Введение к работе
Актуальность темы. В эксплуатации судов смешанного «река-море» плавания накоплен богатый опыт работы, как в морских районах, так и на внутренних водных путях, включая устьевые участки рек, впадающих в моря, где, исходя из особых условий этих районов, суда смешанного «река-море» плавания зарекомендовали себя наиболее успешно. К таким особым условиям можно отнести малые глубины на подходных фарватерах и наличие сгонных и нагонных течений, в результате чего устьевые участки рек подвержены значительным колебаниям уровней воды. При сгонных ветрах глубины на судовом ходу значительно уменьшаются, что вызывает дополнительные сложности для работы флота. Простои судов в ожидании проходных глубин на подходных фарватерах являются обычной ситуацией в устьевых портах. Работа судов в этих условиях связана с большими потерями при погрузке (вынуждены загружаться только на проходные осадки).
Исходя из этих специфических условий в устьевых портах суда, как правило, загружаются с минимальным дифферентом на корму или на ровный киль. Анализ существующих типовых вариантов загрузки у судов смешанного плавания показал, что у некоторых из них присутствуют варианты типовых загрузок судна с дифферентом на нос, а у другой группы судов таких вариантов не предусмотрено. В этом случае загрузка с дифферентом на нос запрещена. При этом причины запрета не обосновываются. В современных подходах к оценке маневренных характеристик судов мы встречаем ограничение «судно рассматривается в полном грузу, загруженное на ровный киль», однако это состояние является частным случаем в процессе эксплуатации судна. Во время перехода судно расходует свои запасы (топливо, воду и т.д.), в результате чего в процессе перехода посадка судна постоянно меняется. Так, если судно вышло с незначительным дифферентом на корму, то при длительном переходе может получить дифферент на нос. Поэтому очень важно знать, как эти изменения влияют на маневренные характеристики и безопасность судна.
Актуальным является вопрос и точного определения посадки судна в условиях мелководья. Интерес также вызывает вопрос
изучения характера проявления динамической просадки у судов смешанного плавания, прошедших реконструкцию, связанную с уменьшением их длины.
Вопросами приращения осадки при движении судна по мелководью занимались многие зарубежные и отечественные исследователи. Одни из методов относятся только к речным судам, другие только к морским, есть и универсальные методы расчета просадки. Для речных судов это, в первую очередь, методы В.Г. Павленко, П.Н. Шанчурова, Г.И. Сухомела и их дальнейшие разработки в виде формул А.М.Полунина и А.П. Ковалева, Г.И. Ваганова, С.Н. Короткова, Т.Г. Горнушкиной. Авторы данных методик исходили, прежде всего, из учета физического процесса, происходящего вокруг движущегося судна - процесса обтекания корпуса судна потоком воды. Однако физический процесс обтекания корпуса судна жидкостью, помимо размерений судна и отношения его осадки к глубине в районе плавания, определяется также формой корпуса судна, что не нашло отражения в методах вышеназванных авторов.
Таким образом, исследование вопросов определения характера проявления динамической просадки (на нос или на корму), расчёт её величины, влияния дифферента на маневренные качества и остойчивость судна, является неотъемлемой частью решения проблемы обеспечения безопасности плавания.
Обобщение опыта работы судов смешанного «река-море» плавания позволило определить пути, направленные на повышение эффективности работы этих судов. Одним из весьма эффективных и легко осуществимых способов снизить себестоимость перевозок грузов является увеличение их загрузки. Эти пути повышения эффективности работы судов смешанного плавания, в основном, были реализованы в конце прошлого века.
В настоящей работе предлагается новый подход к повышению эффективности работы судов смешанного «река-море» плавания и в первую очередь реконструированных судов.
Цель работы. Целью исследований является обоснование возможности безопасной эксплуатации судов смешанного «река-море» плавания при нетиповых загрузках. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выполнить анализ существующих методов определения величин динамических просадок судов и определить их пригодность для речных и смешанного «река-море» плавания судов;
исследовать характер проявления динамической просадки у реконструированных судов смешанного «река-море» плавания;
оценить влияние особенностей формы судовых корпусов на величину динамической просадки судов речного флота;
определить влияние дифферента на маневренные качества судов и их остойчивость.
Объект и предмет исследований. Объектом исследований являются речные и смешанного «река-море» плавания суда, а предметом исследований являются характеристики движения и величины динамической просадки этих судов при нетиповых загрузках.
Методология исследования. При решении задач, поставленных в диссертационной работе, использовались методы математического анализа. Обработка результатов исследований выполнена с применением пакета прикладных программ.
Научная новизна работы. Научную новизну диссертации составляют исследования, в результате которых:
определен характер проявления динамической просадки у судов внутреннего плавания, прошедших реконструкцию, связанную с уменьшением длины корпуса судна;
предложен метод определения характера (на нос или на корму) и величин динамической просадки судов внутреннего и смешанного плавания, учитывающий особенности формы корпуса судна;
определено влияние дифферента судна на характеристики движения судна на криволинейных участках пути.
Перечисленные исследования для речных и смешанного «река-море» плавания судов выполнены впервые.
Практическая значимость работы. Результатами
исследований, обусловливающими практическую значимость диссертационной работы, являются:
1) метод определения величин динамической просадки судов смешанного плавания с учетом особенностей формы корпуса;
2) расчетные зависимости для определения величин
динамической просадки реконструированных судов ;
3) обоснование возможности безопасной эксплуатации судов
смешанного «река-море» плавания при нетиповых загрузках;
4) новый подход к повышению эффективности работы
реконструированных судов смешанного плавания.
Апробация работы. Основные положения диссертационной
работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-методической
конференции профессорско-преподавательского состава,
аспирантов и специалистов ВГАВТ (г. Нижний Новгород 2013 г.), на международной научно-практической конференции «Инновационное развитие транспортно-логистического комплекса Волго-Каспийского макрорегиона» (г.Астрахань 2013г.), на научно-практической конференции «Проблемы транспортного обеспечения развития национальной экономики» (г. Пермь 2013 г.).
Реализация выполненных исследований. Основные выводы
и результаты исследований рекомендованы для практического
использования на судах отделами безопасности судоходства
компаний ООО «В.Ф.Танкер», «Средне-Волжская судоходная
компания», компании «Рио Маритайм». Метод определения
величины динамической просадки судов смешанного плавания,
разработанный автором, используется студентами
судоводительского факультета при выполнении курсовых и дипломных работ.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано семь работ общим объёмом 2,8 п. л..
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и пяти приложений. Общий объем работы составляет 145 страниц. Основная часть рукописи содержит 124 страницы, включая 30 таблиц, 19 рисунков и библиографию (91 наименование). В приложениях представлены номограммы для определения просадки судов по методам В.П. Смирнова и NPL (National Physical Laboratory), геометрические характеристики проектов судов, расчетные величины динамической просадки судов речного флота и параметров установившейся циркуляции, а также документы, подтверждающие использование результатов исследований автора.
