Характеристика каналов
Судоходные каналы классифицируются по назначению, способу устройства, наличию оградительных сооружений, пропускной способности, размерам поперечного сечения и высот надводных переходов, длительности навигационного периода и характеру материковых грунтов, составляющих ложе канала.
По назначению каналы подразделяют на соединительные и подходные; по способу устройства — на закрытые (шлюзованные) и открытые; по наличию искусственных оградительных сооружений — на огражденные и не огражденные.
По пропускной способности каналы классифицируются показателями проектного и фактического судооборота в обоих направлениях, выраженными количеством пропускаемых судов и их регистровым тоннажем. По размерам поперечного сечения и высотам надводных переходов (мосты, линии электропередач и др.) каналы классифицируют по: максимально допустимой осадке пропускаемых судов; максимально допустимой высоте надводного габарита судов; режиму пропуска судов (каналы одностороннего или двустороннего движения). Каналы двустороннего движения могут иметь достаточную ширину либо по всей длине для расхождения встречных судов в любом пункте, либо иметь уширения в нескольких пунктах для ожидания пропуска встречных судов. В принципе движение в каналах в зависимости от размерений судов может быть в каждом конкретном случае и односторонним, и двусторонним.
По длительности навигационного периода каналы подразделяются на незамерзающие с круглогодичным навигационным периодом и замерзающие с ограниченным навигационным периодом по ледовым условиям. По характеру грунтов, составляющих ложе, каналы подразделяются на имеющие глинистое или суглинистое ложе, песчаное или супесчаное ложе, илистое ложе, каменистое и скальное ложе.
Влияние рельефа канала на управляемость судна
Движение судна в мелководном канале сопровождается теми же явлениями, что и на мелководье, но выраженными в более резкой форме. Из-за дополнительного стеснения фарватера интенсивность волнообразования, просадки и сопротивления движению нарастают быстрее, чем на неограниченном мелководном участке моря. Особенности движения судна в канале различаются в зависимости от скорости движения. При движении судна с докритической скоростью в сечении канала, стесненном корпусом, скорость течения жидкости между бортом судна и стенкой канала увеличивается, а уровень ее поверхности понижается. При смещении с оси канала обтекание корпуса становится несимметричным, скорость потока воды между бортом и ближайшей стенкой увеличивается и возникает поперечная сила, которая притягивает судно к ближайшей стенке.
Явление притягивания особенно заметно при отходе судна от стенки канала. В начале движения винт, работающий вперед, интенсивно засасывает воду со стороны носовой части судна. Поскольку приток воды со стороны ближайшего к стенке борта затруднен, уровень воды между бортом и ближайшей стенкой понижается и возникает сила, притягивающая судно к стенке канала.
Более сложными являются взаимодействие корпуса и стенок канала при движении судна околокритическими скоростями. С началом образования одиночной волны изменяется профиль поверхности воды, обтекающей корпус. При смещении с оси канала со стороны ближайшей стенки в носовой части судна уровень поверхности воды повышается и возникает избыточное давление, отталкивающее скулу от ближайшей стенки. Одновременно ускоряется поток воды между бортом и ближайшей стенкой, достигая максимальной скорости в корме судна за счет винтовой струи, что приводит к понижению уровня воды, и корма судна стремится притянуться к ближайшей стенке.
Для компенсации возникающего момента и удержания судна на прямом курсе в этом случае необходимы несимметричные, смещенные в сторону ближайшей стенки канала перекладки руля. Во время прохода мимо расширений или ответвлений канала, из-за нарушения симметричности обтекания корпуса, носовая оконечность судна будет уклоняться в сторону расширений или ответвлений. Если в это время в расширении стоит какое-либо судно, то это грозит навалом. Средство предупреждения – заранее переложить руль в сторону противоположную расширению.
При прохождении прямолинейных участков, поскольку профиль сечения канала редко бывает симметричным, нос судна будет уклоняться в сторону больших глубин. Это явление называется «эффектом свободной воды». При следовании судна вдоль отлогого берега этот эффект резко усиливается.
Рассмотренные ранее явления существенно усиливаются при увеличении скорости судна, что приводит к его резким отклонениям от курса, которые иногда невозможно компенсировать только перекладкой руля. Первым признаком несоответствия скорости движения судна площади сечения канала является ярко выраженная крутая кормовая волна. Если не уменьшить скорость судна, то при неожиданном уменьшении площади сечения канала увеличивается интенсивность процесса волнообразования, существенно возрастет сопротивление движению, и судно резко потеряет скорость. Тогда кормовая волна нагонит судно и вызовет его отклонение в ту или иную сторону, т.е. судно потеряет управляемость.
Влияние течения на управляемость судна в канале
Встречное течение. Если судно запоздало положит руль вправо, корма начнет притягиваться к берегу, а нос отклоняться к противоположной бровке канала. Струи воды будут ударять в правый борт, еще больше отклоняя нос влево. В таком положении трудно выправить судно с помощью руля. Остается единственное средство — застопорить машину, чтобы уменьшить влияние взаимодействия между судном и берегом. Если этого не сделать, — судно может врезаться в противоположный берег с последующим разворотом против течения.
Попутное течение. Скорость относительно воды меньше, чем скорость такого же судна, но идущего против течения. Если судно запоздало положит руль вправо, то его развернет поперек канала. Это произойдет из-за сужения сечения в районе правого борта, вследствие чего скорость течения увеличится, давление между бровкой канала и корпусом уменьшится и начнется притяжение кормы к правому берегу. Однако это явление будет значительно меньше влиять на судно, так как скорость в зазоре значительно меньше, чем при встречном течении. Кроме того, струи воды будут ударять в левый борт и препятствовать повороту влево. Судно будет лучше слушаться руля, и может быть легко выведено на ось канала.
Поворот судна в канале
Выполнение поворота в узкости является наиболее ответственным моментом. Точка начала поворота должна быть нанесена на карту с учетом действия течения, радиуса циркуляции при определенной перекладке руля и фиксироваться методом обсервации.
При выполнении поворота на течении необходимо учитывать, что даже кратковременное положение судна под значительным углом относительно направления течения создает угрозу сноса его в сторону берега. Судно должно вписаться в поворот так, чтобы его диаметральная плоскость была параллельна близлежащему берегу.
При выполнении поворота следует избегать резкой перекладки руля в крайние положения: необходимо учитывать возможность заклинивания руля. На крутых поворотах можно ускорить поворот кратковременным увеличением скорости. Поэтому поворот всегда следует делать на умеренной скорости с тем, чтобы был резерв хода для улучшения поворотливости судна.
При отклонении по оси узкости, канала и при приближении к берегу сопротивление движению судна возрастает – возникает перечная сила, которая отталкивает носовую часть судна и притягивает кормовую к ближнему берегу, причем чем ближе судно будет находиться к одному из берегов, тем больше возмущение воды и скорость потока между берегом и бортом судна и тем больше силы отталкивания и притяжения, что может привести к развороту .судна поперек узкости.
При движении судна с неработающими машинами эффект берега практически не ощутим. При работе машины ходом назад эффект берега противоположен — притягивается носовая часть судна, отталкивается — кормовая.
Особенности расхождения судов в канале
Расхождение судов друг с другом в каналах сопровождается не только гидродинамическим взаимодействием между судами, но и каждым судном с дном водоема и ближайшим берегом. Смещение при расхождении с оси канала вызывает действие гидродинамических сил, которые стремятся развернуть судно поперек канала. Чтобы удержать его на курсе, требуются своевременные действия рулем.
Расхождение в узком канале. Два судна сближаются, придерживаясь оси канала. Скорость судна заблаговременно уменьшают до минимальной, достаточной для управления. Когда до встречного судна остается расстояние, равное 2—3 длинам корпуса, оба судна энергично кладут руль вправо и выходят ближе к кромке канала. Приближаться к кромке канала заранее, на большом расстоянии между судами, нельзя, так как удерживать судно вплотную к бровке длительное время трудно. В тот момент, когда форштевни судов поравняются, руль перекладывают влево, чтобы отвести корму и начать движение вдоль встречного судна, одновременно увеличивая частоту вращения гребного винта. Суда огибают друг друга, совершая плавный поворот влево. Когда носовая часть подходит к траверзу миделя другого судна, руль перекладывают вправо, чтобы воспрепятствовать движению кормы к кромке канала. Благодаря взаимодействию гидродинамических сил между судами и каждого судна с берегом оба судна стремятся развернуться влево. Судоводителям следует контролировать движение судов, но не препятствовать их плавному развороту влево. Как только оба судна разойдутся чисто, они снова выйдут на ось канала. Движению необходимо помогать рулем и при выходе на ось канала задержать на заданном курсе.
Если одно из судов во время расхождения задержит движение влево и после прохождения другого судна останется у правой бровки канала, то влияние берегового эффекта (отталкивание носа и притягивание кормы) может резко уклонить его влево и даже развернуть поперек канала. Чтобы не допустить разворота влево, в этом случае своевременно одерживают судно рулем вплоть до перекладки руля право на борт и помогают работой машины до тех пор, пока судно не выйдет на ось канала.
В случае расхождения в узком канале или фарватере последовательно с несколькими судами эти суда должны заблаговременно установить и сохранить между собой интервал не менее 1 —1,5 мили, чтобы дать возможность встречному судну занять устойчивое положение на оси канала после расхождения с предыдущим судном.
Обгон в узкости. Обгонов других судов в узкости следует избегать. С целью обеспечения безопасности плавания на наиболее тяжелых участках местными правилами обычно вводится запрет на обгоны. Однако в случае, если какое-либо судно пойдет на обгон в опасной близости, необходимо принять меры предосторожности: в первую очередь уменьшить ход до минимально возможного, затем выполнять действия, способствующие безопасному обгону.
Разворот судна в узкости
В практике плавания в узкостях бывают случаи, когда необходимо развернуть судно на обратный курс. Такой маневр одновинтового судна с правым шагом винта осуществляют следующим образом. Наибольшая скорость поворота наблюдается тогда, когда машине дан полный ход вперед и руль положен на правый борт. Струя воды от винта, действующая на руль, будет отклонять корму влево. С увеличением хода поворот кормы влево будет происходить быстрее. Как только нос судна начнет уклоняться вправо, дают машине полный ход назад и перекладывают руль сначала прямо, а затем, по мере увеличения оборотов винта, влево. С увеличением хода назад отклонение кормы влево будет увеличиваться действием руля. Когда судно начнет двигаться назад, снова перекладывают руль вправо и дают машине полный ход вперед. Маневрируя таким образом, разворачиваются в нужном направлении. Во многих случаях в узкостях, прежде чем начать разворот, следует погасить излишнюю инерцию, для чего заранее уменьшают ход. Нужно помнить, что диаметр циркуляции бывает наименьшим при малой начальной скорости судна, но при работающей полным ходом машине и положенном на борт руле.
Разворот на обратный курс можно осуществить с помощью якоря, для чего в определенном месте отдают якорь, потравливают якорь цепь с таким расчетом, чтобы при данной глубине на малом ходу он держал.
Положив руль на борт в сторону отданного якоря, постепенно увеличивают обороты винта и двигаются вокруг якоря на туго натянутой цепи.
Нельзя отдавать якорь там, где находятся цепи якорей других судов, мертвых якорей швартовных бочек, подводные телефонные и электрические кабели.
Маневры необходимо выполнять на малой скорости, а выходить на якорь-цепь — постепенно, исключая чрезмерные ее напряжения.
Меры предосторожности при проходе мимо ошвартованных в канале судов
При проходе мимо ошвартованных судов необходимо держаться оси канала. Уклоняться к противоположному берегу не следует, т.к. отталкивание носа от стенки канала может вызвать резкий поворот в сторону ошвартованного судна. Скорость движения должна быть минимально возможной, а в некоторых случаях проходить мимо ошвартованных судов следует по инерции с остановленными машинами, чтобы уменьшить на них влияние судовых волн. При чрезмерной скорости судовые волны могут вызвать резкие продольные и поперечные перемещения ошвартованного судна, что может привести к обрыву швартовых и возникновению аварийной ситуации.
