Анализ условий плаванья в условиях мелководья

m²₄=K₄ (0.009V/(H_k)^1/2 + 0.001T)

где К₄ - коэффициент учитывающий влияние на просадку проходящего судна, который предлагается аппроксимировать выражением

К₄ = V_bcH(a_bB/D_s + b_b)/(VT) (*)

а_b, b_b - коэффициенты аппроксимации для влияния на осадку судна носом и кормой приводятся в табл. 3.6;

Ds - расстояние между встречными судами по траверзу, м;

V_bc - скорость хода встречного судна, уз.

B формуле (*) принимается ширина наибольшего судна.

Таблица 2.6

Коэффициенты аппроксимации для учета влияния на просадку проходящего судна

Для определения коэффициента влияния проходящего судна при расчете навигационного запаса достаточно использовать для вычисления только наибольшие значения коэффициентов аппроксимации табл.3.6. Эти расчеты целесообразно производить, когда на фарватере возможно встречное движение и расстояние между судами может быть меньше четырех ширин большого судна.

3.3. Определение кренового запаса глубины

Из рис. 1.2 видно, что наличие крена судна увеличивает его осадку. Крен судна может быть статическим, вследствие несимметричной загрузки или динамическим, вследствие влияния ветра, волнения, крутых поворотов. Учет увеличения осадки производится, как отдельная составляющая, или совместно с волновым запасом глубины.

2.Анализ методов определения безопасной глубины и режимов плавания судна

Минимально допустимая глубина, рассчитанная по формулам (1.20), (1.21) для безопасного плавания судна сравнивается с глубиной, указанной на карте с учетом периодических колебаний, т.е. для безопасного плавания глубина, указанная на карте должна быть больше безопасной глубины (1.20)

Нк  Ноп (2.1)

где Нк - глубина, указанная на карте, м.

Определению составляющих выражений (1.20), (2.1) посвящено большое количество исследований отечественных и зарубежных ученых, о чем свидетельствует обширная библиография. Основной целью настоящего исследования является проведение сравнительного анализа различных методов определения минимально допустимого запаса глубины под килем судна, и выбор наиболее прос­той и достоверной для рекомендации практическому использованию су­доводителями .

В статье [1] все составляющие выражения (1.20) предлагается разделить на две группы в зависимости от характера их действия: случайные и постоянные. При этом случайные составляющие предлага­ется суммировать квадратически, а после этого складывать с посто­янными составляющими. К случайным составляющим следует отнести увеличения осадки от крена и волнения.

2. 1. Определение навигационного запаса глубины.

Понятие навигационного запаса глубины рассматривается в работах [2, 26, 12, 43-45, 34, 46, 17, 1, 5, 53, 18, 19], a также зарубежными исследованиями. Как правило, в отечественных исс­ледованиях под этой составляющей подразумевается минимальный запас глубины, обеспечивающий управляемость судна. Величина навигацион­ного запаса в работах [34,46,19 ] и Нормах [43,44 ] (без до­полнений) определяется в зависимости от длины судна и рода грунта в пределах (0,30-1,60) м. В Рекомендациях [19] также отмечается, что для больших судов датская администрация рекомендует иметь за­пас глубины под килем не менее 2 м.

Табличные данные в работах [43, 44, 19] хорошо аппроксими­руются линейным выражением, коэффициенты которого получены методом наименьших квадратов [34, 46, 54]:

Н₁ = 0,0053L + В₁ , (2.2.)

где:

b₁ - коэффициент, зависящий от рода грунта: ил, песок,

глина - 0,18;

гравий - 0,08;

скала - 0,02 м.

Таким образом, в зависимости от рода грунта по данной методи­ке навигационный запас изменяется в пределах 0,20 м и в основном зависит от длины судна.

В работах [26, 12 , 43-45, 17, 5, 18] навигационный запас определяется в зависимости от плотности грунта в долях осадки суд­на от 0,03 до 0,07, т.е. выражается формулой:

Н₁ = а₁Т (2.3.)

где а₁-коэффициент пропорциональности определяется по табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Значение коэффициента пропорциональности

навигационного запаса глубины

Род грунта в слое толщиной 0,5м	На входных фарватерах	На акватории портов
1. Ил	0 ,04	0,03
2. Наносной
плотный (ракушка,
гравий)	0 , 05	0 , 04
3. Слежавшийся
плотный (песок,
глина, галька)	0,06	0 ,05
4. Скальный
(валуны, сцемен-
тированные )	0 , 07	0,06

Анализ значений коэффициентов пропорциональности показывает, что значение навигационного запаса в данном методе в зависимости от рода грунта будет изменяться в два раза для одной и той же осадки. Следовательно, более подробно описываются навигационные условия плавания.

В статье [2] дается анализ значений навигационного Запаса глубины по различным источникам и указывается, что первая методика соответствует заданию навигационного запаса по степени ответствен­ности и дает завышенные значения. Это подтверждается данными про­водок судов Ленморканалом [50, 51], при которых суммарный запас глубины под днищем (1.21) на различных участках канала и акватории принимался в пределах от 0,2 до 1,56 м. Задание навигационного за- паса глубины в зависимости от осадки характеризует степень опас­ности условий плавания.

По зарубежным данным, полученным экспериментально и по модель­ным испытаниям, навигационный запас в каналах , на мелководье крупнотоннажным судам рекомендуется 1 м и более, и - 0,5м для песчаных и 1,0 для скальных грунтов, что хорошо согласуется с формулой (2.3.).

Придерживаясь методологической основы нормирования осадки су­дов в морских портах, изложенной в статье [1] можно сделать вы­вод, что приведенные выше два метода определения навигационного запаса глубины не отвечают полностью понятию "Навигационный". Для гарантии безопасности плавания судов на мелководье в навигационный запас необходимо внести содержание, соответствующее его назначе­нию. Навигационный запас должен с заданной вероятностью (порядка 0,99) компенсировать возможные погрешности всех остальных учитыва­емых величин, а также возможное понижение уровня за время проводки или частичной обработки судна, т.е. учитывать средние квадратические погрешности: промера и нанесения глубин на карту, колебания уровня от ветровых и приливо-отливных явлений, заиливания фарвате­ра, определения статической осадки и удельного веса воды, определе­ния всех составляющих выражений (1.20), (1.21). Подобный анализ на основе статистических данных по составляющим этих погрешностей приведен в работе [46], по которым навигационный запас глубины предлагается представить следующим выражением:

₁=К_1Н(m_HK² + m₀² + m_И² + m_Т² + m₄² + m₃²)^1/2 (2.4)

где k_1Н - коэффициент вероятности, обеспечивающий квадратическое

сложение случайных переменных;

m_HK²- СКП глубины, нанесенной на карту, м ;

m₀²- дисперсия определения величины приливо-отливных явлений, м ;

m_И²- дисперсия заиливания фарватера, м;

m_Т²- дисперсия определения статистической осадки, м;

m₄² - дисперсия определения скоростного запаса глубины под дни­-

щем, м ;

m₃²- дисперсия определения волнового запаса глубины, м .

Составляющие выражения (2.4.) в работе [46] определяются на основании экспериментальных статистических данных и модельных ис­пытаний судов с помощью графиков и таблиц, громоздкость которых не пригодна для использования судоводителями. Поэтому предлагается табличные и графические зависимости составляющих (2.4.) аппрокси­мировать