Анализ аварийных ситуаций, происходивших с судами в российских и иностранных портах, показывает, что многие из них стали результатом навалов на суда, стоящие возле причалов. При этом заходящее судно двигалось по ограниченным по глубине и ширине каналам и фарватерам порта в условиях ветра.
Таким образом, при этих авариях при проходе по каналам и фарватерам порта заходящее судно не «уложилось» в отведенную ему безопасную ширину канала или фарватера [1, с.125],[2, с.134]. Для оценки безопасности движения судна по каналам и фарватерам с учетом стоящих у причалов судов будем использовать текущую безопасную ширину канала или фарватера безопасную для прохода судна (см. Рис.1). Аналогичный подход был использован в работе [3, с.124].
(1)
где
Шб(t) – текущая безопасная ширина канала для прохода заходящего судна, м;К2(t) – текущая координата конечной (второй) безопасной кромки канала в направлении перпендикулярном движению судна, м;К1(t) – текущая координата начальной (первой) безопасной кромки канала в направлении перпендикулярном движению судна, м.
В соответствии со схемой, представленной на Рис.2 уравнения сил и моментов, действующих на судно при равномерном движении по мелководному и ограниченному по ширине (с учетом стоящих возле причала судов) каналу могут быть записаны как (см. Рис.1).
(2)
где
Yr(t) – текущая боковая сила на руле судна, кн;Ybмк(t)- текущая проекция гидродинамической силы на ось Y с учетом влияния мелководья и эффекта канала, кн;Ya(t) – текущая проекция аэродинамической силы на ось Y,кн;Yr(t) – текущая проекция боковой силы на руле на ось Y,кн;lrm – отстояние баллера руля от центра тяжести (ЦТ) судна,кн;Mbмк(t) и Ма(t) – текущие моменты гидро- и аэродинамических сил (момент гидродинамических сил рассчитывается с учетом влияния мелководья и эффекта канала),кнм.
Рисунок 1. К определению текущей безопасной ширины канала Шб(t) для прохода заходящего судна
Рисунок 2. Схема расчета сил и моментов движения судна на канале или фарватере
Выражая из первого выражения системы (2) Yr и подставляя его значение во второе уравнение системы получаем
Раскроемвыражения (4) с использованием [4, с.127]:
где
Cybмк(t) – текущий коэффициент позиционной силы корпуса с учетом влияния мелководья и эффекта канала;Cmbмк(t) – текущий коэффициент позиционного момента корпуса с учетом влияния мелководья и эффекта канала;ALs — приведенная площадь погруженной части ДП судна, м2;Cya(t) – текущий приведенный коэффициент нормальной составляющей силы ветра;Cма(t) – текущий приведенный коэффициент ветрового момента корпуса;AvL — площадь проекции надводной части судна на продольную вертикальную плоскость;L – длина судна по действующей ватерлинии, м; v(t) — текущая скорость движения судна, м/с;vk(t) – текущая скорость кажущегося ветра, м/с;h -коэффициент влияния корпуса;b — угол дрейфа судна, рад;d -угол перекладки руля, рад;Ar – площадь руля, м2;r — плотность воды, кг/м3;rа— плотность воздуха, кг/м3.
Второе уравнение системы (5) зависит при данных значениях скорости движения судна, скорости кажущегося ветра и угла кажущегося ветра зависит только от угла дрейфа судна b(t).
Первое уравнение системы (5) позволяется определить значение угла перекладки руля d(t), необходимое для того, чтобы удержать судно при данном угле дрейфа
Решение уравнений (5)-(6) предлагается вести в следующей последовательности.
- Задаваясь значениями необходимой скорости движения судна, направлением и скорость кажущегося ветра по второму уравнению системы (5) определяется угол дрейфа судна, с которым данное судно будет двигаться по данному каналу или фарватеру определенной ширины и глубины (глубина и ширина фарватера заранее известна из промеров и других гидрографических работ).
- В соответствии с уравнением (6) определяется необходимый угол перекладки руля для того, чтобы осуществлять такое движение
- Если угол перекладки руля, определенный по выражению (6) превышает допустимое значение, значит, судно с данной скоростью в условиях конкретного ветра не может удержаться на канале с данным углом дрейфа (движение судна не будет безопасным)
- Если угол перекладки руля для удержания данного угла дрейфа будет допустимым, определяется текущая ширина канала, занимаемая судном при движении с данным углом дрейфа по выражению
где
В – ширина судна.
- Производится сравнение найденного значения Шк(t) со значением Шб(t) найденного по выражению (1) для данного участка движения судна
- Если величина Шк(t) больше Шб(t) , то движение судна на данном участке может привести к навалу на судна стоящие возле причала или другие объекты, ограничивающие текущую безопасную ширину канала.
Таким образом, перед заходом крупнотоннажного судна по выражениям (1)-(7) могут быть определены условия безопасного прохода на участках каналов и фарватеров, где судно осуществляет равномерное прямолинейное движение в условиях данного ветра, а также способы маневрирования судна для снижения опасности возможного столкновения или навала [5, с.242].
На основании полученных данных администрациями морских портов может быть принято решение об особых условиях обеспечения безопасности захода конкретного судна.
Литература
- Ершов А.А. От «Титаника» до «CostaConcordia» неиспользованные возможности для спасения: монография. — LAPLAMBERTAcademicPublishing, AVAkademikerverlagGmbH&Co. KG, Heinrich-Bocking-Str.6-8,66121 Saarbrucken, Deutschland / Германия, 2013.- 146 с.
- Ершов А.А., Никольский В.И. Некоторые аварии и катастрофы отечественных и иностранных судов: монография. — СПб.: ГУМРФ имени адмирала С.О.Макарова, 2013. – 196 с.
- Ершов А.А. Использование зон безопасного расхождения для движения судов на подходах к портам и внутренних водных путях. Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава ГУМРФ имени адмирала С.О.Макарова. Санкт-Петербург. Изд-во ГУМРФ им. адм. С.О.Макарова.-2014.- С. 6-13.
- Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Справочник. Л.: Судостроение, 1988.-360 с.
- Ершов А.А. Разработка системы интеллектуальной поддержки судоводителя для снижения опасности столкновений судов: дис. … д-ра техн. наук: (05.22.19.); защищена (19.11.2012 ); утв. (20.05.2013) / Андрей Александрович Ершов. — СПб., 2012. — 366 с.[schema type=»book» name=»ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОГО ЗАХОДА СУДОВ В РОССИЙСКИЕ ПОРТЫ» description=»В статье рассматривается использование специально рассчитанных условий безопасности захода судов, которое может повысить безопасность судоходства в российских портах.» author=»Ершов Андрей Александрович, Хухарев Дмитрий Андреевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)» ebook=»yes» ]