Анализ условий плаванья в условиях мелководья

Дисперсияопределенияскоростногозапаса глубиныпо статистическимданным [155]аппроксимируетсявыражениемс СКП 0,012 м

m²₄=K₄(0.009V/(H_k)^1/2+ 0.001T)

где К₄ - коэффициент учитывающий влияние на просадку проходящегосудна, которыйпредлагаетсяаппроксимироватьвыражением

К₄ =V_bcH(a_bB/D_s+ b_b)/(VT) (*)

а_b, b_b- коэффициентыаппроксимациидля влиянияна осадку суднаносом и кормойприводятсяв табл. 3.6;

Ds - расстояниемежду встречнымисудами по траверзу,м;

V_bc -скорость ходавстречногосудна, уз.

B формуле(*) принимаетсяширина наибольшегосудна.

Таблица 2.6

Коэффициентыаппроксимациидля учета влиянияна просадкупроходящегосудна

Нос,корма	Значениекоэффициентов
	ab	bb	m4
1.Влияние наносовую оконечностьсудна	1,40	0,36	0,22
2.Влияние накормовуюоконечностьсудна	1,86	0,25	0,30

Для определениякоэффициентавлияния проходящегосудна при расчетенавигационногозапаса достаточноиспользоватьдля вычислениятолько наибольшиезначениякоэффициентоваппроксимациитабл.3.6. Этирасчеты целесообразнопроизводить, когда на фарватеревозможно встречноедвижение ирасстояниемежду судамиможет бытьменьше четырехширин большогосудна.

3.3. Определениекреновогозапаса глубины

Из рис. 1.2 видно,что наличиекрена суднаувеличиваетего осадку.Крен суднаможет бытьстатическим,вследствиенесимметричнойзагрузки илидинамическим,вследствиевлияния ветра,волнения, крутыхповоротов. Учетувеличенияосадки производится,как отдельнаясоставляющая,или совместнос волновымзапасом глубины.

2.Анализ методовопределениябезопаснойглубины и режимовплавания судна

Минимальнодопустимая глубина, рассчитанная по формулам(1.20), (1.21)для безопасногоплавания суднасравниваетсяс глубиной, указанной накарте с учетомпериодическихколебаний, т.е. для безопасногоплавания глубина, указанная накарте должна быть большебезопаснойглубины(1.20)

НкНоп (2.1)

гдеНк - глубина,указанная накарте, м.

Определениюсоставляющихвыражений(1.20), (2.1) посвященобольшое количествоисследованийотечественныхи зарубежныхученых, о чемсвидетельствуетобширнаябиблиография.Основнойцелью настоящего исследования является проведениесравнительного анализа различных методов определенияминимальнодопустимогозапаса глубиныпод килем судна,и выбор наиболее простой идостовернойдля рекомендациипрактическомуиспользованиюсудоводителями.

Встатье[1]все составляющиевыражения(1.20) предлагаетсяразделить на две группы взависимостиот характераих действия:случайные ипостоянные. При этом случайныесоставляющиепредлагаетсясуммироватьквадратически, а после этогоскладыватьс постояннымисоставляющими. К случайным составляющим следует отнестиувеличенияосадки от кренаи волнения.

2.1. Определениенавигационногозапаса глубины.

Понятиенавигационногозапаса глубинырассматриваетсяв работах[2, 26, 12, 43-45, 34, 46, 17, 1, 5, 53, 18, 19],a такжезарубежнымиисследованиями.Как правило,в отечественныхисследованияхпод этой составляющейподразумеваетсяминимальныйзапас глубины, обеспечивающийуправляемостьсудна. Величинанавигационногозапаса в работах[34,46,19 ]и Нормах[43,44 ](без дополнений)определяетсяв зависимостиот длины суднаи рода грунтав пределах(0,30-1,60)м. В Рекомендациях[19]также отмечается,что для большихсудов датскаяадминистрациярекомендуетиметь запасглубины подкилем не менее2м.

Табличныеданные в работах[43, 44, 19]хорошо аппроксимируютсялинейным выражением,коэффициентыкоторого полученыметодом наименьшихквадратов[34, 46, 54]:

Н₁=0,0053L+В₁, (2.2.)

где:

b₁-коэффициент, зависящий отрода грунта:ил, песок,

глина- 0,18;

гравий- 0,08;

скала- 0,02м.

Такимобразом, взависимостиот рода грунтапо данной методикенавигационныйзапас изменяетсяв пределах0,20м и в основномзависит отдлины судна.

Вработах[26, 12 , 43-45, 17, 5, 18]навигационныйзапас определяетсяв зависимостиот плотностигрунта в доляхосадки суднаот0,03до0,07,т.е. выражаетсяформулой:

Н₁=а₁Т (2.3.)

гдеа₁-коэффициентпропорциональностиопределяетсяпо табл.2.1.

Таблица2.1.

Значениекоэффициентапропорциональности

навигационногозапаса глубины

Родгрунта в слоетолщиной 0,5м	Навходных фарватерах	Наакваториипортов
1.Ил	0 ,04	0,03
2.Наносной
плотный(ракушка,
гравий)	0 , 05	0 , 04
3.Слежавшийся
плотный(песок,
глина,галька)	0,06	0 ,05
4.Скальный
(валуны,сцемен-
тированные)	0 , 07	0,06

Анализзначений коэффициентовпропорциональностипоказывает,что значениенавигационногозапаса в данномметоде в зависимостиот рода грунта будет изменяться в два раза дляодной и той жеосадки. Следовательно, более подробноописываются навигационныеусловия плавания.

Встатье[2] дается анализ значенийнавигационногоЗапаса глубиныпо различнымисточниками указывается,что перваяметодикасоответствуетзаданию навигационногозапаса по степениответственностии дает завышенныезначения. Этоподтверждаетсяданными проводок судов Ленморканалом[50, 51],при которыхсуммарный запасглубины подднищем (1.21) наразличныхучастках каналаи акваториипринималсяв пределах от0,2до1,56м. Заданиенавигационногоза- паса глубиныв зависимостиот осадкихарактеризует степень опасностиусловий плавания.

Позарубежнымданным, полученнымэкспериментальнои по модельнымиспытаниям, навигационныйзапас в каналах , на мелководьекрупнотоннажным судам рекомендуется 1м и более, и -0,5мдля песчаныхи1,0для скальныхгрунтов, что хорошо согласуется с формулой(2.3.).

Придерживаясьметодологическойосновы нормированияосадки судовв морских портах, изложеннойв статье[1]можно сделать вывод, что приведенные выше два методаопределениянавигационногозапаса глубиныне отвечаютполностьюпонятию "Навигационный". Для гарантиибезопасностиплавания судовна мелководьев навигационныйзапас необходимовнести содержание, соответствующееего назначению. Навигационный запас долженс заданнойвероятностью(порядка 0,99)компенсироватьвозможныепогрешностивсех остальныхучитываемыхвеличин, а такжевозможноепонижениеуровня за времяпроводки иличастичнойобработкисудна, т.е. учитыватьсредние квадратические погрешности: промера и нанесенияглубин на карту,колебанияуровня от ветровыхи приливо-отливныхявлений, заиливанияфарватера,определениястатическойосадки и удельноговеса воды,определениявсех составляющихвыражений(1.20), (1.21).Подобный анализна основе статистических данных по составляющимэтих погрешностейприведен вработе[46],по которым навигационный запас глубиныпредлагаетсяпредставитьследующимвыражением:

₁=К_1Н(m_HK²+ m₀²+ m_И²+ m_Т²+ m₄²+m₃²)^1/2 (2.4)

гдеk_1Н-коэффициентвероятности, обеспечивающий квадратическое

сложениеслучайныхпеременных;

m_HK²-СКП глубины,нанесеннойна карту, м;

m₀²-дисперсияопределениявеличиныприливо-отливныхявлений, м;

m_И²-дисперсиязаиливанияфарватера, м;

m_Т²-дисперсияопределениястатистическойосадки, м;

m₄²-дисперсияопределенияскоростногозапаса глубиныпод дни-

щем,м;

m₃²-дисперсияопределенияволновогозапаса глубины,м.

Составляющиевыражения (2.4.)в работе[46]определяютсяна основанииэкспериментальныхстатистическихданных и модельных испытанийсудов с помощьюграфиков итаблиц, громоздкостькоторых непригодна дляиспользования судоводителями. Поэтому предлагаетсятабличные играфическиезависимостисоставляющих(2.4.)аппроксимироватьс помощью болеепростых выражений, которые подбиралисьв соответствиис рекомендациями[55],а коэффициентыэтих выраженийопределялисьс помощью микро-ЭВМпо программам[54].

Дисперсиянаносимой накарту глубинызависит от погрешностейпромеров иокружения, погрешностейв работе промерногооборудования,погрешностейопределенияуровня моряи передаче еговременнымуровеннымпостам. Анализфункциональныхзависимостейдисперсиинанесенияглубин на картупо даннымисследований[46]позволяетполучитьаппроксимирующуюквадратичнуюфункцию:

m_HK²=а_кН_к²+В_кm_к² (2.5.)

где а_к,В_к- коэффициентыаппроксимациизависят откласса промераи

егоподробности;

Н_к-глубина, нанесеннаяна карте, м;

m_к²-начальнаядисперсиянанесенияглубин на карту,зависит

откласса промераи типа акватории,м .

Результатыаппроксимацииприведены втабл.2.2.

Таблица2.2.

Значениякоэффициентоваппроксимациидисперсииглубин на картев зависимостиот класса промераи типа акватории

Класспромера	Коэффициентыи СКП аппроксимации(^а)			Типакваторир,начальнаядисперсия(^ к), м
	ак	Вк	ma,м	Прибрежныйфарватер	Порт,канал	Районпричала
1.			0	0	0	0
2 .	0,00002	1,100	0,010	0.043	0,023	0.014
3 .	0,00003	1,180	0 , 021	0,060	0,033	0 , 018
4.	0,000057	1,190	0,044	0,102	0,047	0,028

Приопределениикоэффициентоваппроксимациизначения сграфиков[8]варьировалисьдля глубиныв пределах0-37м, для дисперсииглубины в пределах0,014-0,90м. Средниеквадратические погрешностиаппроксимациидают вполнеудовлетворительныерезультаты. Класс точностипромера характеризуетсяследующимобразом:

Класс1 -портовые властиведут постоянныенаблюденияза глуби нами;

Класс2 -промеры с точностью, соответствующейстандартамМеждународногогидрографического бюро, имеющим давность неболее5лет;

Класс3 -промеры с точностьюстандартовМеждународногогидрографическогобюро с частичными местными промерами с давностьюне менее5лет;

Класс4 -Гидрографическийпромер илинавигационнаякарта неизвестнойточности, сдавностьюместных промеровболее 5лет.

Приотсутствиикакой-либоинформациипромер следуетсчитать4 класса.

Дисперсияопределенияприливо-отливныхколебанийуровня водыопределяетсяпо табл.2.3.

Таблица2.3.

Дисперсияданных прогнозаприливо-отливныхявлений.

	Источникданных	Дисперсияприливо-отливныхявлений m20,м2
	поприливу	Районпричала	Вакватории порта	Подх.фарватер
1	.Наблюдаемые
	уровниводы	0,00	0,00	0,00
2	.Станция
	отсчета	0,09	0,09	0 ,15
3	.Подчиненная
	станция	0,12	0 ,12	0 ,15

Дисперсияглубины навозможноезаиливаниевыбираетсяиз

таблицы2.4.

Таблица2.4.

Дисперсияглубины навозможноезаиливание.

	Типи участок	Дисперсияглубины назаиливание,mи2,м
	акватории	Районпричала	Порт,канала	Подх.фарватер
1	.Морской рукав	0,305	0,244	0,122
2	.Естественная
	бухтаили уз-
	кийзалив	0,229	0.183	0. 061
3	.Открытый приб-
	режныи	0,153	0,122	0,030
4	.Искусственное
	прибрежное
	ограждение	0,076	0,061	0.030

Анализотечественных материалов по техникепромера показывает, что средняя квадратическая погрешность (СКП) нанесенияглубин на картускладываетсяиз следующихсоставляющих:СКП вычислениясреднего уровняморя на постоянныхпостах 0,10м, надополнительных 0,20-0,30 м, передача этих данныхна временныепосты 0,10м; СКП измеренияглубин0,10-1,00м; СКП определенияуровня приливов 0,5 м. Квадратическое сложение этихсоставляющихдает суммарнуюСКП глубинына карте в пределах0,14-1,20м, что в целомсогласуетсяс даннымиприведеннымив работе[46],а следовательноизложеннаявыше методикаопределенияСКП глубин на картах можетбыть использованапри определениинавигационногозапаса глубиндля отечественныхпромеров икартографическихизданий.

Дисперсияопределениястатическойосадки судназависит отначальнойдисперсии, расхода запасов,измененияудельного весаводы и можетбыть представленавыражением:

m_T=(m²_T+ m²)^1/2 (2.6)

где:

m²_T-начальнаядисперсияопределениястатическойосадки,м

m²-дисперсияосадки из-заизмененияплотности воды,м

Наоснованиистатистическихданных[46]обе составляющиеможно определитьвыражениями:

m²_T=0.14 * 10^-4T²+ 0.00039N_D (2.7)

m²= 4 * 10^-7T²+ 0.068 (2.8)

где:Т-исходная статическаяосадка, м;
N_D-количестводней с началарейса;

 - диапазонудельного весадля характерных

районов,приводитсяв табл.2.5.

Таблица2.5.

Типрайона и диапазонзначений отклонений

удельноговеса воды отстандартного.

Район	3Диапазонзначений удельноговеса воды т/м3
Устьереки Река Фиорд Прибрежныйпорт	0,025 0,020 0,012 0,03

СКПаппроксимациисоответственноравны:

длястатическойосадки0,008м,

наизменениеудельного весаводы- 0,003м.

Дисперсияопределенияскоростногозапаса глубиныпо статистическимданным[155]аппроксимируетсявыражениемс СКП0,012м

m²₄=K₄(0.009V/(H_k)^1/2+ 0.001T)

где К₄ -коэффициент учитывающий влияние на просадку проходящегосудна, которыйпредлагаетсяаппроксимироватьвыражением

К₄= V_bcH(a_bB/D_s+ b_b)/(VT) (*)

а_b,b_b-коэффициентыаппроксимациидля влиянияна осадку суднаносом и кормойприводятсяв табл.2.6;

Ds -расстояниемежду встречнымисудами по траверзу,м;

V_bc-скоростьхода встречногосудна, уз.

Bформуле(*)принимаетсяширина наибольшегосудна.

Таблица2.6

Коэффициентыаппроксимациидля учета влиянияна просадкупроходящегосудна

Нос,корма	Значениекоэффициентов
	ab	bb	m4
1.Влияние наносовую оконечностьсудна	1,40	0,36	0,22
2.Влияние накормовуюоконечностьсудна	1,86	0,25	0,30

Дляопределениякоэффициентавлияния проходящегосудна при расчетенавигационногозапаса достаточноиспользоватьдля вычислениятолько наибольшиезначениякоэффициентоваппроксимациитабл.3.6.Эти расчетыцелесообразнопроизводить, когда на фарватеревозможно встречноедвижение ирасстояниемежду судамиможет бытьменьше четырехширин большогосудна.

3.3.Определениекреновогозапаса глубины

Изрис.1.2видно, что наличиекрена суднаувеличиваетего осадку.Крен суднаможет бытьстатическим,вследствиенесимметричнойзагрузки илидинамическим,вследствиевлияния ветра,волнения, крутыхповоротов. Учетувеличенияосадки производится,как отдельнаясоставляющая,или совместнос волновымзапасом глубины.

Определениекреновогозапаса глубиныдостаточнопросто (см. рис.1.2), однаков работах[38, 39 , 26 , 12, 43-45, 34, 46, 17, 1, 5, 50-52, 18, 19и др.] можно найтидля этого различныеформулы ирекомендации.В учебниках[38, 52]креновой запасопределяетсяформулой

₂=*tg()/2 (2.11.)

где-суммарный уголкрена, град.

Вработах[26, 12, 43-45, 34, 17] креновой запасопределяетсяформулой:

₂=_C*sin()/2 (2.12.)

ИзДополненияN1к Нормам[43]креновой запасглубины можнотакже представитьформулой:

₂=K_KP_C (2.13.)

где:

К_KP-коэффициентпринимаетсяравным,

длятанкеров- 0,017;

сухогрузов- 0,026;

лесовозов- 0,044.

Встатье[5]креновой запаспредлагаетсяопределятьформулой аналогичной(2.12.)

₂=_C*sin(_C+_d)/2 (2.14.)

где_C-уголкрена от ветра,град.;

_d-динамическийугол крена,град.

Уголкрена от ветраи динамическийвыбираются в зависимостиот скоростиветра, скоростисудна и типасудна из специальныхтаблиц, которыевместе со значениемсинуса с СКП0,003аппроксимируютсяметодом наименьшихквандратов[55]формулой (дляконтейнеровозови других судовс высоким надводнымбортом):

₂=Bc(0,00015W²-0,0002W+0,00043V²-0,0001V²),(2.15.)

или

H₂=Bc(0,00014W²+0,00042V), (2.16.)

где:

W-скорость расчетноговетра, м/с;

V-скорость судна,уз.

Недостатокформул (2.14.-2.16.) в том, что в нихотсутствуетстатическийугол крена.

ВРекомендацияхдля плаванияБалтийскимипроливами[19]приведенаформула креновогозапаса глубины,более точнаяпо сравнениюс выражениями(2.11)-(2.14.)и полностьюотвечающаягеометрическимпостроениям(см. рис.1.2).

₂=B_csin/2– T_max(1-cos), (2.17.)

котораятам же и в НШС-82заменяетсяприближеннойв предположении(6

H₂=0,008Вс°, (2.18.)

Вмонографии[18]величина креновогозапаса глубины определяетсяформулой

H₂= B_csin/2-H₁, (2.19.)

где:

 -угол кренапринимается;

длятанкеров- 2° ;

сухогрузныхсудов дедвейтомболее б тыс.т.-4°;

длялесовозов менее6тыс.т.-8° .

Результатвычисленияпо формуле(2.19.)устанавливаетсяне менее половинынавигационногозапаса глубины.

Наиболеепростыми для вычисления будут формулы (2.16.) и (2.18.),их точностьможно считатьпрактическидопустимой.

3.Определениеволновогозапаса глубины

Волновойзапас учитываетмгновенноеувеличение осадки суднаотносительно уровня спокойной водной поверхности, судно как быпроседает внекоторыхслучаях назначительнуювеличину. Таку не подвижного танкера дедвейтом 300тыс. т на волнениивысотой до 3,65м и периодом8с. осадка увеличиваетсяна3,35м. При высоте

волны 2 митом же периодеосадка увеличиваетсяна1,2м, а при 1.2-1,5- 0,6м[18].

Какизвестно, высотаволн последовательноподходящихк судну неодинакова. Средняя высотаволны принимаетсясоответствующей50% обеспеченности,например1-1,2м. При этом высотаволны 3%обеспеченности,принятой внормах портостроения [43,45], равна 1.8-2,2м, т.е. установленныйкритерий означает,что половинаволн в группеимеет высотудо1-1,2м, а97% -более1,8-2,2м. Глаз моряка обычно фиксирует в группе высотуволны, соответствующуюприблизительно30% обеспеченности, равную в данномслучае1,5 м [18].

ВНормах технологическогопроектированияпортов1967и [43, 44]регламентировалиучет волновогозапаса тольков случае, когдав результатекачки величинамаксимальногопогружения оконечностейсудна выходилапо расчету запределы величинынавигационногозапаса, т.е. величина волновогозапаса определяетсяразностью между амплитудойкачки суднаи навигационнымзапасом:

Н₃=0,5h_b-₁ (2.20.)

Вработах[26, 12, 19]волновой запасопределяетсяамплитудойкачки, которуюусловно принимаютравной околополовины высотыволны,т.е.

₃=(0,5-0,6)h_b (2.21.)

Врезультатетеоретическихи модельныхисследованийв опытных бассейнах[2, 5]были полученыболее подробныеданные учетаволновогозапаса в функцииот длины суднаи высоты волны 3% обеспеченности и представленныев форме таблицы,которые в работе[34] былиположены воснову дляполучения более простой формулы этих зависимостей.

Данныеэтих таблицс СКП0,1м,аппроксимируютсяследующейзависимостью:

₃=12h_B²/L +0.5 (2.22.)

Придальнейшемусовершенствованииметодики расчета волновогозапаса глубиныв ДополненииNIк Нормам[43]были введеныкоэффициентызапаса в зависимостиот курсовогоугла волненияв пределах от 1,0до1,7. В данном случаевычисленияможно аппроксимироватьформулой:

Нз=(1 +0,0085q)(12h_B²/L+ 0,5 ) , (2.23.)

где: q-курсовой уголволнения, град.

СиспользованиемНорм[43]в НШС-82 приведеныдля упрощениярасчетов значенияволновогозапаса умноженныена коэффициент1,4, чтодает для абсолютногобольшинстваслучаев завышенные значения на0,1-0,2м. В то же времяпри курсовыхуглах более40°и максимальнойвысоте волнволновой запаспо НШС-82 можетоказатьсязаниженнымдо0,3м[2].

ВДополненияхк Нормам[44]дается методика учета волновогозапаса в функциичисла Фруда,т.е. в зависимостиот скоростихода и длинысудна, что косвеннохарактеризует относительную встречу судномволн, но безучета периодаследованиясамих волн.

Данныеэтих таблицмогут бытьаппроксимированы двумя равноточнымивыражениямис СКП0,11, полученнымив результатеперебораконкурирующихзависимостей:

Н₃=12h_B²/L+ 0,28F_r (2.24.)

Н₃=13.11*(h_B²/L)*(1-0.63F_r) (2.25.)

Вявной зависимостиот скоростихода и длинысудна, удобной
длясудоводителей,эти формулыс учетом выражения(1.11)примут
вид:

Н₃=12*(h_B²/L)+0.09V_c/L^1/2 (2.26.)

Н₃=13.11*(h_B²/L)+0.2*V_c/L^1/2 (2.27.)

ВпоследующихмодификацияхНорм[43, 44],а также в Рекомендациях[45],статье[5]относительнаявеличина волновогозапаса глубиныопределяетсяс помощью графиковв зависимостиот отношениявысоты волнк длине судна,числа Фрудаи курсовогоугла волн. Данныеграфики с СКП0,035относительной величины волнового запаса аппроксимированыформулой:

H₃/h_B=0.091(1+0.01q)(100h_B/L)^1/2(1.11-F_r) (2.28.)

которая с учетом(1.11)может бытьпреобразованак более удобномудля использованиясудоводителямивиду

Нз=0,29(1+ 0,0lq)(h_B³/L)^1/2(3,48–V_C/L^1/2) (2.29.)

гдеq-курсовой уголволнения, град.

Вотечественных исследованиях, приведенныхв библиографиик отчету приопределенииволновогозапаса глубины,не учитываетсяпериод следования волн (длина), период качкисудна, количествовстреч суднас волной, хотяв исследованияхзарубежныхавторов показано,что волны спериодом более9с. существенновлияют на качкукрупнотоннажныхсудов. Это влияниебудет значительнымдаже при умереннойвысоте волн,когда периодволн и качкибудут близкими.С увеличениемпериода волнувеличиваетсяпросадка судна.

Вработе[46]для определенияволновогозапаса глубиныи его СКП рекомендуютсяодни и те жеграфики, называемыеграфикамичувствительности, с которых снимаетсяизменениеволнового запаса на один фут. Умножениеэтой величинына высоту волныили СКП высотыволны дает, соответственно,волновой запаси его СКП. Этиграфики аппроксимируютсяформуламиопределенияволновогозапаса глубины и его СКП.

₃=K_DK_B[0.19(2+cosq)(_B/_C)^1/2+0.05]Hh_B/T (2.30.)

m₃=K_DK_B[0.19(2+cosq)(_B/_C)^1/2+0.05]Hm_h/T (2.31.)

гдеКр-коэффициент,учитывающийотклонениеводоизмещения

суднаот значения 200 тыс.т.

k_b-коэффициентучитывающийколичествовстреч суднас волной;

q -курсовой уголволнения, град.;

_B,_C-периоды волненияи качки судна,с;

m_h-погрешностьопределениявысоты волны,которую порекомен- ациямстатьи[2]можно принять0,5-1,0м.

Коэффициент,учитывающий отклонение водоизмещения судна от значения200тыс. т предлагаетсяаппроксимироватьформулой

K_D=1+a(1+sinq)[(200-D)/]^b (2.31.)

a= 0.0013; b= 2, приD

а=-0,0067; b= 1, приD> 200тыс. т,

где:D -водоизмещениесудна, тыс. т.

Коэффициентвстречи суднас волнамирассчитываетсяпо формулераспределенияРейлиха

K_B=[-2ln(1-0.99)^1/N]^1/2 (2.32.)

N=T/₀-количествовстреч с волнойна данном участкепути;

₀- периодвстреч суднас волнами, можноаппроксимировать

выражением:

₀=1,03_b-0,34V_Ccosq (2.33.)

Коэффициентвероятности,обеспечивающийквадратическоесложениеслучайныхсоставляющихс другими переменными аппроксимируетсяс СКП0,04выражением:

K_1H=1-0.04(₃-m_)+a₁(H₃-m_)² (2.34)

где:

m_-суммарная СКПсоставляющихвыражения(2.4.),м;

а₁-коэффициентаппроксимации,зависит отчисла встреч

суднасволнами:

приN1= 0,064,

N>2000 a₁=0,058.

Общаяоценка статистическихданных посоставляющимвыражениям(2.4.)из работы[46]показывает,что навигационныйзапас глубиныбудет в пределах0,20-1,50м. В этих жепределах будетнаходитьсявеличина навигационного запаса глубины, полученная по формуле(2.3.).Однако формула(2.3.)не учитываетнавигационно-гидрометеорологические факторы, перечисленныевыше,и в ряде случаевбудет даватьзавышенныезначениянавигационногозапаса глубины. В зарубежныхисследованияхтакже подтверждаетсясправедливостьв пропорциональнойзависимостивыражения(2.30.)волновогозапаса от высотыволны, относительнойглубины.

2.2. Определениескоростногозапаса глубины.

Основныетеоретические предпосылки определения скоростногозапаса глубины(динамическойпросадки) базируютсяна теореме Бернулли, в соответствии с которой, знаяскорость потокастесненноймелководьемили бровкамиканала жидкостиможно определить динамическуюпросадку судна(1.12). Скорость стесненногопотока длявыражения(1.12)определяетсярешением кубическогоуравнения[56]

V³₁-V₁(V²+2g(S_K-S_m)/B_K)+2gVS_K/B_K=0

где: s_K-площадь сеченияканала, м;

S_m-площадь подводнойчасти миделя,м²;

Послепреобразований по методу Корданорешение этогоуравненияпримет следующийвид:

V₁=4/3* [V²+2g(H-B_cT/B_K)]cos²*

*{1/3* arccos(-51VH)[V²+2gH-B_cT/B_K)]+/3} (2.35.)

ВисследованияхГ.И.Сухомела,Г.Е.Павленкои других предлагаются различные методы определенияскорости стесненногопотока в формепостоянныхкоэффициентови их функциональныхзависимостейот размеров судна, режимовего движенияи характеристикводного пути.Всоответствиис этим формулыскоростногозапаса глубиныв общем случае можно представитьлинейнымизависимостямиот скоростихода[1, 7, 14, 27, 33] :

₄=K_V1V (2.36.)

квадратичными[1,3,34,9,10,11,14,15,16,49,42,35,58-63,71,18,64, 19,20,21,22,47,23,40,24,25,41,27,28,29,38,31,26,37,66,67,68]

₄=K_V2V² (2.37.)

кубическими[57,48]

₄=K_V3V³ (2.38.)

иболее сложными степенными функциями сдробными степенями[3, 5,13,48,35,31,30,37,66]

₄=K_Vfxf(V) (2.39.)

где:

Kvi-постоянныеили функциональныекоэффициентыхарактеристиксудна и водногопути, дающие размерность запаса глубиныв метрах

Ванализируемойлитературе,как правило,целью примененияметодов определениядинамическойпросадки суднаявляется описаниеи исследованиепроцессов вцелом для решениязадач проектирования,и наиболеехарактерныепеременные,подверженныеболее быстромуизменениюдля конкретногосудна (скорость, осадка и т.п.), входят в расчетныевыражения невсегда в явномвиде.Это затрудняетих оперативноеприменениесудоводителямидля выбора безопасной трассы следованияиз-за сложностивычислений.Поэтому однойиз задач настоящегоисследованияявляется приведениеисходных методовк более простомуи явному видурасчетныхформул типа( 2.36.)-(2.39.) .

Прилинейной зависимостискоростногозапаса глубины от скоростихода функциональныйкоэффициентв выражении(2.36.)определяетсяв зависимостиот длины суднаиз специальнойтаблицы, предложеннойП.К.Божичем[1,24,27,33],данные которойсо среднейквадратическойпогрешностью9х10 аппроксимируютсявыражением

Kv1=0,00034L+ 0,045 . (2.40.)

Вэтих же работах[24,27]обосновываетсяприменениеупрощеннойформулы П.К.Божича, предложенной М.Плакидой, в которой

функциональныйкоэффициентпостоянный

K_V1=0,079, (2.41.)

чтосоответствуетсудам длиной75-120м.

Из таблиц "ДополненияN1"к Нормам[43]данный коэффициентбудет такжепостоянными равным

К_V1=0,095. (2.42.)

Извыражений коэффициентов(2.40.)- (2.42.)видно, что будетнаблюдатьсяявное расхождениезначений скоростногозапаса глубиныпо формуле(2.36.).

Вработе[12]скоростнойзапас глубиныопределяетсявне зависимостиот скоростихода по осадкесудна

₄=(0,02-0,06)Т, (2.43.)

чтонесоответсвуетсамому понятию"скоростнойзапас глубины".

Клинейным зависимостямотносятся также формулы определенияскоростного запаса глубиныВ. В. Звонкова, используемыев работах[7,14,64,27]при движениина мелководье

₄=K_d(1-V/V₁–0.125T/H)H (2.44.)

придвижении вканале

₄=K_d(1-V/V₁–S_m/S_K)H (2.45.)

где:

Кd-коэффициент,учитывающийдифферент суднана ходу.

Вдополнениик выражению(2.36.) в формулах (2.44.) ,(2.45.) имеютсяслагаемые несодержащиескорости хода,но определяющиеусловия протеканияжидкости стесненногопотока.

Коэффициентходового дифферента, применяемыйтакже в формулах,полученныхпо методологииГ.И.Сухомела,определяетсяиз таблиц[1,10,11,14,49,40,24,25,27,38,37],которые в работе[34]аппроксимировалисьпрямыми линиями.

Болеедетальныйанализ показал,что эти зависимостиимеют гиперболический характер и со среднейквадратическойпогрешностью0,03аппроксимируютсявыражением:

K_d=2.48B_C/L+ 0.77 (2.46.)

Наибольшееколичествоформул скоростногозапаса глубиныимеют квадратическуюзависимостьот скорости(2.37.). Одной из основныхметодологических основ этихформул являетсяформула Г.И.Сухомела[1,10,11,14,49,40,24,25,27,38,37],функциональныйкоэффициентдля которойпримет вид:

K_V2=K_d(K²-1)/2g при1.4Н/Т

K_V2=K_d(K²-1)(H/T)^1/2/2g при1.4

Вработах[9,19]после преобразованийформулы Г.И.Сухомелаимеют болеепростой вид, для которых функциональный коэффициентпринимаетследующий вид:

K_V2=K₅ при 1.4Н/Т

(2.48.)

K_V2=K₅(H/T)^1/2 при1.4

гдеK₅-коэффициент,приведенныйв табл.[9],предлагается

аппроксимировать выражением:

K₅= 24.2 B_c/L–0.98 (2.49.)

сосредней квадратическойпогрешностью0,01.

Вэтой же статье[9]приведена формула скоростного запаса глубиныпри движениисудна в канале, в виде ( 2.37.), (2.48.)функциональныйкоэффициентдля которойв зависимостиот отношенияплощадей сеченийканала и миделясудна аппроксимируютсявыражением:

K₅=12.3S_m/S_K– 0.61 , приL/B_C6 (2.50.)

сосредней квадратическойпогрешностью0,04.
Посправочнику[40]этот коэффициентпримет следующийвид:

K_V2=(S_K/S_m-0.5)/ 2g(S_K/S_m-1)² (2.51.)

ав монографии[24]по исследованиямГ.Е.Павленкоу данногокоэффициентабудет отличнымчислительвыражения(2.51.)

K_V2=(2S_K/S_m-1)/ 2g(S_K/S_m-1)² (2.52.)

Вработе[24]показано, чтонаиболее интенсивноеволнообра-

зованиепоявляетсяна мелководьес шириной фарватераравной четырех кратной ширинесудна. Для этихусловий получаетсяприблизительнопостоянноезначениефункциональногокоэффициента:

К_V2=0,023 (2.53.)

илив виде следующеговыражения:

K_V2=(8H/T-1)/ 2g(H/T-1)² (2.54.)

Встатье[65]скорость встречногопотока длярасчета динамическойпросадки поформуле(1.12)предлагаетсяопределять выражением:

V₁=V(S_m+S_K)/(S_K-(S_m+S_K)) (2.55.)

В соответствии с этим выражениефункциональногокоэффициента

дляформулы вида(2.37.)запишется так:

K_V2=[1+(S_m+S_K)/(S_K-(S_m+S_K))]²/2g (2.56.)

Ксожалению, вовсех перечисленныхработах, в которыхиспользуетсяформула Г.И.Сухомела, не смотря нато, что формулы имеют одинаковый вид и одинаковые значениякоэффициентов,размерностьскорости ходасудна указанав разных единицах: в[37] -км/час, в[34,10,17,24,27-29,38] -м/с, в[14,49,40] -не указанаразмерность,а на основанииисследованийавтора[24]должна бытьв м/с. Естественно,что это вноситпутаницу исложности дляпрактическогоиспользованияформул в расчетах.

Поисследованиям А.М.Полунина[64]функциональныйкоэффициентдля

квадратическойзависимостискоростногозапаса глубины от

скорости(2.37.)примет вид:

K_V2=(2.06T/H+H/(2.86T+0.675H)-0.485)x

x{[2K₅T/(H-T)+(K₁T/1-K)²-15T/((H-T)(5+2lg(H-T)/T)²)]x (2.57.)

x(0.3-0.35T/H)+(K²-1)[0.12+1.5(T/H-0.40)²]}1/2g

Естественно,что даннаяформула представляетбольшие трудностидля

практическоговычисления.

Поданным[37]для грузовыхсудов флотасибирских бассейнов

А.М.Полуниным были разработаныформулы скоростногозапаса глубины

болеепростые посравнению с(2.57.)

K_V2=[0.04+0.35(T/H)²]1/g (2.58.)

апо данным работы[58]приводитсянесколько инойвид выражения(2.58.)

K_V2=[0.08+0.34T/H]1/2g (2.59.)

Вучебнике [31]для определенияскоростногозапаса глубинырекомендуетсяформула В.Г.Павленков формуле (2.37.), в которыхфункциональныйкоэффициентопределяетсявыражениями,грузовые суда:

K_V2=(0.1+0.4T/H)1/2g (2.60.)

крупнотоннажныесуда:

K_V2=0.04(16.5-L/B_C)(T/H_Э)^1/2/2g (2.61.)

Эквивалентнаяглубина в этихвыраженияхопределяетсяформулой:

H_Э=H[10.08(V_T/V)^-0.6V_T/V]² (2.62.)

где:

V_T-скоростьтечения, м/с.

Вформуле (2.62.), знак минусотносится кдвижению суднапо течению,плюс-против течения.Посколькуфункциональныйкоэффициент в выражениях(2.61.),(2.62.)зависит отскорости хода, то в общем этиформулы можноотнести к группе(2.39.).

Наоснованиивыражений(2.58.)-(1.62.)П.Н.Шанчуровымполучены болеепростые выражения[37],для которых

K_V2=K₆K₇(16.43-L/B_C)(T/H_Э)^1/2/g (2.63.)

где:

К₆=1.04*10^-4при Н/Т 1.6

К₆=8.6*10^-5при Н/Т >1.6

К₇=1.15 при 5C

К₇=1.10 при 7C

Измоногафии[16]с учетом подстановкивыражения числа Фруда (1.11)функциональныйкоэффициент(2.37.)примет вид:

K_V2=(22C_B-12.3)K_dB_CT/B_KHg (2.64.)

где:

C_B-коэффициентобщей полнотысудна.

ВисследованияхВ.П.Смирнова[22,47] ,а также в учебниках[15,21]предлагаютсяформулы скоростногозапаса глубиныв следующемвиде:

₄_H_LV² (2.65.)

где:

_H-коэффициентотносительнойглубины;

_L-коэффициент,учитывающийдлину

судна;

-коэффициентначальногодифферента.

Коэффициентывыражения(2.65.)определяютсяс помощью таблиц,которые сосреднимиквадратическими погрешностями 0,0007; 0,08; 0,0,соответственно,аппроксимируютсяв виде функциональногокоэффициента(2.37.)выражением:

K_V2=[T(0.000386L+0.82)/H+

+0.000019L+0.0042](2.5(T_K-T_H)/L+1) (2.66.)

где:

Т_K.Т_H-осадка суднакормой и носом,м;

L -длина суднапо фактическойватерлинии,м.

Встатье[66]скоростнойзапас определяетсяв зависимостиот

площадимиделя и сеченияканала на основенатурных наблюдений, а для открытыхводоемов даетсяупрощенноевыражение

K_V2=0,038C_B, (2.67.)

Сучетом учебногопособия[26]это выражениезаписываетсяввиде

K_V2=0,038C_B(T/H)^2/3 (2.68.)

Вработах [57,48 ] для речныхусловий приводитсяформула

скоростногозапаса глубины,предложеннаяВ.К.Шанчуровойв кубическойзависимостиот числа Фрудапо глубине, функциональныйкоэффициентдля которойв явной форме(2.38.)примет вид:

K_V3=K_ГTB_C/(HB_K(g³H)) (2.69.)

где:

Кг- коэффициентдля грузовыхсудов,равен6,4;

дляпассажирских- 2, 3 .

Поисследованиям Г.И.Ваганова скоростной запас глубиныдля речныхсудов можнопредставитьв форме выражения(2.34.)при плаваниив канале

₄=K_VfV^3.65 (2.70.)

где

K_Vf=0.0075е^40Sm/Sк (2.71.)

намелководье

₄=K_VfV^2.7+1.2V (2.72.)

где

K_Vf=0.52(T/H)^5/6 (2.73.)

ФормулаА.Б.Карпова, используемаяв работах[14,64,21] дляопределенияскоростногозапаса глубиныв функции числаФруда и Рейнольдса,после приведенияк явному видуот скоростихода приметвид:

₄=K_V2V²-K_VfV²lgV+K_V3V³ (2.74.)

где:

K_V2=K_d[1.35-0.2lg((H-T)/)]

K_Vf=0.1K_d/g (2.75.)

K_V3=K_d/g(gL)^1/2

  кинематическаявязкость воды,м/с.

ПоданнымIXМКОБ кинематическаявязкость сосредней квадратическойпогрешностью0,2 10^-7аппроксимируетсявыражением:

 =10^-6(1654+K-0,0312t°), (2.76.)

где:

K-коэффициентсолености воды:

дляпресной- 0;

длясоленой- 0,047 ;

t°- температураводы, град.

Дляпассажирскихречных судовА. М. .Полунинымпредложенаследующая формула скоростногозапаса глубины[37],которую запишемв форме(2.39.)

₄=K_VfV^b (2.77.)

где:

K_Vf=[0.236–3.6T/H +11.3(T/H)²–8.5(T/H)³](T_K/g)^1/2 (2.78.)

b=0.526+18.6T/H -19.3(T/H)²–0.8(T/H)³ (2.79.)

Поисследованиямстатьи[66]скоростнойзапас глубиныпо выражениютипа(2.39.)примет вид

₄=K_VfV^2.08 (2.80.)

где:

K_Vf=0.038(S_m/(S_K-S_m)^2/3 (2.81.)

Длярасчета динамическойпросадки суднапри плаванииБугско-Днепровcко-Лиманским каналом в работе [32]применяетсяформула, имеющаяследующуюфункциональнуюзависимостьот скоростихода:

₄=K_VfV[(V/V_KP–0.5)⁴+0.0625]/V_KP (2.82.)

₄^K=K_H₄^K (2.83.)

где:

K_Vf=4.4(H-T)(T/(H-0.4T))² (2.84.)

K_H=90(B_CC_B/L)² (2.85.)

₄^K₄^H-скоростнойзапас глубиныкормой и носом,

соответственно,м.

Критическаяскорость определяетсяформулой:

V_KP=m(gH)^1/2, приS_K/S_m12 (2.86.)

где:

m-коэффициентпрофиля канала,определяетсярешением

уравнения:

(m²)²9(1-S_m/S_K)+m²[12(1-S_m/S_K)²-27]+8(1-S_m/S_K)³=0 (2.87.)

Встатье[69]для определенияданного коэффициентапредлагаетсярешение кубическогоуравнения:

(m²)³+(m²)²[6(1-S_m/S_K)]+m²[12(1-S_m/S_K)²-27]+8(1-S_m/S_K)³=0 (2.88.)

адля случаяS_K/S_m>12по предложениюРемиша коэффициент в формуле(2.86.)можно представитьв следующемвиде

m=(HS_K/(80TB_K))^M (2.89.)

где:

M=0.25(1/B_K)^0.55 (2.90.)

Следуетпризнать, чтовыражения дляопределения критическойскорости(1.16), (1.17)будут болеепростыми посравнению свыражениями(2.86.) - (2.90.)даже при вычисленияхс помощью ЭВМ.

Встатье[13]дается анализнесколькихметодов для определенияскоростногозапаса глубины:Шийфа для каналовполного профиля;SOGREAHдля судов скоэффициентомобщей полноты0,80- 0,82; NSP, представленного голландцаминаXXIМеждународномконгрессе посудоходствув1965г для судов скоэффициентом общей полноты 0,79 -0,85;NRFи метод разработанныйв ОИИМФе наоснованиитеоретическихисследований,натурных имодельныхэкспериментов[4,6,13]. Причемв статьях[5,13]расчетные выраженияпредставленыв различныхформах, а именно:

₄=22.9(H-T)(H/T)^-4.3F_r^1.74 при 0F_r0.11 (2.91.)

₄=598(H-T)(H/T)^-5.7F_r^3.06 при 0.11F_r0.2 (2.91.)

₄=22.9mH_i((T+H_i)/T)^-4.3F_r^1.74 при0 F_r0.11 (2.92.)

₄=589mH_i((T+H_i)/T)^-5.7F_r^3.06при0.11F_r0.2 (2.92.)

где:

H_i=₁+₂+₃

Такимобразом, выражения(2.91.)дают значение скоростногозапаса глубины в зависимостиот реальнойосадки суднаи глубины безучета другихфакторов, которыевыражаютсядополнительнымисоставляющими запаса глубины (1.21). Выражения(1.92)определяютскоростнойзапас глубиныв зависимостиот реальнойосадки в дополнении к условиямплавания, выраженнымичерез составляющиезапаса

глубины(1.21), что болеерациональнос точки зрениясудоводителядля выборабезопасныхглубин дляплавания судна.

Впоследующихредакциях Норм[43,44,20]и статье[5]поформулам(2.92.)построеныграфики, такжепостроеныграфики дляпрофильногокоэффициента, который сосредней квадратической погрешностью0,1можно аппроксимироватьвыражением:

m=1+5.19F_r²+0.166/(S_K/S_m)^1/2 (2.93.)

С учетомсделанногозамечания иподстановки выражения числа

Фруда(1.11)представимформулы(2.92.) - (2.93.)в следующем

виде:

₄=22.9mH_i(T/(T+H_i))^-4.3(V/(gL)^1/2)^1.74

при0 F_r0.11 (2.94.)

₄=589mH_i(T/(T+H_i))^-5.7(V/(gL)^1/2)^3.06

при0.11F_r0.2 (1.154) (2.94.)

m=1+1.37V²/L+0.166(S_K/S_m)^1/2 (2.95.)

Длякрупнотоннажныхсудов с носовымбульбом илибольшим

коэффициентом полноты оконечностейскоростнойзапас глубины

определяетсяпо просадкеносом. В этомслучае выражения(2.94.)

необходимоумножить коэффициентРемиша[5],т.е. на выражение(2.85.).

Выражения(2.94.), (2.95.)в форме(2.39.)запишутся вследующемвиде:

₄=K_V2V^1.74+K_V4V^3.74, (2.96.)

при 0 F_r0.11

₄=K_V3V^3.06+K_V5V^5.06, (2.96.)

при 0.11 F_r0.2

где:

K_Vi-функциональныекоэффициентыскоростногозапаса глубины

определяютсявыражениями:

K_V2=(1+0.166(S_m/S_K)^1/2)22.9_i(T/(T+_i))^4.3/((gL)^1/2)^1.74 (2.97.)

K_V4=1.37K_V2/L (2.97.)

K_V3=(1+0.166(S_m/S_K)^1/2)589_i(T/(T+_i))^5.7/((gL)^1/2)^3.06 (2.98.)

K_V5=1.37K_V3/L (2.99.)

Встатье[66]помимо выражения(2.67.)для скоростногозапаса глубиныимеется болеесложная зависимостьвида(2.39.)

₄=K_V2V^2.08 (2.100.)

где:

K_V2=0.038C_B(S_m/(S_K-S_m))^2/3 (2.101.)

Встатье[68]принята квадратическаязависимостьот скоростидля скоростногозапаса глубиныв форме(2.37.),для которойфункциональныйкоэффициентимеет вид:

K_V2=[(1.01S_K/(S_K-S_m))²-0.84]/2g (2.102.)

Встатье[66]на основе натурных экспериментов и анализа просадок судна по54зарубежнымисточникамполучены графикискоростногозапаса глубины(просадки) носоми кормой в отношении кширине суднав зависимостиот стесненностипути, осадкии квадратаскорости судна.К сожалению,не указанаразмерностьискомой величины,но по смыслумаксимальногозначения отношениязапаса глубинык ширине суднаравного шести, следует полагать,что оно должнобыть в процентах.Эти графикипредлагаетсяаппроксимироватьследующимивыражениями:

₄=K₄B_CT(a_aV²/T+ b₁S_m/S_K)/H (2.103.)

где:

a₁,b₁-коэффициентыаппроксимации скоростногозапаса глубины

дляносовой и кормовойоконечностиприведены втабл.2.6.

Таблица2.9

Значениякоэффициентоваппроксимациискоростного

запасаглубины.

	Просадканосом,	Значениякоэффицие			нтови СКП аппроксимации
	кормой
		a1	b1	m4	,м	a2	b2	mK4
1.	Носовая
	оконечность	1,01	13,63	0	, 8	1,40	0.36	0.22
2.	Кормовая
	оконечность	1,44	11,47	0	, 5	1.86	0 ,25	0.30

m₄- средняя квадратическая погрешность(СКП) аппроксимации табличныхзначений скоростногозапаса глубины;

m_k4СКПкоэффициентавлияния встречногосудна.

Вформе записи(2.39.)выражения(1.103.),примут следующийвид

₄=K_VfV_b/V+K_V2V(V_b+1) (2.104.)

где:

K_Vf=B_cb₁S_m(a₂B_c/D_c+b₂)/S_k (2.105.)

K_V2=B_ca₁(a₂B_c/D_c+b₂)/T (2.106.)

Вучебнике[15]и сборникезадач[21]для определенияскоростногозапаса глубиныиспользуетсяграфическийметодNPL (National Physical Laboratory),опубликованныйв Великобританиив1973 г.Скоростнойзапас в данномслучае изменяетсяв пределах отО до 4м и зависит отглубины, скоростихода, дифферента,водоизмещения.Эти зависимостипо виду графиковимеют нелинейныйхарактер. Вмонографии[36]скоростнойзапас глубиныопределяется

совместно сволновым ( как общий динамическийзапас глубины)с номограммы.

Количественныйанализ методовопределенияскоростногозапаса глубинывыполнен встатье [70].В зависимостиот изменениякакого-либопараметраостальные приэтом принималисьпостоянными.

Параметрысудна: длина– 175 м, ширина –25м, осадка – 10 м,

1,025. В качествеисходных методовдля сравненияприняты формулыскоростногозапаса глубины(2.94.),полученныев ОИИМФе.

Анализграфиков зависимости скоростного запаса глубины от скорости хода суднапоказывает,что в целомхарактер кривыхрасходитсянезначительно, за исключениемлинейных зависимостей(2.36.), (2.40.) - (2.43.), а также квадратичныхзависимостей.(2.37.)с функциональнымикоэффициентами(2.50.), (2.51.),(2.64.),(2.74.), (2.75.), (2.77.), (2.79.), (2.100.), (2.101.),которые даютзаниженныерезультаты, и при функциональномкоэффициенте(2.45.) -завышенные. Вместе с тем, выражение(2.45.)показывает,что даже принулевой скоростихода суднадолжен бытьзапас глубинына просадкуза счет скорости течения в канале. Значения скоростногозапаса глубины по другим формулам имеют максимальные расхождения(0,2-0,3)м для скоростейхода(1-5)м/с (до 10уз.) независимо оттипов судови условий плавания.Расчеты скоростногозапаса глубиныпо выражениям(2.65.), (2.68.)для квадратическойзависимостиот скорости(2.37.)и(2.69.)для кубическойзависимости от скорости(2.38.) в диапазоне скоростей (1-5) м/с практическисовпадают срасчетами по выражениям (2.94.), которые считаются авторами [27,28] наиболее точныеиз всех существующих. Это позволяетсделать вывод, что выражения(2.65.), (2.37.)с коэффициентом(2.68.) и(2.38.)с коэффициентом(2.69.)равноценнывыражениям(2.94.),но по сложностивычисленийвыражения(2.65.)с предложеннойв настоящейстатье аппроксимациейкоэффициентов(2.66.), (2.38.), (2.69.) значительно проще выражений (2.94.). Следовательно, выражения(2.65.),(2.66.), (2.37.), (2.68.)и(2.38.), (2.69.)могут бытьрекомендованыв судоводительскойпрактике игидротехническом строительстве. При скоростяххода5-10м/с (более10узлов, что бываетредко в условияхмелководья)наблюдаетсязначительное расхождениерезультатоврасчета. Наиболееблизкими кзначениямскоростногозапаса глубиныпо выражениям (2.94) являются расчетные формулы (1.12), (2.44.)со значениямискорости степенногопотока по решениюкубическогоуравнения(2.35.)и выражения(2.38.), (2.69.).

Решениякубическогоуравнения(2.35.)можно считать по сложностивычисленийравноценнымформулам(2.94.), тем не менее,выражения(2.94.)можно упростить, как минимумсделав показателистепеней целочисленными и методамитеории идентификациипо методике[34]дополнительноввести коэффициентыаппроксимации.

Взависимостиот длины суднав значениях скоростного запаса глубинынаблюдаетсянекотороепротиворечие:по выражениям(2.40.), (2.65.), (2.66.),NPLс увеличениемдлины суднаувеличиваетсяскоростной запас, а поостальнымвыражениям, содержащимв качествеаргумента длинусудна-уменьшаются. С точки зреция безопасностимореплаванияпервое болеевыгодно.

Наиболееблизким к выражениям(2.94.), принятым для сравнения,являются расчетыпо выражениям(2.47.), (2.48.),т.е. формулыГ.И.Сухомела.Поэтому функциональнуюзависимостьскоростногозапаса глубиныв выражениях(2.94.)от длины суднацелесообразнопринять в формеГ.И.Сухомела(2.47.), (2.48.),как более простойдля вычислений,обеспечивающийаналогичныйвид кривых, аразницу методов(2.94.), (2.48.)устранить путемаппроксимации[34].Для значенийдлины суднаболее140м (характернойдля современныхморских судов)расхожденияскоростногозапаса глубиныне превышают0,4-0,6 м. При этих условияхнаравне с выражениями(2.94.), (2.48.)могут бытьрекомендованыдля расчетовформулы(2.65.),(2.66.).

Взависимости от ширины суднахарактер измененияскоростногозапаса глубиныимеет, как правило, вид линейнойвозрастающейфункции со значительными расхождениями коэффициентовуглов наклонаграфиков. Сучетом предыдущихвыводов дляпрактическогоиспользования можно рекомендоватьв зависимостиот ширины суднавыраженияскоростногозапаса глубины (1.12), (2.44.), (2.47.), (2.48.), (2.69.), (2.94.), как дающиесредние значенияиз всех возможных.Из соображенийпростоты вычисленийцелесообразносохранитьфункциональныезависимоститипа формулГ.И.Сухомела(2.48.).

Взависимостиот коэффициента общей полноты судна графикискоростногозапаса глубиныдля всех формул, в которые входитэтот параметр,имеют практическиодинаковыйхарактер спостояннымисмещениями . Поэтому всоответствиис предыдущимивыводами и, как среднееиз графиков, целесообразнорекомендоватьк использованию

формулы (2.67.), (2.68.). В зависимостиот коэффициентаполноты мидельшпангоутаграфики скоростногозапаса глубиныдля всех формул,в которые входитэтот параметр,имеют такжеодинаковыйхарактерепостояннымисмещениямидля различных формул. Но с учетом предыдущих выводов целесообразно рекомендовать к использованиюформулу(1.12)в предпочтениедругим. Максимальныерасхождениязначений скоростногозапаса от осадкисудна наблюдаютсяс увеличениемосадки от0,2до 1,0м, характеризменения можносчитать практическилинейным заисключениемформул (2.63.), (2.75.), (2.77.), (2.79.), (2.87.), (2.88.).Это подчеркиваеттот факт, чтоформулы(2.94.)можно упростить,т.е. степени4,3и5,7могут бытьзаменены линейнымизависимостямис соответствующимугловым коэффициентом.С учетом предыдущихвыводов поподробностирасчетов ипростоте вычисленийцелесообразнодля практического использования рекомендовать формулы (1.12), (2.44.), (2.65.), (2.66.), (2.68.), (2.69.), (2.94.)в предпочтениедругим. Приэтом скоростнойзапас глубиныв зависимостиот глубины поформуле(2.94.)является практическипостоянным, хотя с точкизрения безопасностиплавания сувеличениемглубины еевлияние напросадку сказываетсяменьше и меньшедолжен бытьскоростнойзапас глубины.

Сувеличениемширины канала(фарватера)скоростнойзапас глубиныпри прочихравных условиях,как и следовалоожидать, уменьшается. Характер изменения скоростногозапаса глубиныпрактическиодинаковыйза исключениемвыражений(2.87.), (2.88.). Исходя изпредыдущих выводов кпрактическомуиспользованию,в зависимостиот этого параметра целесообразно рекомендовать выражения (1.12), (2.44), (2.69.).

Зависимостискоростногозапаса глубиныот основныхразмеренийсудна можно считать практическилинейными длявсех анализируемыхформул. Следовательно,из всех рассматриваемыхформул к практическому использованию можно рекомендоватьте, которыеимеют болеепростой, чтоупрощает вычисления. В качестветаких формул можно выбрать(2.65.), (2.66.), (2.68.), (2.69.)как наиболеепростые длявычислений,и расчетныеданные по этимформулам наиболееблизкие к среднимзначениям извсех анализируемыхформул.

Такимобразом, сравнительныерасчеты скоростногозапаса глубиныпоказываютв целом одинаковую качественную зависимость его величины от различныхпараметровне смотря наразличныефункциональныезависимости. Однако, численныезначения этихвеличин рас

ходятсядо50по различнымформулам. Сцелью упрощениявычисленийпредлагаетсяаппроксимироватьвыраженияскоростногозапаса глубины(2.94.) с учетом различныхфункциональныхзависимостейпараметровследующимиформулами:.

₄= K_V1V^e+ K_V2V^t (2.107.)

где:

K_V2=a₁(B_cC_B/L)^m[1+a₂(TB_c/HB_K)^K](T/(T+_i)ⁿ (2.108.)

K_V2=a₃(B_cC_B/L)^m[1+a₄(TB_c/HB_K)^K](T/(T+_i)ⁿ (2.108.)

a_i-коэффициентыаппроксимации,подлежащиеопределению;

m= 1, 2, 3;

К=1/3 ,1/2, 1,2;

n= 1, 2, 3, 4, 5;

e= 1, 2, 3;

t=2, 3, 4, 5.

Показателистепеней выражений(2.107.) - (2.109.)и коэффициентов аппроксимациинеобходимоопределитьметодами теорииидентификациииз условиянаилучшего приближения значений по выражениям(2.107.)-(2.109.)к выражениям(2.94.).

Вместес этим можнотакже использоватьвыражения скоростногозапаса глубины (2.37.) с предложенной аппроксимацией (2.66.), (2.38.), (2.69.).Числовые коэффициентыэтих выраженийтакже могутбыть уточненыметодами теорииидентификациидля приближенияк выражениям(2.94.).

1. БаскинА.С., Попков Р.А. Нормированиеосадки судовв морских портах//Судовождение/Сб. научн. тр.ЛВИМУ им. адм.С.О.Макарова,1977.- Вып.22.- С.104 - 111.

2. Баскин А.С. Расчетпроходной осадки приплавании намелководье//Мор. трансп.Сер.: Безопасность мореплавания/Экспресс-информацияВ/о "Мортехинформреклама", 1984, вып.5(165).- С.13 - 18.

3. ВагановГ.И., ВоронинВ.Ф., ШанчуроваВ.К.Тяга судов(Методика ипримеры выполнениясудовых тяговыхрасчетов).-М.:Транспорт,1986.- 199с.

4. Воробьев.Ю.Л., Гулиев Ю.М.,ЛабазниковВ.К., Элис Я.М.Экспериментальныеисследованияизмененийпосадки моделейморских судовпри движениина мелководьеи в канала//Судостроениеи судоремонт/ОИИМФ,1967.- Вып.I,- С.45 - 61.

5. ВоробьевЮ.Л., СоколовВ.Т., ЖуравицкийГ.Д.,КохановЭ.В., Ку-бачевН.А.,Лабин А.И.К вопросу онавигационныхзапасах глубиныпод килем суднапри плаваниив каналах и на мелководье//Мор. трансп. Сер.: Судовождениеи связь/ Экспресс-информацияВ/О "Мортехинформреклама",1986.- Вып.9(194).- С.1-18.

6. ВороновВ.В., Глухов А.Ф.Геометрическаяточность определенияместа суднапо двум линиямположения//Судовождение/Сб.научн. Тр.ЛВИМУ,1976.- Вып.20.-С.22.

7. ЗвонковВ.В. Судовыетяговые расчеты.-М.: Речной транспорт,1956.-323с.

8. КоваленкоД.Н. Определениебезопаснойширины канала.- Одесса:

ОВИМУ.-1983.- Рус.- Деп.В/О "Мортехинформреклама",N201 - мф.

9. КовалевА.П. К вопросуо "проседании"судна на мелководьеи в канале// Мор.

трансп. Сер.: Безопасностьмореплавания/ Экспресс-информацияВ/О "Мортехинформреклама", 1984.- Вып. 5 (165) .-С.19-22.

10. КоломийчукН.Д. Гидрография,-Л.: ГУНиО,-1975.- 470 с.

11.Кораблевождение: Практическое пособие дляштурманов/Под-ред.В.Д.Шандыбалова.-Л.: ГУНиО МО,1972.

12. КорнаракиВ.А. Маневрированиесудов.- М.:Транспорт,1979.-128с.

13. КохановЭ.В., Лабин А.И.Исследованиепросадки судов,движущихсяпо мелководному

фарватеру// Теор. и практ.модерниз.судов/ ОИИМФ.-М.: ЦРИА "Морфлот",

1981.- С.15- 21.

14. КубачевН.А., КалашниковА.С., СмокотинБ.П. Некоторыевопросы безопасностиплавания поканалам и фарватерам// Судовождение/ЛВИМУ им. адм.С.О. Макарова,1977.- Вып.22.-С. 97 - 104.

15. Лесков М.М., Баранов Ю.К., Гаврюк М.И. Навигация.- М.:

Транспорт,1986.- 360 с.

16. МастушкинЮ.М. Управляемостьпромысловых судов,- Л.: Легк.пром-ть,1981.- 232 с.

17.Методическиеуказания порасчету объявленнойи проходнойосадок судовв морских портах,-Л.: РТП -ГП ММФ,1977.

18. ПогосовС.Г. Безопасностьплавания впортовых водах. - м.:

Транспорт,1977. - 136 с.

19.Рекомендациидля плаванияБалтийскимипроливами,- Л.: ГУНиО МО,1982.- 68 с.

20. Руководство по оперативномуопределениюпроходнойосадки судовна подходныхканалах к морскимпортам/ РД31.63,01.- М.: В/О"Мортехинформреклама",1983.- 28 с.

21. Сборникзадач по управлениюсудами/ Н.А.Кубачев, С.С.Кургу-зов,М.М.Данилюк,В.П.Махин.- М.:Транспорт,1975.- 176 с.

22. Смирнов В.П. Результаты натурных наблюденийпо определению•просадки морскихтранспортныхсудов при плавании на мелководье//Мор.трансп. Сер.: Судовождениеи связь/ Экспресс-информацияЦБНТИ ММФ.-1979.- Вып.1(116).- С.1 - 17.

23. Справочник капитана дальнегоплавания/Л.Р.Аксютин, В.М.Бондарь,Г.Г.Ермолаев.-М.: Транспорт,1988.- 248 с.

24. СухомелГ.И., Засс В.М.,Янковский Л.И.Исследованиедвижения судовпо ограниченнымфарватерам.-Киев:АН УССР,1956.-163 с.

25. СухомелГ.И. Исследованиедвижения судовпо каналам имелководью.-Киев: Науковадумка,1966.- 77 с.

26. Управление крупнотоннажнымисудами/ В.И.Удалов, и др.- М.:Транспорт,1986.- 229 с.

27. Томсон П.В. К вопросуо безопасностиплавания вприбрежнойполосе// Судовождение/Сб. тр. ЛВИМУим. адм. С.О.Макарова,1976.-Вып. 19.-С. 178 - 181.

28. ТомсонП.В. Учет искаженияглубин судовогопромера намелководье//Судовождение/Сб. тр. ЛВИМУим. адм. С.О.Макарова,1979.-Вып. 24.-С. 159 - 164.

29. Томсон П.В. Учет измененияосадки гидрографическогосудна/ Запискипо гидрографии.-,1979.- N 203.- С.19 - 22.

30. ТрефиловаН.П. Оценка пределовизмененияпогрешностейприборов стечением временис использованиемграфиков готовых решений/ Запискипо гидрографии,-1978.- N 200.- С.22-26.

31. Управлениесудами и составами/ Н.Ф.Соларев, В.И.Белоглазов,В.А.Тронин идр.- М.: Транспорт,1983.- 296 с.

32. ХлебниковЛ.Л., Козырь Л.А., Бабич О.И. Допустимыеосадка и скоростькрупнотоннажныхсудов на лимитирующихучасткахБург-ско-Днепровского-Лиманскогоканала// Мор.трансп.Сер.: Судовождениеи связь/ Экспресс-информацияВ/О "Мортехинформрекла-ма",1984.- Вып.3(168).- С.1 - 6.

33. ШуваловВ.П. Исследованиеобеспечениянавигационнойбезопасностисудна н'а акватории порта: Дис. на соиск. уч. ст. к.т.н.-Л.:1974.

34. ВаськовА.С. Исследованиелинейной моделидвижения иадаптивногоуправлениясудном по траектории: Автореферат диссертации.- Л.: ЛВИМУ,1982. - 24 с.

35. ПавленкоВ.Г. Элементытеории судовожденияна внутреннихводных путях.- М.: Транспорт,1964.

36. БасинА.М., ВеледницкийИ.О., ЛяховицкийА.Г. Гидродинамикасудов на мелководье.- Л.: Судостроение,1976. - 320 с.

37. ШанчуровП.Н., СоларевН.Ф., ЩепетовА.Н. Управлениесудами и составами.- М.:Транспорт,1971. - 352 с.

38. ЖуковЕ.И., М.Н.Либенэон, М.Н.Письменныйи др. Управлениесудном и еготехническаяэксплуатация. Под редакциейА.И.Щетининой.- М.:Транспорт,1983. - 655 с.

39. ПоданевФ.И., ЩуваловВ.П. Особенностипрохода и движениясудов в условияхмелководьяи ограниченногофарватера. - В кн.:

Судовождениеи связь (Тр. ЦНИИМФ). - М.: Транспорт, 1980, вып.256, с.31-42.

40. Справочник по управлениюкораблем. ПодредакциейА.А.Александрова.- М.: Воениэдат,1974. - 510 с.

41. СоларевН.Ф. Безопасностьманеврированияречных судови составов.- М.:Транспорт,1980. - 212 с.

42. ПавленкоВ.Г. Определениенаивыгоднейшейглубины судовогохода.- М.: Речнойтранспорт,1957,

43. Нормы технологического проектирования морских портовВНТП01-78/ММФ (сДополнениемМ1, 1981 г.).- М.: ЦРИА"Морфлот",1980. - 112 с.

44. Нормы технологического проектирования морских каналовВСН19-70/ММФ (с ДополнениемМ1, 1981 г.. ДополнениеМЗ, 1983) -М.:РекламинформбюроММФ, 1971.

45. Руководство по оперативномуопределениюпроходнойосадки судовна подходныхканалах к морскимпортам. РД31.63.01-83. -М.:В/О "Мортехинформреклама",1983. - 28 с.

46. Васьков А.С. Выбор безопасныхглубин приплавании суднана мелководье.- Морскойтранспорт.Серия "Безопасностьмореплавания".Экспресс-информация.В/О "Мортехинформреклама",1983, ВЫП.2(152),с.18-22.

47. СмирновВ.П. Экспериментальныеисследованиянекоторыхвопросовбезопасностимореплаванияморских судов на мелководье.Авторефератдиссертации кандидата технических наук. -Л.: ЛВИМУ,1978. - 26 с.

48. МироновГ.П. Исследованиеусловий безопасностидвижения крупныхпассажирскихсудов на каналах. Автореферат диссертациикандидататехническихнаук. -Горький: ГНИВТ,1973.

49. НосыхинВ. Плавание намелководье.- Морскойфлот, 1975,М9, с.28-29.

50. ПоданевФ.И., ЩуваловВ.П. Обеспечениебезопасной проводки судовс предельнымиосадками.- Морскойтранспорт.Серия "Безопасностьмореплавания".Экспресс-информация.В/О "Мортехинформреклама",1983, вып.6(156),с.11-18.

51. ПоданевФ.И., ЩуваловВ.П. Проводкакрупнотоннажныхсудов в стесненныхусловиях.- Морскойтранспорт.Серия "Судовождениеи связь". Экспресс-информацияЦБНТИ ММФ, 1979, вып.1(118),с.17-20.

52.Н.А.Кубачев, С.С.Кураузов, М.М.Данимок, В.П.Махин. - М.:Транспорт,1984. - 139 с.

53. ПогосовС.Г. Швартовкакрупнотоннажныхсудов. - М.: Транспорт,1975. - 176 с.

54. ЦветковА.Н., ЕпанечниковВ.А. Прикладныепрограммы длямикро-ЭВМ"ЭлектроникаБЗ-34", "ЭлектроникаМК-56", "ЭлектроникаМК-54". -М.: Финансы истатистика,1984. - 175 с.

55. БронштейнИ.Н., СемендяевК.А. Справочникпо математике(для инженерови учащихсявтузов).- М.: ФМ,1962. - 608 с.

56. БасинА.М. Ходкостьи управляемостьсудов. - М.: Транспорт,1977. - 456с.

57. ГоловниковВ.И., СуколенковА.Е., ШанчуроваВ.К. Основыорганизацииработы флотаи портов. ПодредакциейА.Е.Суколенко-ва.- М.:Транспорт,1976. - 383 с.

58. Павленко В.Г., СахновскийБ.М., ВрублевскаяЛ.Н. Грузовыетранспортныесредства длямалых рек. Подредакцией В.Г.Павленко.- Л.: Судостроение;1985. - 288 с.

59. ПавленкоГ.Е. Сопротивлениеводы движениюсудов.- М.: Водт-рансиздат,1953.

60. ПавленкоГ.Е. Методикаопределениядопустимогорежима движениясудов на рекахи каналах.- Киев: АНУССР, 1959.- 28 с.

61. ПавленкоГ.Е., СтепановВ.А., ДудченкоО.Г. Определениеэлементовсудов для движения на каналах сосверхкритическимискоростями.- Киев: АНУССР, 1961.- 30 с.

62. Павленко Г.Е. О регулированиирежимов иавтоматизациясудовожденияна реках.- Киев: АНУССР, 1961.- 25 с.

63. ПавленкоГ.Е. Принципыи схемы автоматизациисудовожденияна реках.- Киев: АНУССР, 1962.- 46 с.

64. ПолунинА.М. Исследованиебезопасностидвижения речныхсудов на ограниченных глубинах: Авторефератдиссертациик.т.н. -Горький:ГИИВТ,1964. - 24 с.

65.Маневренностьсудов в каналеограниченнойширины и глубины.Перевод ЛДНТП,1972. - 11 с.

66.Barras В. Marine Egineering, 1979.V.84. XIноябрь, с.18-19.ПереводКаспийскогоЦПКБN160. Проблемыуправлениясудном на мелководье.

67.Kimmon P.M. Required underkeell clearance in ports.- TransportSystems and their operators in times of change.- Ship-Trans.- Pert Rotterdam,1982, p.113-195.

68.Kurgan G.O. Vessel clearance criteria for creat lakes channels.- Water Forum81. Proc. Spec. Conf.,San Francisco, Calif,10-14 aug.1981, p.449-455.

69. PoradaJ.Teoretyczne i praktyczne przeslanki ustalania dopuszezanejpredkosci statkow na torach morskich.- Technika i Cabrodarka Morska,1972, T 22, N3, 162-165. Перевод ТПП Примоморскоеотделение N46/94.

70. ВаськовА.С.,МамаевК.П.,СкороходовС.В. « Сравнительныйанализ методовопределенияскоростногозапаса глубиныпри движениисудна на мелководье».–Новороссийск:НВИМУ, 1989.-61 с.-Рус.-Деп.вВ/О»Мортехинформреклама»,№959-мф.

71. Погосов С.Г.Безопасностьплавания впортовых водах.-М.: Транспорт,1975. – 176 с.

1.Характеристикинавигационнойбезопасностиусловий плаванияна мелководье.

Если границы,установленныеюридически,или физическиеопасностиоднозначноопределяютзапретные дляплавания районы,то при плаваниив прибрежнойзоне и в условияхмелководьянавигационнаяопасность будетопределяться допустимой глубиной для соответствующегогидродинамическогорежима игидрометеорологическихусловий плавания(эта допустимаяглубина будетопределятьограждающуюизобату, запределы которойсудну заходитьне следует).

При движениикрупнотоннажногосудна на мелководьепроисходитперераспределениедавлений покорпусу и наблюдаетсядва характерныхявления -встречный потокпод днищем иу бортов суднаи изменениеволновой системывокруг судна.Встречный поток возникаетвследствиестеснения струйжидкости, обтекающейсудно, из-заограниченияпотока дномводоема, чтоприводит квозрастанию скоростейобтеканиякорпуса суднаи всех составляющихсопротивленияводы.

Дляколичественнойоценки степенивлияния мелководьяобычно используютбезразмерныевеличины: отношениеглубины к осадкеили к длинесудна, характеризующиестепень стесненияпотока по глубине;критериидинамическогоподобия потоков,которые представляютв виде числаФруда или числаФруда по глубине

Fr=V/(gL)^1/2 Fr_h=V/(gL)^1/2=Fr(L/H)^1/2 (1.1)

гдеFr - число Фруда;

Ргн - числоФруда по глубине;

V - скоростьхода, м/с;

Н - глубина,м;

L - длинасудна по ватерлинии,м;

g = 9,8 м/с²- ускорениесилы тяжести.

В зависимостиот глубины искорости ходавыделяютсяследующиережимы движения.

При числахФруда меньше0,65-0,70 (до волновойрежим на мелководье)существенной трансформации судовых волнне наблюдается,и все возрастаниесопротивленияопределяетсявстречнымпотоком. Этотрежим характерендля речныхусловий [9,129]. Для морскихусловий и судовволнообразованиеостается аналогичнымглубокой водепри числахФруда меньше0,3 [75], 0,3-0,4 [44], 0,4 [9, 129], 0,5 [23, 44].

При числахФруда 0,65-0,95 [9, 23,129], 0,7-0,8 [23, 44], 0,6-0,9 [9, 23] (докритическиескорости намелководье)угол, составляемыйгранями расходящихсяволн с направлениемдвижения судна, увеличивается,в движениевовлекаютсядополнительныемассы жидкости,и волновоесопротивлениевозрастаетпо сравнениюс движениемна глубокойводе с той жескоростью.Вблизи бортовсудна наблюдаетсяпонижениеуровня свободнойповерхностижидкости, вследствиечего увеличиваетсясредняя осадкасудна и возникаетдифферент накорму. Это явление,с которым необходимосчитатьсяв практикесудовождения,называетсяобычно динамическойпросадкой суднана мелководье. На основанииформулы Бернуллиэта просадкаопределяетсявыражением

₄=(V²₁– V²)/2g (1.2)

где ₄ - понижениеуровня поверхностиводы вблизисудна (увеличениеосадки судна),м;

V₁,V - скоростьпотока у суднаи впереди судна,соответственно,м/с. В работах[9, 23, 42, 44, 75, 129, 147] оценкаглубин, прикоторых оказываетсявлияние мелководья,определяетсяформулой

H 4T+3V²/g (1.3)

где Т - средняяосадка суднав состояниипокоя, м.

В работах[23, 132] эта глубинаоцениваетсяформулой, котораяпри переходек единицамизмерения,указанным выше,принимает вид

H 2.82TV / L^1/2 (1.4)

В статье[159] по зарубежнымисследованиямэту глубинупредлагаетсяопределятьтолько в зависимостиот геометрическиххарактеристиксудна

Н=T[4,69 + 52,68(1- _B)²], (1.5)

где _B- коэффициентполноты фактическойватерлинии(0,800-0,806 -длятанкеров;

0,75 - дляпассажирскихлайнеров;0,7 - для контейнеровозов).

Особенно заметновлияние мелководьяпри отношенииглубины к осадкеменьшем 1,5и достижениисудном такназываемойкритическойскорости,определяемойв канале поисследованиямГ.И. Сухомелаи А.М. Басина[9, 129, 132] формулой

V_KP=(8cos³((+arccos(1-m))/3))^1/2(gH)^1/2 (1.6)

ана мелководье[132]

V_KP=(2/(3K³-1)^1/2(gH)^1/2 (1.7)

где m=BT/B_KH-профильныйкоэффициент- отношениеплощади миделяк площадисечения

канала;

В - ширинасудна, м;

Вк - ширинаканала, м;

К - числовойкоэффициент,определяемыйпо специальнойтаблице [132].

В работах[23, 136] этот коэффициентаппроксимировалсяпрямой линией.Детальныйанализ позволилвыявить гиперболическийхарактер егоизменения иболее точноаппроксимировать (со среднеквадратическойпогрешностью0,004) выражением

К =1,44B/L+0,98 (1.8)

Дляприближенногоопределенияможет бытьпринято:

V_KP (gH)^1/2 (1.9)

При критическойскорости намелководье(при числе Фрударавной единице)система поперечныхи расходящихсяволн вырождаетсяв одну большуюпоперечнуюволну, перемещающуюсяперед носомсудна и аналогичнуюв кормовойоконечности.При этом имеетместо максимальноеволновоесопротивлениеи просадкасудна [23].

При значительных сверхкритических скоростях на мелководьесопротивлениеводы движениюсудна несколькоменьше, чем наглубокой воде,наблюдаетсяуменьшениесредней осадкии дифферентана корму.

В работе [23]показано, чтодля морскихкрупнотоннажныхсудов на мелководьепоявляетсяходовой дифферентна нос независимо от статическойпосадки судна.Таким образом,изменениепосадки суднапри движениина мелководьевлечет за собойуменьшениезапаса водыпод днищем.Знание этихзакономерностейпредставляетпрактическийинтерес длясудоводителей,с целью обеспечениябезопасностимореплавания.

Анализ теоретических,модельных иэкспериментальныхисследованийпо определениюбезопасныхдля плаванияглубин, выполненныйв работе [23]по многочисленнымисточникампоказывает,что ограждающаяили опаснаяизобата определяетсямаксимальнойосадкой и минимальнодопустимымзапасом глубиныпод килем судна.

Н_оп=Т_max+Н, (1.10)

гдеН_оп - опаснаяглубина (опаснаяизобата), м;

T_max^- максимальнаяосадка судна,м;

Н- суммарныйзапас глубины,м.

Суммарный запасглубины зависитот точностипромера, колебанийуровня воды,навигационныхи гидрометеорологическихусловий плавания,посадки и режимадвижения судна,и на основаниианализа исследований[6, 9, 11, 17, 18, 23, 26, 30, 44, 51, 53, 58, 60, 62, 67, 75, 76,78, 84, 90, 98-101, 107-109, 111, 118, 127, 128, 131, 132, 136, 137,139, 145, 147, 149, 152, 153, 155, -159] определяетсяследующимисоставляющими

=₀+ ₁+ ₂+ ₃+ ₄ (1.11)

где₀- поправкаглубины наколебаниеуровня воды,указанной накарте, м;

₁- минимальныйнавигационныйзапас глубины,м;

₂- запас глубинына крен судна,возникающийот ветра игидродинамическихсил,

обусловленныхизменениемкурса судна,м;

₃- запас глубинына погружениеоконечностейсудна в условияхволнения, м;

₄- скоростнойзапас глубинына изменениепосадки суднана ходу, м.

Для определенияперечисленныхсоставляющихманевренногосмещения суднас заданнойтраекториии запаса глубиныв отечественныхи зарубежныхисследованияхимеются различные методы (табличные, графические,аналитические)базирующиесяна теоретическихи экспериментальныхданных.