reforef.ru 1
ОТ ПЕРЕВОДЧИКОВ (Все переводчики – капитаны дальнего плавания).


Материалы по управлению судном всегда вызывают повышен­ный интерес у судоводителей. Не потому, что нет достаточной информации по этим вопросам, а по той причине, что она слиш­ком перенасыщена теорией. На наш взгляд, переведенная кни­га Г. Хойера относится к практическому руководству, как для опытных капитанов, так и для тех, кто желал бы совершенствовать свои познания в управлении судном.

Переводчики стремились к сохранению английской терминоло­гии. Поэтому в' некоторых случаях она не совпадает с принятой в русской литературе. Такое изложение материала позволило сохра­нить стиль автора и его собственное отношение к сути действий, излагаемых в отдельных главах.

-В процессе подготовки материала были использованы пожела­ния капитанов, обучающихся на курсах повышения квалифика­ции, а также высказывания многих специалистов.

Взгляды на материал, изложенный в тексте, могут быть самы­ми разными. Переводчики, как моряки, старались изложить это доступно и, не удаляясь от оригинала. Мы будем благодарны всем, кто выскажет нам свои замечания и пожелания после прочтения этой книги.

Я. И. Семенчхип, Ю. М. Улькин, М. II. Письменный

ВВЕДЕНИЕ


"Данные, которые мореплаватель берет за осно­ву, редко поддаются точному измерению, но должны получить немедленную оценку при управлении судном".

Пьер Селерье "Маневрирование судов"

Сравнивая танкеры дедвей­том 250 и 25 тыс. т, заметим, что мощность судовой энергети­ческой установки (СЭУ) боль­шего судна не будет десяти­кратно превышать мощность СЭУ меньшего судна. Фактиче­ски она может превышать, по­следнюю менее чем в 3 раза, и все же такая относительно ма­лая мощность может дать тан­керу дедвейтом 150—300 тыс. т Very Large Crude Carrier (VLCC) ту же скорость в море, которую имеет танкер меньшего дедвейта.

При нормальном состоянии моря VLCC управляются почти так же, как и танкеры дедвей­том 25 тыс. т. Удержание на курсе не представляет особен­ных сложностей в море, и толь­ко тогда, когда необходимо по­гасить скорость, мы обнаружи­ваем, что для этого нужно боль­шее пространство.


Для остановки танкера де­двейтом 250 тыс, >т в грузу мо­жет потребоваться дистанция более 3 миль и свыше 20 мин времени.

Управлению судном надо учиться


Для познания возможностей и ограничений в управлении крупнотоннажными танкерами судоводитель должен иметь ус­ловия для их практического изучения без риска. Такие ус­ловия есть в центре обучения управлению судами в Порт-Ревель вблизи Гренобля (Фран­ция). Здесь на озере действует флот, состоящий из моделей танкеров, выполненных в масш­табе 1:25.

Модели судов дают не только уникальную возможность уп­равлять уменьшенными копия­ми крупнотоннажных танкеров в различных условиях, но и со­кращать время маневров по сравнению с обычными услови­ями, поскольку время маневри­рования для моделей масштаба 1:25 проходит в 5 раз быстрее, чем в реальных условиях.

Когда я наблюдал и анализи­ровал маневры на озере, мне стало ясно, что положение цен­тра вращения (ЦВ) играет ре­шающую роль в объяснении по­ведения судов. Если считать фактом существование ЦВ, то каждое перемещение судна можно рассматривать как логи­ческий результат действующих на него сил. Модель, выполнен­ная в определенном масштабе, и ее прототип одинаково реаги­руют на силы, посредством ко­торых управляется судно, а так­же на воздействие водной среды и ветра. Конечно, существует разница в размерах объектов управления и масштабе време­ни, но результат маневра оди­наков как по выполнению, так и по восприятию.

В ливанском порту Сайде мне вновь представилась возмож­ность вернуться на обычные су­да. И я снова убедился в сход­стве между судном и моделью, как ранее убедился в сходстве модели и судна, когда прибыл из оживленного нефтеперевалочного порта Аруба в центр обучения управлению судами. Хотя мне прежде не приходи­лось ставить судно на морской причал (СВМ1), эта операция была мне знакома по опыту, полученному на озере в Порт-Ревеле.

1 Conventional buoy mooring (СВМ) — швартовный буй, буи.

Некоторые соображения


Постановка танкеров дедвей­том до 150 тыс. т на СВМ в Сайде осуществляется без бук­сиров; управление судном в этих случаях в большой степе­ни зависит от использования якорей и швартовых. Для пол­ного использования управляе­мости судна в расчет должно приниматься положение ЦВ судна. Я надеюсь, что объясне­ние процедуры швартовки и отшвартовки, приведенное в гл. 6, даст капитанам и их помощни­кам лучшее понимание произ­водимых маневров.

Временное назначение в Рас Таннуру (Саудовская Аравия) в 1970 г. было продлено до восьмимесячного пребывания в пор­ту, который знаменателен тем, что является самым крупным нефтяным портом в мире. Это дало мне возможность изучить влияние течения на все типы судов, начиная от самого ма­ленького грузового, зашедшего за бункером, до самого большо­го из существующих танкеров.

В 1974 г., когда я возвратил­ся в Рас Таннуру в качестве старшего портового лоцмана, начал функционировать порт Джуяма. Работа там дала мне возможность ставить на СВМ суда дедвейтом до 477 тыс. т. Мой опыт работы в порту Рас Таннура изложен в гл. 8 "При­менение опыта управления мо­делями судов на практике". В этой главе придается значение хорошему знанию положения ЦВ судна во время швартовки и отшвартовки. Постановка на один швартовный буй и снятие с него описаны в гл. 3.

В Арубе могли швартоваться самые большие танкеры. Здесь я имел возможность лично швартовать суда дедвейтом бо­лее 500 тыс. т.

Рассматриваемые мною слу­чаи управления судном являют­ся примерами маневрирования, которые я неоднократно наблю­дал на моделях танкеров или на обычных судах или в большин­стве случаев на тех и других вместе. Для управления судами в каналах и реках не найти лучшего руководства, чем книга Кэрлайла Дж. Пламмера "Уп­равление судном в узкостях".. Эта книга была моим путеводи­телем при проводке судов с ог­раниченным запасом воды под килем (проводка на "брюхе"), и я ссылаюсь на нее в гл. 7.

Численные значения, исполь­зованные в примерах и пред­ставляющие силу течения или ветра, не являются точными, а положение ЦВ является предпо­ложительным. При управлении судном трудно точно измерить все силы, которые на него дей­ствуют, и рассчитать их воздей­ствие на маневр. Ветер и тече­ние при различных ситуациях играют свою роль постольку, Поскольку они дают нам пред­ставление об их силе по отно­шению к другим силам, дейст­вующим на судно одновремен­но, что поможет при объясне­нии поведения судна.


Все суда считаются имеющи­ми один гребной винт правого вращения. В случаях когда ис­пользуется носовое подруливаю­щее устройство (НПУ), мы мо­жем рассматривать его воздей­ствие так же, как работу букси­ра в носовой части судна. Когда эти условия рассматриваются иначе, в тексте даются соответ­ствующие пояснения:

Многообразие факторов в управлении судном


Говорят, что нет двух лоцма­нов, которые поставили бы суд­но к причалу совершенно оди­наково. Можно даже сказать, что один и тот же лоцман ни­когда не поставит к причалу од­но и то же судно дважды совер­шенно одинаково, поскольку в управление судном вовлечено слишком много переменных факторов.
Человеческий фактор. Меж­ду отдачей приказа и исполне­нием существует задержка. На­пример, помощник капитана должен находиться вблизи ма­шинного телеграфа, но по ка­кой-либо причине отошел или отвечает по телефону. Если от­сутствует управление двигате­лем с мостика, можем иметь еще одну временную задержку, вызванную реакцией (или от­сутствием ее) механика в ма­шинном отделении. На руле стоит человек, исполняющий отдаваемые ему приказы, в то время как отдающий приказы находится снаружи на крыле мостика. Помощники капитана и члены экипажа на баке и корме имеют различную реак­цию, зависящую от квалифика­ции, тренировки и т. д. Кроме того, капитаны помогающих буксиров являются людьми с различной реакцией, способно­стями и квалификацией.

Связь. Связь между мости­ком, баком и кормой судна мо­жет быть неудовлетворитель­ной, телефоны могут находить­ся в стороне, портативные ра­диотелефоны плохо работать, система обратной связи не со­всем понятной, лебедки созда­вать много шума и т. д. У чле­нов экипажа различных нацио­нальностей могут возникнуть языковые проблемы, ведущие к неправильному пониманию при­казов. Даже если люди говорят на одном языке, они могут не понять друг друга из-за их не­способности четко выражать свои мысли.

Механические ошибки и не­исправности. Случаются неисправности или отказы рулевого устройства, главного двигателя, подруливающего устройства или вспомогательных буксиров. Кроме того, могут не отдаваться якоря, ломаться лебедки, ло­паться паровые трубы, броса­тельные концы не достигать причала или запутываться, рваться швартовные концы или буксирные тросы и т. д.


Неконтролируемые силы. Ве­тер и течение изменяются по направлению и силе. Влияние мелководья не всегда предсказу­емо. При постановке к причалу судна другого типа будут иные мощности главного двигателя и время его реверсирования, иные осадка и дифферент, инерция, надстройка, другие буксиры или их капитаны и т. д. Полное по­добие двух постановок к прича­лу может быть только случай­ным.

Однако все суда, включая масштабные модели, имеют об­щее в управлении то, что они движутся в воде. Чтобы лучше понять поведение судна, рас­смотрим результаты движения судна в воде.

Принципы управления судном


Движение судна оценивается непрерывным наблюдением. Судно может иметь продольное или поперечное движение или оба вместе. Одновременно судно может иметь вращательное дви­жение. В большинстве случаев нельзя сдвинуть судно в сторону, не имея вращательного дви­жения, за исключением тех случаев, когда помогают букси­ры (рис. 1).



Рис. 1. Составляющие движения судна:

/ — вращательное; -2 — поперечное;

3 — продольное
При развороте следует учесть положение ЦВ, чтобы оценить плечо силы, вызывающей разво­рот. Момент силы относительно ЦВ — это произведение силы на ее плечо — длину перпенди­куляра, опущенного из ЦВ на линию действия силы.

Следовательно, есть большое различие между тем, когда точ­ка приложения силы к судну находится вблизи ЦВ или дале­ко от него.

На большом судне расстояние от точки приложения силы до ЦВ может быть сотни футов. Смещение положения ЦВ на 200 футов значительно изменя­ет плечо вращающей силы. Чем дальше точка приложения си­лы, действующей на судно, от ЦВ, тем больше плечо этой си­лы, тем больше ее эффективное действие. Поскольку ЦВ может перемещаться при маневрирова­нии, очень важно иметь пред­ставление о вероятных положе­ниях ЦВ под воздействием раз­личных обстоятельств, чтобы предвидеть изменения во вра­щательном движении.


Инерция судна важна, когда мы хотим уменьшить скорость или расстояние перемещения. Инерция есть количество дви­жения, измеряемое произведением массы и скорости. Обычно мы рассматриваем инерцию .как движение судна тогда, когда нам это движение не нужно, особенно когда предпринимаем действие для получения проти­воположного эффекта. При сле­довании одной и той же скоро­стью судно в грузу имеет большую инерцию, чем то же судно в балласте, а большое судно имеет большую инерцию, чем малое.

Лобовое сопротивление кор­пуса оказывает значительно меньшее влияние на большое судно. Большому судну с отно­сительно малой мощностью СЭУ, не имеющему хода отно­сительно воды, требуется очень длительное время для преодоле­ния инерции покоя и достиже­ния полного хода. Когда судно на ходу, то относительно малая мощность СЭУ может поддер­живать скорость при сравни­тельно низком расходе топлива, потому что смоченная поверх­ность относительно мала и вследствие этого мало сопротив­ление трения корпуса.

Однако когда дело дойдет до остановки VLCC, инерция дви­жения сохраняется значительно дольше.

Инерцию следует предвидеть. Когда необходимо остановить идущее вперед судно, мы имеем дело с инерцией продольного движения, а когда нужно пред­отвратить боковое смещение судна, имеем дело с инерцией поперечного движения. Если инерция движения судна дейст­вует как сила, то мы должны рассматривать центр тяжести (ЦТ) судна как точку приложе­ния этой силы. Результат деист-. вия инерции движения как си­лы должен рассматриваться по отношению к ЦВ. Инерция дви­жения может начать или под­держать вращательное движе­ние. Когда необходимо остано­вить вращательное движение, мы должны преодолеть инерцию вращательного движения.

Вязкость и малая сжимае­мость воды создают сопротивле­ние движению судна. В направ­лении движения судна возника­ет подъем уровня воды, сопро­вождаемый понижением уровня на противоположной стороне. На малой скорости сопротивле­ние трения составляет большую часть сопротивления воды, ис­пытываемого судном. Сопротив­ление трения зависит от смо­ченной поверхности и состояния корпуса (обрастания); оно уве­личивается со скоростью судна и одновременно появляется до­полнительное сопротивление.


Лобовое гидродинамическое сопротивление корпуса возника­ет при нарастании давления в носу судна; энергия абсорбиру­ется и рассеивается, образуя волновую систему скорости. Хо­тя бульбообразный нос умень­шает сопротивление корпуса, лобовое гидродинамическое со­противление нарастает при уве­личении скорости судна при­мерно пропорционально пропульсивной силе движителя.

Поперечное гидродинамиче­ское сопротивление воды возни­кает при боковом перемещении. Величина продольного и попе­речного сопротивления зависит от формы корпуса и скорости относительно воды и прямо пропорциональна пропульсивной силе движителя судна, следую­щего с постоянной скоростью.

Продольное и поперечное соп­ротивления действуют как силы и влияют на расположение ЦВ.

Судоводитель должен пред­ставлять, в какой степени каж­дая из сил действует на судно. Важно не только оценить вели­чину силы, нужно иметь также представление о плече этой си­лы. По этой причине судоводи­тель должен иметь понятие о каждом этапе перемещения суд­на относительно воды. Он по­стоянно оценивает силы, воз­действующие на судно, и обду­мывает, как он может противо­стоять им, для того, чтобы со­хранить их равновесие.

Движение и силы сопротивления среды


Сила, приложенная к судну для преодоления инерции по­коя, вызывает его перемещение. Передвигаясь в воде, судно встречает ее сопротивление. Та часть сопротивления воды, ко­торая играет важную роль в уп­равлении судном, действует с противоположной стороны кор­пуса судна по отношению к приложенной силе и в обратном для нее направлении.

Пропульсйвная сила движи­теля вызывает продольное пере­мещение. Возникает лобовое со­противление, которое действует в направлении, обратном дви­жению судна (рис. 2).



Рис. 2. Виды движения и силы сопро­тивления:

/ — продольное: + — продольное со­противление; 1 — пропульсивная сила;


// — вращательное: 1 — сила НПУ;

+ — поперечное сопротивление; IIIпоперечное: 1 — сила ветра; + — по­перечное сопротивление; IV — относи­тельное или относительно грунта: 1 — сила течения
Сила НПУ вызывает вращательное движение; возникающее при этом сопротивление воды прилагается к борту судна в основ­ном в его носовой части. Боко­вой ветер вызывает поперечное смещение судна. Сопротивление воды в этом случае будет попе­речным и действующим в на­правлении, обратном силе вет­ра. С другой стороны, бортовое течение вызывает поперечное перемещение судна, не встреча­ющее сопротивление воды. По­перечное смещение в этом слу­чае происходит относительно грунта. После изменения курса или когда судно выйдет из по­лосы течения, оно продолжает сохранять полученную инерцию движения.

При управлении судном мы можем иметь дело одновремен­но со всеми четырьмя видами движений.

Оценка перемещений судна


При швартовке больших тан­керов цель управления судном заключается в большинстве случаев в том, чтобы использо­вать поперечное движение , и предотвратить развитие враща­тельного движения в момент со­прикосновения с причалом.

Интересно сравнивать ре­зультирующее вращательное движение, вызываемое действи­ем руля и гребного винта на пе­реднем ходу, с действием НПУ и работой винта на задний ход (рис. 3). С места управления на мостике (на корме, в средней или в носовой части судна) мы должны оценить, в какой степе­ни движение судна является продольным, поперечным или вращательным. Необходимо ус­тановить величину требуемого



Рис. 3. Вращательное движение в ком­бинации с продольным и (или) попе­речным движением:

/ — руль; 2 — НПУ; 3 — винт

перемещения судна в каждом направлении и быть готовыми вовремя замедлить или остано­вить любое из трех движений.


Направление продольного движения судна в очень боль­шой степени определяет поло­жение ЦВ. Центр вращательно­го движения должен прини­маться в расчет при выборе на­ми момента начала поворота;

хорошая оценка положения ЦВ — это ключ к успешному маневру.

Роль приборов в оценке движения судна

Скорость подхода судна к причалу может быть легко оце­нена визуально на судах сред­него дедвейта. 'Однако безопас­ная скорость подхода VLCC и судов большего размера на­столько низка, что инструмен­тальные измерения весьма по­лезны и даже необходимы, осо­бенно ночью как для постанов­ки к причалу, так и при поста­новке на якорь.

Многие большие танкеры оборудованы доплеровскими ла­гами. На некоторых из доплеровских лагов указано, какая скорость индицируется: относи­тельно воды или относительно грунта. Если эта индикация от­сутствует, то не всегда ясно, ка­кая скорость индицируется.

Когда индикатор доплеровского лага указывает только по­перечную скорость в носовой части судна, то, кроме продоль­ной скорости, нам необходима информация индикатора о ско­рости поворота для того, чтобы

знать поперечную скорость в корме.

Некоторые портовые терми­налы имеют приборы для изме­рения скорости подхода шварту­ющегося судна, информация, от которых может передаваться на судно, показываться цветными огнями или посредством табло.

Береговой доплеровский при­бор полезнее всего тогда; когда винт работает назад и показа­ния. судового индикатора доплеровского лага при скорости 1 уз или меньше становятся нена­дежными.

Для оценки угла подхода суд­на к причалу очень полезен ре­питер гирокомпаса на крыле мостика.

Отсчеты индикатора доплеровского лага, показания ре­питера гирокомпаса, указателя угла перекладки руля и индикатора частоты вращения гребного винта должны быть хорошо ви­димы с дальнего конца крыла мостика. Крыло мостика должно простираться до борта судна, что позволяет нам видеть подход судна на всем пути до момента касания швартов­ных палов.


Отметим, что немногие суда имеют индикаторы скорости и направления ветра, информация от которых очень полезна, осо­бенно ночью.

Информация о течении, из­меренном береговыми прибора­ми, редка. Если судно имеет до­плеровский лаг, дающий скоро­сти относительно воды и грунта, то их разность покажет ско­рость встречного течения. От­счет скорости поперечного дви­жения относительно грунта даст скорость бортового течения, если можно пренебречь другими силами — ветром и поперечной силой инерции от поворота.


Приближенное определение значений действующих сил


Назовем силы, действующие на судно, и определим их эф­фект при различных условиях. Принимая в расчет положение ЦВ, каждое движение судна можно рассматривать как ре­зультат воздействия на него различных сил, а отсюда можно объяснить, предугадать или предупредить кажущуюся ирра­циональность в поведении суд­на.

Пример: Каждые 100 л. с. эффек­тивной мощности создают тягу в швар­товном режиме 1 те. Лобовое сопротив­ление судна при движении с постоян­ной скоростью составляет 25 % общего сопротивления движению судна,

Поперечная сила на гребном винте, работающем назад, составляет от 5 до 10 % буксировочной мощности.

Эти цифры приблизительны. Они будут использоваться, что­бы получить представление об их величине по сравнению с другими' силами, одновременно действующими на судно. Вели­чина других сил будет рассмат­риваться в соответствующих главах.

При маневрировании нет вре­мени для расчетов. Более того, трудно измерить силы при ме­няющихся условиях. Судоводи­тель постоянно наблюдает и оценивает движение судна, так же как и силы, действующие на него, и в меру своего опыта мо­жет предвидеть последующее его перемещение без вычисле­ний.