За последние годы в мировой практике оперативного обслуживания мореплавания стали широко применять методы расчета пути плавания судов в зависимости от заданных гидрометеорологических условий — так называемые наивыгоднейшие пути судна. Критериями выбора наивыгоднейшего пути являются безопасность плавания и наименьшие затраты ходового времени на переход к месту назначения с учетом обхода районов океана (моря), где наблюдаются опасные для мореплавания гидрометеорологические явления или навигационные опасности.
Выбор наивыгоднейшего пути может производиться на основе среднестатистических данных о гидрометеорологических элементах. Для решения задачи о выборе наивыгоднейшего пути необходимо знать влияние волнения моря на скорость судна[1].
[1] Исследования влияния ветра и волнения на скорость хода судна проводили А. И. Вознесенский, Г А. Фирсов, Н. М. Тверье, В И. Немчиков, В. У. Удалов, Г. И. Уханов, В. Г. Сизов, В. В. Дремлюг и др.

Источник: www.shipspotting.com
В настоящее время для определения скорости хода судов водоизмещением от 5 тыс до 25 тыс. т применяется формула ЦНИИМФа:
- где wo — скорость судна на тихой воде, соответствующая фактическим оборотам движителя и водоизмещению судна, уз;
- h — высота волны, м;
- q — курсовой угол волны, рад;
- Dф — фактическое водоизмещение судна, т.
Формулы для определения скорости на волнении крупнотоннажных судов до последнего времени отсутствовали. В 1983 г. в НВИМУ С. Б. Ольшамовским была получена формула для определения скорости крупнотоннажных судов при волнении с высотой волн до 6—7 м. которая имеет вид:
Формула получена на основании натурных измерений скоростей хода на волнении, проведенных автором на теплоходе «Маршал Жуков» водоизмещением 125 тыс. т при плавании в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. Измерения скоростей производились с помощью приемоиндикаторов спутниковой навигационной системы. Затем формула была откорректирована по результатам наблюдений, проведенных И. Ф. Стурм (Норвегия) с танкерами дедвейтом 86,7 тыс. и 81,9 тыс. т, и других источников. Общей закономерностью для обеих формул является хорошо известный из практики судовождения факт, что с увеличением водоизмещения судна потери скорости на волнении уменьшаются
Анализ потерь скорости по крупнотоннажным танкерам Новороссийского морского пароходства, выполненный на кафедре судовождения НВИМУ, показал, что и на этих судах в штормовых условияхУправление судном в штормовых условиях вынуждены снижать скорость хода. Так, на танкерах типа «Крым» в грузу при ветре 7—8 баллов и q=0÷30°, зыби 5—6 баллов скорость хода снижается на 30%; при ветре 8— 9 баллов, q=0÷30° и зыби 6—7 баллов снижение скорости хода достигает 40%. В балласте преднамеренное снижение хода у танкеров несколько меньше.

Источник: www.shipspotting.com
На танкерах типа «София» в балласте при встречном ветре 7 баллов и волнении 5—6 баллов снижение скорости хода в среднем составляет 18%.
В большинстве случаев при ветре до 5—6 баллов и волнении до 4 баллов суда с водоизмещением, более 12— 15 тыс. т скорость преднамеренно не снижают. Выражения для ветроволновых потерь Δv не распространяются на случаи вынужденного снижения скорости хода, т. е. справедливы при действии ветра не свыше 6—7 баллов и волнении до 4—5 баллов.
Ветроволновые потери скорости хода зависят от Курсового угла ветра и волнения, а наибольшие значения имеют в диапазоне значений q от 0 до 45°.
Таблица 1 Ветроволновые потери скорости (в процентах) различных типов судов в грузу при ветре силой 6 баллов
Ветроволновые потери скорости | |||||
---|---|---|---|---|---|
Суда | Курсовой угол ветра, º | ||||
0 | 45 | 90 | 135 | 180 | |
Нефтеналивные* | 21,5 | 23,1 | 15,5 | 11,0 | 10,4 |
«Либерти» | 18,5 | 19,5 | 10,7 | 5,1 | 3,8 |
Пароход “Cairndhu” | 10,8 | 7,5 | 4,0 | 1,8 | – |
Теплоход “Lubumbashi” | 13,6 | 9,2 | 3,6 | 0,7 | – |
Теплоход “Андижан” | 14,5 | 10,4 | 3,8 | 1,2 | 3.2 |
Теплоход “Омск” | 10,3 | 8,2 | 2,6 | 0,6 | 1,2 |
Теплоход “Лозовая» (типа «Ли- сичанск”) | 10,1 | 6,9 | 5,1 | +5,8 | +6,5 |
Турбоход «Кузбасс» (типа «Крым») | 11,2 | 8,9 | 6,8 | 3,4 | 3,0 |
Турбоход «Георге Георгиу Деж» (типа «София») | 7,3 | 4,6 | 4,6 | 2,1 | 1,8 |
В табл. 1 приведены значения ветроволновых потерь при ветре силой 6 баллов на различных курсовых углах для некоторых типов судов, выведенные по записям в судовые журналы или опубликованные в литературе.
*По данным Н. Н. Струйского
Как следует из данных таблицы, ветроволновые потери у крупнотоннажных современных судов значительно уменьшились в сравнении с судами, которые эксплуатировались 30—40 лет назад. Для расчета наивыгоднейшего пути и продолжительности плавания с учетом влияния ветра и волнения в судовых условиях полезно иметь таблицу потерь скорости хода для различной силы ветра и степени волнения при курсовых углах 0, 45, 90, 135, 180°. Такая таблица может быть легко составлена штурманским составом по данным, заносимым в судовой журнал, путем осреднения потерь скорости хода для одинаковой силы и направления ветра.
По данным таблицы легко построить график потерь скорости хода для данного судна и состояния загрузки, которым можно пользоваться при аналогичном воздействии ветра и волнения в последующих рейсах. Вид графика ветроволновых потерь скорости хода представлен на рис. 1.

На кормовых курсовых углах ветра силой до 3— 4 баллов на ряде судов наблюдается положительное приращение скорости в пределах 5—8%. Таблица и графики потерь скорости хода, составленные по судовым наблюдениям, носят приближенный, но достаточно точный характер и могут легко использоваться штурманским составом. Пользуясь таблицей или графиком потерь скорости хода, можно рассчитать фактическую скорость судна при конкретном ветроволновом режиме по маршруту перехода и избрать наивыгоднейший путь с учетом погодных условий.
В качестве основного аргумента в таблице и на графике можно вместо силы ветра в баллах брать высоту волны в метрах, однако в ночных условиях глазомерное определение высоты волны затруднительно, в то время как измерение скорости ветра анемометром не зависит от времени суток.
Современное состояние гидрометеорологической информации позволяет судоводителю решать задачу выбора наивыгоднейших морских путей на основе среднестатистического распределения гидрометеорологических элементов в период плавания и текущих прогнозов погоды. Для этой цели в процессе предварительной подготовки к рейсу судоводительский состав изучает рекомендации руководства «Океанские пути мира», гидрометеорологические карты и атласы, лоции и другие пособия по маршруту перехода. Располагая графиками или таблицами потерь скорости хода своего судна при ветре и волнении, можно проанализировать возможные пути следования в пункт назначения, время перехода с учетом мореходных качеств при данном состоянии загрузки. Одновременно рассматриваются возможные варианты изменения пути при возникновении штормовых зон и других неблагоприятных условий плавания (лед, туман и др.).

Источник: www.shipspotting.com
В процессе рейса, систематически принимая гидрометеорологическую информацию в различных формах, капитан оценивает правильность выбора пути, а При необходимости корректирует его применительно к конкретным условиям плавания. Капитаны многих судов пользуются этим методом, полагаясь на достаточную гидрометеорологическую информацию в пособиях, радиобюллетенях и факсимильных картах и свой личный опыт судовождения.
Вычислительным центром АН СССР на основе применения метода динамического программирования разработаны алгоритм и программа выбора наивыгоднейшего пути с помощью ЭВМ. В качестве исходных берутся уравнения движения судна с учетом волнения и течения:
- где x, у — декартовы координаты судна;
- хВ — скорость судна при ветре и волнении, м/с;
- vT — скорость течения, м/с;
- 6 — курс судна, °;
- qT — направление течения, °
Сущность метода заключается в расчете на ЭВМ нескольких возможных курсов по маршруту плавания в заданном по прогнозу поле гидрометеорологических элементов. Как показали расчеты, в решении задачи можно ограничиться анализом пяти курсов из начальной точки с суточным шагом изменения курса. По имеющимся зависимостям потерь скорости хода при ветре и волнении определяется положение судна через сутки на каждом курсе. Полученные точки соединяют плавной кривой — изохроной, которая указывает положение судна в конце первых суток плавания. Аналогичным образом на линиях курсов наносят точки, указывающие место судна к концу вторых суток плавания. В таком же порядке прокладывают курсы на последующие дни, для которых имеется прогноз погоды. Последнюю точку одного из курсов, расположенную ближе остальных к пункту прихода, соединяют прямой с пунктом прихода. Избранный таким образом курс будет наивыгоднейшим для данного конкретного распределения гидрометеорологических элементов в период плавания.
Наивыгоднейший путь запрашивается капитаном судна в соответствующем прогностическом учреждении не позднее чем за 24 ч до выхода судна в море или до подхода его к исходной точке пути. В заявке должны быть сообщены следующие сведения: название, тип судна, скорость на тихой воде, порт приписки, род груза, плановое время рейса, пункт отправления или точка начала пути, пункт назначения или конечная точка пути, ограничения на переход.

Источник: www.shipspotting.com
В бюро погоды по прогностическим картам выбирается не менее чем на 3—5 сут наивыгоднейший путь и сообщается на судно. При этом, кроме координат точек наивыгоднейшего пути, дается краткий гидрометеорологический обзор и прогноз погоды. Капитан судна обязан подтвердить получение первой рекомендации и затем в течение проводки в 00 ч и в 12 ч среднего гринвичского времени ежедневно сообщать в бюро погоды открытым текстом время, координаты, курс и скорость судна, направление и скорость ветра, высоту волн и направление, видимость, ледовые условия, & также при возможности гидрометеорологическую информацию кодом. КН-09-С в положенные сроки.
При отклонении судна от рекомендованного пути капитан сообщает причину отклонения и необходимость дальнейшего обслуживания. За сутки до прихода к месту назначения на судно передается прогноз погоды на оставшийся участок пути и сообщается об окончании проводки. По завершении перехода капитан сообщает в бюро погоды дату и время прибытия в пункт назначения Л дает оценку качеству рекомендаций.
Положительный опыт обслуживания судов Министерства морского флота и Министерства рыбного хозяйства рекомендациями по плаванию в Атлантическом и Индийском океанах накоплен в бюро погоды Черного и Азовского морей (БПЧАМ) (табл. 2).
Таблица 2 Число проводок судов БПЧАМ за период 1966—1980 гг
Число проводок судов | |||||
---|---|---|---|---|---|
Период | Проведено судов | Количество судов, для которых рас- считана эффек- тивность | Эфективность | ||
Минморфлота | Минрыбхоза | Судо-сутки | Тыс. р | ||
Восьмая пятилетка (1966—1970 гг. ) | 670 | 12 | 179 | 41 | 182 |
Девятая пятилетка (1971 —1975 гг. ) | 2132 | 371 | 869 | 380 | 1648 |
Десятая пятилетка (1976 —1980 гг.) | 3547 | 507 | 1761 | 935 | 581 |
Суда, плавающие наивыгоднейшими путями через Атлантику, по рекомендациям БПЧАМ сокращают продолжительность перехода на 5—10% и совершают его в более благоприятных метеоусловиях. Особенно полезно пользоваться рекомендациями бюро погоды Гидрометеослужбы в осенне-зимний период, характерный для Северной Атлантики и северной части Тихого океана бурным развитием циклонических формирований в атмосфере, частой повторяемостью штормов, интенсивным волнением и опасностью обледененияБорьба с обледенением судна. В этот период методу выбора пути на основе средних статистических данных о распределении гидрометеорологических элементов следует предпочитать проводку судна гидрометеослужбой, что позволит обойти районы с наиболее неблагоприятными, а в некоторых случаях и опасными условиями плавания.
Предлагается к прочтению:
Требования к судовождению в открытом море
Плавание в открытом море