Швартовка судна при ветре и течении

Силы от воздействия ветра и течения обычно взаимосвязаны как факторы, которыми судоводитель не может управлять. Од­нако эти две силы имеют неоди­наковое воздействие на судно из-за различия в их природе. Когда на судно влияет только ветер и перемещает его относительно воды, его корпус встре­чает подводное сопротивление. С другой стороны, если движе­ние судна вызвано течением, его надводная часть практиче­ски не испытывает сопротивления воздуха. Поскольку вода в 800 раз плотнее атмосферы над уровнем моря, то течение долж­но по своей природе иметь зна­чительно большее влияние, чем ветер, особенно на суда в грузу.

Течение оказывает прямое воздействие на подводную часть судна и непрямое воздействие, выраженное в инерции движе­ния, проявляющееся после того, как Движение судна постоянным курсом при изменении режимов работы движителейсудно изменяет курс или выходит из полосы течения. Судно приобретает инерцию движения по направлению течения, действию которого оно пе­ред этим подвергалось.

Влияние ветра и течения

В то время как действие вет­ра на судно должно рассматри­ваться по отношению к ЦВ, течение влияет на свободно дви­жущееся судно, как на одно целое, поэтому его действие прилагается к ЦТ судна. Для удер­жания судна неподвижно отно­сительно грунта следует остано­вить судно и придать ему ско­рость, противоположную и рав­ную скорости течения. В ре­зультате этого на корпус судна начнет действовать подводное сопротивление.

“… Я не отношусь к теории с пренебрежением, так как она имеет свою ценность, но теория должна быть добавлена практическим опытом, который иногда опровергает теорию…”
 
Лринс У. Бартлетт. “Принятие ответст­венности лоцманом”

Суда, стоящие на якоре или на швартовах, испытывают гид­родинамическое давление воды, создаваемое течением, которое прямо пропорционально площа­ди подводной части, подвергае­мой его действию, и квадрату его скорости.

“… Теория не всегда срабатывает на практике…”
 
Армстронг Малькольм К. “Практическое управление судном”

Во время сильного приливно­го течения суда на якоре или ошвартованные к одной точке (бую) ориентируются против течения; когда же течения поч­ти нет, суда в балласте будут больше реагировать на действие ветра, в то время как танкеры в грузу все еще стоят носом про­тив течения. Когда танкер в балласте приближается к бую при наличии ветра и приливного течения, то направление су­дов в грузу, ошвартованных к аналогичным буям поблизости, дает нам представление о на­правлении течения. Однако ориентация судна в балласте, после того как оно будет по­ставлено на буй, может значи­тельно отличаться от ориента­ции судна в грузу у аналогич­ного буя (см. рис. “Равновесие между ветром и течением”Влияние силы ветра на управляемость судна).

Влияние течения на отдельные части корпуса судна

Течение может разворачивать судно, только воздействуя на его определенную часть. Напри­мер, судно может развернуть течением при входе в закрытую гавань, когда кормовая часть все еще находится под действи­ем течения, действующего за воротами порта, а носовая уже находится в закрытых водах.

Течение (рис. 1) помогает выровнять судно при проходе ворот порта.

При проходе танкера в грузу с большой осадкой, следующем малой скоростью, необходимо учесть инерцию бокового сме­щения в направлении течения, действующую даже после выхода судна из полосы течения.

Влияние течения на весь корпус судна

Судно не испытывает никако­го вращательного эффекта, на­ходясь в равномерном потоке течения и двигаясь без воздей­ствия внешних сил. Но когда предпринимается попытка удержать судно в том же положении относительно причала, на его корпусе возникает подводное Поперечное и продольное движение суднагидродинамическое сопротивле­ние (рис. 2).

Рассмотрим постановку судна правым бортом к причалу на течении, действующем справа по корме. Два буксира: один по носу, другой по корме, ошвар­тованы у левого борта и удерживают судно параллельно при­чалу. Оставаясь неподвижным относительно причала, судно движется относительно воды и испытывает подводное сопро­тивление. Центр бокового со­противления удален в корму от миделя, поскольку судно пере­мещается задним ходом относи­тельно воды. При работе букси­ров с равной силой судно будет разворачиваться вправо не по­тому, что его разворачивает те­чение, а потому, что ЦВ нахо­дится в корме и плечо носового буксира до ЦВ больше плеча кормового. Без работы буксиров не было бы ни бокового перемещения, ни разворота; судно бы двигалось вместе с течением, не имея скорости относительно во­ды, но перемещаясь относитель­но причала.

Кормовой буксир создает в основном боковое движение и не создает вращательного до тех пор, пока судно имеет задний ход. Для удержания судна па­раллельно причалу носовой буксир не должен работать.

Сила бортового течения

Усилие, развиваемое траверзным течением по отношению к неподвижному судну, бывает огромным, потому что эта на­грузка прямо пропорциональна площади подводной части суд­на, перпендикулярной направ­лению течения и квадрату ско­рости течения. Для наших целей достаточно общего понятия о силе траверзного течения:

где:

• C – нагрузка, создаваемая течени­ем, выраженная в “коротких” тоннах (907,2 кг);
• L – длина судна по ватер­линии, футы;
• d – средняя осадка, фу­ты;
• v_т – скорость течения, уз;
• f – фактор, зависящий от запаса воды под килем, который изменяется от 0,0015, когда глубина в 3 раза больше осадки, до 0,0036, когда глубина равна 1,1 осад­ки;
• если глубина в 2 раза больше осад­ки, фактор равен 0,0018.

Ветер и течение при постановке судна на СВМ

Швартовые операции на танкераТанкер при постановке на СВМ, имеющий большую осад­ку, может испытывать затруд­нения при подходе к месту сто­янки при воздействии течения поперек направления линии швартовных буев. Траверзный ветер имеет обычно меньшее влияние даже на порожнее судно, чем боковое течение.

Для иллюстрации рассмотрим действие бокового тече­ния 0,7 уз и траверзного вет­ра 12 уз на танкер дедвейтом 90 тыс. т.

На судно в порожнем со­стоянии со средней осадкой 20 фут течение развивает на­грузку 12 тс, а 12-узловой ветер создает нагрузку 9 тс, что в сумме составляет поперечное усилие, равное 21 тс. В случае, если танкер подойдет с частью груза, равной 35 000 т, со сред­ней осадкой 35 фут, течение будет прилагать силу 25 тс, а ветер – 6 тс, в результате чего поперечная сила увеличится до 31 тс.

Хорошо, если сможем в ситу­ации, показанной на рис. 3, быстро завести 3 швартовных троса. Это зависит от искусства экипажа, положения клюзов, швартовных кнехтов, лебедок и их мощности.

Когда лебедка со­здает усилие 15 тс и не слиш­ком большая часть этого усилия теряется из-за направления швартова, будет достаточно мощности лебедок, чтобы удержать судно против ветра и тече­ния. Совместное усилие букси­ров, толкающих судно в левый борт, облегчит остановку судна и позволит по очереди закре­пить швартовы.

Действие зыби

На открытом рейде, когда судно подвергается воздействию зыби, ее влияние подобно действию течения. Подходя на тан­кере дедвейтом 46 тыс. т в бал­ласте, имеющем турбинную СЭУ и ходовой мостик в сред­ней части судна, к швартовным буям и отдав в нужной позиции (рис. 4) оба якоря, по возмож­ности быстрее отходим назад.

Малая мощность машины на заднем ходу позволяет зыби бы­стро двигать судно в нужном направлении (2). Поскольку ЦВ при движении судна назад сме­щается в корму, то нос сносится ветром (3).

Предлагается к прочтению: Грузовая система нефтяного танкера

Правая якорная цепь натяну­та слабо ввиду малой скорости работы брашпиля (одна смычка за 4 мин). Хороший брашпиль смог бы быстро выбрать слаби­ну правой якорной цепи до та­кой степени, чтобы задержать уваливание носа судна. Букси­ры в этом случае помочь не мо­гут из-за зыби.

Течение и инерция движения

Встречное течение позволяет использовать мощность машины для управления судном, даже когда скорость относительно грунта отсутствует. Судно мо­жет следовать относительно во­ды со скоростью, равной скоро­сти течения, и в то же время оставаться на том же месте относительно грунта или относи­тельно причала, пока течение точно по носу. Но если судно уклонится в какую-либо сторо­ну, то возникает поперечная со­ставляющая движения, которая может быть использована для перемещения судна в нужную сторону.

Если движение в сторону продолжается некоторое время, судоводитель должен быть готов к появлению инерции бокового смещения (рис. 5), особенно когда судно в грузу.

Для остановки смещения в сторону необходимо привести течение на Навигационное оборудование, используемое в малотоннажном судостроениикурсовой угол другого борта. Это необходимо вы­полнить заблаговременно, потому что судно будет продолжать двигаться дальше в прежнем направлении, прежде чем пред­принятое действие даст результат.

Судно идет со скоростью 2 уз против приливного течения, имеющего скорость также 2 уз (рис. 6, 1).

Когда судно раз­вернется перпендикулярно на­правлению течения, оно будет продолжать движение относи­тельно воды со скоростью 2 уз (4), но теперь также и относи­тельно грунта. Из-за наличия инерции продольного движения судно продолжает идти вперед даже при застопоренной маши­не.

На большом танкере в грузу может случиться, что судно движется со скоростью 2 уз, которая вообще не ожидалась. По­этому при изменении курса на течении необходимо помнить о сохранении инерции движения.

Для лучшей ее оценки после изменения курса очень полезна помощь лага, дающего скорость относительно грунта и относительно воды.

Бывает, что скорость течения неодинакова по всей Определение безопасной ширины фарватераширине фарватера или на пути подхода к причалу.

Судно, следующее против 2-узлового течения со скоростью относительно воды 3 уз (рис. 7, 1), имеет скорость относи­тельно грунта 1 уз. Когда судно входит в струю течения, имею­щего скорость только 1 уз (3), оно будет следовать со скоро­стью относительно грунта, рав­ной 2 уз, даже если машина за­стопорена; в этом случае судно продолжало бы двигаться по инерции.

Чтобы погасить неожиданно возникшую скорость в 2 уз на VLCC в грузу, требуется время. Уменьшение скорости течения вблизи причала может быть причиной слишком большой скорости судна на конечной ста­дии подхода к причалу.

Входя в ТОП 10 самых больших морских портов в Мирезакрытый порт про­тив течения, необходимо брать поправку на инерцию движе­ния, особенно для судов, следу­ющих в грузу.

Влияние инерции движения при входе в укрытый порт

Течение мористее Сан-Николаса может быть довольно силь­ным, временами до 3 уз. Его скорость постепенно уменьша­ется перед входом в гавань. Вблизи входа возможно противотечение, которое создает вол­нение, направленное против преобладающего пассата. Здесь большую часть года действует течение от западно-северо-за­падного до северо-западного направлений.

Уменьшение влияния течения на подходе к порту на последней полумиле (или около того) особенно заметно на судах большей длины, которые большую часть времени должны держать лево руля от 10 до 20°. Когда нос судна войдет в закрытые воды порта, течение будет действовать на корму. Под действием инерции корпус судна смещается влево (рис. 8).

Малотоннажные суда на подводных крыльяхМеньшие суда и танкеры в балласте могут удерживаться на достаточном расстоянии к югу от ведущего створа и позволят действующему течению и 20-30-узловому пассату сно­сить судно по направлению к линии створа (рис. 9).

Крити­ческий момент возникает на входе. Когда течение и ветер достаточно сильны, судно будет иметь значительный боковой снос. Это видно при наблюде­нии за линией створа. Судно будет разворачиваться вправо, поскольку его кормовая часть все еще подвержена действию течения, а носовая уже нахо­дится в закрытой акватории. Корма продолжает перемещать­ся из положения к югу от веду­щего створа в положение к се­веру от него.

Необходимо оценить ситуа­цию и решить, нужно ли оста­новить или продолжить разво­рот вправо, перед тем как поло­жить лево руля для поворота влево. Если судно слишком быстро смещается влево, следует не только не допустить продолже­ния разворота вправо, но для лучшей управляемости увели­чить частоту вращения двигателя во избежание касания рифа левым бортом (рис. 10).

Так как скорость подхода крупнотоннажных танкеров ни­же, они дольше подвергаются воздействию течения. Поэтому им при подходе необходимо держаться под более острым углом к течению. Войдя в порт, судно перестает испытывать влияние боковой инерции от течения. Однако выйдя из течения, судно получит толчок вперед, поскольку продольная инерция и этот толчок прямо пропорциональны скорости те­чения.

Читайте также: Положение о технической эксплуатации рыболовных судов

Перекладка руля лево, разво­рачивающая судно влево, ком­пенсирует боковую инерцию от течения. Так как крупнотон­нажные танкеры в грузу на ма­лом ходу и мелководье плохо управляются, мы можем увели­чить частоту вращения двигате­ля для усиления реакции руля.

Крупнотоннажные танкеры требуют большую дистанцию для остановки, поэтому они должны идти медленно и доль­ше подвергаются воздействию течения. Когда течение направлено в борт, следует предусмот­реть большую боковую инер­цию. Если судно идет против течения, необходимо учитывать продольную инерцию, когда судно выйдет из него.

Так как акватория во внут­ренней гавани Сан-Николае ог­раничена, для гашения инерции крупнотоннажным танкерам по­могают три буксира: один тормозящий прямо по корме и по одному с каждого борта в носу. Передние буксиры также помо­гают в управлении, если назад работает только один буксир. В случае отклонения от курса можно дать команду одному носовому буксиру работать на упор, а другому работать за­дним ходом (рис. 11).

Дополни­тельную опасность на входе в порт дает эффект мелководья, могущий вызвать отклонение от курса. Но им можно воспользо­ваться, если судно находится в правильном положении.

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 .