Циркуляция
Кривая линия, которую описывает центр тяжести судна при перекладке руля на некоторый постоянный угол, называется циркуляцией. Различают три следующих характерных периода циркуляции судна. Маневренный, в течение которого происходит перекладка руля (10—15 сек при перекладке на борт). Эволюционный, в течение которого изменяются координатные параметры судна (угол дрейфа судна и его угловая и линейная скорости).
Он начинается с окончания перекладки руля и заканчивается примерно после изменения курса судна на 90—120°. Установившийся, в продолжение которого координатные параметры судна остаются неизменными. Кривая при этом приобретает форму правильной окружности, диаметр которой называется диаметром установившейся циркуляции Dц (рис. 41). Он является мерой поворотливости судна и выражается в длинах корпуса судна.
Рис. 41
Циркуляция судна характеризуется: тактическим диаметром DT — расстоянием по прямой между линией первоначального курса и диаметральной плоскостью судна при повороте на 180°, D = 1,1 Dц; выдвигом 11 — расстоянием между положением центра тяжести судна в момент начала перекладки руля и диаметральной плоскостью судна при изменении курса на 90°, l1 = 0,6 / 1,20ц; прямым смещением l2 — расстоянием, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса при повороте на 90°, l2 = 0,25 + 0,5 Dц, и обратным смещением l³ — расстоянием, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса при циркуляции в сторону, противоположную повороту, l³ ~ до 0,1 Dц.
Судно на циркуляции всегда приобретает дрейф, при этом диаметральная плоскость его располагается не по касательной к окружности (его носовая часть всегда находится внутри циркуляции).
|
|
Угол между диаметральной плоскостью судна и касательной к циркуляции называется углом дрейфаф. Вследствие этого судно на циркуляции занимает полосу, значительно большую, чем ширина судна. Угол дрейфа и обратное смещение всегда надо учитывать при производстве маневров на ограниченных акваториях.
На циркуляции уменьшается скорость судна до 35% при неизменном числе оборотов движителей и появляется крен. У водоизмещающих судов крен возникает на тот борт, который находится с внешней стороны циркуляции, и может достигать значительной величины. Циркуляция судна характеризуется еще и своим периодом.
Этот период — промежуток времени, в течение которого судно описывает полную циркуляцию, т. е. от момента фактического начала поворота до момента прихода судна на первоначальный курс.
Во время плавания редко приходится производить полную циркуляцию, но ее элементы необходимо учитывать, когда предстоит менять курс (делать поворот судна).
При графическом счислении учитывают величину тактического диаметра циркуляции Dт или ее радиус
Определение элементов циркуляции
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.