Выбор навигационного пути

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.

В настоящее время для определения скорости хода судов водоизмещением от 5 тыс до 25 тыс. т применяется формула ЦНИИМФа:

$v_{в} = v_0—(0,745h — 0,257qh)·(1 — 1,35·{10}^{—6}{D}_{ф}{v}_0), \left(1\right)$

• где wo — скорость судна на тихой воде, соответствующая фак­тическим оборотам движителя и водоизмещению судна, уз;
• h — высота волны, м;
• q — курсовой угол волны, рад;
• D_ф — 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:

$v_{В} = v{ }_0— (0,12 h —0.10 q + 0.10) h — (0,03h — 0,20q —$

$– 0,27) X h{D}_{ф}{ }^{—1} · {10}^5 (2)$

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.

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

 
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.).

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:

$\frac{d x}{d t}–u_B \sin \Theta +u_T \sin q_T,$

$\frac{d y}{d t}=u_B \cos \Theta +u_T \cos q_T, \left(3\right)$

• где x, у — декартовы координаты судна;
• х_В — скорость судна при ветре и волнении, м/с;
• v_T — скорость течения, м/с;
• 6 — курс судна, °;
• q_T — 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.

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

 
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