главная	астрономия	гидрометеорология	имена на карте	судомоделизм
навигация	устройство НК	памятники	морпесни	морпрактика
протокол	сокровищница	флаги	семафор	традиции
морвузы	мороружие	словарик	моравиация	кают-компания

Учебник по навигации

Глава 9

СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ КОРАБЛЯ

§ 49. Циркуляция корабля. Способы учета циркуляции в прокладке

 

Способность корабля изменять направление своего движения и двигаться по криволинейной траектории под действием руля, выведенного из диаметральной плоскости, или под действием машин, или того и другого вместе называется поворотливостью. Криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести корабля, движущегося при выведенном из диаметральной плоскости руле, называется циркуляцией. Рассмотрим характер циркуляции корабля, а затем приемы учета циркуляции при прокладке.
Предположим, на корабле, следовавшем прямолинейным курсом, когда он находился в точке Н (рисунок), была подана команда о перекладке руля. На передачу, репетование рулевым и исполнение команды потребуется некоторое время, в течение которого корабль продолжает следовать прежним курсом. Как только руль будет переложен, на корабль начнут действовать гидродинамические силы, отклоняющие корму в сторону, противоположную стороне перекладки руля; в ту же сторону смещается первоначально и центр тяжести корабля (участок АВ). Курс корабля начинает изменяться в ту сторону, куда положен руль; корабль начинает поворачивать (катиться) в нужную сторону. При этом возникают гидродинамические силы, действующие на корпус корабля и вызывающие изменение направления движения. Центр тяжести корабля описывает кривую ВСД, носящую название кривой циркуляции или просто циркуляции.

 
Промежуток времени от момента подачи команды на руль до момента, когда курс корабля начинает изменяться, называется мертвым промежутком или предварительным периодом циркуляции. Расстояние ВВ', на которое центр тяжести корабля смещается в сторону, противоположную стороне поворота, называется обратным смещением корабля на циркуляции. Обычно оно не превышает половины ширины корабля и при прокладке им пренебрегают.
Продолжительность мертвого промежутка у разных кораблей неодинакова и зависит от времени, необходимого на перекладку руля, инерции корабля, влияния ветра и волнения и при неблагоприятных условиях может достигать одной минуты.

Продолжительность мертвого промежутка циркуляции штурман должен хорошо знать и всегда учитывать, с тем чтобы начало фактического поворота корабля возможно точнее совпало с рассчитанной и нанесенной на карту точкой начала поворота.
В начальный период циркуляция несколько отличается от окружности (дуга AВС) и не имеет постоянного радиуса, но после поворота на 90—120° радиус ее становится постоянным, и установившаяся циркуляция СДЕ практически представляет собой дугу окружности. Во время циркуляции диаметральная плоскость корабля не совпадает с касательной к траектории центра тяжести корабля, а составляет с ней некоторый угол Qц, называемый углом дрейфа на циркуляции; при этом нос корабля направлен внутрь циркуляции.
 

Расстояние В'Д между линией первоначального курса корабля и точкой Д циркуляции, где находится центр тяжести корабля после поворота на первые 180°, называется тактическим диаметром циркуляции (Дц). Расстояние ДЕ между точками циркуляции, соответствующими повороту на последующие 180°, носит название диаметра Ду установившейся циркуляции. Время, в течение которого корабль совершает поворот на первые 180°, носит название полупериода циркуляции и обозначается t180°.

Во время циркуляции сопротивление воды движению корабля увеличивается и фактическая скорость корабля становится меньшей, чем при том же числе оборотов гребных винтов на прямолинейном курсе. Это явление носит название потери скорости на циркуляции. Она может достигать 50—60%.

Из элементов циркуляции наибольшее значение для счисления имеют тактический диаметр и полупериод циркуляции. Тактический диаметр циркуляции обычно выражается в кабельтовых или в метрах. Он зависит от ряда факторов, к которым относятся, в частности, конструктивные особенности корабля (его длина, ширина, водоизмещение, площадь пера руля и т. д.). Для данного корабля эти факторы можно считать постоянными, а тактический диаметр—зависящим главным образом от угла перекладки руля. Чем больше угол перекладки руля, тем меньше диаметр циркуляции. На величину тактического диаметра циркуляции влияют также волнение моря и ветер; кроме того, в незначительной степени оказывают влияние также скорость хода корабля, его дифферент и осадка.

Полупериод циркуляции зависит главным образом от скорости хода корабля и угла перекладки руля. С увеличением скорости, хода и угла перекладки руля он уменьшается. При графическом счислении циркуляция учитывается, если прокладка ведется на картах масштаба I : 500 000 и крупнее. Циркуляция может учитываться графическими способами или, если их точность недостаточна, с помощью специальных таблиц.

Графический учет циркуляции основан на приближенном представлении циркуляции корабля как дуги окружности с диаметром, равным тактическому диаметру циркуляции. Величина тактического диаметра циркуляции при разных углах перекладки руля определяется на основе наблюдений, выполняемых при определении маневренных элементов корабля, и заносится в справочные таблицы штурмана. При учете циркуляции могут встречаться две частные задачи.

Задача 1.
Заданы курс и линия первоначального курса; курс, на который нужно повернуть; момент времени и отсчет лага начала поворота (они замечаются в тот момент, когда корабль начал катиться).
Найти точку конца поворота, через которую должна быть проложена линия нового курса.
Эта задача решается следующим образом (рисунок внизу слева).

На линии первоначального курса приемами, разобранными в предыдущем параграфе, наносится точка начала поворота В. Из нее в сторону поворота корабля перпендикулярно первоначальному курсу проводится прямая линия, по которой откладывается отрезок ВО, равный в масштабе карты радиусу циркуляции корабля Rц.
Из полученной таким образом точки О—центра циркуляции—раствором циркуля, равным (в масштабе карты) радиусу циркуляции, проводится дуга окружности. Затем параллельная линейка с помощью транспортира устанавливается в направлении нового истинного курса корабля и подводится так, чтобы срез линейки касался проведенной ранее окружности. Из точки касания С проводится прямая, представляющая собой линию нового курса корабля. В точке С заканчивается циркуляция, начинается новый курс. Чтобы найти точку конца поворота С более точно, из центра циркуляции опускается перпендикуляр на линию нового курса — его основание и явится точкой конца поворота.

Задача 2.
3аданы линия первоначального курса корабля и линия нового курса.
Найти точку, в которой корабль должен начать поворот, чтобы после циркуляции оказаться на заданной линии курса, и точку конца поворота.
Эту задачу приходится решать при повороте на линию створа, на ось фарватера при плавании в узкостях и т. д. Она решается следующим образом (рисунок слева внизу).

Параллельно линии первоначального курса в расстоянии от нее, равном радиусу циркуляции Rц, проводится вспомогательная прямая ЕF. На этой линии подбирается такая точка О, чтобы окружность, проведенная из нее как из центра радиусом, равным радиусу цирууляции (в масштабе карты), касалась как линии первоначального, так и линии заданного курса. Первая из найденных таким образом точек касания А есть искомая точка начала поворота; вторая В — конца поворота. Чтобы нанести эти точки более точно, из центра циркуляции О надо опустить перпендикуляры на линию первоначального курса и на линию заданного курса. Команду на руль следует подавать, не доходя до точки А на расстояние, проходимое кораблем за мертвый промежуток времени.

 

Табличные способы учета циркуляции

 
При всей простоте и наглядности графического учета циркуляции он обладает существенным недостатком — низкой точностью. Поэтому в случаях, когда необходим более точный учет циркуляции, прибегают к табличным способам. Основные зависимости, лежащие в основе табличных способов учета циркуляции, также базируются на представлении циркуляции как дуги окружности, радиус которой равен половине тактического диаметра циркуляции. Для учета циркуляции этим способом, кроме радиуса, необходимо знать следующие элементы циркуляции: 
a — угол поворота корабля (угол между линиями старого и нового курсов);
Кср — промежуточный курс;
Sa — длина пути поворота на угол a (плавание на циркуляции);
ta — время поворота на угол a;
q — курсовой угол промежуточного курса;
а — промежуточное плавание (длина линии промежуточного курса);
d1 — расстояние до линии нового курса по линии старого курса.
Соотношения, связывающие между собой эти величины, ясны из рисунка слева.

Угол поворота a — разность нового и первоначального курсов:
Треугольник ВСМ, как образованный двумя касательными и хордой, соединяющей точки касания, является равнобедренным; следовательно, < СВМ = < СМВ = q. (< - это угол). Угол a, как внешний угол треугольника, равен сумме двух внутренних углов:
 

     a = 2q,   откуда  q =  a / 2.  (157)

Следовательно, Кср = ИК1 ± q = ИК1 ± a / 2.

 Из прямоугольного треугольника ВFО

BF = d / 2 = Rц sin a / 2.

Следовательно,

d = 2Rц sin a / 2.                       (159)

Из прямоугольного треугольника ВОС

d1 = Rц tg a° / 2.                         (160)

Плавание на циркуляции определится по формуле

Sa = p Rц a° / 180° = 0,017 Rц a .          (161)
 

Расчет времени поворота в минутах производится по формуле

ta= t180 a° / 180°                       (162)
 

По выведенным формулам вычисляются рабочие таблицы циркуляции корабля, служащие для ее учета при ведении навигационной прокладки. Одной из наиболее удобных является рабочая таблица 30 циркуляции, помещенная в МТ. В каждой клетке левой части этой таблицы приведены величины: пройденное на циркуляции расстояние Sa , длина промежуточного курса d и и расстояние d1 от точки начала поворота до линии нового курса по направлению первоначального курса. В правой части таблицы дается время поворота корабля в зависимости от t180 и угла поворота a . Прокладка циркуляции на карте при пользовании рабочей таблицей осуществляется следующим образом.
 

Задача 1.

 
Заданы точка начала поворота и угол изменения курса.
Найти точку конца поворота и линию нового курса корабля.
По радиусу циркуляции Rц (кабельтовы) и углу поворота a (градусы) из таблицы циркуляции выбирается величина промежуточного плавания d.

На карте от точки В начала поворота (рисунок слева) прокладывают вспомогательную прямую ВС по направлению промежуточного курса:

Кср = ИК1 ± a / 2 (+ при повороте вправо, — при повороте влево).

По этой прямой откладывается выбранная из таблицы величина d. Найденная таким образом точка М представляет собой точку конца поворота; через нее проводится линия нового курса. Этот способ, как и рассмотренный ранее графический прием учета циркуляции, является неточным, приближенным, поскольку влияние ряда факторов (ветер, волна, рассогласование рулевых указателей) может значительно изменить величину тактического диаметра циркуляции. Поэтому в случаях, когда циркуляция должна быть учтена с повышенной точностью, прибегают к следующему приему.

В моменты начала и конца поворота замечаются отсчеты лага, рассчитывается пройденное кораблем за время циркуляции расстояние S =ол2—ол1 .
В верхней строчке (Sa) клетки таблицы,соответствующей углу поворота a°, находят число, наиболее близкое к величине S. В той же клетке выбирают величину d , которую и прокладывают по линии промежуточного курса, как и в первом способе. Если нужна особая точность, то при выборке из таблицы величины d производится интерполяция. Первый из рассмотренных выше приемов применяется чаще при предварительной прокладке, второй — для учета уже совершенного кораблем поворота.

Задача 2.

Заданы линия первоначального курса корабля и линия нового курса.
Найти точку начала и точку конца поворота.

По радиусу циркуляции Rц (каб) и углу поворота a (град) из таблицы выбирается промежуточное плавание d. Отрезок d по направлению Кср вмещается между линиями первоначального и нового курсов (верхний рисунок). Чтобы найти точку A, где должна быть подана команда на руль, от точки В в сторону, обратную движению корабля, откладывается расстояние АВ, проходимое кораблем за мертвый промежуток.