Он начинается с окончания перекладки руля и заканчивается примерно после изменения курса судна на 90-120°. Установившийся, в продолжение которого координатные параметры судна остаются неизменными. Кривая при этом приобретает форму правильной окружности, диаметр которой называется диаметром установившейся циркуляции Dц (рис. 41). Он является мерой поворотливости судна и выражается в длинах корпуса судна.
Циркуляция судна характеризуется:
тактическим диаметром
DT - расстоянием по прямой между
линией первоначального курса и диаметральной плоскостью судна при повороте на 180°, D = 1,1 Dц; выдвигом
11 - расстоянием между положением
центра тяжести судна в момент начала
перекладки руля и диаметральной плоскостью судна при изменении курса на
90°, l1 = 0,6 / 1,20ц; прямым смещением
l2 - расстоянием, на которое смещается центр тяжести судна от
линии первоначального курса при повороте на 90°, l2 = 0,25 + 0,5 Dц, и
обратным смещением
l³ -
расстоянием, на которое смещается центр тяжести судна от линии
первоначального курса при циркуляции в сторону, противоположную повороту, l³ ~ до 0,1 Dц.
Судно на циркуляции всегда приобретает дрейф, при этом диаметральная плоскость его располагается не по касательной к окружности (его носовая часть всегда находится внутри циркуляции).
Угол между диаметральной плоскостью судна и касательной к циркуляции называется углом дрейфаф. Вследствие этого судно на циркуляции занимает полосу, значительно большую, чем ширина судна. Угол дрейфа и обратное смещение всегда надо учитывать при производстве маневров на ограниченных акваториях.
На циркуляции уменьшается скорость судна до 35% при неизменном числе оборотов движителей и появляется крен. У водоизмещающих судов крен возникает на тот борт, который находится с внешней стороны циркуляции, и может достигать значительной величины. Циркуляция судна характеризуется еще и своим периодом.
Этот период - промежуток времени, в течение которого судно описывает полную циркуляцию, т. е. от момента фактического начала поворота до момента прихода судна на первоначальный курс.
Во время плавания редко приходится производить полную циркуляцию, но ее элементы необходимо учитывать, когда предстоит менять курс (делать поворот судна).
При графическом счислении учитывают величину тактического диаметра циркуляции Dт или ее радиус
Определение элементов циркуляции
Элементы циркуляции обычно определяют в период ходовых сдаточных испытаний на трех основных скоростях (полной, средней и малой) переднего хода и при перекладке руля на 15° и «на борт» (на предельный угол) в обе стороны для судов с одним и тремя винтами и в одну - для судов с двумя и четырьмя винтами.Существует несколько способов определения элементов циркуляции. Наиболее распространенными из них являются: способ подвижного базиса; по двум горизонтальным углам; по створу и горизонтальным углам.
Рис. 42
Способ подвижного базиса заключается в следующем. В районе испытаний устанавливается буй. На судне на известном расстоянии друг от друга (назовем его базисом) находятся два наблюдателя с секстанами (один в носовой части, а другой на корме). Судно идет на некотором расстоянии от буя на заданной скорости, и по команде руководителя испытаний, обычно через 20-25 сек с момента перекладки руля, наблюдатели одновременно измеряют углы между диаметральной плоскостью и буем, в этот же момент замечается курс по компасу. Затем на планшете строят графики изменения величин углов (курсовых и курса судна) по времени.
На рис. 42 показано построение положения судна при циркуляции в первый момент наблюдения. Точка О - место положения буя, линия N0 - меридиан. В соответствии с курсом судна КК в момент первого наблюдения проводим линию I через точку О и на этой линии в точке О строим курсовые углы КУa1 И КУв1, измеренные наблюдателями. Затем откладываем отрезок ОС, в масштабе равный базису.
Потом из точки С проводим линию CP , параллельную ОД. Далее из точки пересечения линий CF с ОЕ проводим линию II, параллельную линии курса, до пересечения с ОД. Положение отрезка АВ и будет соответствовать положению диаметральной плоскости судна на циркуляции в первый момент наблюдений. Если произвести такие построения в каждый момент наблюдений - от начала маневра до поворота на обратный курс, то можно вычертить циркуляцию, произвести определение величины ее диаметра, ширины полосы, занимаемой судном на циркуляции, угла дрейфа и т. д. Угол крена определяется по кренометру.
По двум горизонтальным углам элементы циркуляции можно определять в районе, где имеются хорошо видимые с судна три ориентира. При этом их расположение должно быть таким, чтобы измеряемые с судна на циркуляции углы между средним и крайними ориентирами изменялись в пределах не менее 30° и не более 150°.
Судно должно идти на заданной скорости. С момента перекладки руля через каждые 20-25 сек два наблюдателя по команде одновременно измеряют секстанами горизонтальные углы (рис. 43, а) между предметами АВ (а) и ВС(b). Затем на карте большого масштаба или на плане наносят все обсервованные точки от начала выхода на циркуляцию до поворота судна на обратный курс (Р1, Р2 и т.д.) и через них проводят плавную кривую, которая и будет циркуляцией. Далее определяют диаметр циркуляции и другие ее элементы.
Рис. 43
По створу и горизонтальным углам можно определить лишь величину тактического диаметра циркуляции DT. Для этого необходимо иметь створ (рис. 43, б) и еще ориентир, расположенный перпендикулярно линии створа на известном расстоянии l. Судно должно подойти к линии створа на установившейся скорости курсом, перепендикулярным ей. В момент пересечения створа перекладывают руль на установленный угол, включают секундомер и измеряют угол а1 между линией створа и ориентиром Е. С приходом судна обратным курсом на линию-створа останавливают секундомер, измеряют угол а2 между линией створа и ориентиром Е.
Расчет величины тактического диаметра получают из выражения
Точность рассчитанной величины DT будет зависеть от точности измеренных углов и расстояния l.
Время, отсчитанное по секундомеру, даст продолжительность полупериода циркуляции , т. е. время, затраченное судном при повороте на 180°.
Таблица циркуляции
Предположим, что на судне, идущем курсом АК1 (рис. 44), в точке В переложили руль на правый борт и оно, описав дугу S, в точке С легло на новый курс СК2 Дугу S примем за дугу окружности, центр которой расположен в точке О. Соединив точки В, Е и С с центром циркуляции О, получим две пары симметрично расположенных прямоугольных треугольников EBF = ECF и ВОЕ = СОЕ, из которых получим
откуда
а также
Рис. 44
Когда радиус циркуляции Rц и угол поворота а известны, то по формулам (31) и (32) можно рассчитать длину d промежуточного курса (ИК cp) и расстояние d1 до точки пересечения нового курса с первоначальным.
Кроме этих величин, на практике встречается необходимость знать длину пути (дуги) поворота S и время поворота. Для расчета S пользуются формулой
или
где
Для расчета времени поворота Т на заданный угол пользуются формулой
Для ускорения графических построений на карте, связанных с расчетами длины пути поворота S, времени поворота Г, угла поворота на
Промежуточный курс α/2 длины d промежуточного курса и расстояния d1 при углах поворота до 150° заранее составляют таблицы циркуляции. Они составляются для разных углов перекладки руля, скоростей хода и загрузки судна (в грузу и порожнем).
Образец такой таблицы для угла перекладки руля на 15° при скорости 10 узлов, D T = 3 кбт, Т 180 = 4 мин представлен табл.4. Для углов поворота более 150° такие таблицы не составляют, так как величина d1 становится слишком большой (d1 = RЦ t g a/2, a tgl80°=~) . промежуточный курс длины d промежуточного курса и расстояния
Таблица 4
Табл. 30 (МТ-63) дает возможность по величинам Rц и T 180 выбрать для различных углов поюрота на новый курс а элементы циркуляции: S, d, d 1 T .
Приемы учета циркуляции
Моменты поворота судна для изменения курса обычно заранее рассчитывают и повороты выполняют: на траверзе какого-либо маяка или знака; на пересечении секущего створа; по приходе на линию заранее выбранного пеленга какого-либо ориентира; по показанию лагом заранее рассчитанного отсчета или по заранее рассчитанному моменту времени по часам.Во всех случаях для намеченного момента поворота обязательно рассчитываются ожидаемые показания лага и время по часам. Если окажется, что фактическое показание лага или время по часам разойдутся с заранее рассчитанными, то необходимо сразу же отыскать ошибку в расчетах.
Определив момент поворота, подают команду рулевому, замечают отсчет лага и время по часам. Затем на карте масштаба 1:500 000 и крупнее выполняют необходимые графические построения для нанесения циркуляции. При плавании вдали от берегов элементы циркуляции учитывают только при частых изменениях курса и при поворотах на угол более 30°.
Для расчета угла поворота а пользуются следующими формулами: при повороте вправо
а при повороте влево
Элементы циркуляции можно учитывать, пользуясь табличным или графическим приемами.
Табличный прием. Пусть судно следует курсом ИК1 и в точке А (рис. 45, а) делают поворот. Из этой точки под углом a/2 к ИК1 проводят линию промежуточного курса, на которой откладывают величину d, выбранную из табл. 30 (МТ-63). Точка В укажет конец поворота. Из этой точки проводят новый курс ИК2.
Рис. 45
В том случае, когда точка поворота А (рис. 45, б) на новый курс неизвестна, поступают следующим образом. От точки О (точки пересечения курсов) откладывают расстояние dl9 выбранное из табл. 30 (МТ-63) в обратную сторону по ИК1 и по ИК2. Полученные точки А и В покажут соответственно начало и конец поворота. Если угол а > 150°, то предварительно вычисляют промежуточный истинный курс по формуле
После этого из произвольной точки F на линии ИК1 (рис. 45, в) проводят линию ИКср и от той же точки на этой линии откладывают отрезок FG = d. Затем прокладывают линию нового курса на таком расстоянии от линии первоначального курса, чтобы между ними выше точки F можно было вместить отрезок, равный по величине d. Из точки G проводят параллельную ИКг, которая в пересечении с линией ИК2 даст точку В - точку конца поворота на новый курс, а засечка из точки В циркулем с раствором, равным d, даст на линии ИК1 точку на- чала поворота А. В этих случаях кривые циркуляции (дуги) обычно не проводят, за исключением случаев плавания в узкостях, шхерах я т. п.
Графический прием. Предположим, что судно следует ИК1 (рис. 46, а), а от точки начала поворота А ложится на новый курс. Из этой точки восстанавливаем перпендикуляр к линии ИК1 в сторону поворота и на перпендикуляре отложим расстояние RЦ, равное радиусу циркуляции в масштабе карты. Из полученной точки О как из центра радиусом OA описываем дугу АВ" . К этой дуге проводим касательную, соответствующую линии ИК2, точка касания В будет являться точкой конца поворота.
Рис. 46
В случаях, когда точки начала и конца поворота неизвестны, поступают следующим образом. Прокладывают линию ИК2 посредине фарватера или по линии створа (рис. 46, б), на который должно лечь судно после поворота. Затем в произвольных точках на линиях ИК1 и ИК2 (точки А1 и В2) восстанавливают перпендикуляры, на которых откладывают расстояния, равные радиусу циркуляции RЦ. От полученных точек О1 и О2 проводят линии, параллельные линиям курсов. Из точки пересечения этих линий (точки О) как из центра радиусом, равным О1А1 (02B1), описывают дугу; точки касания А и В с линиями истинных курсов укажут начало и конец поворота.
Вперед
Оглавление
Назад
Криволинейная траектория движения центра тяжести G при перекладке руля на некоторый угол и удержания его в этом положении, называется циркуляцией
Различают 4 периода циркуляции:
- Предварительный период - время от момента подачи команды рулевому, до начала перекладки пера руля.
- Маневренный период циркуляции - определяется началом и концом перекладки руля. т.е. по времени совпадает со временем продолжительности перекладки руля.
- Эволюционный период циркуляции - начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда элементы движения примут установившийся характер.
- Установившийся период циркуляции - начинается с момента движения центра тяжести по замкнутой прямой, при неизменном положении руля.
Элементы движения судна на циркуляции: dt - тактический диаметр циркуляции; Дц - диаметр установившейся циркуляции; l 1 - выдвиг - расстояние между положениями центра тяжести судна в начальный момент циркуляции и после поворота на 90°: l 2 -обратное смещение; l 3 -прямое смещение - расстояние от линии первоначального курса до центра тяжести судна после поворота на 90°. B-угол дрейфа
В начальный, эволюционный период циркуляции на перо руля, выведенное из ДП, действует гидродинамическая сила, одна из составляющих которой направлена перпендикулярно к ДП, и вызывает дрейф судна. Под действием упора винта и боковой силы судно движется вперед и смещается в сторону, противоположную перекладке руля. Поэтому наряду с дрейфом возникает обратное смещение судна в сторону, противоположную повороту. Траектория циркуляции в первый момент искажается. Обратное смещение уменьшается по мере возрастания центробежной силы инерции, приложенной к центру тяжести судна и направленной во внешнюю сторону поворота. Обратное смещение выносит судно за внешнюю сторону циркуляции. И хотя оно не превышает полуширины судна, учитывать его надо, особенно при крутых поворотах в узкости.
В период установившейся циркуляции моменты сил, действующих на руль и корпус судна, уравновешиваются и судно совершает движение по окружности. Нарушение параметров движения судна может произойти при изменении угла перекладки руля, скорости судна или под воздействием внешних сил.
Основные элементы циркуляции судна - диаметр и период. Диаметр циркуляции характеризует поворотливость судна. Различают тактический диаметр циркуляции Dт и диаметр установившейся циркуляции Dц.
Тактический диаметр циркуляции Dт - это расстояние между первоначальным курсом судна и после его поворота на 180 ° и составляет 4-6 длин морских транспортных судов.
Диаметр установившейся циркуляции Dц - это диаметр окружности, по которой движется центр тяжести судна во время установившейся циркуляции. Тактический диаметр циркуляции примерно на 10 % больше диаметра установившейся циркуляции.
Диаметр циркуляции зависит от многих факторов: длины, ширины, осадки, загрузки, скорости судна, дифферента, крена, стороны и угла прокладки, количества гребных винтов и рулей и др.
При циркуляции. ДП судна не совпадает с касательной к криволинейной траектории движения центра тяжести. В результате этого образуется угол дрейфа Р. Нос судна смещается внутрь кривой циркуляции, а корма во внешнюю сторону. С увеличением скорости угол дрейфа увеличивается, и наоборот. Изза наличия угла дрейфа судно на циркуляции занимает полосу воды больше своей величины. Это необходимо учитывать судоводителям при маневрировании и расхождении в стесненных условиях плавания.
Следующий элемент, характеризующий поворотливость судна - период циркуляции. Это время, за которое судно поворачивается на 360 °. Он зависит от скорости судна и угла перекладки руля. С увеличением скорости и угла перекладки руля период циркуляции уменьшается. При перекладке руля в первоначальный момент появляется крен судна в сторону поворота. Он исчезает в начале движения на циркуляции и при дальнейшем движении судно получает крен в обратную сторону поворота. Это объясняется тем, что вначале на судно действует кренящий момент М"кр, возникающий от силы Р - давления воды на перо руля и силы R бокового сопротивления. При дальнейшем повороте судна на него начинают действовать центробежная сила инерции К, приложенная к центру тяжести судна (G) и направленная во внешнюю сторону поворота, и сила бокового сопротивления R. Эти две силы образуют момент М"кр, значительно больший, чем М"кр, который кренит судно на борт, противоположный переложенному рулю (противоположную сторону поворота).
Под поворотливостью судна подразумевается его способность изменять направление движения под воздействием руля (средств управления) и двигаться по траектории данной кривизны. Движение судна с переложенным рулем по криволинейной траектории называют циркуляцией . (Разные точки корпуса судна во время циркуляции движутся по разным траекториям, поэтому, если специально не оговаривается, под траекторией судна -подразумевается траектория его ЦТ.)
При таком движении нос судна (рис.1) направлен внутрь циркуляции, а угол а 0 между касательной к траектории ЦТ и диаметральной плоскостью (ДП) называется углом дрейфа на циркуляции .
Центр кривизны данного участка траектории называют центром циркуляции (ЦЦ), а расстояние от ЦЦ до ЦТ (точка О) - радиусом циркуляции .
На рис. 1 видно, что различные точки по длине судна движутся по траекториям с разными радиусами кривизны при общем ЦЦ и имеют разные углы дрейфа. Для точки, расположенной в кормовой оконечности, радиус циркуляции и угол дрейфа - максимальны. На ДП судна имеется особая точка-полюс поворота (ПП), которой угол дрейфа равен нулю, Положение ПП, определяемое перпендикуляром, опущенным из ЦЦ на ДП, смещено от ЦТ по ДП в нос приблизительно на 0,4 длины судна; величина такого смещения на различных судах изменяется в небольших пределах. Для точек на ДП, расположенных по разные стороны от ПП, углы дрейфа имеют противоположные знаки. Угловая скорость судна в процессе циркуляции сначала быстро возрастает, достигает максимума, а затем, по мере смещения точки приложения силы Y o в сторону кормы, несколько снижается. Когда моменты сил Р у и Y o уравновесят друг друга, угловая скорость приобретает установившееся значение.
Циркуляция судна разделяется на тря периода: маневренный, равный времени перекладки руля; эволюционный - с момента окончания перекладки руля до момента, когда линейная и угловая скорости судна приобретают установившиеся значения; установившийся - от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остается в переложенном положении. Элементами, характеризующими типичную циркуляцию, являются (рис.2):
Выдвиг l 1 - расстояние, на которое перемещается ЦТ судна в направлении первоначального курса с момента перекладки руля до изменения курса на 90°;
Прямое смещение l 2 - расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;
Обратное смещение l 3 - расстояние, на которое под влиянием боковой силы руля ЦТ судна смещается от линии первоначального курса в сторону, обратную направлению поворота;
Тактический диаметр циркуляции D T - кратчайшее расстояние между ДП судна в начале поворота а ее положением в момент изменения курса на 180°;
Диаметр установившейся циркуляции D уст - расстояние между положениями ДП судна для двух последовательных курсов, отличающихся на 180°, при установившемся движении.
Четкую границу между эволюционным периодом и установившейся циркуляцией обозначить невозможно, так как изменение элементов движения затухает постепенно. Условно можно считать, что после поворота на 160-180° движение приобретает характер, близкий к установившемуся. Таким образом, практическое маневрирование судна происходит всегда при неустановившемся режиме.
Элементы циркуляции при маневрировании удобнее выражать в безразмерном виде - в длинах корпуса:
в таком виде легче сравнивать между собой поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерная величина, тем лучше поворотливость.
Элементы циркуляции обычного транспортного судна для данного угла перекладки руля практически не зависят от начальной скорости при установившемся режиме работы двигателя. Однако, если при перекладке руля увеличить обороты винта, то судно совершит поворот более крутой, чем при неизменяемом режиме главного двигателя (ГД).
Прилагается два рисунка.
Рис.1 Рис.2
Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа . Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра.
Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.
Маневренный период – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта, противоположного стороне кладки руля; происходит падение скорости движения судна.
Эволюционный период – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента окончания изменения угла дрейфа, линейной и угловой скорости. Этот период характеризуется дальнейшим снижением скорости (до 30 – 50%), изменением крена на внешний борт и резким выносом кормы на внешнюю сторону.
Период установившийся циркуляции – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.
Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:
D о – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180° при установившемся движении;
D ц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180°;
l 1 – выдвиг – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90°;
l 2 – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;
l 3 – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);
T ц – период циркуляции – время поворота судна на 360°.
Рис. 1.8. Траектория судна на циркуляции
Перечисленные выше характеристики циркуляции у морских транспортных судов среднего тоннажа при полной перекладке руля на борт можно выразить в долях длины судна и через диаметр установившейся циркуляции следующими соотношениями:
D о = (3 ÷ 6)L; D ц = (0,9 ÷ 1,2)D у; l 1 = (0,6 ÷ 1,2)D о ;
l 2 = (0,5 ÷ 0,6)D о; l 3 = (0,05 ÷ 0,1)D о; T ц = πD о /V ц .
Обычно величины D о; D ц; l 1 ; l 2 ; l 3 выражаются в относительном виде (делят на длину судна L ) – легче сравнивать поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерное отношение, тем лучше поворотливость.
Скорость на циркуляции для крупнотоннажных судов снижается °с перекладкой руля на борт на 30%, а при повороте на 180° – вдвое.
Необходимо отметить и следующие положения:
а) начальная скорость оказывает влияние не столько на D о , сколько на ее время и выдвиг, и только у высокоскоростных судов заметны D о в большую сторону;
б) с выходом судна на траекторию циркуляции оно приобретает крен на внешний борт, значение которого по правилам Регистра не должно превышать 12 °;
в) если во время циркуляции увеличивать число оборотов ГД, то судно совершит поворот более крутой;
г) при выполнении циркуляции в стесненных условиях следует учитывать, что кормовая и носовая оконечности судна описывают полосу значительной ширины, которая становится соизмеримой с шириной фарватера.
Если на ходу судна вывести руль из диаметральной плоскости – его нулевого положения, т.е. переложить его на какой-либо угол вправо или влево, то судно начнет описывать на поверхности воды кривую, называемую циркуляцией.
Циркуляцией называется криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести судна при изменении курса.
В первом приближении кривая циркуляции представляет собой дугу окружности с определенным диаметром (радиусом), зависящим для данного судна от угла перекладки руля, скорости хода и осадки судна (его загрузки).
Циркуляция судна характеризуется следующими основными элементами (рис. 7.4):
- Тактическим диаметром циркуляции.
- Полупериодом циркуляции.
Рис. 7.4. Основные элементы циркуляции судна
Тактическим диаметром циркуляции называется кратчайшее расстояние между линией первоначального курса судна и линией его курса после поворота на 180° измеренное в кабельтовых.
Обозначается как – d Ц или Д Ц .
Тактический радиус циркуляции – есть половина d Ц (Д Ц ) и обозначается как – R Ц .
Полупериод циркуляции ® время, в течении которого судно совершает поворот на 180°. Измеряется в минутах и обозначается – t 180 ° .
Элементы циркуляции определяются в сроки, предусмотренные руководящими документами по правилам, изложенным в ПОМЭС.
Сторона поворота и угол перекладки руля обозначается:
При повороте судна вправо – П-5°, П-10° … П-20°… П-30°;
При повороте судна влево – Л-5°, Л-10° … Л-20°… Л-30°.
7.3.2. Способы определения элементов циркуляции судна
Рассмотрим некоторые способы определения элементов циркуляции судна .
1. По траверзным расстояниям , измеренным судовой РЛС (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Определение элементов циркуляции судна по траверзным расстояниям
В районе специального буя с РЛП судно развивает необходимую скорость и ложится на курс (КК 1 ) с расчетом пройти траверз буя в расстоянии 2¸3 кб.
Когда буй окажется на траверзе, подается команда «Ноль!», по которой:
® включается секундомер(ы) – Т Н ;
® замеряется по РЛС расстояние до буя (D Р1 );
® руль перекладывается на заданное число градусов (П-10° … П-20°) в сторону от буя.
В момент прихода судна на обратный курс (КК 2 = КК 1 ± 180°) снова подается команда «Ноль!», по которой:
Т К ;
® повторно замеряется по РЛС расстояние до буя (D Р2 );
® руль отводится на «0» (в ДП).
Рассчитывается:
(7.12)
2. По створу и горизонтальному углу (рис. 7.6).
Рис. 7.6. Определение элементов циркуляции судна по створу и горизонтальному углу
Судно развивает заданную скорость и ложится на курс (КК 1 ), перпендикулярный линии створа С .
В момент пересечения линии створа подается команда «Ноль!», по которой:
1) ® включается секундомер(ы) ® Т Н ;
2) ® руль перекладывается на заданное число градусов (П-…° или Л-…°);
3) ® навигационным секстаном измеряется горизонтальный угол (a 1 ) между линией створа С и ориентиром (А ).
В момент пересечения линии створа и прихода судна на обратный курс (КК 2 = КК 1 ± 180°) снова подается команда, по которой:
1) ® останавливается секундомер(ы) – Т К ;
2) ® руль отводится на «0» (в ДП судна);
3) ® повторно навигационным секстаном измеряется горизонтальный угол (a 2 ) между линией створа С и ориентиром (А ).
Рассчитывается:
где d – длина перпендикуляра, опущенного из т. А на линию створа.
3. По длинам судна (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Определение элементов циркуляции по длинам судна
Этот способ основан на измерении расстояния между кильватерным следом до начала циркуляции (КК 1 ) и кильватерным следом после циркуляции судна на 180° (КК 2 =КК 1 ± 180°).
Есть и другие способы определения элементов поворотливости:
Ø способ прямых синхронных засечек (2 береговых теодолитных поста);
Ø с помощью аэрофотосъемки;
Ø с помощью автопрокладчика (при самом крупном масштабе);
Ø по гирокомпасу и лагу (S Л = К Л × (ОЛ 2 – ОЛ 1 ) и
(7.16)
a – угол поворота судна.
Элементы циркуляции определяются для различного положения руля (П или Л 5°, 10°, 20°, 30°).
Таблица циркуляции (учебная)
Таблица 7.1.
| V Л , узлы | Угол перекладки руля | ||||||||
| П (Л) – 10° | П (Л) – 20° | П (Л) – 30° | |||||||
| R Ц , кб. | t 180 ° ,мин. | d 180 ° ,мили | R Ц , кб. | t 180 ° ,мин. | d 180 ° ,мили | R Ц , кб. | t 180 ° ,мин. | d 180 ° ,мили | |
| 2,5 | 2,2 | 1,9 | |||||||
| 2,5 | 2,2 | 1,9 | |||||||
| 2,5 | 2,2 | 1,6 | |||||||
| 2,2 | 1,9 | 1,6 | |||||||
| 2,2 | 1,9 | 1,6 | |||||||
| 2,2 | 1,9 | 1,3 | |||||||
| 1,9 | 1,6 | 1,3 | |||||||
| 1,9 | 1,6 | 1,3 | |||||||
| 1,9 | 1,6 | 0,9 |
По определенным значениям элементов поворотливости (d Ц или R Ц и t 180 ° ) для различных значений скорости хода судна и угла перекладки руля заполняются таблицы циркуляции РТШ и формуляр судна (табл. 7.1)
Диаметр циркуляции на полном ходу и руле, переложенном на борт, прямо пропорционален плечу управления ¾ (L – B) и обратно – пропорционален плечу поперечного сопротивления 1/8 (L + 3B).
Величина установившегося диаметра циркуляции крупнотоннажного судна приближенно будет равна:
Или 
(1.3)
где L и В – длина между перпендикулярами и ширина судна, м.;
Длина циркуляции С = πD. Угол дрейфа β при центре поворота будет равен V = L/C . 180°. Приведенные зависимости позволяют находить элементы циркуляции в зависимости от отношения L/B. Это отношение является причиной разных диаметров циркуляции судов примерно одного и того же дедвейта. Результаты расчета представлены в табл. 2.
Таблица 2.
Элементы циркуляции в зависимости от L/B
| L/B | Ц.В. | D | C | β |
| 1/3 L | 4 L | 12,6 L | ||
| 1/32 L | 3,8 L | 12,0 L | ||
| 5/14 L | 3,6 L | 11,3 L | ||
| 3/8 L | 3,3 L | 10,5 L | ||
| 2/5 L | 3,0 L | 9,4 L |
Центр вращения судна (Ц.В.), как понятие – точка, вокруг которой вращается судно, рассматривается в работе Генри Х. Хойера . На переднем ходу судна Ц.В. находиться примерно на ¼ длины судна от носа. На заднем ходу он располагается примерно в ¼ длины от кормы. На циркуляции Ц.В. располагается в носовой части на значениях длины судна, указанных во второй колонке табл. 2.
При управлении судном более важным является знание наибольшего диаметра циркуляции судна (Dт), называемого тактическим. Его величина для судна в балласте может быть определена по эмпирической формуле:
(1.4)
для судна в грузу по формуле:
(1.5)
где С в – коэффициент полноты водоизмещения.
В работе на основании обработки натурных испытаний для приближенной оценки величины Dт получена следующая формула:
где е – основание натуральных логарифмов.
В работе для определения элементов установившейся циркуляции крупнотоннажного судна приведены следующие формулы.
Угловая скорость вращения:
где: V – линейная скорость на установившейся циркуляции, уз;
D Ц – диаметр установившейся циркуляции, м.
Период циркуляции:
Время поворота судна на заданный угол φ° определяется из выражения:
Т φ = Т цφ ° / 360°, мин.
Зависимость диаметра циркуляции D от угла перекладки руля может быть выражена формулой:
(1.9)
где D т – тактический диаметр циркуляции при угле перекладки руля α р = 35° «на борт».
Ширина полосы движения корпуса судна при повороте определяется по формуле:
DS ц = L sin β + B cos β (1.10)
где: β- угол дрейфа судна на циркуляции;
S ц - ширина полосы движения, м.
Угол дрейфа судна на циркуляции можно определить по приближенной формуле:
(1.11)
Для крупнотоннажных судов обратное смещение на циркуляции может иметь значительную величину.
С некоторым приближением эту величину найдем по формуле:
(1.12)
где l 3 – обратное смещение центра тяжести судна, .
Тогда крайняя точка кормы с учетом l 3 может отклониться от кривой циркуляции на расстояние, определяемое по формуле:
;
Выдвиг судна l п по первоначальному курсу, при повороте на угол менее 90° (l 1 – выдвиг судна при повороте на 90° приведен в таблице маневренных элементов) приближенно может быть определен по формуле:
(1.13)
где: V 0 - скорость судна в момент начала поворота;
R ср - радиус кривизны циркуляции на участке поворота, R ср = 1,2 D т /2 при перекладке руля на угол не более 20°;
DК - угол поворота судна (ИК 2 –ИК 1 = DК);
t МП - время реакции судна на переложенный руль (мертвый промежуток).
Значение относительной скорости на установившейся циркуляции для крупнотоннажного судна можно определить по следующей эмпирической формуле:
(1.14)
Для разворота судна на обратный курс ширина фарватера (акватории разворота судна) должна быть не менее:
(1.15)
Расчеты элементов циркуляции «в ручную», по приведенным формулам в условиях работы судоводителя на мостике займут много времени, поэтому необходимо, чтобы информация о поворотливости была в компьютере или на плакате в виде специального планшета (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Выполнение поворотов с использованием планшета циркуляций
Планшет циркуляций представляет собой сетку направлений (радиусы) и дистанций (концентрические окружности), на которую нанесены кривые циркуляции при различных углах перекладки руля. Для крупнотоннажных судов эти кривые наносят с учетом движения на циркуляции оконечностей судна (на рис. 1.4) это показано для циркуляции левого борта при перекладке руля на 10°.
Планшетом можно пользоваться следующим образом. На кальке в масштабе планшета наносят схему фарватера (канала) в районе поворота с отметками старого ИК 1 и нового ИК 2 , а также один – два наиболее удобных ориентира. Затем кальку накладывают на планшет так, чтобы линия ИК, совпадала с радиусом планшета ОО. Перемещая кальку вдоль этого радиуса, выбирают необходимую циркуляцию и поворот на новый курс при угле перекладки руля выбранной циркуляции.
