Какие гидравлические явления возникают при расхождении судов

Обновлено: 23.04.2024

Ниже излагаются соответствующие пункты «Правил плавания по внутренним судоходным путям РСФСР», введенных в действие в 1963 году. В других союзных республиках может существовать иной порядок расхождения судов при встрече и обгоне.

При встречном движении суда и составы должны расходиться левыми бортами и держаться правой (по ходу) сто роны фарватера. Суда обязаны принять все меры к безопасному расхождению.

Снизу идущее судно во всех случаях на расстоянии видимости сверху идущего судна (ночью его отличительных огней)" должно принять меры к безопасному пропуску сверху идущего судна, а когда по условиям пути расхождения судов представляет затруднение, судно, идущее снизу, обязано регулировать свой ход таким образом, чтобы встреча и расхождение с идущим сверху судном произошли в удобном месте.

Идущее снизу судно первым за 1,5 км (рис. 169) от встречного судна подает один продолжительный звуковой сигнал и отмашку * с левого борта. Идущее сверху судно обязано немедленно принять указанную сторону расхождения и подать один продолжительный звуковой сигнал и отмашку с левого борта.

При невозможности расхождения левыми бортами в силу местных условий пути снизу идущее судно обязано заблаговременно уклониться в левую по ходу сторону и прекратить свое движение для обеспечения беспрепятственного пропуска сверху идущего судна с правого борта, после этого на расстоянии не менее 1,5 км до встречного судна дать два коротких звуковых сигнала и отмашку с правого борта и принять меры к безопасному расхождению.

* Сигнал-отмашка подается днем маханием белым квадратным флагом (длина стороны 70 см), ночью — проблесками белого огня (миганием). Отмашка производится до тех пор, пока от встречного или обгоняемого судна не будет получен ответный сигнал, после чего отмашка прекращается. Суда, оборудованные светоимпульсными отмашками, днем и ночью производят отмашку импульсами света. Сигнал остановки днем подается горизонтальным движением белым флагом отмашкой, ночью — горизонтальным движением белого огня.

Рис. 170. Обмен сигналами при обгоне судов

Суда, буксирующие плоты по рекам вниз по течению, первыми за 1,5 км подают звуковые сигналы и указывают отмашкой встречным судам и составам сторону безопасного расхождения. При пропуске встречного судна или состава с левого борта плотовод подает один продолжительный свисток и при пропуске с правого борта — два коротких звуковых сигнала и отмашку с соответствующего борта.

Встречные суда обязаны немедленно подать такой же ответный звуковой сигнал и отмашку с того же борта и осуществить расхождение бортами, указанными плотоводом.

Когда два судна или состава следуют по различным судоходным трассам водохранилищ и могут свободно пройти одно мимо другого на достаточном расстоянии, не подвергаясь опасности столкновения, то они обязаны сохранить свое положение по отношению к берегам и продолжать идти своим курсом без обмена сигналами.

Если снизу навстречу идущему судну следуют одно за другим несколько судов или составов, сигналы на расхождение подаются каждому из них.

Интервал между бортами во время расхождения при встрече и обгоне судов и составов должен быть по возможности наибольшим.

При обгоне судно, которое намерено обогнать другое судно (рис. 170), не ближе чем за 500 м при следовании сверху и за 300 м при следовании снизу до обгоняемого судна или кормы последних судов состава обязано запросить у обгоняемого судна, с какой стороны можно произвести обгон путем подачи двух коротких и одного продолжительного звукового сигнала. Получив запрос на обгон, обгоняемое судно должно незамедлительно подать два коротких и один продолжительный звуковых сигнала и отмашку с того борта, с которого оно намерено пропустить обгоняющее судно, одновременно с этим оно обязано уменьшить ход, уклониться в сторону, противоположную поданной отмашке, и пропустить обгоняющее судно. Обгоняющее судно, получив разрешение на обгон, подает отмашку с соответствующего борта.

В случае невозможности пропуска обгоняемое судно подает сигнал «Предупреждение», по которому обгоняющему судну производить обгон запрещается впредь до разрешения на обгон.

Быстроходные суда на подводных крыльях при встрече расходятся левыми бортами, а при обгонах обгоняющее судно оставляет обгоняемое со стороны своего правого борта. При этом обгоняемое судно должно уменьшить ход и до окончания обгона следовать на водоизмещающемся режиме. С другими судами расхождение и обгон производятся по усмотрению вахтенного начальника судна на подводных крыльях. При своем движении эти суда не должны следовать в кильватер другим судам и обязаны при встречах и обгонах расходиться с ними, выдерживая наибольший возможный интервал между бортами.

Отмашка, подаваемая судном на подводных крыльях, должна безоговорочно приниматься и подтверждаться другими судами, а судоводители последних обязаны твердо удерживать свои суда на курсе, не допуская их отклонений и рыскливости до тех пор, пока не произойдет расхождение или обгон. Обмен звуковыми и зрительными сигналами суда на подводных крыльях осуществляют не менее чем за 2 км, при обгоне — не менее чем за 1км.

Порядок движения судов на подводных крыльях на рейдах с большой густотой движения объявляется в местных правилах плавания.

При одновременном подходе судов к мостам, земснарядам и участкам пути, где расхождение невозможно, снизу идущее судно обязано остановиться в безопасном месте и пропустить сверху идущее судно.

Категорически запрещается

1) Обгон и расхождение судов на реках и каналах с одновременным нахождением на траверзе трех судов. Ответственность за разрешение одновременного обгона при расхождении судов несет вахтенный начальник обгоняемого судна, который обязан принять все меры, чтобы исключить одновременный обгон и расхождение.

2) Расхождение и обгон судов в местах расположения аварийно-ремонтных заграждений (заградворот), паромных переправ, а также в пролетах мостов и подходных каналах при подходе к шлюзам.

Физическая сущность явления гидродинамического взаимодействия двух судовых корпусов (рис. 10.11) принципиально может быть изложена следующим образом.

Из гидромеханики известно, что в идеальной жидкости вдоль линии потока выполняется закон сохранения энергии, который записывается в виде уравнения Бернулли,

где р — давление в произвольной точке линии тока. Па;

р —плотность воды, т/м 3 .

Предположим, что два одинаковых судна движутся в идеальной (невязкой) жидкости параллельно с одинаковой скоростью при расстоянии между бортами. Этот случай равносилен гидромеханически случаю обращенного движения, когда оба судна неподвижны, а на них набегает однородный поток жидкости, имеющий на бесконечном удалении от судов скорость и₀.

Применим уравнение Бернулли к линиям потока жидкости, обтекающим корпус рассматриваемого судна /. Для линии тока АВ:

Для линии тока АС:

Поскольку корпус судна обладает определенными размерами, а жидкость неразрывна, то скорости частиц жидкости в точке С вблизи борта судна будут больше, чем в точке А на удалении от судна. Таким образом, в точке С давление будет понижено по сравнению с давлением на удалении от судна, т.е. возникает разрежение.

В точке потока В, расположенной на стороне борга судна, обращенного к судну-партнеру 2, поток жидкости имеет скорость ив, которая больше скорости и_с, поскольку между корпусами судов поток поднимается. Следовательно, разрежение со стороны борта, обращенного к судну-партнеру, будет еще большим. За счет перепада давления на внешнем и внутреннем бортах на корпус судна будет действовать поперечная гидродинамическая сила присасывания. В случае, если кор-

Возникновение сил присасывания при обтекании двух судовых корпусов однородным потоком жидкости:

пус судна обладает заметной несимметрией относительно миделя, то поперечная сила присасывания У_г может быть приложена на некотором отстоянии от центра тяжести, так что на корпус судна будет действовать момент зарыскивания М_г определенного знака.

Качественная картина гидродинамического взаимодействия двух одинаковых судов при обгоне (рис. 10.12, а) следующая. Из судовой гидромеханики известно, что при движении судна давление в его носовой оконечности повышено (на рисунке помечено двумя знаками «+») по сравнению с давлением в кормовой оконечности (один «+»). В средней части давление понижено (два знака «—»).

При подходе носовой оконечности обгоняющего судна / к корме обгоняемого судна 2 за счет разности давлений в оконечностях судов на обгоняющее судно / действует поперечная сила присасывания, которая создает гидродинамический момент, стремящийся развернуть нос обгоняющего судна в сторону обгоняемого судна. На обгоняемое судно в этот момент действует также сила присасывания, которая приложена к корме и стремится развернуть корму обгоняемого судна 2 в сторону борта обгоняющего судна 1.

После того как мидель обгоняющего судна проходит траверз миделя обгоняемого судна (рис. 10.12,6), направление действия моментов на суда изменяется, а направление поперечных сил сохраняется.

При встречном движении (рис. 10.13) в начальный момент при выходе носовых оконечностей на общий траверз зоны повышенного давления обоих судов взаимодействуют одна с другой (рис. 10.13, а), в результате чего на суда действуют поперечные расталкивающие силы У_г1 взаимодействует с зоной пониженного давления средней части корпуса судна 2. В результате на суда действуют силы присасывания У_г>0 и моменты зарыскивания М,>0, стремящиеся развернуть суда носовыми оконечностями в сторону друг друга. После того как мидель

судна / проходит траверз миделя судна 2, картина вновь меняется, поскольку взаимодействуют зоны повышенного давления в кормовой оконечности судна / с зоной пониженного давления в средней части судна 2 (рис. 10.13, в). В этот момент на суда действуют силы присасывания К,>0, создающие моменты, которые стремятся сблизить кормовые оконечности. При выходе кормы судна / на траверз кормы судна 2 будут взаимодействовать зоны повышенного давления кормовых оконечностей. В результате на кормовые оконечности судов будут действовать расталкивающие силы У_г

Таким образом, в процессе встреч и обгонов судов характер действия гидродинамических усилий непрерывно изменяется, что влечет за собой соответствующие трудности в управлении судами. Необходимо подчеркнуть, что рассмотренная качественная картина гидродинамического взаимодействия судов является сугубо схематичной. В реальных условиях взаимодействие судов может иметь еще более сложный характер, что объясняется взаимодействием волновых систем расходящихся судов, наличием углов дрейфа, влиянием ограничений фарватера по глубине и ширине и т. д. В последнее десятилетие вопрос о гидродинамическом взаимодействии судов изучен достаточно полно для скоростей хода, соответствующих числам Фруда, при которых волнообразование, создаваемое судовым корпусом, незначительно (Рг <0,25).

Поэтому в целях обеспечения безопасности транспортных судов при расхождении рекомендуется снижать скорость хода.

Наиболее опасным является случай обгона на скоростях, близких к критическим на мелководье . При обгоне на глубокой воде и на мелководье силы и моменты практически не влияют на движение судов, когда расстояние между бортами составляет более 6 ширин меньшего судна.

При встречном расхождении влиянием гидродинамических усилий на корпусы судов как на глубокой воде, так и на мелководье, можно пренебрегать, когда расстояние между бортами составляет более 2,5 ширим меньшего судна.

При заметном различии в размерах судов наибольшие гидродинамические усилия от взаимодействия при обгоне будут действовать на меньшее по размерам судно. Наихудшим является случай, когда по размерам (по длине) оно будет примерно в 3 раза меньше другого. Поэтому рекомендуется соответствующее маневрирование производить на меньшем судне.

Гидродинамические усилия от взаимодействия судов резко увеличиваются с ростом скорости. Поэтому при встречах и обгонах на ограниченных глубинах скорость должна отвечать условию , а на глубокой воде

Опасность столкновения обнаруживается наблюдением за изменением пеленга. Если пеленг, взятый на судно, заметно не изменяется (рис. 172), это значит, что есть опасность столкнове ния.


Рис. 172. Пеленг на приближающееся судно не меняется	Рис. 173. Случай увеличения пеленга

Если пеленг меняется на корму, значит встречное судно пройдет за кормой. Если пеленг изменяется на нос, то встречное судно пройдет впереди по курсу (рис. 173—174). Судоводитель-любитель для наблюдения за изменением пеленга может воспользоваться любыми предметами, расположенными на судне, в створе которых находится встречное судно в момент его обнаружения.

Отклонение наблюдаемого судна от линии створа покажет сторону прохождения встречного судна относительно своего судна или же, если направление не меняется, укажет на опасность столкновения.


Рис. 174. Случай уменьшения пеленга	Рис. 175. Расхождение судов их

Суда с механическим двигателем уступают дорогу парусному судну. Последнее, однако, не должно преднамеренно находиться на курсе судна с механическим двигателем. Гребные шлюпки уступают дорогу левыми бортами при встречных курсах парусным судам. Когда два судна с механическими двигателями идут прямо (рис. 175) или почти прямо друг на друга так, что возникает опасность столкновения, каждое судно обязано уклониться вправо, чтобы разойтись левыми бортами. Это правило применяется только тогда, когда мачты (или топовые огни) встречного судна находятся в створе и прямо по носу и видны оба отличительных огня. Если два судна А и Б (рис. 176) с механическими двигателями идут пересекающимися курсами, то уступает дорогу судно А, которое видит другое судно Б со своего правого борта. При этом судно Б, которому уступают дорогу, должно идти прежним курсом и с прежней скоростью, чтобы не ввести в заблуждение водителя другого судна А.

Судно, уступающее дорогу другому судну, не имеет право не пересекать курса встречного судна, а при приближении к нему обязано изменить курс, скорость, а в случае необходимости дать задний ход. Если опасность столкновения все же не устранена, то судно, которому уступают дорогу, также должно принять все возможные меры к предотвращению столкновения (рис. 177).

Обгоняющее судно уступает дорогу обгоняемому. Обгоняющим считается судно, если оно находится позади траверза обгоняемого судна на 2 румба или ночью не видит его бортовых огней; обгоняющим оно считается до тех пор, пока не оставит обгоняемое судно позади себя. Обгоняемое судно не должно мешать маневрам обгоняющего.

Рис. 176. Случай заблаговременного изменения курса при расхождении судов

Рис. 177. Случай позднего изменения курсов судов при расхождении

При движении по узким проходам суда должны держаться своей правой стороны (рис. 178). Выход судна на левую сторону прохода допускается лишь при необходимости избежать столкновения, навала на сооружение, затонувшее судно, при обгоне судна, повороте на обратный курс и в случае нахождения места стоянки на противоположной стороне. В этих случаях требуется повышенная осторожность и готовность к маневру.

Рис. 178. Правильные пути судов А и Б на фарватере

Все суда уступают дорогу судам, занятым рыбной ловлей, и без особой надобности не приближаются к ним, а также к судам, занятым работами, стесняющими их маневрирование. Это, однако, не дает права рыболовным судам загромождать фарватеры, по которым идут другие суда, кроме рыболовных.

При расхождении на небольших траверзных расстояниях двух судов возникает опасная навигационная ситуация. В этом случае возникают дополнительные внешние силы, обусловленные гидродинамическим воздействием корпусов. В результате суда могут потерять управляемость и произойти их столкновение.

Расхождение судов на малых траверзных расстояниях

В зависимости от сочетания различных факторов и взаимного положения судов возникающие на корпусах судов поперечные силы и моменты могут менять свой знак и может происходить не только «притяжение», но и «отталкивание» судов.

При сближении судов на контркурсах под влиянием областей повышенного давления носовые оконечности будут отталкиваться.

Когда форштевни разойдутся, массы воды устремятся в области пониженного давления, увлекая за собой носовые оконечности. Это наиболее опасный момент расхождения и для предотвращения столкновений суда должны быть одержаны. Когда суда выходят на траверз друг друга, они начинают притягиваться.

Далее все повторится в обратном порядке: кормовые оконечности устремятся в области пониженного давления, а после расхождения оттолкнуться.

Такие же явления отталкивания и притягивания будут наблюдаться и при обгоне. Однако из-за более длительного взаимодействия гидродинамических полей опасность столкновения при обгоне выше. При движении на обгон происходит резкое увеличение просадки обоих судов.

Гидродинамическое взаимодействие судов при обгоне

Для уменьшения явлений отталкивания и притягивания при расхождении скорость судов не должна превышать 0,5 – 0,6 от значений критической скорости, а расстояние между судами должно быть не менее тройной, а при обгоне шестикратной ширины меньшего по размеру судна.

При расхождении на небольших траверзных расстояниях двух судов возникает опасная навигационная ситуация.

В этом случае возникают дополнительные внешние силы, обусловленные гидродинамическим воздействием корпусов.

В результате суда могут потерять управляемость и может произойти их столкновение.

В зависимости от сочетания различных факторов и взаимного положения судов может происходить как «притяжение», так и «отталкивание» судов.

Расхождение судов в узком канале

Когда форштевни разойдутся, массы воды устремятся в области пониженного давления, увлекая за собой носовые оконечности. Это наиболее опасный момент расхождения, и для предотвращения столкновений суда должны быть одержаны.

Когда суда выходят на траверз друг друга, они начинают притягиваться.

Далее все повторится в обратном порядке - кормовые оконечности устремятся в области пониженного давления, а после расхождения оттолкнуться.

Гидродинамическое взаимодействие судов при обгоне

Такой же процесс отталкивания и притягивания наблюдается при обгоне. Однако из-за более длительного взаимодействия гидродинамических полей опасность столкновения при обгоне выше. При движении на обгон происходит резкое увеличение просадки обоих судов.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: