Особенности управления судном при движением по реке

Участки речного русла с максимальными скоростями течения обычно располагаются в области наибольших глубин. Их называют стрежнем. На прямолинейных участках реки стрежень располагается примерно у середины русла, а на криволинейных участках – у вогнутых берегов, переходя от одного берега к другому (рис.2.5).

Переход стрежня от одного берега к другому называется перевалом и характеризуется постепенным уменьшением, а затем увеличением глубин по стрежню. Направление течения на стрежне совпадает с осью фарватера только на прямолинейных участках и на середине перевалов. На криволинейных участках под влиянием центробежной силы инерции струи потока уклоняются в сторону вогнутых берегов, в результате чего появляется поперечная составляющая течения.

Рис.2.5. Схема перевала ( – места максимальных поперечных скоростей)

Наибольшая интенсивность поперечного течения наблюдается несколько ниже точки, где береговая черта имеет наибольшую кривизну. Данный характер течений в русле реки является обычным для меженного периода. В половодье местные изменения течений могут быть весьма существенными. В речном потоке образуются и местные опасные для судоходства течения: прижимные, затяжные, свальные.

Действие прижимных течений выражается в сильном сносе судна в сторону берега. Они возникают род действием центробежной силы у вдающихся в русло реки сооружений – дамб, молов, мостовых опор и т.п.

Затяжные течения – это сильные поперечные течения, направленные из основного русла в протоки в период половодья, возникающие вследствие уклонов поверхности воды.

Свальные течения также возникают из-за уклона водной поверхности на мелководных участках. Они направлены под углом к оси судового хода и вызывают смещение судна.

Следует помнить, что имеется существенная разница в управлении судном при движении по и против течения. При движении против течения суда лучше слушаются руля, чем при движении по течению, т.к. в последнем случае ухудшается обтекание руля. При этом скорость относительно воды возрастает при движении против течения, а при движении по течению снижается по сравнению со скоростью на спокойной воде. Это объясняется тем, что при движении по течению величина сопротивления воды движению возрастает, а при движении против течения – уменьшается.

Управление судном усложняется на поворотах рек. Анализ движения судна на этих участках исследователи проводят при введении ряда упрощающих допущений:

- поворот реки аппроксимируется частью кругового кольца, линии тока, кромки и ось судового хода считаются дугами концентрических окружностей;

- центр тяжести судна движется по круговой траектории радиуса , совпадающей с осью судового хода;

- движение судна считается установившимся, т.е. скорости движения относительно воды , скорости абсолютного движения и угол дрейфа (одинаковый в абсолютном и относительном движениях) – не зависящими от времени.

Проведенные В.Г. Павленко исследования позволили установить, что при движении по течению на повороте реки угол дрейфа существенно возрастает по сравнению с движением на циркуляции того же радиуса. Им предложено следующее расчетное выражение:

.

(2.6)

где , , – коэффициенты, принимаемые в зависимости от отношения по графику (рис.2.6);

– скорость течения, м/ с;

– скорость судна (состава) в свободной вод, м/с;

– относительная угловая скорость.

Рис.2.6. Зависимость параметров , , от отношения ширины судна к длине

Рост угла дрейфа при этом сопровождается увеличением гидродинамического момента на погруженной части корпусе судна, что компенсируется уменьшением потребного значения боковой силы на рулевом комплексе. При движении против течения наблюдается обратная картина – угол дрейфа уменьшается, а скорость относительно воды и потребная рулевая сила растут по сравнению с движением на циркуляции.

По найденному значению угла дрейфа определяется ширина ходовой полосы, занимаемая судном (составом) при прохождении криволинейного участка судового хода:

,	(2.7)
где ;
;
.

При выборе безопасной скорости с учетом течения следует учитывать, что динамическая просадка судна увеличивается при движении по течению и уменьшается при движении против течения. Для ее определения А. М. Полуниным предложен график (рис.2.7).

Рис.2.7 График зависимости относительной осадки судна от относительной скорости

На вертикальной шкале графика отложены истинные значения отношения просадки судна в состоянии покоя к глубине (). Изолинии графика отвечают определенным значениям отношения скорости течения воды к скорости движения судна относительно воды . Левая часть графика – от линии соответствует движению судна против течения (вверх), а правая – движению по течению (вниз).

Порядок пользования графиком состоит в следующем. По значениям (), и направлению движения на горизонтальной шкале определяют значение (). Например, при () = 0,7, будем иметь () = 0,66 (см. рис.2.6). Полученное значение () подставляют в формулы (4.12 - 4.15)

Приближенная оценка рекомендуемой скорости движения судна на равнинной реке со средней скоростью течения воды до 5 км/ ч может быть выполнена с помощью данных табл.2.1

Таблица 2.1

Безопасная скорость на мелководье, км/ ч,

при статическом запасе воды под днищем неподвижного судна, см

Основные принципы управления судном на реках с течением состоят в следующем.