|
|
|
Анализ условий плаванья в условиях мелководья |
|
2.Анализ методов определения безопасной глубины и режимов плавания судна
Минимально допустимая глубина, рассчитанная по формулам (1.20), (1.21) для безопасного плавания судна сравнивается с глубиной, указанной на карте с учетом периодических колебаний, т.е. для безопасного плавания глубина, указанная на карте должна быть больше безопасной глубины (1.20)
Нк Ноп (2.1)
где Нк - глубина, указанная на карте, м.
Определению составляющих выражений (1.20), (2.1) посвящено большое количество исследований отечественных и зарубежных ученых, о чем свидетельствует обширная библиография. Основной целью настоящего исследования является проведение сравнительного анализа различных методов определения минимально допустимого запаса глубины под килем судна, и выбор наиболее простой и достоверной для рекомендации практическому использованию судоводителями .
В статье [1] все составляющие выражения (1.20) предлагается разделить на две группы в зависимости от характера их действия: случайные и постоянные. При этом случайные составляющие предлагается суммировать квадратически, а после этого складывать с постоянными составляющими. К случайным составляющим следует отнести увеличения осадки от крена и волнения.
2. 1. Определение навигационного запаса глубины.
Понятие навигационного запаса глубины рассматривается в работах [2, 26, 12, 43-45, 34, 46, 17, 1, 5, 53, 18, 19], a также зарубежными исследованиями. Как правило, в отечественных исследованиях под этой составляющей подразумевается минимальный запас глубины, обеспечивающий управляемость судна. Величина навигационного запаса в работах [34,46,19 ] и Нормах [43,44 ] (без дополнений) определяется в зависимости от длины судна и рода грунта в пределах (0,30-1,60) м. В Рекомендациях [19] также отмечается, что для больших судов датская администрация рекомендует иметь запас глубины под килем не менее 2 м.
Табличные данные в работах [43, 44, 19] хорошо аппроксимируются линейным выражением, коэффициенты которого получены методом наименьших квадратов [34, 46, 54]:
Н1=0,0053L + В1 , (2.2.)
где:
b1 - коэффициент, зависящий от рода грунта: ил, песок,
глина - 0,18;
гравий - 0,08;
скала - 0,02 м.
Таким образом, в зависимости от рода грунта по данной методике навигационный запас изменяется в пределах 0,20 м и в основном зависит от длины судна.
В работах [26, 12 , 43-45, 17, 5, 18] навигационный запас определяется в зависимости от плотности грунта в долях осадки судна от 0,03 до 0,07, т.е. выражается формулой:
Н1=а1Т (2.3.)
где а1-коэффициент пропорциональности определяется по табл. 2.1.
Таблица 2.1.
Значение коэффициента пропорциональности
навигационного запаса глубины
Род грунта в слое толщиной 0,5мНа входных фарватерахНа акватории портов1. Ил0 ,040,032. Наноснойплотный (ракушка, гравий)0 , 050 , 043. Слежавшийсяплотный (песок,глина, галька)0,060 ,054. Скальный(валуны, сцемен-тированные )0 , 070,06
Анализ значений коэффициентов пропорциональности показывает, что значение навигационного запаса в данном методе в зависимости от рода грунта будет изменяться в два раза для одной и той же осадки. Следовательно, более подробно описываются навигационные условия плавания.
В статье [2] дается анализ значений навигационного Запаса глубины по различным источникам и указывается, что первая методика соответствует заданию навигационного запаса по степени ответственности и дает завышенные значения. Это подтверждается данными проводок судов Ленморканалом [50, 51], при которых суммарный запас глубины под днищем (1.21) на различных участках канала и акватории принимался в пределах от 0,2 до 1,56 м. Задание навигационного за- паса глубины в зависимости от осадки характеризует степень опасности условий плавания.
По зарубежным данным, полученным экспериментально и по модельным испытаниям, навигационный запас в каналах , на мелководье крупнотоннажным судам рекомендуется 1 м и более, и - 0,5м для песчаных и 1,0 для скальных грунтов, что хорошо согласуется с формулой (2.3.).
Придерживаясь методологической основы нормирования осадки судов в морских портах, изложенной в статье [1] можно сделать вывод, что приведенные выше два метода определения навигационного запаса глубины не отвечают полностью понятию "Навигационный". Для гарантии безопасности плавания судов на мелководье в навигационный запас необходимо внести содержание, соответствующее его назначению. Навигационный запас должен с заданной вероятностью (порядка 0,99) компенсировать возможные погрешности всех остальных учитываемых величин, а также возможное понижение уровня за время проводки или частичной обработки судна, т.е. учитывать средние квадратические погрешности: промера и нанесения глубин на карту, колебания уровня от ветровых и приливо-отливных явлений, заиливания фарватера, определения статической осадки и удельного веса воды, определения всех составляющих выражений (1.20), (1.21). Подобный анализ на основе статистических данных по составляющим этих погрешностей приведен в работе [46], по которым навигационный запас глубины предлагается представить следующим выражением:
1=К1Н(mHK2 + m02 + mИ2 + mТ2 + m42 + m32)1/2 (2.4)
где k1Н - коэффициент вероятности, обеспечивающий квадратическое
сложение случайных переменных;
mHK2- СКП глубины, нанесенной на карту, м ;
m02- дисперсия определения величины приливо-отливных явлений, м ;
mИ2- дисперсия заиливания фарватера, м;
mТ2- дисперсия определения статистической осадки, м;
m42 - дисперсия определения скоростного запаса глубины под дни-
щем, м ;
m32- дисперсия определения волнового запаса глубины, м .
Составляющие выражения (2.4.) в работе [46] определяются на основании экспериментальных статистических данных и модельных испытаний судов с помощью графиков и таблиц, громоздкость которых не пригодна для использования судоводителями. Поэтому предлагается табличные и графические зависимости составляющих (2.4.) аппроксимировать с помощью более простых выражений, которые подбирались в соответствии с рекомендациями [55], а коэффициенты этих выражений определялись с помощью микро-ЭВМ по программам [54].
Дисперсия наносимой на карту глубины зависит от погрешностей промеров и окружения, погрешностей в работе промерного оборудования, погрешностей определения уровня моря и передаче его временным уровенным постам. Анализ функциональных зависимостей дисперсии нанесения глубин на карту по данным исследований [46] позволяет получить аппроксимирующую квадратичную функцию:
mHK2=акНк2+Вкmк2 (2.5.)
где ак,Вк - коэффициенты аппроксимации зависят от класса промера и
его подробности;
Нк - глубина, нанесенная на карте, м;
mк2 - начальная дисперсия нанесения глубин на карту, зависит
от класса промера и типа акватории, м .
Результаты аппроксимации приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Значения коэффициентов аппроксимации дисперсии глубин на карте
1 2 3 4 ... последняя
|
|
|
|
 |
НА САЙТЕ: |
|
Рефераты на CD →