что такое проседание корпуса судна
Скоростное проседание судна
Термин “ скоростное проседание ” обозначает разность между глубинами под килем движущегося судна и судна, не имеющего хода относительно воды. Причиной скоростного проседания судна является следующий физический процесс, происходящий вокруг движущегося судна.
При рассмотрении движения судна относительно воды можно в равной степени говорить о движении воды относительно судна. Таким образом, частицы воды, встречающие на своем пути корпус судна, вынуждены его огибать вдоль бортов и днища.
Поскольку вода обладает свойством неразрывности, то вытесняемые в стороны частицы воды, двигаясь по криволинейной траектории, за то же самое время должны пройти больший путь чем частицы, движущиеся по прямой. Следовательно, скорость частиц, огибающих судно, выше скорости частиц, движущихся по прямой.
Кроме того, эти частицы, находившиеся в состоянии покоя относительно грунта, образуют поток, движущийся относительно грунта в направлении, встречном направлению движения судна.
Минимальная глубина, необходимая для безопасного плавания судна на мелководье (Нбез), определяется следующим выражением:
Нбез = dк + Δdк + Δdв + Δdкр + Z, м
dк – осадка судна кормой, м;
Δdк – просадка кормы судна, м; Δdк = αΔdср, м;
Δdв – увеличение осадки на волнении, м; Δdв = 0,6 hв, м;
Δdкр – увеличение осадки от крена судна, м;
Z – запас воды под килем, который должен составлять не менее 1 м
Увеличение осадки судна при крене
Таблица для определения увеличения осадки судна от угла крена
Номограмма для определения просадки судна по методу NPL
Крупнотоннажные суда, имеющие полнообводные формы корпуса (Св ≥ 0.8), при движении на мелководье проседают больше носом, чем кормой. Для определения скоростного проседания таких судов можно воспользоваться номограммой NPL (National Phisical Laboratory).
Поле вызванных скоростей не симметрично относительно миделя, следовательно, не симметрично и поле давления воды вдоль движущегося судна (рис.2).
В носовой части формируется поле повышенного давления за счет лобового сопротивления формы корпуса, замедляющего набегающий поток. В кормовой части замедление потока, огибающего судно, (а следовательно, и повышение давления) происходит за счет влияния “попутного потока”, движущегося вместе с судном.
Однако, работа винта, создающего дополнительное разряжение воды у кормовой оконечности, существенно влияет на результирующую величину поля давлений.
Участки повышенного давления в носовой и кормовой оконечностях имеют разную природу и разные величины, зависящие от многих параметров погруженной части корпуса.
Несимметричность поля давления вдоль корпуса приводит к тому, что скоростное проседание происходит с изменением дифферента судна. Для большинства судов, имеющих обычную конфигурацию корпуса (без носового бульба), характерно проседание с дифферентом на корму.
Скоростное проседание с дифферентом на нос характерно для крупнотоннажных судов. Результаты натурных испытаний показывают, что у судов с коэффициентом общей полноты Св > 0.8 проседание носовой оконечностью больше, чем кормовой.
При выходе судна на мелководье скоростное проседание увеличивается в сравнении с проседанием на глубокой воде. Причин тому несколько. Одной из причин является меняющаяся картина волнообразования.
В общем случае движущееся судно образует две системы волн: поперечную, распространяющуюся перпендикулярно диаметральной плоскости судна, и систему волн, образующую сектор.
Другой причиной дополнительного проседания судна на мелководье является малый запас воды под килем. Как уже говорилось, частицы воды, огибающие корпус, движутся с большей скоростью, образуя поле вызванных скоростей (встречный поток).
Если поле вызванных скоростей достигает грунта, то там возникает пограничный слой, где силы трения притормаживают встречный поток воды
Но для того, чтобы то же количество воды успевало проходить под днищем, скорость потока увеличивается. А увеличение скорости потока под днищем приводит к дополнительному падению давления в этом районе, что и приводит к дополнительному проседанию корпуса.
При движении судна на мелководье с ограниченной акваторией (в узкости) на поле вызванных скоростей оказывают влияние не только дно, но и стенки канала.
В результате этого воздействия перепады поля давлений вокруг судна имеют большую амплитуду, чем в условиях неограниченной акватории.
Дополнительное падение давления приводит к дополнительному проседанию. Четкой границы между мелководьем с неограниченной и ограниченной акваторией нет. Дополнительным параметром при оценке поведения судна в мелководном канале служит отношение:
ПРОСАДКА СУДНА ПРИ ПЛАВАНИИ НА МЕЛКОВОДЬЕ
(СКОРОСТНОЕ ПРОСЕДАНИЕ)
Образование одиночной поперечной волны понижает уровень поверхности воды у бортов судна, что вызывает опускание корпуса относительно уровня спокойной воды и увеличение дифферента. Это явление называется просадкой.
Для большинства судов, имеющих обычную конфигурацию корпуса (без носового бульба), характерно проседание с дифферентом на корму. Скоростное проседание с дифферентом на нос характерно для крупнотоннажных судов. Результаты натурных испытаний показывают, что у судов с коэффициентом общей полноты Св ≥ 0.8 проседание носовой оконечностью больше, чем кормовой.
Рис. 5.6. Влияние мелководья на управляемость крупнотоннажного судна
Минимальная глубина, необходимая для безопасного плавания судна на мелководье (Нбез), определяется следующим выражением:
где Тк – осадка судна кормой, м;
ΔТк – просадка кормы судна, м;
ΔТв – увеличение осадки на волнении, м;
ΔТкр – увеличение осадки от крена судна, м;
Z – запас воды под килем, который должен составлять не менее 1 м.
Рис. 5.7. Увеличение осадки судна при крене
Крупнотоннажные суда, имеющие полнообводные формы корпуса (Св ≥ 0.8), при движении на мелководье проседают больше носом, чем кормой. Для определения скоростного проседания таких судов можно воспользоваться номограммой NPL (National Phisical Laboratory).
Для характеристики формы обводов корпуса различных судов служат так называемые коэффициенты полноты. Они не дают полного представления о форме корпуса, но позволяют численно оценить главные ее особенности.
Основными безразмерными коэффициентами полноты формы подводного объема корпуса судна являются:
δ= V/(L×B×T)
Таблица для определения увеличения осадки судна от угла крена
Рис. 5.8. Номограмма для определения просадки судна по методу NPL
Влияние мелководья и близости берега на судно. Просадка судов
При движении судна по мелководью наблюдается увеличение его осадки, что создает опасность удара корпуса о грунт. Явление приращения осадки судна при его движении называется просадкой, или динамической посадкой.
Основная причина возникновения просадки – уменьшение гидродинамических сил поддержания корпуса судна на мелководье вследствие увеличения скорости протекания потока воды между днищем судна и грунтом.
Чем меньше расстояние от днища судна до дна и чем больше скорость судна, тем больше скорость протекания воды под корпусом и просадка. При малом запасе воды под днищем, и движении судна с критической скоростью возможно не только касание грунта, но и кратковременное присасывание небольших судов ко дну.
 Образование просадки |
Предположим, что при движении судна по глубокой воде (положение I) поток встречной воды протекает под днищем корпуса со скоростью 
. При этом гидродинамическая сила поддержания судна 
равномерно действует по всей площади днища и обеспечивает плавучесть судна с одинаковой осадкой носовой части и кормы.
Когда судно начинает входить на мелководье (положение II), сопротивление воды в носовой части возрастает, а скорость протекания встречного потока под днищем 
увеличивается. Вследствие этого гидродинамическая сила поддержания корпуса 
, уменьшается и вызывает образование дифферента судна на корму.
При дальнейшем уменьшении запаса воды под корпусом движение судна (положение III) сопровождается увеличением скорости протекания воды под днищем 
и уменьшением сил поддержания 
. При этом дифферент судна на корму увеличивается и судно получает некоторое общее приращение осадки.
Дальнейшее движение судна в условиях минимальных глубин (положение IV) и с высокой скоростью характеризуется увеличением общего сопротивления воды движению судна 
, образованием большой придонной волны у его кормы и максимальной общей просадкой судна. В этом случае общая осадка судна по миделю значительно превышает осадку судна при движении по глубокой воде.
Просадка зависит от соотношения скорости, осадки судна и глубины судового хода, а также от обводов корпуса судна. Она может быть определена методом натурных испытаний или расчетом.
Мелководье, неровности дна, близость берега или откоса канала значительно ухудшают устойчивость судна на курсе, вызывают рыскливость и потерю скорости.
Рыскливость судна на мелководье возникает из-за неравномерности давления гидродинамических сил на подводную часть корпуса. Вследствие разности давлений со стороны левого и правого бортов судно произвольно отклоняется (отрыскивает) носовой частью в сторону меньшего сопротивления воды, т. е. в сторону глубокого места. Кроме того, движение по мелководью происходит при малом запасе воды под днищем судна и сопровождается возникновением так называемой придонной волны, которая увеличивает скорость попутного потока и снижает действие руля.
При движении судна вблизи «обрезных песков», берега или откоса канала, помимо гидродинамических сил в зоне повышенного давления, вызывающих отталкивание носовой части, могут возникнуть силы присасывания кормы в зоне пониженного давления. Это происходит вследствие разности гидродинамических давлений на подводную часть кормы судна. В таком случае скорости потока, обтекающего корпус со стороны берега или откоса, больше, чем со стороны стрежневого борта. Вследствие этого между корпусом судна и берегом создается зона пониженного гидродинамического давления и кормовая часть устремляется в эту сторону. Возникает опасность удара кормой о берег и повреждения винторулевого комплекса.
Под действием пары сил и с плечом 
на корпусе судна возникает большой поворачивающий момент 
. В отдельных случаях значение поворачивающего момента может оказаться намного больше, чем поворачивающего момента рулевого устройства. В этом случае судно перестает слушаться руля и может потерять управляемость.
Степень воздействия гидродинамических сил на устойчивость судна на курсе в условиях ограниченной глубины и ширины судового хода зависит прежде всего от скорости судна и от расстояния между подводной частью корпуса и бровкой берега (откоса), а также от рельефа дна и берегов. Чем больше скорость судна и разность глубин по левому и правому бортам, тем сильнее проявляется рыскливость. Чем меньше расстояние между подводной частью корпуса и берегом (откосом) и чем круче их рельеф, тем сильнее присасывание к ним кормы. В связи с этим, для обеспечения хорошей устойчивости судна на курсе при движении по мелководью или вблизи берега (откоса) необходимо заблаговременно уменьшать его скорость и не подходить слишком близко к берегу и кромкам судового хода.
Дата добавления: 2016-02-13 ; просмотров: 2784 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Просадка судна при плавании на мелководье
Для большинства судов, имеющих обычную конфигурацию корпуса (без носового бульба),характерно проседание с дифферентом на корму. Скоростное проседание с дифферентом на нос характерно для крупнотоннажных судов.
Результаты натурных испытаний показывают, что у судов с коэффициентом общей полноты Св > 0,8 проседание носовой оконечностью больше, чем кормовой. При движении судна околокритическими скоростями просадка может достигать 5 – 7% от средней осадки.
На малых глубинах величина просадки еще более увеличивается из-за присасывания корпуса судна к грунту.
Минимальная глубина, необходимая для безопасного плавания судна на мелководье (Нбез), определяется следующим выражением:
Нбез = dк + Δdк + Δdв + Δdкр + Z,
где dк – осадка судна кормой, м;
Δdк – просадка кормы судна, м;
Δdв – увеличение осадки на волнении, м;
Δdкр – увеличение осадки от крена судна, м;
Z – запас воды под килем, который должен составлять не менее 1 м.
Увеличение осадки судна при крене
Крупнотоннажные суда, имеющие полнообводные формы корпуса (Св > 0,7),при движении на мелководье проседают больше носом, чем кормой (рис. 5.8). Для определения скоростного проседания таких судов можно воспользоваться номограммой National Phisical Laboratory – NPL (рис.5.9) или таблицей.
Влияние мелководья на управляемость крупнотоннажного судна
Номограмма для определения просадки судна по методу NPL
Определение увеличения осадки судна от угла крена
Просадка судна при плавании на мелководье ( скоросное проселание)
Образование одиночной поперечной волны понижает уровень поверхности воды у бортов судна, что вызывает опускание корпуса относительно уровня спокойной воды и увеличение дифферента. Это явление называется просадкой.
Для большинства судов, имеющих обычную конфигурацию корпуса (без носового бульба), характерно проседание с дифферентом на корму. Скоростное проседание с дифферентом на нос характерно для крупнотоннажных судов. Результаты натурных испытаний показывают, что у судов с коэффициентом общей полноты Св ≥0.8 проседание носовой оконечностью больше, чем кормовой.
Влияние мелководья на управляемость крупнотоннажного судна
Минимальная глубина, необходимая для безопасного плавания судна на мелководье (Нбез), определяется следующим выражением:
Нбез = dк + Δdк + Δdв+ Δdкр + Z, м
где dк – осадка судна кормой, м; Δdк – просадка кормы судна, м;
Δdк = αΔdср, м;
α – коэффициент, зависящий от соотношения длины и ширины судна; Δdср – средняя осадка судна;
Δdв – увеличение осадки на волнении, м;
Δdв = 0,6 hв, м;
hв – высота волны, м; Δdкр – увеличение осадки от крена судна, м; Z – запас воды под килем, который должен составлять не менее 1 м.
Увеличение осадки судна при крене
Крупнотоннажные суда, имеющие полнообводные формы корпуса (Св > 0.8), при движении на мелководье проседают больше носом, чем кормой. Для определения скоростного проседания таких судов можно воспользоваться номограммой NPL (National Phisical Laboratory).
Таблица для определения увеличения осадки судна от угла крена
Номограмма для определения просадки судна по методу NPL