Термин “скоростное проседание” обозначает разность между глубинами под килем движущегося судна и судна, не имеющего хода относительно воды. Причиной скоростного проседания судна является следующий физический процесс, происходящий вокруг движущегося судна.
При рассмотрении движения судна относительно воды можно в равной степени говорить о движении воды относительно судна. Таким образом, частицы воды, встречающие на своем пути корпус судна, вынуждены его огибать вдоль бортов и днища.
Поскольку вода обладает свойством неразрывности, то вытесняемые в стороны частицы воды, двигаясь по криволинейной траектории, за то же самое время должны пройти больший путь чем частицы, движущиеся по прямой. Следовательно, скорость частиц, огибающих судно, выше скорости частиц, движущихся по прямой.
Кроме того, эти частицы, находившиеся в состоянии покоя относительно грунта, образуют поток, движущийся относительно грунта в направлении, встречном направлению движения судна.
Минимальная глубина, необходимая для безопасного плавания судна на мелководье (Нбез), определяется следующим выражением:
Нбез = dк + Δdк + Δdв + Δdкр + Z, м
где,
dк – осадка судна кормой, м;
Δdк – просадка кормы судна, м; Δdк = αΔdср, м;
α - коэффициент, зависящий от соотношения длины и ширины судна;
Δdср - средняя осадка судна;
Δdв – увеличение осадки на волнении, м; Δdв = 0,6 hв, м;
hв - высота волны, м;
Δdкр – увеличение осадки от крена судна, м;
Z – запас воды под килем, который должен составлять не менее 1 м
| L/B | 3 - 5 | 5 - 7 | 7 - 9 |
| α | 1,5 - 1,25 | 1,25 - 1,1 | 1,1 |
.
Увеличение осадки судна при крене
Таблица для определения увеличения осадки судна от угла крена
Номограмма для определения просадки судна по методу NPL
Крупнотоннажные суда, имеющие полнообводные формы корпуса (Св ≥ 0.8), при движении на мелководье проседают больше носом, чем кормой. Для определения скоростного проседания таких судов можно воспользоваться номограммой NPL (National Phisical Laboratory).
Поле вызванных скоростей не симметрично относительно миделя, следовательно, не симметрично и поле давления воды вдоль движущегося судна (рис.2).
В носовой части формируется поле повышенного давления за счет лобового сопротивления формы корпуса, замедляющего набегающий поток. В кормовой части замедление потока, огибающего судно, (а следовательно, и повышение давления) происходит за счет влияния “попутного потока”, движущегося вместе с судном.
Однако, работа винта, создающего дополнительное разряжение воды у кормовой оконечности, существенно влияет на результирующую величину поля давлений.
Участки повышенного давления в носовой и кормовой оконечностях имеют разную природу и разные величины, зависящие от многих параметров погруженной части корпуса.
Несимметричность поля давления вдоль корпуса приводит к тому, что скоростное проседание происходит с изменением дифферента судна. Для большинства судов, имеющих обычную конфигурацию корпуса (без носового бульба), характерно проседание с дифферентом на корму.
Скоростное проседание с дифферентом на нос характерно для крупнотоннажных судов. Результаты натурных испытаний показывают, что у судов с коэффициентом общей полноты Св > 0.8 проседание носовой оконечностью больше, чем кормовой.
При выходе судна на мелководье скоростное проседание увеличивается в сравнении с проседанием на глубокой воде. Причин тому несколько. Одной из причин является меняющаяся картина волнообразования.
В общем случае движущееся судно образует две системы волн: поперечную, распространяющуюся перпендикулярно диаметральной плоскости судна, и систему волн, образующую сектор.
Ширина волнового сектора зависит от значения Fr. На мелководье, по мере приближения скорости судна к критическому значению, угол между ДП судна и фронтом расходящихся волн увеличивается.
При достижении скорости судна значения, близкого к критическому (Fr » 1), обе системы волн вырождаются в две поперечные волны - носовую и кормовую
Образовавшиеся поперечные волны имеют значительную амплитуду. У судов с обычными обводами корпуса носовая волна располагается под носовой оконечностью, а кормовая волна - несколько позади кормовой оконечности. Это приводит к тому, что носовая оконечность всплывает на волне с увеличением дифферента на корму.
Другой причиной дополнительного проседания судна на мелководье является малый запас воды под килем. Как уже говорилось, частицы воды, огибающие корпус, движутся с большей скоростью, образуя поле вызванных скоростей (встречный поток).
Если поле вызванных скоростей достигает грунта, то там возникает пограничный слой, где силы трения притормаживают встречный поток воды
Но для того, чтобы то же количество воды успевало проходить под днищем, скорость потока увеличивается. А увеличение скорости потока под днищем приводит к дополнительному падению давления в этом районе, что и приводит к дополнительному проседанию корпуса.
При движении судна на мелководье с ограниченной акваторией (в узкости) на поле вызванных скоростей оказывают влияние не только дно, но и стенки канала.
В результате этого воздействия перепады поля давлений вокруг судна имеют большую амплитуду, чем в условиях неограниченной акватории.
Дополнительное падение давления приводит к дополнительному проседанию. Четкой границы между мелководьем с неограниченной и ограниченной акваторией нет. Дополнительным параметром при оценке поведения судна в мелководном канале служит отношение:
wк / wД ,
где,
wк - площадь поперечного сечения канала,
а wД - площадь поперечного сечения погруженной части мидель-шпангоута.
Ощутимое влияние узкости на проседание начинает сказываться при wк / wД < 12
