1.10 Следование открытой водой, противодействие присасывания влиянию носовой волны
Иногда управление заключается в умении противопоставить положительные влияния, испытываемые судном, отрицательным с целью подавить нежелательное действие последних. Выше было показано, как, действуя рулем, можно нейтрализовать присасывание.
Теперь рассмотрим взаимодействие присасывания и носовой волны. Не следует преувеличивать значение носовой волны. Ее способность "оттолкнуть" судно, идущее прямо на какой-либо объект (груженое судно, берег или причал), чрезвычайно мала. В то же время носовая волна обладает большой силой воздействия на груженое судно, идущее параллельно такому объекту. Подобно клину, она отводит его нос в сторону.
Рассмотрим пример проводки судов в канале, где когда-то использовалась система шлюзов, а затем был построен обходной канал и сохранены шлюзы. Обходной и старый каналы напоминали железнодорожный разъезд. Вход в обходной канал, верхняя оконечность которого оставалась неоконченной, осуществлялся по правой стороне. Многочисленные груженые суда, направлявшиеся в порт этим каналом, легко удерживались на его осевой линии до момента подхода к обходному каналу, а затем разворачивались в обходной канал, несмотря на положение руля "лево на борт".
Это происходило потому, что при подходе судна к обходному каналу давление носовой волны на правую скулу практически прекращалось. При равном же присасывании, действовавшем на обе раковины судна, начинало доминировать давление носовой волны на левую скулу. Канал был так узок, что для сохранения управляемости судно приходилось удерживать практически на осевой линии, почти до момента достижения обходного канала. Затем его подводили достаточно близко к правому берегу, чтобы использовать эффект присасывания (с правой раковины судна), в результате чего судно стремилось рыскнуть влево как раз в тот момент, в который ранее оно начинало разворачиваться вправо. Разворот судна в сторону обходного канала можно объяснить его стремлением идти по пути наименьшего сопротивления, а таким путем и был вход в обходной канал.
1.11 Осуществление крутого поворота. Согласование влияния присасывания и носовой волны
Общеизвестно, что при перекладке руля с целью поворота в какую-либо сторону, судно пойдет бортом к противоположному берегу, т. е. его начнет заносить. В ходе крутого поворота в каком-либо канале это боковое движение или снос будет меньшим, чем на открытой воде поскольку берег окажет отталкивающее действие, сила которого зависит от эффективности носовой волны и давления воды между бортом судна и берегом, что в свою очередь, в основном, зависит от осадки судна и формы берега на излучине.
Воздействие носовой волны на порожнее судно может быть ничтожно малым, если в месте изгиба фарватера имеется достаточно глубокая отмель. В этом случае судно окажется как бы в открытой воде. Боковое движение, если берег приглубый, будет почти полностью устранено.
Таким образом, если присасывание помогает рулю и оттягивает корму к берегу, то носовая волна в сочетании с силой давления воды между берегом и бортом судна действует в противоположном направлении, причем последнее действие обладает неодинаковой силой и может либо незначительно изменить бортовой снос, либо вообще устранить это нежелательное явление.
1.12 Определение направления течения
При следовании судна по каналу, особенно в ночное время, весьма желательно, а иногда и крайне необходимо знать направление течения. На некоторых внутренних водных путях, особенно в районе Мексиканского залива, течения подвержены внезапным изменениям и, в основном, непредсказуемы. Иногда они обладают значительной скоростью.
Направление течения можно легко определить по поведению судна на поворотах. Если на повороте судно отклоняется в сторону мыса, значит, в канале действует встречное течение. Отклонение в сторону излучины указывает на попутное течение (рис. 1).
Рис. 1. Влияние сильного попутного (F1 , F2) и встречного (H1, H2) течений
Пожалуй, невозможно точно сказать, когда именно следует начинать поворот, но известно, что при сильном встречном течении его нужно осуществлять как можно позже, при отсутствии течения -- немного раньше, при сильном попутном течении -- как можно раньше.
1.13 Влияние встречного и попутного течений
При встречном течении в случае необходимости судно легко остановить. Если судно внезапно сильно рыскнет, оно все же не окажется на грунте. Однако при попутном течении управлять судном значительно легче. Это лучше всего можно проиллюстрировать на примере очень плохо управляющегося судна, следующего по узкому каналу, в котором действует течение скоростью 2 уз.
Прежде всего, нужно иметь в виду, что чем меньше ход судна, тем меньшее влияние на управляемость окажут присасывание к берегу и дну канала и что в стесненном канале судно на ходу не всегда обладает свободой движения. Например, если оно находится близко к берегу канала и следует передним ходом, его нос будет отклоняться, а корма приближаться к берегу.
При скорости 2 уз относительно воды и встречном течении тоже 2 уз судно будет удерживаться против течения. Поскольку воздействие присасывания возрастает по мере увеличения скорости судна (при больших скоростях возрастает вероятность возникновения неконтролируемого рыскания), и если судно идет достаточно быстро относительно воды, чтобы одновременно иметь значительный ход относительно грунта, то его ход может оказаться чрезмерным, так как в этом случае судно может потерять управляемость.
С другой стороны, плохо управляющееся судно, при попутном течении в 2 уз идущее со скоростью 2 уз относительно воды, может весьма удовлетворительно двигаться относительно грунта в узком канале.
Подведем итог: очень плохо управляющееся судно будет легко двигаться относительно грунта при сильном попутном течении с минимальной скоростью. При сильном встречном течении скорость судна относительно грунта возрастет настолько, что оно потеряет управляемость. А это объясняется в первую очередь тем, что увеличение скорости судна влечет за собой усиление присасывания .
Когда судно при встречном течении подходит слишком близко к любому из берегов, сила присасывания тянет его корму к берегу. В это же время течение и давление воды между берегом и бортом судна с большой силой действуют на борт. Вода образует клин и отталкивает нос судна, вызывая рыскание. По мере увеличения скорости судна водяной клин между берегом и бортом становится мощнее. (Более подробное объяснение этих явлений можно найти в 17 и на рис. 4).
При сильном попутном течении судно должно двигаться с незначительной скоростью относительно воды, чтобы иметь достаточный ход относительно грунта, поэтому отрицательное воздействие водяного клина и присасывания минимально.
Для пояснения этого положения предположим, что судно следует по течению, но хода относительно воды не имеет. Его скорость относительно грунта 2 уз. В данном случае даже при его возможном сближении с берегом водяной клин не образуется и не возникает давление, вызывающее рыскание.
Если бы судно следовало против течения, оно двигалось бы со скоростью 2 уз относительно воды, но оставалось бы без движения относительно грунта. В этом случае, если бы оно оказалось в достаточной близости к берегу, и его корма пошла бы в сторону берега, образовался бы водяной клин, приводящий к рысканию.
1.14 Крутой поворот при сильном попутном течении
Сильное попутное течение, формирующееся на изгибах канала, может оказывать существенное влияние на судно, особенно груженое, заставляя его сильно разворачиваться. Как правило, течение имеет наибольшую силу в излучине канала, а в районе мыса вероятно образование водоворота. Поэтому при крутом повороте, когда на раковину .судна направлена вся сила течения, а на его нос в это время течение не влияет (отсутствует или имеет противоположное направление), судно будет стремиться повернуть назад и „посмотреть на себя". Если в этих условиях проявится избыточное присасывание, возникнет серьезная опасность поворота судна на 180° или его движения поперек канала.
Во избежание подобной ситуации судно следует подводить к повороту таким образом, чтобы свести к минимуму или почти полностью нейтрализовать присасывание и действие указанных течений (рис. 2). Присасывание будет минимальным, если ход относительно воды небольшой. Оно совершенно не ощущается, если равномерно действует на оба борта судна, т. е. при следовании посредине канала.
Так, вместо выполнения общепринятых рекомендаций держаться в излучине, капитан должен при подходе к повороту вести судно посредине канала малым ходом. Однако надо иметь в виду, что при выполнении маневра поворота из этого положения, судно будет существенно снесено в сторону излучины к моменту окончания поворота (см. 12 и рис. 1).
Рис. 2 Нейтрализация присасывания и действия противотечений на крутом повороте. *»> -- максимальная сила течения; -- -- минимальная.
1 - течение нейтрализовано, так как судно находится посредине канала; 2 -- судно дрейфуете сторону излучины и испытывает слабое присасывание со стороны левой раковины; 3 - присасывание усилилось, тем не менее судно заканчивает поворот, не потеряв управления
Рис. 3. Удержание судна в излучине.
--»»* -- максимальная сила течения;
-- минимальная.
1 - сильное присасывание со стороны левой раковины; 2 - судно должно идти в направлении мыса, чтобы избежать сноса к берегу; 3 - вследствие присасывания и воздействия течения судно оказывается в опасном положении
Как только судно окажется вблизи излучины, сила присасывания будет способствовать повороту. Поскольку судно будет снесено в сторону излучины, его придется направить по диагонали канала, чтобы в полной мере использовать течение при повороте.
С другой стороны, предположим, что судно подходит к повороту, держась стороны излучины (рис. 3). При подходе к повороту, ему придется резко изменить курс в сторону противоположного берег или мыса, чтобы избежать касания берега вследствие воздействия течения.
При таком диагональном курсе в корму судна направлено попутное течение, которое имеет в этом месте наибольшую силу. Оно начнет разворачивать судно. Сила присасывания к берегу еще более усугубит разворот. Нос же судна в это время окажется в том месте, где течение отсутствует или работает в противоположном направлении.
При подходе судна с полным грузом к положению 3 (рис. 3) происходит следующее: когда судно начинает сильно разворачиваться (как в положении 2, в противном случае оно будет снесено в излучину), нужно переложить руль на противоположный борт на значительное время для того, чтобы уменьшить скорость поворота или прекратить поворот, даже если судно не испытывает влияния присасывания, течения или иных внешних сил.
1.15 Расхождение с буксирным караваном
Зачастую судно в канале догоняет и обходит медленно идущие суда. Наиболее вероятен обгон буксирного каравана. Вместо рекомендаций по выполнению этого маневра рассмотрим конкретные примеры. Предположим, что груженое судно, машина которого работает немного меньше, чем на полный ход вперед, в мелководном и узком канале совершает обгон каравана, состоящего из буксировщика и груженой баржи на коротком буксирном тросе*.
*В главных каналах, как правило, буксиры тянут три-четыре баржи. Для простоты объяснений мы рассматриваем караван с одной баржой.
Общая длина каравана не превышает 75 м. Если буксир идет полным ходом, судно вынуждено для совершения обгона работать средним ходом вперед. Предположим, что караван отклоняется в ту или иную сторону, чтобы обеспечить судну. пространство, достаточное для маневра, однако продолжает следовать полным ходом. Судно, держась приблизительно на оси канала (существенное отклонение от оси вызвало бы нежелательное присасывание к берегу), продолжает обгон каравана до того момента, когда его нос окажется немного позади траверза кормы баржи. Носовая волна, развиваемая судном, начнет оказывать на баржу такое же воздействие, какое производит океанская волна, ударяющая в волнолом. Эта волна может оказаться такой высокой, что поднимет баржу и погонит ее впереди себя. Будем считать, что в нашем случае носовая волна не так высока, и баржа спокойно останется позади прошедшего судна.
Для открытой воды это, замечание может показаться ошибочным, так как форма волны в этом случае соответствует очертаниям носа. Но в узком канале из-за близости берега волна образуется примерно под прямым углом к курсу судна. Когда баржа выйдет на траверз судна, носовая волна оттолкнет ее от судна и заставит его рыскнуть, но это не помешает буксиру продолжать движение. После того как буксирующее судно минует носовую волну, караван будет отставать, пока корма баржи не придет на траверз раковины судна. Здесь баржу ударит волна, идущая примерно под прямым углом к курсу судна, которая окажет на баржу еще более сильное действие, чем носовая волна. Поэтому баржа может при условии, что судно идет с такой же скоростью, идти или оставаться впереди кормовой волны. Если баржа находится впереди кормовой волны, она пойдет со скоростью судна независимо от тяги буксира. Если же судно прибавляет ход с целью оставить баржу за кормой, это лишь увеличивает высоту и силу кормовой волны, и баржа не отстанет от судна.