Розрахунок рекомендованих шляхів плавання суден в океані

Мета роботи: вивчити вплив гідрометеорологічних умов на плавання суден в океані і способи їх врахування при розрахунку рекомендованого шляху; вивчити основні методи розрахунку найвигіднішого шляху плавання; використовуючи гідросиноптичні матеріали, навчитися здійснювати проводку суден рекомендованими шляхами плавання.

 

Із всіх гідрометеорологічних факторів, які визначають умови плавання суден, особливо велике значення мають льодова ситуація, хвилювання і вітер. Так, при зустрічному хвилюванні висотою 5…7 м більшість сучасних суден втрачає 30…50% швидкості, при цьому збільшується небезпека для суден і вантажів, що перевозяться.

Ступінь дії погодних умов визначається не тільки гідрометеорологічними факторами, але і тактико-технічними даними.

Для скорочення часу переходу, підвищення безпеки мореплавання і збереження вантажів капітанам суден часто доводиться обирати маршрути в обхід небезпечних зон льодів, сильних вітрів, штормового хвилювання і туманів.

Враховуючи це, оперативні органи Гідрометеослужби здійснюють спеціалізоване обслуговування транспортних і промислових суден, що сприяє підвищенню економічної ефективності роботи флоту та його безпеки. До такого виду обслуговування відноситься складення рекомендації суднам про найвигідніші шляхи плавання в океані.

 

Вплив гідрометеорологічних умов на плавання суден в океані і способи їх врахування при розрахунку рекомендованого шляху. Вплив гідрометеорологічних факторів затрудняє плавання суден і призводить до збільшення часу, що витрачається на перехід, до перевитрат палива і моторесурсів, погіршує умови збереження вантажів, а в окремих випадках створює загрозу безпеки самого судна.

Із світової практики мореплавання відомо, що в теперішній час судна будь-якого класу не гарантовані від аварій та загибелі при дії на них таких небезпечних явищ погоди, як ураганний вітер, штормове хвилювання, погана видимість, обмерзання тощо. Розглянемо основні особливості впливу на судно небезпечних гідрометеорологічних явищ і методи їх врахування.

Вітер. Із усіх впливів вітру на судно найбільш несприятливим є знос його з курсу: дрейф і рискання.

Кут дрейфу (поправку на дрейф) визначають навігаційним способом або за номограмою, розрахованою в залежності від коефіцієнта дрейфу.

За відповідними формулами знаходять напрямок і швидкість вітрового дрейфу. Визначивши тиск вітру на надводні частини судна, можна судити про величину дрейфу.

Тиск вітру і викликаний ним дрейф породжує рискання, тобто обертання судна навколо вертикальної осі. Рискання судна знижує точність розрахунку шляху і швидкість ходу судна, збільшує час переходу через океан.

Морські хвилі. Вітрові хвилі заливають палубу і надбудови судна, зменшують швидкість ходу. Качка створює небезпечний крен, затрудняє визначення місця судна і дуже виснажує екіпаж. Можлива загибель суден в результаті їх перекидання при бортовій качці або перелому корпусу при кільовій качці.

Качання набуває небезпечного характеру в умовах: резонансу, втрати остійності судна на хвилюванні, заливанні і оголенні весельного гвинта.

Звичайно явище резонансу позначається в тих випадках, коли період власних коливань судна відрізняється від уявного періоду хвилі менше, ніж на 30%. Явища резонансу можна уникнути або звести до мінімуму шляхом доцільного вибору безпечного курсу і швидкості ходу судна (за спеціальними діаграмами), і провести штормування судна в порівняно сприятливих умовах.

Зустрічне хвилювання, з точки зору остійності, безпечне для судна, оскільки час перебування на гребені хвилі невеликий. Попутне ж хвилювання в штормову погоду, особливо при довжині судна до 35 м, небезпечне. Таким суднам слід змінити курс, щоб уникнути оголення корми. Інакше судно може втратити керованість і розвернутися лагом до хвилі. Тому вибір сприятливого курсу і швидкості ходу на попутній хвилі - вирішальні чинники, що забезпечують безпеку плавання.

Слемінг (сильні удари носовою частиною днища судна об хвилі) виникає в процесі подовжньої (кільової) качки при оголенні носової частини судна і зіткненні її з хвилями. При цьому судно випробовує великі динамічні навантаження, які можуть привести до пошкодження конструкції корпусу і устаткування. Інтенсивність слемінга залежить від курсу судна і елементів хвиль.

Видимість. Плавання в умовах поганої видимості небезпечне навіть для сучасних суден, обладнаних радіотехнічними засобами судноводіння. У тумані доводиться значно знижувати швидкість ходу; особливо ускладнюється плавання суден в протоках, швартування їх до причалів.

При рекомендації курсу необхідно звернути увагу на своєчасну зміну шляху, щоб судно могло обійти район з поганою видимістю і тим самим уникнути небезпеки та заощадити час. Якщо це зробити неможливо (наприклад при поширених адвективних туманах), слід завчасно попередити капітана про погіршення видимості на маршруті переходу.

Морський лід. При розрахунку найбільш вигідного шляху слід звертати особливу увагу на райони, де можлива зустріч судна з дрейфуючим або нерухомим льодом та айсбергами. Розрахований шлях потрібно прокласти в обхід небезпечної зони. Капітану повідомити координати кромки льоду і межі поширення айсбергів.

Течії. При розрахунку найбільш вигідного шляху важливо враховувати течії. Розроблені способи визначення швидкості течії за градієнтом температури води (Р. Джеймс) і за величиною градієнта тиску (ГМЦ Росії). Існують графічні залежності, номограми.

Обмерзання. Обмерзання судна в штормових умовах при низьких температурах повітря – стихійне гідрометеорологічне явище. Воно призводить до збільшення ваги судна, зниження запасу плавучості, погіршення морехідних якостей судна. Обмерзання спостерігається в холодний період року (листопад - березень), в тиловій частині циклонів, в оклюдованих циклонах (осередок холоду на висоті співпадає з центральною частиною циклону), в зонах теплих фронтів і в передній частині антициклонів (при адвекції арктичного повітря).

Для визначення можливості обмерзання суден користуються графічними залежностями (за температурою повітря і швидкістю вітру з урахуванням синоптичної ситуації).

При виникненні обмерзання необхідно рекомендувати судну слідувати курсом «під вітер»; при цьому обмерзання буде меншим, ніж при курсі «на вітер».

Таким чином, у випадку, якщо найбільш вигідний шлях проходить через район океану, де в холодний період року спостерігається обмерзання суден і за прогнозом погоди сюди очікується вторгнення холодного повітря і сильний вітер, судно необхідно попередити про можливість обмерзання та його інтенсивність, а також дати рекомендацію, яким курсом можна швидше вийти з небезпечної зони.

Методи розрахунку найбільш вигідного шляху плавання. За кліматичними даними розрахунок найбільш вигідного шляху плавання слід проводити, якщо маршрут переходу перетинатиме райони океану, по яких гідрометеорологічні прогнози не поступають або не складаються, а також відсутня поточна інформація про погоду і стан моря. В цьому випадку за режимними даними маршрут переходу розбивають на ділянки і визначають значення гідрометеорологічних параметрів, що впливають на судно, їх найбільшу повторюваність (основні параметри - вітер і хвилювання). Потім розраховують величини втрат швидкості судна на кожній ділянці маршруту, сумарну втрату швидкості на всьому переході і середню швидкість судна. Останню зіставляють з технічною швидкістю судна і визначають, який шлях буде найефективнішим.

Штурманський метод. Розрахунок найбільш вигідного шляху плавання за цим методом ведеться відносно найкоротшої відстані (по ДВК - ортодромії).

На бланк карти наносять фактичне і очікуване положення центрів циклонів і антициклонів, атмосферних фронтів, зон штормового хвилювання. Визначають швидкість і напрям переміщення баричних утворень і зон штормового хвилювання, райони сильних вітрів, великої брижі, поганої видимості і обледеніння. Потім аналізують гідрометеорологічні умови на прокладеному найкоротшому шляху. Якщо його перетинають штормові зони і райони з небезпечними гідрометеорологічними явищами, то прокладають новий маршрут в обхід небезпечних зон. Щодня уточнюють прогнози і при необхідності коректують рекомендації судну. Якщо із-за гідрометеорологічних умов неможливо прокласти маршрут судна, минувши небезпечні зони, то рекомендують затриматися з виходом в океан.

Метод ізохрон. Суть методу ізохрон, запропонованого Г.Джиблеттом і застосованого для обслуговування суден Р.Джеймсом, полягає в наступному.

На бланк карти наносять крапки А і В (пункти відправлення і приходу), сполучають їх прямою лінією, що представляє ДВК (ортодомію). Із точки А по обидві сторони від ортодомії креслять промені (з однаковими кутами між ними), що представляють можливі шляхи судна на наступну добу.

Потім з прогностичної карти хвилювання на першу добу (24 год) знімаються висоти хвиль і їх напрям на кожному з можливих шляхів. По номограмі визначається швидкість судна при даній висоті хвилі та її курсовому куті на кожному передбачуваному шляху. Знаходиться відстань, яку пройде судно за першу добу на кожному шляху. Одержані точки з'єднуються плавно лінією (ізохроною).

 

Рис. 9.1 – Побудова найбільш вигідного шляху за методом ізохрони.

____________ - найкоротший шлях (по ДВК);

____________ - рекомендований шлях.

 

Можливі положення судна до кінця других, третіх і т.д. діб розраховуються аналогічним чином, поки ізохрона не пройде через пункт призначення. Провівши ламану лінію через вигнуті частини ізохрон (якщо дивитися з точки А) або через точки дотику кіл з ізохронами, проведеними з центру, що знаходиться в точці В, одержимо траєкторію найбільш вигідного шляху плавання, де витрата часу на перехід буде мінімальна.

Оскільки прогноз поля хвилювання складається на 3-5 діб, то і розрахунок рекомендованого шляху робиться на той же час. У розрахований шлях вводять корективи на льодові умови, течії при
V > 0, 5 вузла, видимість і навігаційні небезпеки.

Організація робіт по обслуговуванню суден рекомендованими шляхами плавання в океані. Найбільш вигідний шлях пропонується капітану судна не пізніше, ніж за 24 год до виходу в океан. В запиті необхідно повідомити наступні відомості:

- назва, тип, швидкість, завантаження судна, порт приписки, плановий час рейсу;

- місцезнаходження судна (координати, час);

- пункт призначення;

- обмеження на перехід.

Вставши на проводку рекомендованим шляхом, капітан судна двічі на добу (в 00 і 12 год СГЧ) повинен повідомляти групі обслуговування необхідні відомості (час, координати, курс і швидкість судна, напрямок і швидкість вітру, висоту хвиль, видимість, в холодний період року льодову обстановку).

У випадку відхилення судна від рекомендованого шляху капітан повідомляє причину відхилення і необхідність в подальшому обслуговуванні.

У разі виникнення на рекомендованому шляху СГЯ судну дається радіограма (РДО), в якій пропонується інший, більш сприятливий (безпечний) шлях.

В останній РДО на судно (за добу до приходу в порт призначення) повідомляється останній прогноз погоди, про закінчення обслуговування, прохання повідомити час приходу в пункт (район) призначення.

Під час проводки судна на бланк карти наноситься інформація про очікувані гідрометеорологічні умови, що передаються на судно, і одержані з судна відомості про поточну погоду і стан моря.

Після закінчення проводки розраховується економічна ефективність обслуговування.