов.

Большой запас плавучести, по какой бы причине он ни придавался морскому судну, всегда крайне отрицательно влияет на безопасность штормового плавания, так как он всегда приводит к резкой качке, слемингу, зарываемости под гребнями крутых волн и, как следствие, к неизбежной опасности захвата и опрокидывания корабля под ударами шторма в случае выхода из строя его двигателей или движителей. Тем не менее, исторический опыт кораблестроения уверенно демонстрирует эффективность методов активного штормового плавания легконагруженных судов. Все эти методы ориентированы на активное штормовое маневрирование корабля, способного противопоставить штормовой стихии энергию своих двигателей или парусного вооружения, находящихся под непрерывным контролем ходовой вахты и активным управлением.

С каждой из штормовых волн судно с большой парусностью и высоким надводным бортом неизбежно вступает в активное динамическое взаимодействие, интенсивность которого приводит к огромным нагрузкам на корпус, нарушающим его прочность, и к интенсивной качке, делающей условия обитания на борту такого судна невыносимыми. В реальной морской практике ходовая вахта старается выбрать такой курс и такую скорость хода судна, при которых воздействия шторма менее всего угрожают безопасности плавания. В зависимости от архитектуры судна, таким оптимальным режимом штормового плавания будет либо ход по ветру, либо лагом к волне, либо курсом носом на волну. Во всех этих режимах требуется повышенная надежность движителей и рулевых устройств, а также достаточно высокий опыт управления судном у капитана, его вахтенного помощника и рулевого, так как любая малейшая ошибка в штормовом маневрировании, совершенная на ходовом мостике, может привести к катастрофе.