Определение места судна по снс «навстар».

В спутниковой системе «НАВСТАР» используется дальномерный метод определения места объекта. В этом методе навигационным параметром является наклонная (топоцентрическая) дальность р до спутника. Ей соответствует изоповерхность в виде сферы с центром, сов­падающим с ИСЗ, и радиусом, равным измеренной дальности.

При пересечении сферической изоповерхности с поверхностью Земли получим изоли­нию, соответствующую измеренной дальности до спутника, - окружность сферического радиу­са D. Его можно получить из ΔS₀OK: р² = R²+(R+H)² - 2R(R+H) * cosD; cosD =1-p² –H² / 2(R²+RH)

Градиент этой изолинии g = cos h_s, где: h_s -видимая угловая высота ИСЗ над горизонтом.

Для определения места необходимо иметь несколько изолиний. Их можно получить, выпол­нив наблюдения нескольких ИСЗ или повторные наблюдения одного и того же низкоорбитального ИСЗ через небольшие промежутки времени.

Топоцентрическая дальность может быть измерена пассивным методом. Пассивный метод состоит в определении р по времени \ распростра­нения радиосигнала от спутника до приемника:

p = c(t + бt),

где б_t - поправка к отсчету времени t из-за сдвига временных шкал часов спутника и прием­ника. Для измерения дальности р пассивным мето­дом с высокой точностью на спутнике и на судне должны быть высокостабильные генераторы частоты.В CHC «HABCTAP» для определения места

судна Одновременно принимают данные не менее чем от трех ИСЗ.

При пересечении трех изолиний (окружностей) на поверхности Земли получается тре­угольник погрешности из-за присутствия в измеренных расстояниях р постоянных ошибок cot. Место судна находится в точке пересечения биссектрис вершин треугольника погрешности. Найдя место судна (), можно найти и постоянную ошибку сдт. из-за расхождения времен­ных шкал ИСЗ и ПИ. Таким образом, по одновременным наблюдениям трех ИСЗ можно полу­чить координаты места судна и поправку 6_t за расхождение временных шкал. Если ставится задача определить высоту h нахождения объекта над поверхностью Зем­ли, то необходимо одновременно наблюдать не менее четырех ИСЗ.

3. Плавание в условиях ветра. Потеря управляемости 1-го, 2-го рода

Поток воздуха, действующий на надводную часть судна, имеющего скорость VX, со стороны носового курсового угла создает поперечную аэродинамическую силу Ау. Точка ее приложения смещена от ЦТ вперед по ДП, т. е. навстречу потоку воздуха, на расстояние ℓА. В связи с этим создается момент АУ ℓА, стремящийся развернуть судно в направлении увеличения qW, т. е. носом от ветра. В то же время сила Ау создает поперечное движение со скоростью VY, благодаря чему судно движется относительно с углом дрейфа «a0». Косое натекание потока воды на подводную часть корпуса с углом атаки, равным углу дрейфа, приводит к появлению поперечной гидродинамической силы Ry, точка приложения которой смещена от ЦТ вперед до ДП навстречу потоку на расстояние ℓR. Гидродинамический момент Rу* ℓR. стремится развернуть судно в направлении увеличения угла дрейфа, т. е. носом к ветру. Таким образом, очевидно, что аэро- и гидродинамический моменты в рассматриваемом случае имеют разные знаки. Если при этом учесть, что силы Ау и Ry уравновешивают друг друга и (если не учитывать сравнительно небольшую боковую силу руля PPY) приблизительно равны по абсолютной величине, то сравнительные величины их моментов полностью определяются значениями плеч ℓA и ℓR.. Величины этих плеч, как известно, зависят от углов атаки g°w и а°. Чем меньше угол, тем больше плечо, причем при одинаковых углах атаки величина смещения точки приложения гидродинамической силы примерно в 2 раза больше, чем аэродинамической. Результирующий момент при носовых курсовых углах ветра является разностью аэро- и гидродинамического моментов, поэтому он обычно не очень велик, что позволяет удерживать судно на заданном курсе с помощью переложенного на некоторый угол руля, создающего поперечную силу PPV и момент МP= PPY*L/2. Следует, однако, отметить, что при сильном ветре результирующий момент, разворачивающий нос судна на ветер, будет все же значительным по величине, и если скорость судна при этом невелика, то момент руля, пропорциональный квадрату скорости судна, может оказаться недостаточным для удержания судна на курсе. Явление, связанное с невозможностью предотвратить разворот судна на ветер, называется потерей управляемости первого рода. При очень сильном ветре или очень малой скорости судна возникает большой угол дрейфа (напомним, что угол дрейфа пропорционален отношению скорости кажущегося ветра и скорости судна по курсу— W/VX), что приводит к уменьшению плеча гидродинамической силы ℓR., т. е. к сближению точек приложения поперечных аэро- и гидродинамической сил. При этом результирующий момент становится меньше, и судно снова обретает способность удерживаться на заданном курсе. При дальнейшем увеличении отношения W/VX и возрастании угла дрейфа наступает ситуация, когда плечо гидродинамической силы ℓR. становится меньше плеча аэродинамической силы ℓA. и судно вместо наблюдавшегося ранее стремления к ветру, начинает проявлять тенденцию уваливать под ветер. Для удержания на курсе в этой ситуации потребуется уже перекладка руля не под ветер, а на ветер.Дальнейшее увеличение отношения W/VX и угла дрейфа приводит, в конечном счете, к невозможности удерживать судно от уваливания под ветер, и наступает потеря управляемости второго рода.

 

Конструктивное обеспечение непотопляемости судна и его виды. Требования регистра к непотопляемости

Непотопляемость, которая является одним из важнейших качеств судна, обеспечивается конструктивными и предупредительными организационно-техническими мероприятиями.

Конструктивно непотопляемость обеспечиваю, разделяя корпус судна на ряд отсеков с помощью водонепроницаемых переборок, палуб и платформ. Палубу, до которой доходят главные водонепроницаемые переборки, принято называть палубой переборок. Конструктивно непотопляемость судна обеспечивается также устройством на судне осушительных систем, мерительных труб, водонепроницаемых закрытий и т.п. Большое значение дпя обеспечения запаса плавучести, остойчивости и прочности судна после затопления отсеков имеет также правильный выбор соотношений главных размерений судна.

Не менее важное значение для обеспечения непотопляемости имеют предупредительные организационно-технические мероприятия. Наиболее важными из них являются: правильная организация личного состава в борьбе за непотопляемость; систематическая и тщательная подготовка по вопросам непотопляемости; поддержание в исправном состоянии всех водонепроницаемых закрытий (дверей, люков, горловин, иллюминаторов); строгое соблюдение инструкции по приему и расходованию жидких грузов, балластировки судна в условиях штормовой погоды и устранению свободных поверхностей жидких грузов; регулярный контроль водонепроницаемости корпуса судна путем замеров уровней жидкости в льяльных колодцах и танках двойного дна.

В аварийной ситуации личный состав борется с распространением воды и добивается восстановления остойчивости и спрямления поврежденного судна (уменьшение его крена и дифферента). Особенно важно сохранить достаточную положительную остойчивость после аварии. Известно, что потеря судном плавучести в результате постепенного затопления является процессом относительно медленным; опрокидывание же судна вследствие потери остойчивости происходит неожиданно и обычно влечет за собой гибель судна и человеческие жертвы.

Таким образом, обеспечение непотопляемости транспортного судна охватывает большой комплекс вопросов как теоретического, так и практического характера, решение которых представляет значительные трудности.

В зависимости от характера затопления различают три категории затопленных отсеков: отсек первой категории, затопленный полностью; отсек второй категории, затопленный частично (имеющий свободную поверхность жидкости), но не сообщающийся с забортной водой; отсек третьей категории, затопленный частично и сообщающийся с забортной водой через пробоину в наружной обшивке.

Наиболее просто выполняются расчеты посадки и остойчивости поврежденного судна после затопления отсеков первой и второй категории. Так при затоплении отсеков первой категории проникшая в них забортная вода может рассматриваться как принятый на судно твердый груз; тогда элементы посадки и остойчивости судна могут быть определены по формулам, по которым определяют эти элементы при приеме твердого груза.

В случае затопления отсеков второй категории вода в них может рассматриваться как жидкий груз, принятый на судно. При этом должно быть учтено влияние его свободной поверхности на остойчивость.

Особенно сложны расчеты при затоплении отсека третьей категории, имеющего свободную поверхность и сообщающегося с забортной водой через пробоину. В этом случае количество воды в отсеке изменяется при изменении посадки судна, а посадка, в свою очередь, зависит от количества влившейся воды. Такие расчеты выполняются только в процессе проектирования судна.

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ МОРСКИХ СУДОВ

В нашей стране непотопляемость гражданских морских судов регламентируется требованиями, изложенными в части V "Правил классификации и постройки морских стальных судов" Регистра. Эти требования составлены с учетом положений Международной конвенции по охране человеческой жизни на море 1960 г.

Согласно Правилам, судно считается удовлетворяющим требованиям к посадке в поврежденном состоянии, если расстояния между его главными поперечными переборками не превышают допустимой длины отсека, определяемой по кривой допустимых длин отсека. Если фактор подразделения не равен единице, половине или одной трети, то при проектировании судна, независимо от проверки расположения поперечных переборок, должны быть выполнены расчеты его посадки с затопленными отсеками. Результаты расчетов должны показать, что аварийная ватерлиния ни в одной точке не пересекает предельной линии погружения.

Правилами выдвигается ряд требований к остойчивости поврежденного судна. Эти требования считаются выполненными, если при затоплении одного, двух или трех любых смежных отсеков (в зависимости от значения фактора подразделения) начальная поперечная метацентрическая высота, определенная методом постоянного водоизмещения, составляет не менее 0,003 ширины судна или 0,05 м (смотря по тому, что больше).

Правила указывают также, что угол крена поврежденного судна при несимметричном затоплении до спрямления не должен превышать 15°, а после спрямления - 7° для пассажирских судов и 12° для прочих судов.

Аварийная ватерлиния должна проходить до спрямления, по крайней мере, на 0,3 м ниже отверстий, через которые возможно дальнейшее распространение воды по судну, а после спрямления - ниже предельной линии погружения.

Диаграмма статической остойчивости поврежденного судна должна иметь достаточную площадь участков с положительными плечами. При этом в конечной стадии затопления, а также после спрямления требуется обеспечить значение максимального плеча статической остойчивости не менее + 0,1 м, а протяженность части диаграммы с положительными плечами при симметричном затоплении не менее 30°, и при несимметричном 20°.