Следует помнить о том, что движущаяся масса воды в сотни раз плотнее воздуха и, следовательно, она может генерировать силы огромной величины. Поэтому упрощенный подход для определения этих сил является неразумным и даже опасным.
Представление о том, что течение оказывает только неблагоприятное воздействие на маневренные характеристики судна, в некоторых случаях является неправильным.
Если судно следует вдали от отмели или искусственного сооружения, препятствующих течению, и не предпринимаются меры для предотвращения сноса с помощью буксиров, якорей и т.п., то оно может маневрировать как при отсутствии течения (см. рис. 3).
Рисунок 3 – Воздействие течения при маневрировании судна.
Важно отметить тот факт, что акватория ABCD, которая окружает маневрирующее судно в конкретный момент времени, перемещается вместе с ним на протяжении всего маневра. Несмотря на то, что в течение этого периода маневренные характеристики судна не ухудшились, однако оно будет снесено, относительно неподвижного объекта, от запланированного движения. Этот снос может быть достаточно большим. Например, при скорости попутного течения 2 узла судно пройдет за 15 минут расстояние относительно грунта на ½ мили больше.
Поэтому важно, чтобы судоводитель заранее оценил скорость и направление течения и учитывал его при маневрировании. Несмотря на сложность плавания и маневрирования при наличии течения, например, том случае, когда оно направлено поперек причала, его всеже можно использовать для улучшения управляемости судна на малом ходу и для придания судну прижимного движения.
При встречном течении. Используя малые обороты гребного винта, или продвигаясь вперед толчками, чтобы уменьшить длину тормозного пути относительно воды при встречном течении, можно сбалансировать скорость судна со скоростью встречного течения, удерживая полюс поворота в носовой части, даже при минимальной скорости судна относительно грунта. Этим можно сохранить хорошую управляемость судна.
Продвигаясь на встречном течении, полезно наблюдать на траверзе за неподвижным предметом и его перемещением, чтобы наилучшим образом сохранять баланс скорости течения и скорости судна.
Если судно начнет перемещаться назад по течению, то это может означать, что оно остановилось относительно воды, а полюс поворота переместился на мидельшпангоут. В этом случае судно не будет управляться до тех пор, пока не будет движения относительно воды.
При попутном течении. При попутном течении создается наиболее неблагоприятная ситуация, когда очень трудно сохранить управляемость судна на малом ходу. Например, судно перемещается на попутном течении, скорость которого, равна 1,5 узла.
Для того чтобы удерживать судно на курсе относительно воды, необходимо, чтобы полюс поворота находился в носовой части. В этом случае скорость судна относительно грунта должна быть значительно больше скорости течения.
Чтобы уменьшить эту скорость относительно грунта, необходимо дать двигателю задний ход и двигаться против течения. Однако когда судно начнет движение против течения, полюс поворота переместится в его кормовую часть и судно потеряет управляемость.
На попутном течении очень трудно управлять судном. Если это практически возможно, то предпочтительнее следовать против течения.
Поперечное течение. Если удалось сбалансировать скорости судна и течения относительно воды и скорость судна относительно грунта стала минимальной, то тогда можно использовать поперечное течение для создания прижимного движения судна.
Часто этого можно достичь, используя только перекладку руля. Однако, если перекладки руля будет недостаточно, то можно использовать кратковременные толчки двигателем, чтобы привести течение на нужную сторону.
Результирующий вектор скоростей течения и судна позволит судну приобрести дрейф в нужную сторону. Чтобы остановить или скорректировать дрейф, необходимо снова развернуть судно против течения ( рис.4 ).
При использовании течения описанным способом важно не слишком торопиться и не приводить течение на слишком большой курсовой угол. Такой угол создаст хорошее боковое движение, однако, если угол будет слишком большим, то может потребоваться слишком много времени, мощности и расстояния впереди, чтобы привести судно на течение особенно в непосредственной близости от причала. Следовательно, гораздо лучше плавно привести течение на носовую скулу и наблюдать получен или нет ожидаемый эффект.
Используя для маневрирования поперечное течение, судоводитель должен развивать в себе обостренное чувство движения судна, дрейфующего в нужном направлении.
Разворот на якоре. Из выше сказанного ясно, что в большинстве случаев маневрирования на течении желательно разворачивать судно против течения, если, конечно, это практически возможно. Заходящее в порт судно на попутном приливном течении, может оказаться перед фактом, когда необходимо развернуть судно на 180 градусов прежде, чем следовать к своему причалу.
На больших акваториях такой разворот можно сделать без использования якорей или буксиров. Если же это необходимо сделать на ограниченной акватории, то следует производить разворот с отдачей якоря при постоянном контроле за положением судна.
Такой маневр можно производить только при хорошем знании местных условий и отсутствии подводных препятствий.
Положение 1 (рис.5). Выполнение этого маневра зависит не только от опыта и умения судоводителя, но также и от:
глубины на акватории,
глубины под килем,
скорости течения,
типа дна,
мощности двигателя,
размера судна,
пространства для разворота.
Рисунок 5 – Разворот с помощью течения на одном якоре.
До отдачи якоря и разворота, полезно рассмотреть следующие вопросы:
спланировать разворот судна в том направлении, в котором оно
разворачивается на заднем ходу,
заблаговременно уменьшить ход до минимума, не теряя управляемости,
убедиться в том, что для кормы будет достаточно места при развороте,
до отдачи якоря убедитесь в том, что судно будет раскантовано в нужном направлении, а течение будет помогать его развороту,
в процессе отдачи якоря скорость судна относительно грунта должна быть минимальной, а двигатель запущен на задний ход до торможения якорной цепи, чтобы уменьшить нагрузку на брашпиль.
Это положение судна при маневрировании наиболее ответственное и должно быть выполнено правильно и продумано. Далее будет легче.
Положение 2 (рис.5). Как только якорь будет отдан и якорь- цепь застопорена, то даже, если якорь не будет держать, этого будет достаточно для того, чтобы полюс поворота находился в носовой части, а течение имело хорошее плечо для разворота судна. Однако если судно будет плохо разворачиваться, то можно потравить больше якорной цепи.
При медленном развороте кормы можно дать двигателю ход вперед или назад так, чтобы корма проходила чисто от всех препятствий и так, чтобы судно находилось в нужном положении.
Положение 3 (рис.5). Следует помнить о том, что при развороте брашпиль принимает на себя всю нагрузку судна на течении, поэтому необходимо работать машиной, возможно толчками, а также рулем не только для ускорения разворота, но и для снятия нагрузки с брашпиля.
После разворота судна против течения им становится легко управлять в процессе выборки якоря. Затем судно может следовать так, как это требуется для швартовки.
Количество смычек вытравленной якорной цепи зависит от глубины, характера дна и размера судна.
Знание местных условий. В то время как на маневренные характеристики судна течение не оказывает существенного влияния, когда оно находится на чистой, невозмущенной и относительно глубокой воде, то в случае, когда оно плавает вблизи района, в котором на течение влияют естественные препятствия или искусственные препятствия, сооруженные человеком такие, как:
изгибы реки,
мели,
входные сооружения в каналы и реки,
волнорезы и молы,
подходы к докам,
мосты,
выводы электростанций,
дамбы,
островки и т.п.
имеют место противоположные явления, о которых будет сказано ниже.
Существует много районов с приливо-отливными явлениями, где течения могут быть непредсказуемыми. Неожиданные изменения в направлении и скорости течения могут оказать отрицательное воздействие на управление судном. Опытные лоцманы знают местные условия плавания, и это является неотъемлемой и важной частью их работы. Судоводителям следует прислушиваться к их советам.
Изгибы рек с приливо-отливными течениями. Изгибы рек с такими течениями являются прекрасным примером, когда течения могут быть сильными на внешней стороне изгиба и слабыми на внутренней стороне изгиба.
В том случае, когда крупнотоннажное судно проходит изгиб канала при сильном попутном течении, то на его кормовую часть будет воздействовать сильное попутное течение, а на носовую часть – слабое течение. При полюсе поворота, расположенном в носовой части, сильное попутное течение будет воздействовать на судно, имея большое плечо для разворота. В этом случае судно должно быстро отреагировать на этот момент силы и предпринять соответствующие меры.
Даже, если такая угроза своевременно оценена и скорректирована путем увеличения скорости и перекладки руля этого может оказаться недостаточным для противодействия такому моменту силы и судно будет продолжать неуправляемый поворот с последующей посадкой на мель. (Рис.6а).
Рисунок 6 – Изгибы реки с приливо-отливным течением
б) На встречном течении
а)На попутном течении
При плавании на попутном течении следует всегда придерживаться внешней стороны изгиба. В случае необходимости подставить корму под воздействие сильного попутного течения, то это следует делать с величайшей осторожностью.
При подходе крупнотоннажного судна к изгибу канала на встречном течении на него также может воздействовать течение разной силы. Например, на его носовую часть будет воздействовать сильное течение, а на кормовую – слабое.
Это создаст момент разворота в противоположную сторону и если не предпринять заблаговременные меры по перекладке руля и увеличению скорости, то судно может оказаться на мели (рис. 6 б).
Если это практически возможно, то следует придерживаться внутренней стороны изгиба так, чтобы нос не входил в зону сильного течения в течение всего поворота. К сожалению, эта сторона изгиба часто бывает мелководной и запрещенной для плавания судов с большой осадкой.
Быстрое изменение направления течения. Бывают случаи, когда судну необходимо проплыть вблизи мелководного района или искусственного сооружения, где на небольшом расстоянии течение может быстро поменять направление.
Для судна, следующего малым ходом, такое изменение направления течения может иметь неблагоприятные последствия. На примере, показанном на рисунке, судно близко проходит оконечность мола в мелководном районе, имея угол дрейфа вправо, для компенсации дрейфа от течения с правого борта (рис. 7 а).
Рисунок 7 –Местные аномалии течения
а)Внезапное изменение в направлении течения
б) Ограничение потока течения
При подходе отмели к траверзу на носовую часть судна внезапно перестает действовать течение, в то время как на кормовую часть оно продолжает оказывать сильное воздействие. С учетом малого хода и полюса поворота, расположенного в носовой части, создается хорошее плечо для воздействия течения на кормовую часть судна.
Это создает значительный момент поворота, и судно стремительно уваливает вправо. Необходимо заблаговременно учесть это обстоятельство переложить руль влево и дать толчок судну двигателем.
Когда крупнотоннажное судно подходит к причалу под острым углом, преграждая путь диагональному течению, то течение вынуждено протекать с повышенной скоростью между судном и причалом.В этом случае оно будет стремительно присасываться к причалу,нанося повреждения себе и причалу.Даже при небольшом диагональном течении следует избегать швартовки к причалу под острым углом.
Несколько лет тому назад супертанкер навалил на нефтяной терминал из-за того, что два мощных буксира, работая полным ходом, пытались удержать нос танкера от навала на причал. Гребные винты буксиров создали движение потока воды между корпусом судна и терминалом, в результате чего образовалось пониженное давление и оно совершило навал на терминал, причинив ему значительные повреждения.
Силы приливо-отливных течений. Силы приливо-отливных течений могут достигать значительных величин. Плотность воды в несколько сотен раз больше, чем плотность воздуха и при попытке преградить путь водному потоку, удерживая судно швартовными тросами якорями или буксирами, этот поток может генерировать огромную силу. На величину силы потока будут воздействовать:
осадка судна и глубина под килем;
конфигурация носовой части судна;
скорость течения;
глубины водной поверхности.
При плавании на приливо-отливном течении важно учитывать осадку судна и глубину водной поверхности, особенно для крупнотоннажных судов таких, как супертанкеры, поскольку скорость течения может значительно изменяться с изменением глубины. При отсутствии надежной информации о приливо-отливных явлениях все расчеты о силе течения в конкретном районе могут быть весьма неточными.
Судно дедвейтом 50 000 т. Скорость течения 5 узлов.
Рисунок 8 – Силы приливо-отливного течения на якоре.
а)На глубокой воде
б) На малой воде.
Конфигурация носовой части судна. Интересно отметить, что конфигурация носовой части судна может значительно воздействовать на силу течения, например, когда судно с бульбообразным носом швартуется к специфичным терминалам и необходимо рассчитать усилия от течения на швартовные тросы.
Скорость течения. Сила течения, действующего на судно, прямо пропорциональна квадрату его скорости. Это означает, что даже незначительное изменение в скорости течения повлечет за собой большое увеличение силы, действующей на судно.
Глубина под килем. Самое большое воздействие на величину силы течения оказывает глубина под килем судна. Оно возникает из-за блокирующего эффекта судна, когда глубина под килем небольшая и течение не может протекать под его килем, а вынуждено протекать вокруг судна.
Следовательно, важно учитывать отношение осадки судна к глубине водной поверхности. При отношении глубины к осадке, равным 1,05 сила течения увеличивается в три раза по сравнению с отношением глубины к осадке, равным 3,0.
Сила течения на якоре. Судно, стоящее на якоре при отливном течении, является характерной иллюстрацией того, как изменяется зависимость между глубиной под килем и силой течения.
В данном примере танкер, дедвейтом 50 000 тонн, стоит на якоре при скорости отливного течения, равной 5 узлам. Первоначально отношение глубины к осадке составляло 3,0 и течение свободно протекало под килем и вокруг судна, создавая силу, действующую на его брашпиль, равную 19 тоннам.
При уменьшении глубины под килем, например, до величины отношения глубины водной поверхности к осадке, равной 1,1, протекание потока воды под корпусом судна будет ограничиваться, увеличивая силу сопротивления судна, приблизительно, в три раза, т.е. до 64 тонн.
В этих условиях сила сопротивления корпуса может превысить держащую силу якоря и судно начнет дрейфовать, особенно, когда на него воздействует еще и ветер.
Поперечные силы течения. Когда судно стоит на якоре, то поперечная сила течения, действующая на его бортовую часть, будет относительно небольшой, по сравнению с поперечной силой, когда оно стоит у причала или вынуждено удерживаться лагом к течению.
К тому же, если у него малая глубина под килем, препятствующая свободному протеканию потока под килем и поток будет вынужден обтекать корпус судна по всей его длине, то созданная поперечная сила станет весьма значительной.
Это хорошо иллюстрируется результатами расчетов и модельных испытаний для танкера, дедвейтом 280 000 тонн в полном грузу с осадкой 22 метра, удерживаемый лагом к течению, скорость которого 1 узел.
Отношение глубины к осадке, равно 1,05.
Судно дедвейтом 280 000 т. Течение 1 узел.
Рисунок 9 – Поперечные силы приливо-отливного течения.
а) Блокировка приливо-отливного потока воды
б) Результирующие силы
По результатам расчетов это конкретное судно в данных условиях будет испытывать поперечное воздействие от течения, силой 328 тонн. Из-за разной конфигурации носовой и кормовой частей, расчеты показали, что на носовом и кормовом перпендикулярах силы будут равны 153 и 175 тонн, соответственно.
Поскольку сила течения прямо пропорциональна квадрату его скорости, то увеличение скорости течения на 0,5 узла, т.е. до 1,5 узла, увеличит поперечную силу в данном примере до 700 тонн.
Имея это в виду, важно помнить, что небольшое увеличение скорости приливо-отливного течения может значительно увеличить воздействие на корпус судна, имеющего предельную осадку. На траверзе судна это воздействие может превысить тяговое усилие буксира, поэтому перед швартовкой необходимо предпринять все необходимые меры предосторожности.
Это особенно важно учитывать, когда на изгибах реки на приливо-отливное течение накладывается еще и речное течение.
