Подготовка судна к швартовым операциям

Сравнивая танкеры дедвейтом 250 и 25 тыс. т, заметим, что мощность судовой энергетической установки (СЭУ) большего судна не будет десятикратно превышать мощность СЭУ меньшего судна. Фактически она может превышать последнюю менее чем в 3 раза, и все же такая относительно малая мощность может дать танкеру дедвейтом 150-300 тыс. т Very Large Crude Carrier (VLCC) ту же скорость в море, которую имеет танкер меньшего дедвейта.

При нормальном состоянии моря VLCC управляются почти так же, как, и танкеры дедвейтом 25 тыс. т. Удержание на курсе не представляет особенных сложностей в море, и только тогда, когда необходимо погасить скорость, мы обнаруживаем, что для этого нужно большее пространство. Для остановки танкера дедвейтом 250 тыс. т в грузу может потребоваться дистанция более 3 миль и свыше 20 мин времени.

”Данные, которые мореплава­тель берет за основу, редко под­даются точному измерению, но должны получить немедленную оценку при управлении судном”. Пьер Селерье, ”Маневрирование судов”

Управлению судном надо учиться

Для познания возможностей и ограничений в управлении крупнотоннажными танкерами судоводитель должен иметь условия для их практического изучения без риска. Такие условия есть в центре обучения управлению судами в Порт – Ревеле вблизи Гренобля (Франция). Здесь на озере действует флот, состоящий из моделей танкеров, выполненных в масштабе 1:25.

Модели судов дают не только уникальную возможность управлять уменьшен­ными копиями крупнотоннажных танкеров в различных условиях, но и сокращать время маневров по сравнению с обычными условиями, поскольку время маневрирования для моделей масштаба 1:25 проходит в 5 раз быстрее, чем в реальных условиях.

Когда я наблюдал и анализировал маневры на озере, мне стало ясно, что по­ложение центра вращения (ЦВ) играет решающую роль в объяснении поведе­ния судов. Если считать фактом существование ЦВ, то каждое перемещение судна можно рассматривать как логический результат действующих на него сил. Модель, выполненная в определенном масштабе, и ее прототип одинако­во реагируют на силы, посредством которых управляется судно, а также на воздействие водной среды и ветра. Конечно, существует разница в размерах объектов управления и масштабе времени, но результат маневра одинаков как по выполнению, так и по восприятию.

В ливанском порту Сайде мне вновь представилась возможность вернуться на обычные суда. И я снова убедился в сходстве между судном и моделью, как ранее убедился в сходстве модели и судна, когда прибыл из оживлен­ного нефтеперевалочного порта Аруба в центр обучения управлению судами. Хотя мне прежде не приходилось ставить судно на морской причал (СВМ), эта операция была мне знакома по опыту, полученному на озере в Порт-Ревеле.

Некоторые соображения

Постановка танкеров дедвейтом до 150 тыс. т на СВМ в Сайде осуществ­ляется без буксиров; управление судном в этих случаях в большой степени зависит от использования якорей и швартовых. Для полного использования управляемости судна в расчет должно приниматься положение ЦВ судна. Я надеюсь, что объяснение процедуры швартовки и отшвартовки, приведен­ное в статье Разворот судна на якоре“Судовой якорь и его применение при швартовке”, даст капитанам и их помощникам лучшее понимание производимых маневров.

Временное назначение в Рас Таннуру (Саудовская Аравия) в 1970 г. было продлено до восьмимесячного пребывания в порту, который знаменателен тем, что является самым крупным нефтяным портом в мире. Это дало мне возможность изучить влияние течения на все типы судов, начиная от самого маленького грузового, зашедшего за бункером, до самого большого из суще­ствующих танкеров.

В 1974 г., когда я возвратился в Рас Таннуру в качестве старшего порто­вого лоцмана, начал функционировать порт Джуяма. Работа там дала мне возможность ставить на СВМ суда дедвейтом до 477 тыс. т. Мой опыт работы в порту Рас Таннура изложен в статье Обучение управлению судами“Применение опыта управления моделями судов на практике”. В этой главе придается значение хорошему знанию положения ЦВ судна во время швартовки и отшвартовки. Постановка на один швартовный буй и снятие с него описаны в статье Влияние ветра на судна при маневрировании“Влияние силы ветра на управляемость судна”.

В Арубе могли швартоваться самые большие танкеры. Здесь я имел воз­можность лично швартовать суда дедвейтом более 500 тыс. т.

Рассматриваемые мною случаи управления судном являются примерами маневрирования, которые я неоднократно наблюдал на моделях танкеров или на обычных судах или в большинстве случаев на тех и других вместе. Для управления судами в каналах и реках не найти лучшего руководства, чем книга Кэрлайла Дж. Пламмера Управление судном, способы маневрирования в узкостях и на мелководье“Управление судном в узкостях”. Эта книга была моим путеводителем при проводке судов с ограниченным запа­сом воды под килем (проводка на “брюхе”), и я ссылаюсь на нее в статье Движение судна в узкостях“Маневрирование и управление судном в узкостях”.

Численные значения, использованные в примерах и представляющие силу течения или ветра, не являются точными, а положение ЦВ является предпо­ложительным. При управлении судном трудно точно измерить все силы, которые на него действуют, и рассчитать их воздействие на маневр. Ветер и течение при различных ситуациях играют свою роль постольку, поскольку они дают нам представление об их силе по отношению к другим силам, действующим на судно одновременно, что поможет при объяснении пове­дения судная.

Все суда считаются имеющими один гребной винт правого вращения. В случаях, когда используется носовое подруливающее устройство (НПУ), мы можем рассматривать его воздействие так же, как работу буксира в носовой части судна. Когда эти условия рассматриваются иначе, в тексте даются со­ответствующие пояснения.

Многообразие факторов в управлении судном

Говорят, что нет двух лоцманов, которые поставили бы судно к причалу совершенно одинаково. Можно даже сказать, что один и тот же лоцман ни­когда не поставит к причалу одно и то же судно дважды совершенно одина­ково, поскольку в управление судном вовлечено слишком много переменных факторов.

Человеческий фактор. Между отдачей приказа и исполнением существует задержка. Например, помощник капитана должен находиться вблизи машинного телеграфа, но по какой-либо причине отошел или отвечает по телефону. Если отсутствует управление двигателем с мостика, можем иметь еще одну временную задержку, вызванную реакцией (или отсутствием ее) механика в машинном отделении. На руле стоит человек, исполняющий отдаваемые ему приказы, в то время как отдающий приказы находится снаружи на крыле мостика. Помощники капитана и члены экипажа на баке и корме имеют различную реакцию, зависящую от квалификации, тренировки и т. д. Кроме того, капитаны помогающих буксиров являются людьми с различной реакцией, способностями и квалификацией.

Связь. Связь между мостиком, баком и кормой судна может быть неудов­летворительной, телефоны могут находиться в стороне, портативные радиотелефоны плохо работать, система обратной связи не совсем понятной, лебедки создавать много шума и т. д. У членов экипажа различных национальностей могут возникнуть языковые проблемы, ведущие к неправильно­му пониманию приказов. Даже если люди говорят на одном языке, они мо­гут не понять друг друга из-за их неспособности четко выражать свои мыс­ли.

Механические ошибки и неисправности. Случаются неисправности или от­казы рулевого устройства, главного двигателя, подруливающего устройства или вспомогательных буксиров. Кроме того, могут не отдаваться якоря, ломаться лебедки, лопаться паровые трубы, бросательные концы не достигать причала или запутываться, рваться швартовные концы или буксирные тро­сы и т. д.

Неконтролируемые силы. Ветер и течение изменяются по направлению и силе. Влияние мелководья не всегда предсказуемо. При постановке к причалу судна другого типа будут иные мощности главного двигателя и время его реверсирования, иные осадка и дифферент, инерция, надстройка, другие буксиры или их капитаны и т. д. Полное подобие двух постановок к причалу может быть только случайным.

Однако все суда, включая масштабные модели, имеют общее в управлении то, что они движутся в воде. Чтобы лучше понять поведение судна, рассмотрим результаты движения судна в воде.

Принципы управления судном

Движение судна оценивается непрерывным наблюдением. Судно может иметь продольное или поперечное движение или оба вместе. Одновременно судно может иметь вращательное движение. В большинстве случаев нельзя сдвинуть судно в сторону, не имея вращательного движения, за исключени­ем тех случаев, когда помогают буксиры (рис. 1).

При развороте следует учесть положение ЦВ, чтобы оценить плечо силы, вызывающей разворот. Момент силы относительно ЦВ – это произведение силы на ее плечо – длину перпендикуляра, опущенного из ЦВ на линию действия силы.

Следовательно, есть большое различие между тем, когда точка приложе­ния силы к судну находится вблизи ЦВ или далеко от него.

На большом судне расстояние от точки приложения силы до ЦВ может быть сотни футов. Смещение положения ЦВ на 200 футов значительно изменяет плечо вращающей силы. Чем дальше точка приложения силы, действующей на судно, от ЦВ, тем больше плечо этой силы, тем больше ее эффективное действие. Поскольку ЦВ может перемещаться при маневрировании , очень важно иметь представление о вероятных положениях ЦВ под воздействием различных обстоятельств, чтобы предвидеть изменения во вращательном движении.

Инерция судна важна, когда мы хотим уменьшить скорость или расстояние перемещения. Инерция есть количество движения, измеряемое произведением массы и скорости. Обычно мы рассматриваем инерцию как движение судна тогда, когда нам это движение не нужно, особенно когда предпринимаем действие для получения противоположного эффекта. При следовании одной и той же скоростью судно в грузу имеет большую инерцию, чем то же судно в балласте, а большое судно имеет большую инерцию, чем малое.

Читайте также: Планирование перехода

Лобовое сопротивление корпуса оказывает значительно меньшее влияние на большое судно. Большому судну с относительно малой мощностью СЭУ, не имеющему хода относительно воды, требуется очень длительное время для преодоления инерции покоя и достижения полного хода. Когда судно на ходу, то относительно малая мощность СЭУ может поддерживать ско­рость при сравнительно низком расходе топлива, потому что смоченная поверхность относительно мала и вследствие этого мало сопротивление трения корпуса.

Однако когда дело дойдет до остановки VLCC, инерция движения сохра­няется значительно дольше.

Инерцию следует предвидеть. Когда необходимо остановить идущее впе­ред судно, мы имеем дело с инерцией продольного движения, а когда нужно предотвратить боковое смещение судка, имеем дело с инерцией поперечно­го движения. Если инерция движения судна действует как сила, то мы должны рассматривать центр тяжести (ЦТ) судна как точку приложения этой силы. Результат действия инерции движения как силы должен рассматриваться по отношению к ЦВ. Инерция движения может начать или поддержать вращательное движение. Когда необходимо остановить вращательное движение, мы должны преодолеть инерцию вращательного движения.

Вязкость и малая сжимаемость воды создают сопротивление движению судна. В направлении движения судна возникает подъем уровня воды, сопровождаемый понижением уровня на противоположной стороне. На малой скорости сопротивление трения составляет большую часть сопротивления воды, испытываемого судном. Сопротивление трения зависит от смоченной поверхности и состояния корпуса (обрастания); оно увеличивается со ско­ростью судна и одновременно появляется дополнительное сопротивление.

Лобовое гидродинамическое сопротивление корпуса возникает при нарас­тании давления в носу судна; энергия абсорбируется и рассеивается, образуя волновую систему скорости. Хотя бульбообразный нос уменьшает сопротивление корпуса, лобовое гидродинамическое сопротивление нарастает при увеличении скорости судна примерно пропорционально пропульсивной силе движителя.

Поперечное гидродинамическое сопротивление воды возникает при боко­вом перемещении. Величина продольного и поперечного сопротивления зависит от формы корпуса и скорости относительно воды и прямо пропор­циональна пропульсивной силе движителя судна, следующего с постоянной скоростью. Продольное и поперечное сопротивления действуют как силы и влияют на расположение ЦВ. Судоводитель должен представлять, в какой сте­пени каждая из сил действует на судно. Важно не только оценить величину силы, нужно иметь также представление о плече этой силы. По этой причине судоводитель должен иметь понятие о каждом этапе перемещения судна относительно воды. Он постоянно оценивает силы, воздействующие на судно, и обдумывает, как он может противостоять им, для того, чтобы сохранить их равновесие.

Движение и силы сопротивления среды

Сила, приложенная к судну для преодоления инерции покоя, вызывает его пе­ремещение. Передвигаясь в воде, судно встречает ее сопротивление. Та часть сопротивления воды, которая играет важную роль в управлении судном, дейст­вует с противоположной стороны корпуса судна по отношению к приложенной силе и в обратном для нее направлении.

Пропульсивная сила движителя вызывает продольное перемещение. Возникает лобовое сопротивление, которое действует в направлении, обратном движению судна (рис. 2). Сила НПУ вызывает вращательное движение; возникающее при этом сопротивление воды прилагается к борту судна в основном в его но­совой части. Боковой ветер вызывает поперечное смещение судна. Сопротивление воды в этом случае будет поперечным и действующим в направлении, обратном силе ветра. С другой стороны, бортовое течение вызывает попереч­ное перемещение судна, не встречающее сопротивление воды. Поперечное смещение в этом случае происходит относительно грунта. После изменения курса или когда судно выйдет из полосы течения, оно продолжает сохранять полученную инерцию движения.

При управлении судном мы можем иметь дело одновременно со всеми четырьмя видами движений.

Направление продольного движения судна в очень большой степени определяет положение ЦВ. Центр вращательного движения должен при­ниматься в расчет при выборе нами момента начала поворота; хорошая оценка положения ЦВ – это ключ к успешному маневру.

Оценка перемещений судна

При швартовке больших танкеров цель управления судном заключается в большинстве случаев в том, чтобы использовать поперечное движение и предотвратить развитие вращательного движения в момент соприкоснове­ния с причалом.

Интересно сравнивать результирующее вращательное движение, вызы­ваемое действием руля и гребного винта на переднем ходу, с действием НПУ и работой винта на задний ход (рис. 3). С места управления на мос­тике (на корме, в средней или в носовой части судна) мы должны оценить, в какой степени движение судна является продольным, поперечным или вращательным. Необходимо установить величину требуемого перемеще­ния судна в каждом направлении и быть готовыми вовремя замедлить или остановить любое из трех движений.

Направление продольного движения судна в очень большой степени определяет положение ЦВ. Центр вращательного движения должен приниматься в расчет при выборе нами момента начала поворота; хорошая оценка положения ЦВ – это ключ к успешному маневру.

Роль приборов в оценке движения судна

Многие большие танкеры оборудованы доплеровскими лагами. На некоторых из доплеровских лагов указано, какая скорость индицируется: относительно воды или относительно грунта. Если эта индикация отсутствует, то не всегда ясно, какая скорость индицируется.

Когда индикатор доплеровского лага указывает только поперечную скорость в носовой части судна, то, кроме продольной скорости, нам необходима информация индикатора о скорости поворота для того, чтобы знать поперечную скорость корме.

Некоторые портовые терминалы имеют приборы для измерения скорости подхода швартующегося судна, информация, от которых может передаваться на судно, показываться цветными огнями или посредством табло. Береговой доплеровский прибор полезнее всего тогда, когда винт работает назад и показания судового индикатора доплеровского лага при скорости 1 уз или меньше становятся ненадежными.

Для оценки угла подхода судна к причалу очень полезен репитер гирокомпаса на крыле мостика. Отсчеты индикатора доплеровского лага, показания репитера гирокомпаса, указателя угла перекладки руля и индикатора частоты вращения гребного винта должны быть хорошо видимы с дальнего конца крыла мостика. Крыло мостика должно простираться до борта судна, что позволяет нам видеть подход судна на всем пути до момента касания швартовных палов.

Отметим, что немногие суда имеют индикаторы скорости и направления ветра, информация от которых очень полезна, особенно ночью.

Информация о течении, измеренном береговыми приборами, редка. Если судно имеет доплеровский лаг, дающий скорости относительно воды и грунта, то их разность покажет скорость встречного течения. Отсчет скорости поперечного движения относительно грунта даст скорость бортового течения, если можно пренебречь другими силами — ветром и поперечной силой инерции от поворота.

Предлагается к прочтению: Маневрирование судна в узкостях

Скорость подхода судна к причалу может быть легко оценена визуально на судах среднего дедвейта. Однако безопасная скорость подхода VLCC и судов большего размера настолько низка, что инструментальные измерения весьма полезны и даже необходимы, особенно ночью как для постановки к причалу, так и при постановке на якорь.

Приближенное определение значений действующих сил

Назовем силы, действующие на судно, и определим их эффект при раз­личных условиях. Принимая в расчет положение ЦВ, каждое движение судна можно рассматривать как результат воздействия на него различных сил, а отсюда можно объяснить, предугадать или предупредить кажущуюся иррациональность в поведении судна.

Эти цифры приблизительны. Они будут использоваться, чтобы получить представление об их величине по сравнению с другими силами, одновременно действующими на судно. Величина других сил будет рассматриваться в соответствующих главах.

При маневрировании нет времени для расчетов. Более того, трудно измерить силы при меняющихся условиях. Судоводитель постоянно наблюдает и оценивает движение судна, так же как и силы, действующие на него, и в меру своего опыта может предвидеть последующее его перемещение без вычислений.

Автор статьи

Владимир Филатов

Старший помощник капитана

Список литературы

1. Аrdleу, R. А. В. Harbour Pilota­ ge. London: Faber & Faber, 1952.
2. Armstrong, M. C. Practical Shih Handling. Glasgow: Brown, Son and Ferguson, 1980.
3. Вaer, W . Assessment of Tug Performance. London: International Tug Conference, 1969.
4. Вarlett — Prince, W. Pilot Take Charge. Glasgow: Brown, Son and Ferguson, 1956.
5. Bowditch Nathanial, original author. American Practical Navigator: An Epitome of Navigation. Washington, D. C.: U. S. Government Printing Office, 1977.
6. Celerier, Plerre, La Manoeuvre des Navires. Presses Universitalres de France, 1955.
7. Cockcroft, A. N. Nicholls’s Seamanship and Nautical Knowtesge. Glasgow: Brown, Son and Ferguson, 1979.
8. Cotter, С. H. The Master and His Ship. London: Maritime Press, 1962.
9. Grenshaw, R. S. Naval Ship-handling. Annapolis: Naval Institute Press, 1975.
10. Danton, G. L. The Theory of Practice of Seamanship. New York: St. Martin, 1965.
11. English, J. W. and B. N. Steel. “The Performance of Lateral Thrust for Ship as Affected by Forward Speed and Proximity of a Wall”. London: N. P. L. Ship Division Report SH R28/62, 1962.
12. Helmers, Kapt. W. “Messergebnisse von wichtige Manoevriereigenschaften”. Hansa (November-December 1961).
13. Laуtоn, C. W . T . Dictionary of Nautical Words and Terms. Glasgow: Brown, Son and Ferguson, 1958.
14. Loraht, Michael. “Investigation into High Speed of Underwater Craft”. Nautical Magazine, vol. 200: 5. 1968.
15. Nоrdstrоm, H . F. Screw Propeller Characteristics. Stockholm: Publications of the Swedish State Shihbuildihg Experimental Tank, 1948.
16. Pierens, C . “Draaicirkels”. De Zee, nos. 4-5 (April-May 1970).
17. Plummer, C. J. Ship Handling in Narrow Channels. Cambridge: Cornell Maritime Press, 1966.
18. Sjosirom, Carl H. Effect of Shallow Water on Speed and Trim. New York: S. N. A. M. E., 1965.
19. Stunz, C. R. and R. J. Taуler. Some Aspects of Bow Thruster Desing. New York: S. N. A. M. E., 1965.
20. Terrell Mark. “Anchors A New Approach” Fairplay International Shipping Journal, no. 4, 624, 1972.
21. Troti, B. “Waves, Flow and Drag”. Nauticai Magazine, vol. 206: 6, 1971.
22. Willertоn, P. F. Basic Ship­ handling for Masters, Mates and Pilots. London: Stanford Maritime, 1980.
23. Woerdemann, F. Dampfermanoever. Berlin, Frankfurt/M: Mittler, 1958.
24. Zeevaarikundig Tijdschrift De Zee. Raad voor de Scheepvaart (Shipping Council) reports on collisions in the Amsterdam North Sea Canal: 1964, 4; 1965, 4; 1966, 6; 1970, 7 .