Управление судном при плавании на мелководье и в узкости — это особая навигационная задача, которая требует от капитана и экипажа судна специальных навигационных и маневренных навыков, чтобы безопасно перемещаться через участки воды с ограниченной глубиной или узкими проходами.
Необходимо производить регулярные установленные расчеты, которые помогают на основе параметров выявить стратегию управления судном в определенном месте.
Краткая характеристика узкостей и мелководья
Плавание в узкостях и на мелководье является одним из наиболее сложных условий, в которых оказывается судно в процессе эксплуатации. И сложность ситуации заключается не только в том, что малый запас воды под килем в данных условиях представляет собой реальную навигационную опасность, но и в том, что поведение судна на мелководье существенно отличается от поведения на глубокой воде. К основным отличительным особенностям поведения судна на мелководье можно отнести:
- ухудшение управляемости;
- увеличение тормозного пути;
- дополнительное проседание с изменением посадки;
- гидродинамическое взаимодействие судов;
- падение скорости.
Понятие узкости определяется соотношением между маневренными характеристиками судна и шириной водного пространства, в пределах которого судно может безопасно следовать при существующих средствах навигационного обеспечения. С точки зрения ширины акватории делятся на открытые, закрытые акватории и каналы.

Открытые акватории делят на глубокие, мелкие и углубленные морские пути. Открытой и глубокой акваторией называется такая акватория, на которой дно и берега не оказывают влияния на маневренные качества судна. Ширина открытой акватории определяется диаметром циркуляции. Принято, что для выполнения самостоятельной циркуляции на акватории, где нет ветра и течения, необходимы размеры акватории
где:
- b – ширина акватории, м;
- L – длина судна, м;
- k – коэффициент запаса, равный 8.
Эта зависимость действительна для всех судов, так как коэффициент k является наибольшим коэффициентом из используемых для определения нормального диаметра циркуляции.
Мелководье – водное пространство либо фарватер, глубина которого оказывает влияние на сопротивление воды движению судна и изменяет тем самым условия плавания судна по сравнению с плаванием его на глубине. Наиболее сложным является управление судном при плавании на мелководье с ограниченной акваторией (проливы, каналы), где на поведение судна влияют как берега, так и другие суда.
Судоходный канал — искусственно проложенный водный путь, оснащенный современными средствами навигационного оборудования, обеспечивающими безопасность плавания судов. Плавание по каналам сочетает условия узкости и мелководья. Основными элементами судоходного канала являются глубина, навигационная ширина и площадь поперечного сечения.
Сущность явлений, возникающих при движении судна в узкости и на мелководье
Сопротивление воды движению судна складывается из трех составляющих:
- сопротивления трения;
- сопротивления формы;
- волнового сопротивления.
Сопротивление трения зависит от площади смоченной поверхности корпуса и его шероховатости. Сопротивление формы зависит от обводов корпуса. Волновое сопротивление связано по своей природе с образованием судовых волн, возникающих при взаимодействии корпуса с окружающей его водой.
Судовые волны состоят из двух систем волн:
- у форштевня развивается носовая;
- у ахтерштевня — кормовая система волн.
Каждая из них состоит из расходящихся и поперечных волн (рис. 2).

Расходящиеся волны имеют короткий фронт и располагаются уступом. Кормовые расходящиеся волны меньше носовых и на глубокой воде едва заметны. Поперечные волны располагаются фронтом поперек судна и не выходят за пределы расходящихся волн. Их высота убывает от носа к корме. Носовая волна начинается гребнем, расположенным сразу за форштевнем. Первая кормовая волна всегда начинается впадиной, захватывающей кормовую оконечность. Поэтому в носовой части судна давление будет больше, чем в кормовой (рис. 3).

За счет разницы этих давлений и образуется волновое сопротивление. С выходом судна на мелководье и уменьшением запаса воды под килем изменяется система образования судовых волн, что сказывается на ходовых качествах судов, их осадке и управляемости. При этом быстро начинает возрастать волновое сопротивление, скорость распространения волн с небольшой амплитудой имеет предел Vк – критическую скорость:
где:
- g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2;
- H – глубина, м.
При малых значениях скорости судна характер роста волнового сопротивления на глубокой воде и на мелководье примерно одинаков. При дальнейшем увеличении скорости (Vс ≥ 10 узлов) характер волнообразования начинает изменяться. Эти изменения проявляются на глубинах менее 50 метров.
По мере увеличения скорости судна угол растворения расходящихся волн начинает увеличиваться, а поперечные волны растут по высоте и длине. При достижении критической скорости поперечные волны сливаются с расходящимися и под углом 90° к диаметральной плоскости образуется одиночная волна. Судно как бы толкает массы воды по ходу своего следования, сопротивление воды движению резко возрастает, скорость уменьшается на 20-30 %. Этот процесс протекает тем интенсивнее, чем меньше глубина, что объясняется увеличением сопротивления трения из-за уменьшения расстояния между корпусом судна и грунтом.
Предлагается к прочтению: Меры по обеспечению безопасности судна при плавании в шторм
Мощная поперечная волна, образующаяся при достижении судном скорости, близкой к критической, не подчиняется теории волн относительно малой амплитуды, и скорость ее дальнейшего движения уже не зависит от скорости судна. Эта волна (спутная волна) может самостоятельно перемещаться на очень большие расстояния со скоростью, при которой она образовалась.
Просадка судна при плавании мелководье (скоростное проседание)
Образование одиночной поперечной волны понижает уровень поверхности воды у бортов судна, что вызывает опускание корпуса относительно уровня спокойной воды и увеличение дифферента. Это явление называется просадкой.
При движении судна околокритическими скоростями просадка может достигать 5-7 % от средней осадки. На малых глубинах величина просадки еще более увеличивается из-за присасывания корпуса судна к грунту.
Минимальная глубина, необходимая для безопасного плавания судна на мелководье (Hбез), определяется следующим выражением:
где:
- dк – осадка судна кормой, м;
- Δdк – просадка кормы судна, м;
где:
- α – коэффициент, зависящий от соотношения длины и ширины судна;
- Δdср – средняя осадка судна;
Соотношение длины и ширины судна | |||
---|---|---|---|
L/B | 3-5 | 5-7 | 7-9 |
α | 1,5-1,25 | 1,25-1,1 | 1,1 |
- Δdв – увеличение осадки на волнении, м;
- Δdв = 0,6 hв, hв – высота волны, м;
- Δdкр – увеличение осадки от крена судна, м (рис. 4, табл. 1);
- Z – запас воды под килем, который должен составлять не менее 1 м.
Для большинства судов, имеющих обычную конфигурацию корпуса (без носового бульба), характерно проседание с дифферентом на корму.

Крупнотоннажные суда, имеющие полнообводные формы корпуса (Св > 0,7), при движении на мелководье проседают больше носом, чем кормой (рис. 5).

Для определения скоростного проседания таких судов можно воспользоваться номограммой National Phisical Laboratory – NPL (рис.6).

Таблица 1. Осадка судна | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Осадка судна, м | Ширина судна, м | Угол перекладки руля | |||||||||
1º | 2º | 3º | 4º | 5º | 6º | 7º | 8º | 9º | 10º | ||
4,5 | 8 | 0.069 | 0.137 | 0.203 | 0.268 | 0.331 | 0.393 | 0.454 | 0.513 | 0.5 | 0.626 |
8.5 | 0.073 | 0.146 | 0.216 | 0.286 | 0.353 | 0.42 | 0.484 | 0.548 | 0.609 | 0.67 | |
9 | 0.078 | 0.154 | 0.229 | 0.303 | 0.375 | 0.446 | 0.515 | 0.582 | 0.649 | 0.713 | |
9.5 | 0.082 | 0.163 | 0.242 | 0.32 | 0.397 | 0.472 | 0.545 | 0.617 | 0.688 | 0.756 | |
10 | 0.087 | 0.172 | 0.256 | 0.338 | 0.419 | 0.498 | 0.576 | 0.652 | 0.727 | 0.8 | |
10.5 | 0.091 | 0.18 | 0.269 | 0.355 | 0.44 | 0.524 | 0.606 | 0.687 | 0.766 | 0.843 | |
11 | 0.095 | 0.189 | 0.282 | 0.373 | 0.462 | 0.55 | 0.637 | 0.722 | 0.805 | 0.887 | |
11,5 | 0.1 | 0.198 | 0.295 | 0.39 | 0.484 | 0.576 | 0.667 | 0.756 | 0.844 | 0.93 | |
7,5 | 12 | 0.104 | 0.205 | 0.304 | 0.4 | 0.494 | 0.588 | 0.675 | 0.762 | 0.846 | 0.928 |
12.5 | 0.108 | 0.214 | 0.317 | 0.418 | 0.516 | 0.812 | 0.708 | 0.797 | 0.885 | 0.971 | |
13 | 0.112 | 0.222 | 0.33 | 0.435 | 0.538 | 0.838 | 0.736 | 0.832 | 0.924 | 1.015 | |
13.5 | 0.117 | 0.231 | 0.343 | 0.453 | 0.56 | 0.864 | 0.767 | 0.866 | 0.964 | 1.058 | |
14 | 0.121 | 0.24 | 0.356 | 0.47 | 0.582 | 0.691 | 0.797 | 0.901 | 1.003 | 1.102 | |
14.5 | 0.125 | 0.248 | 0.369 | 0.487 | 0.603 | 0.717 | 0.828 | 0.936 | 1.042 | 1.145 | |
15 | 0.13 | 0.257 | 0.382 | 0.505 | 0.625 | 0.743 | 0.858 | 0.971 | 1.081 | 1.188 | |
15.5 | 0.134 | 0.266 | 0.395 | 0.522 | 0.647 | 0.769 | 0.889 | 1.006 | 1.12 | 1.232 | |
9.0 | 16 | 0.138 | 0.274 | 0.406 | 0.536 | 0.663 | 0.787 | 0.908 | 1.026 | 1.141 | 1.252 |
16.5 | 0.143 | 0.282 | 0.419 | 0.554 | 0.685 | 0.813 | 0.938 | 1.061 | 1.18 | 1.296 | |
17 | 0.147 | 0.291 | 0.433 | 0.571 | 0.707 | 0.839 | 0.969 | 1.095 | 1.219 | 1.339 | |
17.5 | 0.151 | 0.3 | 0.446 | 0.588 | 0.728 | 0.865 | 0.999 | 1.13 | 1.258 | 1.383 | |
18 | 0.156 | 0.309 | 0.459 | 0.606 | 0.75 | 0.891 | 1.03 | 1.165 | 1.297 | 1.426 | |
18.5 | 0.16 | 0.317 | 0.472 | 0.623 | 0.772 | 0.918 | 1.06 | 1.2 | 1.336 | 1.47 | |
19 | 0.164 | 0.326 | 0.485 | 0.641 | 0.794 | 0.944 | 1.091 | 1.235 | 1.375 | 1.513 | |
19.5 | 0.169 | 0.335 | 0.498 | 0.658 | 0.816 | 0.97 | 1.121 | 1.269 | 1.414 | 1.556 | |
10,0 | 20 | 0.173 | 0.343 | 0.51 | 0.673 | 0.834 | 0.991 | 1.144 | 1.294 | 1.441 | 1.585 |
20.5 | 0.177 | 0.352 | 0.523 | 0.691 | 0.855 | 1.017 | 1.175 | 1.329 | 1.48 | 1.628 | |
21 | 0.182 | 0.36 | 0.536 | 0.708 | 0.877 | 1.043 | 1.205 | 1.364 | 1.519 | 1.671 | |
21.5 | 0.186 | 0.369 | 0.549 | 0.726 | 0.899 | 1.069 | 1.236 | 1.399 | 1.559 | 1.715 | |
22 | 0.19 | 0.378 | 0.562 | 0.743 | 0.921 | 1.095 | 1.266 | 1.434 | 1.598 | 1.758 | |
22.5 | 0.195 | 0.387 | 0.575 | 0.76 | 0.942 | 1.121 | 1.296 | 1.468 | 1.637 | 1.802 | |
23 | 0.199 | 0.395 | 0.588 | 0.778 | 0.964 | 1.147 | 1.327 | 1.503 | 1.676 | 1.845 | |
23.5 | 0.204 | 0.404 | 0.601 | 0.795 | 0.986 | 1.173 | 1.357 | 1.538 | 1.715 | 1.888 | |
10,5 | 24 | 0.208 | 0.412 | 0.614 | 0.812 | 1.006 | 1.197 | 1.384 | 1.568 | 1.748 | 1.924 |
24.5 | 0.212 | 0.421 | 0.627 | 0.829 | 1.028 | 1.223 | 1.415 | 1.603 | 1.787 | 1.968 | |
25 | 0.217 | 0.43 | 0.64 | 0.846 | 1.049 | 1.249 | 1.445 | 1.637 | 1.626 | 2.011 | |
25.5 | 0.221 | 0.439 | 0.653 | 0.864 | 1.071 | 1.275 | 1.476 | 1.672 | 1.865 | 2.054 | |
26 | 0.225 | 0.447 | 0.666 | 0.881 | 1.093 | 1.301 | 1.506 | 1.707 | 1.904 | 2.098 | |
26.5 | 0.23 | 0.456 | 0.679 | 0.899 | 1.115 | 1.327 | 1.537 | 1.742 | 1.943 | 2.141 | |
27 | 0.234 | 0.465 | 0.692 | 0.916 | 1.137 | 1.354 | 1.567 | 1.777 | 1.983 | 2.185 | |
27.5 | 0.238 | 0.473 | 0.705 | 0.934 | 1.158 | 1.38 | 1.597 | 1.811 | 2.022 | 2.228 | |
11,0 | 28 | 0.243 | 0.482 | 0.717 | 0.949 | 1.176 | 1.4 | 1.62 | 1.837 | 2.048 | 2.256 |
28.5 | 0.247 | 0.49 | 0.73 | 0.966 | 1.198 | 1.427 | 1.651 | 1.871 | 2.088 | 2.3 | |
29 | 0.251 | 0.499 | 0.743 | 0.983 | 1.22 | 1.453 | 1.681 | 1.906 | 2.127 | 2.343 | |
29.5 | 0.256 | 0.508 | 0.756 | 1.001 | 1.242 | 1.479 | 1.712 | 1.941 | 2.166 | 2.387 | |
30 | 0.26 | 0.516 | 0.769 | 1.018 | 1.264 | 1.505 | 1.742 | 1.976 | 2.205 | 2.43 | |
30.5 | 0.264 | 0.525 | 0.782 | 1.036 | 1.285 | 1.531 | 1.773 | 2.01 | 2.244 | 2.473 | |
31 | 0.269 | 0.534 | 0.795 | 1.053 | 1.307 | 1.557 | 1.803 | 2.045 | 2.283 | 2.517 | |
31.5 | 0.273 | 0.543 | 0.809 | 1.071 | 1.329 | 1.583 | 1.834 | 2.08 | 2.322 | 2.56 | |
12,5 | 32 | 0.277 | 0.551 | 0.82 | 1.086 | 1.347 | 1.604 | 1.857 | 2.105 | 2.349 | 2.588 |
32.5 | 0.282 | 0.56 | 0.633 | 1.103 | 1.369 | 1.63 | 1.887 | 2.14 | 2.388 | 2.632 | |
33 | 0.286 | 0.568 | 0.846 | 1.121 | 1.391 | 1.656 | 1.918 | 2.175 | 2.427 | 2.675 | |
33.5 | 0.29 | 0.577 | 0.859 | 1.138 | 1.412 | 1.682 | 1.948 | 2.21 | 2.466 | 2.719 | |
34 | 0.295 | 0.586 | 0.873 | 1.155 | 1.434 | 1.709 | 1.979 | 2.244 | 2.505 | 2.762 | |
34.5 | 0.299 | 0.594 | 0.886 | 1.173 | 1.456 | 1.735 | 2.009 | 2.279 | 2.545 | 2.806 | |
35 | 0.304 | 0.603 | 0.899 | 1.19 | 1.478 | 1.761 | 2.04 | 2.314 | 2.584 | 2.849 | |
35.5 | 0.308 | 0.612 | 0.912 | 1.208 | 1.499 | 1.787 | 2.07 | 2.349 | 2.623 | 2.892 | |
13,5 | 36 | 0.312 | 0.62 | 0.924 | 1.223 | 1.517 | 1.808 | 2.093 | 2.374 | 2.65 | 2.921 |
36.5 | 0.316 | 0.629 | 0.937 | 1.24 | 1.539 | 1.834 | 2.123 | 2.409 | 2.689 | 2.964 | |
37 | 0.321 | 0.637 | 0.95 | 1.258 | 1.561 | 1.86 | 2.154 | 2.443 | 2.728 | 3.007 | |
37.5 | 0.325 | 0.646 | 0.963 | 1.275 | 1.583 | 1.886 | 2.184 | 2.478 | 2.767 | 3.051 | |
38 | 0.33 | 0.655 | 0.976 | 1.292 | 1.605 | 1.912 | 2.215 | 2.513 | 2.806 | 3.094 | |
38.5 | 0.334 | 0.664 | 0.989 | 1.31 | 1.626 | 1.938 | 2.245 | 2.548 | 2.845 | 3.138 | |
39 | 0.338 | 0.672 | 1.002 | 1.327 | 1.648 | 1.964 | 2.276 | 2.582 | 2.884 | 3.181 | |
39.5 | 0.343 | 0.681 | 1.015 | 1.345 | 1.67 | 1.99 | 2.306 | 2.617 | 2.923 | 3.224 | |
14,0 | 40 | 0.347 | 0.689 | 1.028 | 1.361 | 1.69 | 2.014 | 2.333 | 2.647 | 2.956 | 3.26 |
40.5 | 0.351 | 0.698 | 1.041 | 1.378 | 1.712 | 2.04 | 2.364 | 2.682 | 2.995 | 3.304 | |
41 | 0.356 | 0.707 | 1.054 | 1.396 | 1.733 | 2.066 | 2.394 | 2.717 | 3.035 | 3.347 | |
41.5 | 0.36 | 0.716 | 1.067 | 1.413 | 1.755 | 2.092 | 2.424 | 2.752 | 3.074 | 3.391 | |
42 | 0.364 | 0.724 | 1.08 | 1.431 | 1.777 | 2.118 | 2.455 | 2.786 | 3.113 | 3.434 | |
42.5 | 0.369 | 0.733 | 1.093 | 1.448 | 1.799 | 2.145 | 2.485 | 2.821 | 3.152 | 3.477 | |
43 | 0.373 | 0.742 | 1.106 | 1.466 | 1.821 | 2.171 | 2.516 | 2.856 | 3.191 | 3.521 | |
43.5 | 0.377 | 0.751 | 1.119 | 1.483 | 1.842 | 2.197 | 2.546 | 2.891 | 3.23 | 3.564 |
Рассчитать проседание корпуса судна (SQUAT) и запас воды под килем (UKCСтандартная процедура действий и анализа «UKC») при плавании судна в условиях OPEN и CONFINED WATER можно в соответствии с алгоритмом, приведенном в табл. 2.
Таблица 2. Under keel clearance calculation (UKC) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Minimum UKC (Preset by the company) | Included Passage | ||||||
Mn | |||||||
Ocean Passages (% of the deepest draught) | 20 | 2 | FRCM TO | PORT/CHANNEL/AREA NAME | |||
Fairways (% of the deepest draught) | 15 | 1.5 | WP № / Date / Time | ||||
Inside Ports (% of the deepest draught) | 10 | 1 | WP № / Date / Time | ||||
At Berth (% of the exstreme breadth) | 2 | 0.4 | CHART IN USE: | ||||
Calculation elements to be USED | |||||||
LBP Length Between Perpendiculars | m | W Vessel Displacement | MT | ||||
B Vessel Breadth | m | SG Specific Gravity of Water | MT/m3 | ||||
M Minimum Charter Depth | m | T Maximum Vessel Draft (salt water) | m | ||||
V Vessel Speed Thru the Water | kts | TPC Tons per Centemeter | MT | ||||
E Swell (alweys positive) | m | HoT Height of Tide | m | ||||
D Squat | m | F List effects | m | ||||
G Draft change due to Water Density | m | WD Width of channel or river | m | ||||
Ф Angle of list | deg | Tmn Mean Vessel Draft (salt water) | m # | ||||
Cb Manual entry of Block Coefficient* | |||||||
* in case Cb of vessel is available from Hydrostatic Data will prevail | # if vessel open waters the value to be inserted to be 10000 | ||||||
Calculate block co-efficient Cb | Calculate waterplan co-efficien Cw | ||||||
Calculate width of influence Fb | Calculate list effects F | ||||||
(Depth/Draught) | |||||||
Calculate open water squat | Calculate confined water squat | ||||||
if Fb x B is less that the Widht of the Channel or River | if Fb x B is greater than the Width of the Channel or River | ||||||
m | m | ||||||
(Barras formula) | (Barras formula) | ||||||
Calculate anticipated minimum UKC to be encountered this included passage | |||||||
m | |||||||
Calculate minimum acceptable UKC | |||||||
Whilst under way | Whilst moored / AT ALL TIMES | ||||||
At Ocean Passage = MUKS x Stat Draft = | m | At berth = MUKS x Breadth = | m | ||||
At Fairways = MUKS x Stat Draft = | m | Min UKC set by authorities/charterers: (if applicable) | m | ||||
In Ports = MUKC x Stat Draft = | m | ||||||
In RED are presented the UKC Limits that are not met il that case the Company should be informed and procedure Part VIII/1.11.4 should de followed. | |||||||
PREPARED BY: NAME/RANK | SIGN: | ACKD BY: NAME/RANK | SIGN: | ||||
APROVED BY: MASTER | SING: | ACKD BY: NAME/RANK | SIGN: |