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 (ИКcp) 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, DT = 3 кбт, Т180 = 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 T180 выбрать для различных углов поюрота на новый курс а элементы циркуляции: S, d, d1 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.