Расчет характерных маневров при прохождении шлюзов на участке Красноармейск - Ростов-на-Дону

 

Содержание

Введение

1. Гидрометеорологическое и путевое описание волго-донского пути

1.1 Общая характеристика водного пути

1.2 Гидрометеорологические условия

1.3 Путевые условия

1.4 Навигационные условия

2. Тактико-технические данные судна проекта № 588

3. Расчет характерных маневров при прохождении шлюзов

3.1 Процесс проводки судна при прохождении гидроузла

3.3 Определение допустимого угла ветрового дрейфа

3.4 Определение показателей управляемости судна при ветре

3.5 Вывод судна из камеры шлюза

3.6 Расчет инерционных характеристик судна на глубокой воде

4. Движение судна в канале

4.1 Особенности движения судна в канале

4.2 Расчет безопасной скорости движения судна в канале

4.3 Расчет безопасной скорости захода в шлюз

4.4 Расчет скорости движения судна на канале

4.5 Расчет инерционных характеристик судна при движении судна на канале

5. Рекомендации судоводителю по безопасной проводке т/х пр. №588 типа "Родина" на участке Красноармейск - Ростов-на-Дону

5.1 Особенности движения судов на мелководье

5.2 Особенности взаимодействия и маневрирования судов при расхождениях и обгонах на мелководье

5.3 Особенности взаимодействия движущегося и стоящего судов при пропуске

5.4 Управление судном при прохождении шлюзов

5.5 Управление судном при выходе из канала в водохранилище и входе в канал

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Транспорт как отрасль материального производства играет исключительную роль в экономической жизни страны. Водные пути сообщения представляют собой своеобразную "кровеносную" систему ее хозяйственного организма.

Важную роль в единой транспортной системе страны занимает внутренний водный транспорт, который в некоторых районах является единственным средством для перевозки массовых грузов. Основное преимущество внутреннего водного транспорта - более низкая себестоимость перевозок по сравнению с железнодорожным, автомобильным или воздушным. Дополнительные его преимущества - меньшие удельные расходы на сопоставимый объем перевозок. Последнему в значительной мере способствует то, что внутренний водный транспорт использует естественные водные пути - реки и озера, затраты на формирование и устройство которых значительно меньше, чем для авто и ж/д магистралей.

Министерство транспорта РФ, пароходства и частные судовые компании постоянно заботятся о развитии и совершенствовании речного транспорта, являющегося важной составной частью единой транспортной системы РФ. Предусмотрены конкретные меры по дальнейшему развитию речного транспорта и, в частности, пополнение речного флота грузовыми теплоходами большой грузоподъемности, судами смешанного "река-море" плавания, новейшими типами барж для большегрузных составов, ледоколами и комфортабельными пассажирскими судами, а также - технического, рейдового, и служебно-вспомогательного флота, оборудованных по последнему "слову" техники. Ими же принимаются меры по продлению периода навигации на магистральных речных путях, которые ведут к повышению экономической эффективности в эксплуатации флота.

В осуществлении транспортного процесса важная роль отводится судоводителю как непосредственному исполнителю. Интенсивное развитие речного транспорта требует от судоводителя высокой квалификации в управлении судна. Безопасную работу судна судоводителю позволяет обеспечить сочетание передового практического опыта и глубоких теоретических знаний. Судоводитель должен постоянно изучать условия плавания, маневренные качества судна, уметь правильно оценить возможности своего судна при выполнении маневра в различных неблагоприятных условиях и возникающих ситуациях. Многолетние исследования по анализу аварийности судов показывают, что большое количество аварий произошло из-за недостаточно обоснованного выбора судоводителем маневра в сложившейся ситуации. Это часто происходит не по причине нехватки опыта, а из-за определенных теоретических ошибок в выборе маневра и его производстве.

Важным показателем в работе современного теплохода, особенно это важно в современных условиях, являются экономические показатели. Именно они показывают компетентность как управленцев, так и судоводителей. Сокращение эксплуатационных расходов, сокращение времени обработки, повышение производительности труда - вот успех водного транспорта в современных условиях работы.

В данной дипломной работе на примере маневрирования и прохождения затруднительных участков Волго-Донского водного пути на участке Красноармейск - Ростов-на-Дону, поставлена задача выполнить расчет характерных маневров, которые позволяют безопасно выполнять шлюзование и маневрировать на затруднительных участках, а также основные маневры при повседневной работе. Подготовить теоретическую базу под практические навыки безопасного управления судном.

маневрирование водный путь судно

1. Гидрометеорологическое и путевое описание волго-донского пути

.1 Общая характеристика водного пути

Волго-Донской путь протяжением 581 км включает в себя Волго-Донской канал, Цимлянское водохранилище и участок реки Дон от Цимлянского гидроузла до г. Азов. Весь путь можно разделить на несколько характерных участков. Волго-донской канал в границах от пристани Красноармейск до выхода из нижнего подходного канала шлюза №13.

Протяженность ВДСК 101 км, эксплуатируется с 1952 года. Канал имеет 13 судоходных однокамерных шлюзов. Откосы каналы укреплены камнем и бетонными плитами. Гарантированные габариты ВДСК: глубина - 4,0 м; ширина - 38 м; радиус закругления - 550 м. Канал пересекается 4-мя железнодорожными и 3-мя автодорожными мостами.

Цимлянское водохранилище в границах от выхода из нижнего подходного канала шлюза № 13 до входа в аванпорт г. Волгодонска. Введено в эксплуатацию с 1952 года, протяженность судового хода - 179 года. Максимальная ширина и глубина соответственно 38 км и 36 м.

В районе населенного пункта Рычки Цимлянское водохранилище пересекается железнодорожным мостом.

Цимлянский гидроузел в своем составе имеет глухую земляную плотину, аванпорт с волноломами, два судоходных шлюза № 14, № 15 промежуточным каналом длиной 3,44 км.

Участок Дона от Цимлянского гидроузла до порта Азов и ниже до устья, называют нижним Доном. Его протяженность 293 км. Нижний Дон разделен гидроузлами на четыре участка: выход из нижнего подходного канала шлюза № 15 - Николаевский гидроузел; Николаевский гидроузел - Константиновский гидроузел (протяженность 43 км); Константиновский гидроузел - Кочетовский гидроузел (протяженность 31 км) и свободный участок реки Дон.

По условиям плавания Волго-Донской водный путь делится на участки относящихся к разряду "О": Цимлянское водохранилище от Пятницких рейдов до плотины Цимлянской гидроэлектростанции, река Дон от г. Азов до начала морской части ВДСК; к разряду "Р": Волго-Донской судоходный канал от города Красноармейск до Пятницких рейдов; акватория Волгодонского порта; река Дон от города Ростов-на-Дону до города Азов; к разряду "Л": река Дон от плотины Цимлянской гидроэлектростанции до города Ростов-на-Дону.

1.2 Гидрометеорологические условия

Физическая навигация на Волго-Донском судоходном пути в среднем длится 232 суток, ее продолжительность ограничивается ранними сроками замерзания и поздними сроками очищения ото льда Береславского водохранилища ВДСК.

Трасса пути проходит в зоне континентального климата. Наиболее благоприятными для плавания являются летние месяцы как самые ясные и тихие. Больше всего дней с туманами в навигацию наблюдается в преклонной части Цимлянского водохранилища 15,3 дня или 6 % навигационного времени.

Максимальная скорость течения на Волго-Донском водном пути отличается на реке Дон при прохождении половодья - в апреле и мае. Скорость течения у Рычковского моста в этот период составляет 3,6 - 4,3 км/ч, при штормовом ветре северо-восточном направлении достигает 7,2 км/ч. В нижней части Дона скорость течения в половодье достигает 3,5 км/ч.

В зоне ВДСК господствующими являются восточные и северо-восточные ветры. На Варварском и Береславском водохранилищах направление преобладающих ветров перпендикулярно судовому ходу. При сильных ветрах (до 25 м/с) на водохранилищах наблюдались волны 1,5 - 2,5 метра. Однако число дней с подобными ветрами и волнением не превышает 6 за навигацию, среднее число дней со штилями - 53. Туманы в основном наблюдаются в осенний период. Всего за навигацию с туманами бывает не более 18 дней.

Появление льда на канале происходит в период с 30 октября по 19 декабря. Очищение ото льда происходит довольно быстро в период с 14 марта по 21 апреля.

Ветроволновой режим на Цимлянском водохранилище в целом неблагоприятен для судоходства. Этому способствует редкая повторяемость штилей (4 - 7 %) и большая продолжительность штормовых ветров - до 4 суток и более. Самые продолжительные штормы наблюдаются в юго-западной части водохранилища.

На участке Калач-на-Дону - Рычковский мост наибольшая высота волны - 1,2 метра - наблюдается при сильных южных и восточных ветрах. Участок от Рычковского моста до хутора Суворовский представляет собой озерное пространство со средней глубиной 2 метра при проектном уровне воды. Здесь при ветре 11 - 14 м/с - от 2 до 2,5 метров.

На наиболее широком и глубоком приклонном участке водохранилища при ветре 6 - 8 м/с высота волны составляет от 1 до 1,2 м, а при ветре 14 - 17 м/с и более (2,5 - 3 метра).

На Нижнем Дону преобладающими в течение года являются восточные ветры, общая повторяемость которых 30 %. В июне - июле на Нижнем Дону дуют западные ветры, повторяемость которых 20 - 33 %. В течение всего года преобладает ветер со скоростью до 5 м/с, повторяемость его 55 - 80 %; повторяемость ветров со скоростью 6 - 8 м/с около 29 %. Сильные ветры со скоростью 15 м/с и более редко - около 3 дней в навигацию.

Туманы на Нижнем Дону в навигационный период редки. С мая по август бывает не более одного дня в месяц с туманами, и лишь в ноябре их число увеличивается до 11.

1.3 Путевые условия

ВДСК. Судоходный канал состоит из трех характерных участков: Волжского склона (19,6 км), водораздельного бьефа (26,5) и Донского склона (48,2).

Волжский склон имеет девять шлюзов с почти равными напорами. В связи с большой крутизной Волжского склона, шлюзы расстоянии 1 - 2,5 километра друг от друга, и лишь участок между шлюзами № 3 и № 4 имеет длину 8 километров. От шлюза № 1 до шлюза №4 канал расположен преимущественно в выемке. Участки между шлюзами № 4 - № 9 имеет озеровидные бьефы шириной от 0,5 до 1,3 км.

Водораздельный бьеф между шлюзами № 9 - № 10 состоит из двух характерных частей: судоходного канала в глубокой выемке длиной 9 километров и Варварского водохранилища длиной 17 километров.

Донской склон имеет четыре шлюза № 10 - № 13. На этом склоне расположены два водохранилища Беряславское (нижний бьеф № 10) и Карповское (нижний бьеф шлюза № 12). Шлюзы № 11 и № 12 разделены каналом длиной 5 км с небольшим уширением вблизи шлюза № 12. От шлюза № 13 до выхода в Цимлянское водохранилище на протяжении 6 км канал огражден дамбами.

Канал пересекается 28 воздушными и 16 подводными переходами, а также 7 мостами.

На ВДСК запрещается:

.Отдача якорей в искусственных частях канала.

2.Нахождение неошвартованных судов у причальных стенок верхних бьефов во время наполнения

.Движение всех судов в условиях ограниченной менее 1 км видимости.

.Обгон на искусственной части канала судам и составам грузоподъемностью 1000 тонн и более, пассажирским судам мощностью 360 кВт и более (включая суда на подводных крыльях).

.Обгон и расхождение на участках: 2586,3 - 2588,3 км - вход в канал; 2611,1 - 2612,2 км - район заградительных ворот (шл. № 9 - шл. № 10); 2625,2 - 2625,8 км и 2629,2 - 2629,9 км - места поворотов на Варварском водохранилище; 2644,9 - 2646,2 км - в районе заградительных ворот (шл. № 10 - шл. № 11); 2647,1 - 26,47,9 - в районе Береславской переправы; 2673,4 - 2673,8 км и 2678,4 - 2679,1 - места поворота судового хода на Карповском водохранилище.

.Отстой транзитных судов у остановочных пунктов и причалов.

Не рекомендуется:

.Расхождение судов на крутом повороте перед шлюзом № 5 (2601,1 - 2601,8 км)

Ограничена видимость судового хода:

от шлюза № 9 до 2615 км;

-подход к шлюзу № 12 со стороны Волги

на крутом повороте при выходе из шлюза № 13 до 2686 км.

Цимлянское водохранилище можно разделить на два характерных участка. Верхний от канала участок длиной около 70 км до 2752 км проходит по затопленному руслу реки Дон и имеет два спрямления - прорези на участках 2717,0 - 2729,5 км и 2733,5 - 2736,0 км. Несмотря на отдельные разливы шириной до 20 км, ширина судового хода здесь ограничена и глубины под затопленной поймой невелики.

Второй участок длиной около 110 км имеет вид, типичный для водохранилищ равнинных рек. Основной судовой ход проходит над затопленной поймой. Местами он проходит по прорези, протекает в затопленном кустарнике и мелководье. Здесь имеются дополнительные судовые ходы, подходы к пристаням и убежищам.

Цимлянский гидроузел в своем составе имеет длинную глухую земляную плотину (12.75 км), аванпорт с волноломами два судоходных шлюза с подходными и промежуточными каналами.

На рассмотренном участке имеются три моста.

Нижний Дон по путевым условиям можно разделить на два характерных участка: шлюзованный с подпором уровней от Цимлянского до Константиновского гидроузла и нижний участок. На всем шлюзованном участке подпор не привел к затоплению поймы. Ширина русла колеблется от 200 до 500 м. Глубины по оси судового хода от 4,0 до 8,5 м. Путевые условия в течение навигации изменяются незначительно. Участок ниже Кочетовского гидроузла является по существу рекой в свободном состоянии с измененным гидрологическим режимом. На участке длиной 164 км имеются 45 перекатов, разделенными короткими лощинами.

Коэффициент извилистости Нижнего Дона равен 1,44. В связи с ограниченной шириной судового хода, крутыми поворотами русла, наличием свальных прижимных течений и суводей, затруднительных для судоходства.

Судовой ход пересекают 18 воздушных 436 подводных переходов, 6 мостов.

Сезонные колебания уровня воды, связанные с весенним увеличением стока, выражены довольно слабо. Пойма реки Дон в половодье не застаивается в 85 - 90 % случаев. В период после половодья колебания уровня воды обусловлены суточным и недельным регулированием стока Цимлянской ГЭС. На приустьевой участок реки Дон до станицы Багаевской (100 км) распространяются сгонно-нагонные колебания воды, обусловленные ветровыми сгонами и нагонами на Азовском море.

В станице Багаевской амплитуда этих колебаний достигает 0,6 м, в районе г. Ростов-на-Дону - 1,8 м, в устье Дона - 2,5 м.

На Нижнем Дону запрещается:

.Движение судов:

в условиях ограниченной видимости,

-в темное время суток на участках с неосвещенной судоходной обстановкой,

в разводку Ростовского железнодорожного моста без разрешения капитана порта и дежурного гос. инспектора Н. Донского АД ГРСИ ДКБ.

2.Обгон судов при следовании в разводку Ростовского железнодорожного моста.

3.Обгон и расхождение судов:

-во входных частях Ростовского и Александровского ковша.

-На затруднительных, по условиям пути участках обозначаемых информационными запрещающими знаками на местности.

.4 Навигационные условия

Береговые и плавучие средства навигационного оборудования на всем протяжении водного пути от Волгограда до Азовского моря обеспечивают плавание судов и соответствуют Государственному стандарту на знаки внутренних водных путей РФ.

На Волго-Донском судоходном канале правая и левая стороны судового хода считаются по направлению от Волги к Дону.

Основу навигационного ограждения на Волго-Донском канале составляют: в искусственных частях канала - путевые знаки (огни), установленные на берегах канала, на водохранилищах - буи и щелевые створы, в озерных бьефах канала - буи.

На Цимлянском водохранилище и Нижнем Дону основу навигационного ограждения составляют буи, выставленные на кромках судового хода. Створные и перевальные знаки на Нижнем Дону упразднены. На участках судового хода Цимлянского водохранилища, расположенном между 2760 км и 2864 км, плавучие навигационные знаки выставлены по оси судового хода. Следуя по этому участку, осевые буи надо оставлять по левому борту.

У буев, стоящих на местах, где ограждение должно быть особенно надежным, выставляются сигарообразные буи, которые остаются на своих местах после снятия основного буя.

Нумерация буев ведется против течения раздельно для участков:

на Нижнем Дону - от устья до Волгодонска,

-на Цимлянском водохранилище - от Волгодонска до порта Калач,

на ВДСК от Волги до Цимлянского водохранилища.

Судоводители, совершающие плавание по Волго-Донскому пути, должны иметь необходимую навигационную информацию.

Путевая информация содержит сведения об уровне воды, о габаритах судовых ходов, об изменении в расстановке знаков навигационного оборудования, местах работы технического флота и другие сведения.

Путевая информация постоянного характера объявляется в извещении судоводителям, которые издаются в г.Н. Новгород диспетчерским информационным пунктом производственного объединения "Водные пути Волжского бассейна" для водных путей ЕГС Европейской части РФ.

Своевременное обеспечение судов указанными извещениями является обязанностью организаций и ведомств, которым принадлежит судно.

2. Тактико-технические данные судна проекта № 588

Автор проекта - ЦТКБ и завод в ГДР

Организация утвердившая МРФ

Год и место постройки головного судна - "Родина"

Основные показатели

Тип судна - грузопассажирский теплоход с обносами и трехъярусной

надстройкой.

Назначение - перевозка транзитных пассажиров и грузов.

Класс РР и район плавания - "О" внутренние водные пути

Размеры судна габаритные, м

Длина - 95,8

Высота от основной линии - 16,7

Ширина - 14,3

Расчетные размеры судна, м

Длина - 90,0

Высота борта - 3,4

Ширина - 12,0

Осадка при полном водоизмещении по … - 2,5 м

Модель электродвигателя МАП - 31-4/12

Мощность, кВт 6/2,5

Частота вращения об/мин 1345/368

Шпиль якорно-швартовый электроручной

Электродвигатель МАП - 31-4/12

Мощность, кВт 6,25

Спасательные и шлюпочные средства

Спасательная шлюпка 4 (1-мотобот)

Вместимость, чел 16 (18)

Шлюпбалкисклоняющиеся гравитационные

Рабочая шлюпка алюминиевая

Шлюпбалкаповоротная, ручная

Спасательные плоты, ш 8

Вместимость, чел. 10

Запасы ГСМ

Основное топливо Дизельное

Запас, т 39,4

Масло Дизельное

Запас, т 1,6

Дисковое отношение 0,65

Число лопастей 4

Частота вращения, об/мин 450

Материал стальное литье

Направление вращения правое левое

Рулевое устройство

Руль полубалансирный подвесной

Количество 3

Площадь, 1,82

Высота руля, м 1,3

Длина руля, м 1,35

Максимальный угол перекладки руля, град 40

Якорное устройство

Якорь Холла

Количество и вес носовых якорей 2х1000

Вес кормового якоря, кг 500

Калибр и длина цепей носовых якорей мм¨м19х125, 19х100

Кормового якоря 19х75

Брашпиль электроручной

Система набора - смешанная: корпус набран

по поперечной системе,

главная и средняя палубы - по продольной

Расположение на шп. 8, 42, 72, 92, 128, 142

водонепроницаемых переборок

Толщина листов наружной обшивки, мм

Днища у бортов 5

То же в районе бортов 126 - 140 шп.6 и 8

Фальшборта 3

Главные двигатели

Тип 6 NVD 48

Количество 3

Мощность, л. с. 400

Частота вращения, об/мин 450

Пуск воздухом давлением 30 кгс/

Двигатели

Тип гребной винт

Количество 3

Диаметр, м 1,1

Шаг, м 1, 09

Пассажировместимость, чел. 339

Мест для экипажа, чел. 72

Число мест:

в ресторане на главной палубе 58

на средней палубе 36

Автономность, сут. 8

Ширина прогулочных палуб, м

на главной 1, 5

на средней 2,8

Скорость судна на глубокой воде 25,5 км/ч

Коэффициент полноты при осадке 1,38 м

Ватерлинииa= 0,86

Мидель-шпангаута b=0,96

Водоизмещения d=0,74

Автоматизация в соответствии с требованиями РР РФ

Корпус

Материал корпуса сталь ст. 3; для ответственных конструкций - сталь по стандартам ГДР

3. Расчет характерных маневров при прохождении шлюзов

3.1 Процесс проводки судна при прохождении гидроузла

В связи с интенсивным использованием гидротехнических сооружений на водных магистралях страны, большое место в практике судовождения занимает выполнение маневров в процессе шлюзования. Управление судном при шлюзовании требует от судоводителя достаточного опыта, внимательности и понимания характера, величины сил и моментов, действующие на судно в различные периоды этой операции. Сложность рассматриваемой операции является следствием стесненных габаритов, а также наличие ветра и течения.

Процесс проводки судна через шлюз включает в себя:

. Ввод судна с основного судового хода в подходной канал.

. Движение в подходном канале или стоянка на швартовых у стенки шлюза.

. Ввод в камеру шлюза и ошвартовки.

. Опускание или подъем судна.

. Вывод судна из шлюза.

.2 Ввод судна в камеру шлюза

Ввод судна в камеру шлюза производится по разрешению вахтенного начальника шлюза, переданного по УКВ - радиосвязи и зеленого разрешительного сигнала светофора ближнего действия.

При отсутствии ветра, рис.1, ввод судна в камеру шлюза осуществляется вдоль причальной стенки и в непосредственной близости от нее и особой сложности маневрирования не составляет. При вводе судна в камеру шлюза особенно учитываются инерционные характеристики, чтобы правильно выбрать скорость захода и момент начала торможения судна в камере шлюза. Заход затруднен при наличии ветра (отвального или навального). При этом необходимо учитывать направление истинного ветра, т.к. от этого зависит правильность выбора того или иного маневра.

Рис. 1 Ввод судна в камеру шлюза ( без ветра)

При ветре, рис.2, движение судна производится с ветровым углом дрейфа и это увеличивает ширину ходовой полосы. При определенных значениях угла дрейфа судно не может войти в камеру шлюза без навала на причальную стенку или входные палы. В данном случае приходится увеличивать скорость захода в камеру, чтобы уменьшить угол дрейфа.

При попутно - навальном ветре, во избежание навала, целесообразно подводить судно к стенке носом так, чтобы его ДП совпадала с направ-лением ветра, а затем в непосредственной близости от стенки разворачи-вают его вдоль стенки и подают швартовы. При встречно - навальном ветре ближе к стенке подводят корму, а носовую часть направляют на ветер. Ввод судна в шлюз при отвальном ветре является очень сложным маневром. Для избежании аварии необходимо увеличить скорость захода. Если ветер сильный, то двигаться вдоль стенки не удастся. В этом случае после получения разрешения на вход двигаться под углом к стенке с раскаткой кормы. В этом случае для смягчения удара используются мягкие кранцы и другие амортизирующие средства.

3.3 Определение допустимого угла ветрового дрейфа

Допустимый угол ветрового дрейфа найден из условия возможности проводки судна по участку ограниченной ширины в габаритах.

Определим допустимый угол дрейфа при заходе в камеру шлюза. Допустимый угол дрейфа определим по выражению [1]:

?в. доп = . (1)

Рис. 2 Ввод судна в камеру шлюза (ветер навальный)

С учетом величины запаса bз по ширине в шлюзе, который принимается по Правилам плавания по ВВП равным 0,5 м со стороны каждого борта:

?в. доп = , (2)

где bгаб - ширина камеры шлюза, bгаб = 30 м;

B - габаритная ширина судна, B = 12 м;

L - габаритная длина судна, L = 90 м;

?в. доп = ; ?в. доп = 10,8°.

Допустимый угол наносится на график (см. рис.3). Область графика ?в < ?в. доп соответствует невозможности движения при данных ветровых условиях.

3.4 Определение показателей управляемости судна при ветре

При оценке управляемости судна в зависимости от ветра принято считать его управляемым, если оно имеет заданный угол ?р перекладки руля может двигаться прямым курсом с необходимой скоростью при наи-более неблагоприятном ветре. Угол ветрового дрейфа ?в определяется по формуле [1]:

?в = - А + , (3)

где A = ; (4)

Б = , (5)

где W - скорость кажущегося ветра, м/c;

Vв - скорость движения судна при действии ветра, м/с;

Сув - коэффициент боковой составляющей аэродинамической силы;

- относительное отстояние точки приложения силы Rву от ЦТ судна.

= 0,25 + (?п / L) - (gw / 2 ?), (6)

где ?п - отстояние центра парусности от ЦТ судна, ?п = + 1,1 м;w - угол кажущегося ветра;

- относительное отстояние руля от ЦТ судна.

= ?к / L = 45/90 = 0,5, (7)

где ?к - отстояние руля от ЦТ судна, ?к = 45 м;

?в - плотность воздуха, ?в = 0,00122 т/м3;

? - плотность воды, ? = 1,0 т/м3;

Sо - площадь погруженной части диаметрального батокса.

Sо = L T бg = 90 2,2 0,9 = 178,2 м2, (8)

где Т - осадка судна расчетная, Т = 2,2 м;

бg - коэффициент диаметрального батокса, бg = 0,9.

С21, С23, С31 - безразмерные коэффициенты гидродинамических сил на корпусе судна определяются по формулам [1]:

С21 = 3,14 (Т / L) (0,63/) 5/2 (L / 6 B) 1/3 - 0,032; (9)

С23 = 1,35 (Т / В) 1/2 (0,63/) 3/2 - 0,029; (10)

С31 = 1,67 (Т / L) - 0,56 + 0,43, (11)

где - коэффициент продольной остроты судна.

= ? / ? = 0,57/0,86 = 0,66.

Определим величину коэффициентов:

С21 = 3,14 (2,2/90) (0,63/0,66) 5/2 (90/6 12) 1/3 - 0,032 =

= 3,14 0,024 0,890 1,077 - 0,032 = 0,04;

С23 = 1,35 (2,2/12) 1/2 (0,63/0,66) 3/2 - 0,029 =

= 1,35 0,428 0,933 - 0,029 = 0,51;

С31 = 1,67 (2,2/90) - 0,56 0,66 + 0,43 =

= 1,67 0,024 - 0,37 + 0,43 = 0,1;

А = = 0,235;

Б = = 0,023.

Рассчитаем угол ветрового дрейфа для gw = 30° и соотношениеW / Vв = 1:

= 0,25 + (1,1/90) - (30/360) = 0,179;

Сув = 1,1 sin 30° = 0,55;

?в = - 0,235 + =

= - 0,235 + = 0,018;

?в = 1,0°.

Расчеты угла ветрового дрейфа для gw = 30°; 60°; 90°; 120°; 150° и соотношение скоростей W / Vв = 1; 2; 3; 4; 5 сводим в табл.1.

Таблица 1.

Расчет угла ветрового дрейфа при различных gw и W / Vв.

Угол ветрового дрейфа ?в в градусахСоотношение W / VвУгол кажущегося ветра, gw, град30609012015011,01,51,40,90,4623,85,35,13,41,837,710,410,16,93,8412,216,115,811,16,3517,122,422,015,79,1

По результатам расчета строим график зависимости ?в= ? (gw; W/Vв), по которому по которому определяем направление кажущегося ветра, соответствующее максимальному углу дрейфа. Такое направление получило название опасного направления по углу дрейфа (см. рис.3).

По известному значению угла ветрового дрейфа можно определить потребный угол перекладки руля по формуле [1]:

?р = ВСув + С ?в. (12)

В этой формуле для судов с рулем:

В = ; (13)

С = , (14)

где - относительный коэффициент упора винта определяется по фор-муле [1]:

Рис.3. График зависимости ?в= ? (gw; W / Vв).

= kр / Sо, (15)

где kр = ?р Sр rv2 Zр, (16)

где Zр - число рулей, ед.;

rv - коэффициент влияния корпуса и винта на скорость потока, обтека-

ющего руль;

Sр - площадь пера руля, м2;

?р - угловой коэффициент наклона кривой подъемной силы при ?a = 0

Значение ?р определяем по формуле [1]:

?р = , (17)

где ?р - относительное удлинение руля.

?р = hр / ?р, (18)

где hр - высота руля, м;

?р - длина руля, м.

hр = 1,2 Dв = 1,2 1,6 = 1,9 м, (19)

где Dв - диаметр винта, м.

?р = Sр / hр = 2,46/1,9 = 1,3 м; (20)

?р = 1,9/1,3 = 1,46 м;

?р = = 2,32.

Значение rv определяем по формуле [1]:

rv = (1 - ?) [1 + (S1/2 Sр) (1 - 0,0125 ?р) ()], (21)

где ? - коэффициент попутного потока;

S1 - площадь руля, обтекаемая потоком от винта, м2;

?р - коэффициент нагрузки винта по упору.

Значение ? можно определить по следующей формуле (44) [1]:

? = 0,11 + (0,16/x) ? x , (22)

где ? - коэффициент полноты водоизмещения;

V - объемное водоизмещение, м3;

x - коэффициент для винтов, x = 2.

V = L B T ? = 90 12 2,2 0,57 = 1354,32 м3; (23)

? = 0,11 + (0,16/2) 0,572 = 0,178;

?р = , (24)

где Рв - упор винта, кН, Рв = 33,0 кН;

Vр 1 - скорость подтекания воды к винту, м/с;

Fр - площадь диска винта, м2.

Vр 1 = V0 (1 - ?) = 6,94 (1 - 0,178) = 5,7; (25)

Fр = ? Dв2/4 = 3,14 1,62/4 = 2; (26), ?р = = 1,02;

rv = (1 - 0,178) [1 + (1 - 0,0125 1,02) ( - 1)] = 0,97;

kр = 2,32 2,46 0,972 3 ? 16,11;

= 16,11/178,2 = 0,09.

Далее определяем коэффициенты В и С для судов с рулями:

В = = 0,129;

С = - = - 1, 191.

Определяем потребный угол перекладки ?р органа управления для gw = 30°, 60°, 90°, 120°, 150° при W / Vв = 1; 2; 3; 4; 5, результаты сводим в табл.2.

Таблица 2.

Потребный угол перекладки органа управления при различных W / Vв.

Отношение W / VвУгол кажущегося ветра, gw, град3060901201501 - 1,2 - 1,8 - 1,7 - 1,1 - 0,62 - 4,5 - 6,3 - 6,1 - 4,1 - 2,23 - 9,1 - 12,3 - 12,0 - 8,3 - 4,64 - 14,3 - 19,0 - 18,8 - 13,4 - 7,75 - 20,1 - 26,4 - 26,2 - 18,9 - 11,1

По данным табл.2 строим график зависимости ?р = ? (gw; W/Vв) для теплохода пр. № 588 (см. рис.4).

3.5 Вывод судна из камеры шлюза

После выравнивания уровня воды в камере шлюза и верхнем бьефе, открытия ворот и зеленом свете светофора, отдаются швартовы, и судно начинает выходить из шлюза.

Рис.4. График зависимости ?р = ? (gw; W / Vв).

При отсутствии ветра этот процесс не составляет сложности и состоит в том, чтобы постепенно отвалиться от стенки и двигаться по оси канала.

При наличии бокового ветра, выход из камеры осуществляется на повышенной скорости, обеспечивающей лучшую управляемость судном.

Вывод из камеры шлюза судов с повышенной площадью парусности в условиях значительных ветров, часто бывает весьма затруднительным.

При сильном навальном ветре выход судна из камеры шлюза можно произвести несколькими способами:

1)Отклонение судна от стенки шлюза и двигаться на повышенной скорости.

2)Движение вперед, скользя по наветренной стенке шлюза и последующим отклонением у конца стенки.

3.6 Расчет инерционных характеристик судна на глубокой воде

С понятием инерционных характеристик связано выполнение следующих маневров: разгон, выбег, и торможение. Инерционные характеристики зависят от массы судна, скорости его движения, сопротивления воды и упора двигателей.

Расчет пути и времени разгона, выбега и активного торможения выполняется в следующей последовательности.

Определяются вспомогательные величины, такие как коэффициент присоединенных масс, который находится по формуле:

К1 = (0,18 + 2,88 ) (0,624 + 0,72 ?) = (27)

= 2 2,2/90 (0,18 + (2,88 (12/90) 2)) (0,624 + 0,72 0,57) = 0,0117.

Упор движетелей при работе на задний ход определяется по выражению:

Pз. х. = , (28)

где n0 - номинальная частота вращения гребного винта, об/мин;

kр, kм - коэффициенты, соответственно упора и момента винта при работе на швартовых, определяемые по графику (рис.40) [1], в зависимости от шагового отношения винта H1/Dв;

Nр - мощность, подводимая к гребному винту, Nр = 0,95 Nе, кВт.

Pз. х. = = 121,4 кН.

Далее находим вспомогательные величины:

А = С10/ (2 В ? (1 + К1))

, (29)

В = Pз. х / (m (1 + К1))

где m - масса судна, т; m = 1354,32 т;

С10 - коэффициент сопротивления жидкости движению корпуса на

прямом курсе, определяемый по выражению:

С10 = 2 R0/ (? L Т V02), (30)

где R0 - сопротивление воды движению корпуса на глубокой воде при скорости V0, кН.

С10 = 2 79/ (1 90 2,2 6,942) = 0,0166;

А = 0,0166/ (2 12 0,57 (1 + 0,0117)) = 0,0012;

В = 121,4/ (1354,32 (1 + 0,0117)) = 0,0886.

Определяем параметры разгона судна по выражениям:

?р = 1,165/А = 1,165/0,0012 = 970,8 м

, (31)

tр = 1,470/ (А V0) = 1,470/ (0,0012 6,94) = 177 сек.

Определяем параметры выбега судна по выражениям:

?в = 2,3/А

, (32)

tв = 9,0/ (А V0)

Для маневра ППХ - СТОП:

?в = 2,3/0,0012 = 1916,7 м;

tв = 9,0/ (0,0012 6,94) = 1080,7 сек = 18,00 мин.

Аналогично находим параметры выбега для маневра со среднего хода (Vх = 5,2 м/с) и с малого хода (Vх = 3,47 м/с).

Тогда

Сср10 = 0,0295; См10 = 0,0663;

Аср = 0,0021; Ам = 0,0048.

Для маневра ПСХ - СТОП:

?в = 2,3/0,0021 = 1095,2 м;

tв = 9,0/ (0,0021 5,2) = 824 сек = 13 мин 42 сек.

Для маневра ПМХ - СТОП:

?в = 2,3/0,0048 = 479,2 м;

tв = 9,0/ (0,0048 3,47) = 540 сек = 9,00 мин.

Определяем параметры активного торможения судна по выражениям:

?т = ?п + ?а

, (33)

tт = tп + tа

где ?п - путь, проходимый судном за время tп определяется по формуле (36), м;

tп - продолжительность первого периода торможения (время, необходимое для реверса движетелей для полного хода, tп = 40 сек);

?а, tа - соответственно путь и время активного торможения, определяются по выражениям:

?а = ?n | 1 + |

, (34)

tа = arc tg

где Vп - скорость движения в начале второго периода торможения, определяемая по формуле:

Vп = Vзад. / (1 + А Vзад. tп), (35)

где Vзад. - скорость движения судна при заданном ходе, м/с.

?п = (1/А) ?n | 1 + А Vзад. tп |. (36)

Рассчитываем время и путь активного торможения для маневра ППХ - ПЗХ:

Vп = = 5,22 м/с;

?п = ?n | 1 + 0,0012 6,94 40 | = 239,6 м;

?а = ?n | 1 + | = 130,7 м;

tа = arc tg = 54 сек;

?т = 239,6 + 130,7 = 370,3 м;

tт = 40 + 54 = 94 сек.

В таком же порядке рассчитываем время и путь активного торможе-ния для маневров ПСХ - ПЗХ и ПМХ - ПЗХ, результаты расчетов сводим в табл.3.

Таблица 3.

Инерционные характеристики судна при движении на глубокой воде.

ПОЛНЫЙ ХОД, км / чСРЕДНИЙ ХОД, км / чМАЛЫЙ ХОД, км / чВремя, t, секПуть, ?, мВремя, t, секПуть, ?, мВремя, t, секПуть, ?, мРазгон177970,8----Выбег10801916,78241095,2540479,2Торможение94370,373208,44792,7

4. Движение судна в канале

.1 Особенности движения судна в канале

Движение в канале создает дополнительные трудности в управлении судном. В первую очередь это относится к судам в грузу.

Поэтому очень важно для обеспечения безопасности движения иметь правильное представление об особенностях движения судна и действия на него сил в условиях ограниченного фарватера.

По сравнению с глубокой водой при движению по фарватеру, ограниченному по глубине и ширине, наблюдаются следующие особенности:

. Увеличение сопротивления воды и, как следствие, снижение скорости движения при том же режиме работы двигателей;

. Значительное увеличение просадки корпуса судна, а также дифферента на корму;

. Увеличение сил гидродинамического взаимодействия при расхождении и обгоне;

. Увеличение сил гидродинамического взаимодействия при движении судна вблизи откоса канала, и как следствие, увеличение рыскливости судна.

Причина возникновения указанных особенностей - более интенсив-ное, по сравнению с открытыми плесами, сжатие потока, что приводит к изменению поля скоростей движения жидкости вокруг судна и перераспределению гидродинамических давлений на подводной части корпуса судна. Резко изменяются и инерционные характеристики судна. Поэтому судоводителю необходимо знать безопасную скорость движения в канале, заходы в шлюз и инерционные качества судна в таких условиях плавания.

4.2 Расчет безопасной скорости движения судна в канале

Значение безопасной скорости Vбез зависит от коэффициента стесненности живого сечения в канале корпусом судна nк, который определяется по формуле:

nк = = 0,081, (37)

где ? x - площадь погруженной части мидель - шпангоута судна, м2;

?о - площадь живого сечения канала, м2.

? x = В Т ? = 12 2,2 0,86 = 22,7 м2.

Площадь живого сечения канала рассчитываем для канала им. Москвы:

?о = Hк = 4,0 = 280 м2, (38)

где ВК 1 - ширина верхней поверхности канала им. Москвы;

ВК 2 - ширина по дну канала;

НК - глубина канала.

Безопасная скорость одиночного судна в канале определяется по выражению:

Vбез = a (1 - nк) (1 - ) 0,25, (39)

где - соотношение осадки судна к глубине в канале;

a = 17 - для судна в грузу.

Vбез = 17 (1 - 0,081) (1 - ) 0,25 = 12,8 км/ч.

Расчет безопасной скорости расхождения и безопасного траверзного расстояния выполним с судном такого же проекта № 588.

nк = = = 0,162, (40)

где ?х 1 - площадь погруженной части мидель - шпангоута собственного судна, м2;

?х 2 - площадь погруженной части мидель - шпангоута встречного судна, м2.

= 17 (1 - 0,162) (1 - 2,2/4) 0,25 = 11,7 км/ч;

?b = , (41)

где,

А = a (1 - Т / Н) 0,25 = 17 (1 - 2,2/4) 0,25 = 13,92. (42)

?b = = 11,6 м.

Расчет производим для глубины канала Н = 4,0 м; Н = 5,0 м, результат сводим в табл.4.

Таблица 4.

Безопасные скорости и траверсные расстояния при движении и расхождении теплохода проекта № 588 с теплоходом проекта № 588 на канале.

Глубина канала Н, мБезопасная скорость движения Vбез, км/чБезопасная скорость расхождения , км/чБезопасное траверсное расстояние

?b, м4,012,811,711,55,013,712,810,0

4.3 Расчет безопасной скорости захода в шлюз

Как показывает практика шлюзования, в настоящее время основной резерв в ускорении шлюзования состоит в уменьшении времени на маневровые операции судов (заход в шлюз, выход из шлюза, движение и маневрирование в подходном канале), которая зависит от многих факторов (внешних условий, типа судна, опыта судоводителя и т.п.). Однако основным фактором ускорения и обеспечения безопасности маневра при прочих равных условиях является правильный выбор скорости судна.

Величину скорости захода в камеру шлюза можно определить по формуле:

V= (0,97 К2 - 1,62 К + 0,74) , (43)

где К - коэффициент стесненности;

К = ? x / ? к, (44)

где ? к - площадь поперечного сечения камеры шлюза;

? к = Вк Нп, (45)

где Вк - ширина камеры шлюза, м;

Нп - глубина на пороге шлюза, м.

? к = 30 4 = 120 м2;

К = 22,7/120 = 0,189;

= (0,97 0,1892 - 1,62 0,189 + 0,74) = 2,93 м/с.

4.4 Расчет скорости движения судна на канале

Определяем вспомогательный коэффициент F по выражению:

F = 5 . (46)

Далее определяем величину падения скорости движения в канале по формуле:

= . (47)

После этого определяется скорость движения в канале при заданном режиме работы движетеля:

Vкан = Vзад . (48)

F = 5 = 2,2;

= = 0,69;

Vкан = 6,94 0,69 = 4,79 м/с.

Расчет производим для полного, среднего и малого хода, и для

Нк = 4,0 м, Нк = 5,0 м. результаты расчетов сводим в табл.5.

Таблица 5.

Скорость движения судна на канале.

Глубина канала, Нк, мМАЛЫЙ ХОД, км / чСРЕДНИЙ ХОД, км / чПОЛНЫЙ ХОД, км / ч4,010,614,217,25,011,115,719,5

4.5 Расчет инерционных характеристик судна при движении судна на канале

Определяем вспомогательные коэффициенты К1, Р3х, А, В, по формулам: (27), (28), (29), (30).

Далее рассчитываем путь и время разгона, выбега и активного торможения согласно формул: (31), (32), (33), (34), (35), (36) для полного, среднего и малого хода и глубины канала Нк = 4,0 м, Нк = 5,0 м. Результаты расчетов сводим в табл.6, табл.7 и табл.8.

Таблица 6.

Параметры разгона судна на канале.

Глубина канала, мМАЛЫЙ ХОД, км / чСРЕДНИЙ ХОД, км / чПОЛНЫЙ ХОД, км / чвремя, t, секпуть, ?, мвремя, t, секпуть, ?, мвремя, t, секпуть, ?, м4,076176,5100314,91234665,079194,5112388136582,5

Таблица 7.

Параметры выбега судна на канале.

Глубина канала, мМАЛЫЙ ХОД, км / чСРЕДНИЙ ХОД, км / чПОЛНЫЙ ХОД, км / чвремя, t, секпуть, ?, мвремя, t, секпуть, ?, мвремя, t, секпуть, ?, м4,0462348,5614621,67529205,0485383,3686766,78321150

Таблица 8.

Параметры активного торможения судна на канале.

Глубина канала, мМАЛЫЙ ХОД, км / чСРЕДНИЙ ХОД, км / чПОЛНЫЙ ХОД, км / чвремя, t, секпуть, ?, мвремя, t, секпуть, ?, мвремя, t, секпуть, ?, м4,04271,858135,574208,45,04377,462158,779249,6

По результатам таблиц строим графики зависимости скорости от времени для разгона, выбега и активного торможения при Нк = 4,0 м, смот-ри рис.5 и рис.6.

Рис.5. График зависимости скорости судна от времени при разгоне и активном торможен при движении на канале (Т/Н=0,5)

5. Рекомендации судоводителю по безопасной проводке т/х пр. №588 типа "Родина" на участке Красноармейск - Ростов-на-Дону

5.1 Особенности движения судов на мелководье

По сравнению с движением судов на глубокой воде, при движении в каналах наблюдаются следующие особенности:

увеличение сопротивления воды и, как следствие, снижение скорости - движения при том же режиме работы главных дизелей судна;

увеличение просадки корпуса судна, а также дифферента на корму;

увеличение сил "присоса" при встречах и обгонах судов;

возникновение сил "присоса" и "отталкивания" при движении судна вблизи берегового откоса и, как следствие, увеличение рыскливости судна;

увеличение размеров волны, приводящее к интенсивному размыву береговых откосов.

Причина возникновения указанных особенностей - более интенсивное по сравнению с глубокой водой сжатие потока, что приводит к изменению поля скоростей движения жидкости вокруг судна и перераспределению гидродинамических давлений на подводной части корпуса судна.

Безопасные приемы управления судном на мелководье не могут быть выработаны или, во всяком случае, достаточно быстро усвоены без правильного представления физических процессов, происходящих при движении судов на мелководье, при взаимодействии их во время расхождения и обгона. Только в этом случае судоводитель может сознательно управлять судном и предвидеть последствия этого управления.

5.2 Особенности взаимодействия и маневрирования судов при расхождениях и обгонах на мелководье

Процесс расхождения и обгона на мелководье можно условно разделить на четыре этапа: движение судна по оси судового хода с момента подачи сигнала на расхождение до момента начала уклонения к тому или иному береговому откосу; уклонение к откосу канала; движение вдоль него до момента сближения по траверзу носовых образований судов при расхождении или до момента сближения по траверзу носа или кормы судов при обгоне, движение судов параллельными курсами и выход на траекторию движения вдоль оси судового хода после расхождения или обгона.

Уклонение к берегу следует выполнять по возможно более пологой траектории, это связано опять же с уменьшением значений центробежных сил инерции, которые обратно пропорционально зависят от радиуса кривизны траектории.

Характерным является то, что в носу судна возникают силы отталкивания от откоса, а в корме - силы присасывания. Причем, как показывает опыт, кормовые силы присасывания будут тем больше, чем больше скорость судна и чем меньше расстояние между его бортом и береговым откосом.

К моменту сближения носовых оконечностей при расхождении суда должны двигаться параллельным курсом. В первоначальный момент нахождения носовых оконечностей судов на траверзе происходит их отталкивание. Это связано с взаимодействием областей повышенного давления в носовых оконечностях. Судоводитель должен быть готов к этому и заранее переложить рулевой орган с борта, обращенного к оси судового хода, на некоторый угол на противоположный борт. Эта перекладка руля довольно кратковременна, потому что по мере входа судна в "зону влияния" друг на друга, т.е. по мере сближения миделевых сечений корпусов начинают увеличиваться силы "присасывания", обусловленные увеличением скорости протекания и понижением уровней воды между корпусами судов.

В дальнейшем при удалении миделевых сечений друг от друга момент от сил присасывания изменит свое направление и будет стремиться сблизить кормы судов. Значение его будет возрастать до момента сближения миделя судна с кормой встречного судна. После этого момент указанного направления будет уменьшаться по значению.

Непосредственно в момент нахождения кормовых оконечностей расходящихся судов на траверзе на них будут кратковременно действовать силы отталкивания.

При обгоне наиболее ответственным, как и при расхождении, является третий этап, когда происходит движение судов параллельными курсами с момента нахождения на траверзе носа обгоняющего судна и кормы обгоняемого судна до момента, когда на траверзе будут находиться нос обгоняемого судна и корма обгоняющего.

При обгоне перекладка рулевого органа должна осуществляться в сторону, обратную указанным направлениям моментов обгоняющего и обгоняемого судов. Во всяком случае, судоводитель должен быть готов к такой перекладке. Часто для увеличения рулевого усилия необходимо прибегать к кратковременному пуску машин на повышенный режим работы, т.е. использовать тот запас управляемости, который был создан предварительным снижением скорости судна перед обгоном.

Необходимо отметить, что как расхождение, так и обгон на мелководье рассмотрены выше без учета действия бокового ветра, или ветра, направленного под некоторым углом к оси судового хода. Ясно, что при действии бокового ветра следует учитывать усилия аэродинамической природы, возникающие на надводной части корпуса судна. Значения этих усилий и их направления зависят от скорости ветра, площади парусности и ее расположения по длине корпуса судна.

Как известно, суда по своему поведению под действием ветра подразделяются на уваливающиеся по ветру и приводящиеся к ветру. Уваливающимся по ветру называется такое судно, которое под действием бокового ветра носом разворачивается по ветру, а приводящееся к ветру - которое носом разворачивается на ветер. Такое поведение судна определяется расположением по длине его корпуса точки приложения аэродинамической боковой силы. Если эта точка расположена впереди от миделя судна (а это будет так, когда большая часть парусности расположена в нос от миделя судна), момент этой силы будет разворачивать судно носом по ветру. В том случае, когда точка приложения аэродинамической силы расположена в корму от миделя, момент ее будет разворачивать нос судна на ветер. В том редком случае, когда точка приложения аэродинамической силы расположена в плоскости миделя и ее момент равен нулю, судно под действием ветра будет иметь только боковой дрейф.

5.3 Особенности взаимодействия движущегося и стоящего судов при пропуске

Во многом процесс расхождения судов во время встречи и обгона на мелководье упрощается в том случае, когда при встрече одно судно подходит к берегу и останавливается, а при обгоне тот же маневр выполняет обгоняемое судно.

На стоящее у откоса судно при движении мимо него другого судна действуют силы, направленные вдоль ДП и в перпендикулярном к ней направлении. Значения, как тех, так и других зависят от скорости проходящего мимо судна и от траверзного расстояния между бортами судов. Причем эти силы тем больше, чем больше скорость мимо идущего судна и чем меньше траверзное расстояние между бортами судов. Опыт показывает, что при прочих равных условиях усилия от проходящего судна, возникающие на судне, стоящем у вертикального берега, несколько больше, чем у судна, стоящего у наклонного откоса. Возникающие силы при этом мало зависят от направления движения идущего судна, т.е. от того, подходит оно к стоящему судну с носа или кормы.

Влияние движущегося судна на судно, стоящее у берега, начинает сказываться с расстояния, равного двум-трем длинам движущегося судна. При этом влияние проявляется первоначально в стремлении стоящего судна приблизиться к движущемуся, т.е. на стоящее судно начинает действовать продольная сила в направлении к движущемуся судну. По мере приближения движущегося судна продольное усилие на корпусе стоящего судна возрастает примерно до момента прихода форштевня движущегося судна на траверз миделя стоящего судна. Затем продольное усилие начинает уменьшаться и в момент нахождения миделевых сечений судов на траверзе становится равным нулю. Затем продольная сила меняет свое направление и по мере дальнейшего движения проходящего мимо судна начинает возрастать. Она направлена как бы вдогонку движущемуся судну. В соответствии с этим с некоторым запаздыванием по времени появляется движение судна вдоль откоса берега в направлении, противоположном первоначальному. Рост силы указанного направления продолжается до момента, когда корма стоящего судна окажется на траверзе миделя идущего судна. Затем продольная сила уменьшается и становится равной нулю при удалении мимо идущего судна от стоящего на одну-две длины корпуса.

Поперечные усилия на корпусе стоящего судна значительно меньше продольных по значению. По направлению поперечные силы меняются следующим образом. При приближении судна на корпусе стоящего у берега судна возникают поперечные силы, направленные к откосу; одновременно с продольным движением вдоль откоса навстречу идущему судну происходит смещение стоящего судна к берегу. Поперечные силы такого направления действуют, возрастая до момента прихода носа идущего судна на траверз миделя стоящего. Затем они уменьшаются и меняют направление на противоположное. Поперечные силы, направленные от откоса, на корпус стоящего судна действуют до момента выхода кормы проходящего судна на траверз миделя стоящего. Затем они снова меняют направление на первоначальное и стремятся сместить судно в сторону берегового откоса. Силы этого направления возрастают до момента, когда корма идущего судна оказывается на траверзе кормы стоящего или кормы идущего на траверзе носа стоящего (при обгоне). Затем эти силы убывают и на некотором удалении судов друг от друга становятся равными нулю.

На судно, проходящее мимо стоящего у откоса берега, действуют усилия, характерные для случая движения судна вдоль откоса. Значения этих усилий также зависят от скорости движения и от расстояния между бортами судов.

5.4 Управление судном при прохождении шлюзов

Движение по водохранилищам и каналам сопряжено с необходимостью шлюзования. Управление судном в подходном канале шлюза и в самом шлюзе имеет свои особенности, связанные с резким увеличением стесненности живого сечения подходного канала и шлюза корпусом судна.

Движение судна при проходе через шлюз можно разделить на четыре этапа: движение в подходном канале шлюза до траверза входных ворот; движение судна в камере шлюза до его остановки; движение судна в камере шлюза после открытия ворот; движение в подходном канале после выхода из камеры шлюза.

Движение судна в камере шлюза после прохода носом траверза ворот характеризуется резким увеличением сопротивления воды и значительным возрастанием присоединенных масс корпуса судна. При этом возникает так называемый "поршневой эффект" и скорость судна резко падает.

При выходе из камеры шлюза, как и при входе, может произойти резкое падение скорости, вплоть до кратковременной остановки судна в камере. Судоводители должны учитывать возможность такого эффекта, но резко не увеличивать обороты машины, так как это к увеличению скорости может не привести. Скорость судном приобретается по мере уменьшения подъема воды перед носом судна в результате ее протекания вдоль бортов и под корпусом судна.

5.5 Управление судном при выходе из канала в водохранилище и входе в канал

Как правило, искусственные участки каналов чередуются с участками, находящимися в естественном состоянии. Причем естественные участки представляют собой водохранилища или озера. Смыкание искусственных и естественных участков каналов можно разделить на два типа. К первому типу относится симметричное соединение, когда расширение канала происходит примерно одинаково в обе стороны. Ко второму типу относится соединение, когда расширение происходит в одну сторону, а другой откос канала как бы переходит без расширения в естественный берег.

В том случае, когда судно выходит из канала на открытый плес, в носовой оконечности судна возникает поперечное усилие, направленное в сторону, обратную уширению, т.е. к ближайшему берегу. Это связано с тем, что вдоль борта, с которого происходит уширение, уменьшается скорость обтекания, а это приводит к увеличению давления.

Заключение

В данной дипломной работе рассмотрен вопрос безопасной проводки теплохода типа "Родина" проекта № 588 по маршруту "Красноармейск-Ростов-на-Дону" с подробным рассмотрением и расчетами речных мелководных участков. Она охватывает всю совокупность маневров, которые судоводителю последовательно приходиться выполнять как на открытых участках рек, так и с непосредственным шлюзованием и сопутствующими операциями.

Сделан анализ путевых и гидрометеорологических условий в районе плавания, что позволит оценить характер сил, действующих на судно. Работа содержит теоретические расчеты на всех этапах шлюзования. Представлены графики, которые можно использовать для оценки управляемости судна при прохождении гидроузла в условиях ветра.

Опасные направления ветра по углу дрейфа для теплохода проекта № 588 составляет 90о к диаметральной плоскости. Допустимый угол дрейфа при заходе в шлюз составляет 5,3 о, при больших углах нос судна упирается в одну стенку камеры шлюза, а корма в другую и наступает потеря управляемости.

Список использованной литературы

1.Р.Д. Фролов, Г.М. Шмелев. Лоция единой глубоководной системы. М.: Транспорт. 1991. - 269 с.

2.Атлас ЕГС РСФСР том № 8 Главводпуть. 1988.

.В.В. Дегтярев, В.М. Селезнев, Р.Д. Фролов. Водные пути. М.: Транспорт. 1980. - 327 с.

.Н.Ф. Соларев, В.И. Белоглазов, В.А. Тронин. Управление судами и составами. М.: Транспорт. 1983 - 295 с.

.А.Н. Клементьев, П.Н. Токарев, В.И. Трифонов. Управление судами и составами. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Судовождение на внутренних водных путях. Н. Новгород: ВГАВТ, 1995. - 49 с.

.А.Н. Клементьев. Особенности движения и маневрирования судов в зоне судопропускных гидроэлектрических сооружений. Н. Новгород: ВГАВТ, 1997. - 51 с.

.Н.Ф. Соларев. Безопасность маневрирования речных судов и составов. М.: Транспорт. 1980. - 215 с.

.В.С. Удачин, В.Б. Соловьев. Судовождение на внутренних водных путях. М.: Транспорт. 1990. - 287 с.

.Земляновский Д.К., Калинин А.И. Безопасность плавания речных судов. М.: Транспорт. 1990. - 143 с.

10.А.Н. Клементьев, Ю.А. Сандаков, П.Н. Токарев. Методические указания по выполнению дипломных работ. Н. Новгород: ВГАВТ, 1998. - 19 с.

11.Справочник по серийным судам. Том №1. М.: Транспорт. 1973. - 76 с.

Содержание Введение 1. Гидрометеорологическое и путевое описание волго-донского пути 1.1 Общая характеристика водного пути 1.2 Гидрометеорологич

Больше работ по теме: