: Буксировка аварийного судна в ледовых условиях
Рисунок 2.5 - Характер зависимости ледовой технической и эксплуатационной скорости ледокола от сплоченности (С) и толщины льда (H) при автономном плавании
Скорость судна более всего зависит от сплоченности и толщины льда. Чем меньше сплоченность льда, тем большую часть пути судно проходит по чистой воде; чем больше толщина льда, тем сложнее преодолевать тот или иной участок пути. На рис.2.5 наглядно показано, как с увеличением сплоченности и толщины льда скорость движения ледокола быстро падает. В условиях эксплуатации влияние других характеристик льда (разрушенности, торосистости, сжатия) на скорость судна учитывается с помощью соответствующих поправок.
В основу разделения ледяного покрова как среды плавания на два типа положены преобладающие горизонтальные размеры льдин: льды с большой протяженностью (припай, обширные и большие поля дрейфующего льда), часто именуются сплошным льдом; льды малых протяженных размеров (мелкобитый и тертый лед).
Во льдах первого типа судно продвигается, взламывая их носовой частью; больше всего сказывается на скорости движения толщина и прочностные свойства ледяного покрова.
Рисунок 2.6 - Характер изменения сопротивления льда движению судна Rл в зависимости от средних размеров льдин r (AB, DC - соответственно мелкобитого и сплошного льда)
Движение во льдах второго типа происходит в основном посредством раздвигания льдин, и основная часть сопротивления льда определяется потерями кинетической энергии при ударах о льдины, а также работой, затрачиваемой на раздвигание и притапливание льдин. Как правило, в реальных условиях преобладают льды средних горизонтальных размеров. На рис.2.6 отчетливо видно, что сопротивление льда движению судна резко возрастает с увеличением горизонтальных размеров льдин, при этом характер зависимости определяется скоростью судна.
С какой же скоростью транспортному судну следовать во льдах? Ответ один - с безопасной, т.е. возможно большей скоростью, при которой судно, случайно ударившись о лед или намеренно нанеся удар в лед, не получит серьезных повреждений корпуса. Но дать общую рекомендацию для всех типов транспортных судов невозможно. Во-первых, почти всегда трудно четко оговорить, о каких условиях ледового плавания идет речь. Например, нельзя сказать, что при сплоченности льда 4 балла скорость судов класса УЛ должна быть непременно около 7 уз. Если судно идет в мелкобитых льдах, такая скорость, безусловно, будет безопасной; если же на пути то и дело встречаются поля или обломки тяжелого многолетнего льда, судно рискует получить повреждение. Данная ситуация во многом зависит еще от условий видимости на пути судна. При плавании в более сплоченных льдах количество факторов, от которых зависит безопасная скорость, возрастает и ответить на вопрос, с какой скоростью следовать судну, еще более затруднительно.
Для иллюстрации изложенного выше отметим, что, по оценкам специалистов, удар о льдину толщиной 100 см и весом 50 т, например, для судов типа "Волголес" (категория Л1) может привести к повреждению корпуса при скорости свыше 14,8 уз. Если же льдина весит 3000 т и имеет толщину 200 см, предел скорости снижается до 1,9 уз. Ясно одно - при плавании во льдах не может быть понятия опасной или безопасной скорости без учета конкретной обстановки.
Кроме того, следует помнить, что предел безопасной скорости транспортного судна зависит от величин инерции поступательного движения судна: чем больше инерция, тем меньше предел безопасной скорости. В свою очередь инерция судна тем больше, чем больше его водоизмещение. Предел безопасной скорости, с одной стороны, зависит от конструкции, прочности и водоизмещения судна, а с другой - от характера преодолеваемого льда и условий видимости. Таким образом, вопрос о пределе безопасной ледовой скорости каждого судна в конкретных природных условиях должен решаться самими судоводителями на основе опыта плавания во льдах.
Некоторые общие правила для выбора скорости движения транспортного судна в условиях хорошей видимости:
для оценки льда следует руководствоваться приемами, изложенными в гл.1;
надо учитывать, что при уменьшении скорости судна ухудшается его маневренность, а значит, и вероятность столкновения со льдом;
при плавании в редких льдах, примерно равномерно распределенных по поверхности моря, судно может следовать почти без снижения скорости, если оно имеет нормальную поворотливость и управляется опытными рулевыми;
при плавании в разреженных льдах в связи с повышением сплоченности судну приходится больше лавировать между отдельными льдинами или пятнами льда; в этом случае целесообразно применять способ движения, называемый "со стопом" - судно, двигаясь при гаснущей инерции, для сохранения поступательного движения и управляемости дает время от времени на непродолжительное время малый ход вперед;
при плавании в сплоченных, но доступных для прохода судна льдах (мелкобитых) ход машины можно довести до полного; необходимо обходить тяжелые льдины.
При выборе скорости движения и выполнении маневра во льдах большая роль принадлежит рулевому. Поэтому при маневрировании во льдах рулевому следует давать лишь общее направление движения, указывая на характерные ориентиры.
При маневрировании судна во льдах рулевой должен соблюдать следующие правила:
когда дается задний ход, не ожидая команды, ставить руль прямо;
не перекладывать руль после заднего хода до тех пор, пока судно не получит движения вперед;
при столкновении со льдом брать льдину только на форштевень;
не прижиматься вплотную к тяжелым льдинам во избежание ударов судна об их острые углы;
избегать крутых поворотов в тяжелых льдах;
при форсировании перемычки для удержания судна на курсе заранее переложить руль в сторону тяжелого льда, в противном случае нос судна уклонится в сторону слабого льда;
при движении в сплоченных льдах избегать лишних перекладок руля, стремясь направить судно по линии наименьшего сопротивления.
Соблюдение перечисленных правил позволит судоводителю держать скорость судна во льдах до максимально допустимой. Последнее исключительно важно как для безопасности прохождения, так и ускорения оборачиваемости транспортных судов и повышения эффективности их использования.
2.5 Счисление пути судна во льдах
За последние одно-два десятилетия в районах традиционного ледового плавания существенным образом улучшилось навигационное оборудование. Развитие получили радиотехнические и космические навигационные средства, использование которых позволяет с большой уверенностью располагать курсы судов во льдах вне видимости берегов. Это, конечно, снизило значение традиционных методов счисления пути судна во льдах, но еще полностью не освободило судоводителя от их применения. До сих пор в ряде ледовитых акваторий радиотехнические и космические средства пока отсутствуют и здесь по-прежнему велико значение традиционных методов.
До настоящего времени существовал единственный способ счисления при плавании во льдах, предложенный еще в начале века адмиралом С.О. Макаровым, - так называемое пятиминутное счисление. Можно сказать, что пятиминутное счисление явилось порождением того времени, когда средства навигационного оборудования ледовитых акваторий имели слабое развитие. Тем не менее и в последние годы этот способ успешно применялся судоводителями, если не было возможности получить обсервованное место судна.
Сущность пятиминутного счисления весьма проста: при следовании судна во льдах вахтенный штурман по истечении каждой пятой минуты фиксирует курс и скорость судна, на основании которых вычисляется генеральный курс и путь судна за час или 30 мин. В результате получают счислимое место судна на конкретный момент времени.
Целесообразно соблюдать следующие положения:
курс судна регистрируется с точностью до 1°, при этом учитывается преобладающее движение в течение 5 мин;
скорость судна определяется на глаз и лишь время от времени, особенно по мере существенного изменения ледовых условий, корректируется с помощью точных способов (о них будет сказано дальше);
фиксируется общая характеристика состояния льда, что позволяет при необходимости контролировать записи о скорости судна.
Далее производится обработка записей элементов счисления за час или за 30 мин: с точностью до 1 кб рассчитываются расстояния, пройденные за каждые 5 мин плавания; курсы, определенные по гирокомпасу, прокладываются на миллиметровке и сводятся в генеральный курс (тем самым устанавливается пройденное по нему расстояние); вводится поправка на величину дрейфа судна за рассматриваемый период времени; генеральный курс и путь переносятся на путевую карту, определяются координаты судна.
Главный недостаток способа пятиминутного счисления - он отнимает у вахтенного штурмана много времени и отвлекает его от непосредственного управления судном. В связи с этим были предложены различные способы упрощения вычисления генерального курса и пути судна, в частности, использование планшетов типа круга Севастопольской морской обсерватории (СМО) в такой последовательности:
против индекса устанавливается соответствующее "первому" курсу деление шкалы подвижного прозрачного диска и от центра в направлении индекса откладывается соответствующий этому курсу путь;
против индекса устанавливается "отсчет", соответствующий "второму" курсу, и от конца первого вектора откладывается соответствующий "второму" курсу путь параллельно линии "центр круга - индекс";
аналогичным образом откладываются все последующие курсы;
конец последнего вектора устанавливается на линии "центр круга - индекс" и по отсчету против индекса определяется генеральный курс. Расстояние от центра круга до конца вектора в масштабе построений будет отражать путь судна. Масштаб построений определяется в зависимости от скорости движения: при малой скорости целесообразно использовать более крупный масштаб (5 мм - 1 кб), при большой скорости - более мелкий масштаб (10 мм - 1 миля). Применение планшета типа круга СМО существенно облегчает работу штурмана. При отсутствии планшета его можно изготовить на любом судне.
При плавании транспортного судна во льдах сплоченностью 6-9 баллов при скорости до 6 уз можно успешно использовать планшет, сочетающий в себе параллельную линейку, транспортир, циркуль и таблицы для расчета пройденного расстояния (рис.2.6). Планшет представляет собой круг диаметром 200 мм. По его окружности нанесена градусная шкала. По радиусу круга от его центра в направлении 360° сделана прорезь шириной 2 мм. В секторе круга нанесена номограмма пройденного расстояния в зависимости от времени (до 10 мин) и скорости (до 6 уз). Вдоль прорези нанесена шкала "кабельтовы". Для учета циркуляции на круге имеются отверстия, соответствующие радиусам циркуляции 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 и 2,5 кб. Прокладка пути судна во льдах с помощью данного планшета производится в такой последовательности: планшет накладывается на миллиметровую бумагу с фиксацией центра круга в произвольно выбранной точке; отсчет курса судна по градусной шкале совмещается с вертикальной линией, проходящей через выбранную точку, прорезь на круге покажет направление курса; на номограмме от шкалы времени по минутам, пройденным данным курсом, следует идти параллельно прорези до пересечения с линией скорости, с которой судно шло на данном курсе; из точки пересечения линии времени и линии скорости по линии, параллельной шкале времени, нужно идти в сторону выреза - на шкалу "кабельтовы"; по расстоянию от центра круга до найденной точки определяется путь, пройденный судном на данном курсе; подобная операция повторяется для следующего курса, причем конец предыдущего отрезка пути явится началом последующего; через час или 30 мин крайние точки на миллиметровой бумаге соединяются. Это и будет генеральный курс и пройденный по нему путь.
Рисунок 2.6 - Планшет для ведения прокладки пути судна при плавании во льдах
Как показал опыт, использование данного планшета значительно облегчает работу штурмана, сокращая время расчетов генерального курса и пути в 2-3 раза. Планшет можно изготовить самостоятельно по образцу в масштабе радиуса 1 кб в 1 см.
Необходимым условием безаварийного судовождения во льдах является знание скорости судна в любой момент времени. При ледовом плавании вдоль побережья в условиях постоянного радиолокационного и визуального контакта с берегом имеется возможность определить место судна с круговой ошибкой 1-4 кб. При отсутствии такого контакта, а также ненадежности радиотехнических средств возникает проблема измерения скорости судна во льдах. Знание скорости важно и при пятиминутном счислении пути судна во льдах, когда требуется корректировка глазомерных определений скорости уточненными данными.
В ходе практики ледового плавания выработан ряд способов определения скорости судна во льдах. Одним из основных принципов является измерение промежутка времени, за которое судно проходит определенное расстояние (базу). В качестве базы используется вся длина судна.
Определение скорости судна этим способом происходит таким образом: впереди по курсу выбирается какая-либо приметная льдина; когда эта льдина поравняется с форштевнем, включается секундомер; когда льдина поравняется со срезом ахтерштевня, секундомер останавливается; по пройденному расстоянию L (длине судна) и времени его прохождения t определяется скорость судна.
Для упрощения этих расчетов можно составить таблицу, на основании которой по времени прохождения длины данного конкретного судна получают скорость движения. Иногда для определения скорости движения судна в узлах используют соотношение 2L/t, точность которого вполне удовлетворительная - 0,1 уз.
Рисунок 2.7 - Общий вид визиров на борту судна для определения скорости хода во льдах
Чтобы избежать ошибок в определении начала или конца измерения скорости, на судах ледового плавания снаружи крыльев мостика по каждому борту устанавливаются визиры (рис.2.7). Порядок определения скорости судна по визирам аналогичен изложенному выше с той лишь разницей, что вместо длины судна определяется расстояние между визирными линиями, отсекающими отрезок пути на льду на уровне действующей ватерлинии. Следует только учитывать, что мерное расстояние зависит от осадки судна, поэтому целесообразно иметь таблицу мерных расстояний между визирными линиями с учетом загруженности судна.
В практике ледового плавания для определения скорости судна используются радиолокационные станции. Однако для получения достаточной точности измерений при использовании РЛС необходимо удержание судна на курсе, что при плавании во льдах не всегда возможно. Кроме того, на экране РЛС трудно идентифицировать выбранную отметку вследствие однообразия изображения льда. При использовании РЛС для определения скорости судна наиболее удобен и точен способ, когда отметка на экране выбирается на курсовых углах 0 или 180°. На пятимильной шкале этот способ дает удовлетворительные результаты.
Для измерения скорости судна во льдах могут использоваться индукционные лаги, отличительной особенностью конструкции которых является приемное устройство, не выступающее за корпус судна. Последнее обстоятельство имеет большое значение в условиях ледового плавания. Следует только помнить, что индукционные лаги проектировались как измерители относительной скорости для плавания по чистой воде, поэтому в условиях ледового плавания при определении скорости судна возможны погрешности, вызванные изменением поля скоростей обтекания приемного устройства, намагниченности корпуса судна (влияние ударов о лед), магнитной проницаемости среды и другие. Эти явления недостаточно пока изучены, и опыт использования индукционных лагов при плавании во льдах еще невелик.
Рисунок 2.8 - Движение отметки на экране РЛС вблизи траверзных курсовых углов при постоянном курсе судна
Для измерения скорости судна во льдах перспективными можно считать лаги, работа которых основана на эффекте Допплера. Как известно, допплеровские лаги в зависимости от диапазона используемых частот и среды, в которой распространяются излученные и отраженные колебания, делятся на гидроакустические и радиолаги.
