Продвинутый Калькулятор Ship Squat & UKC
| Гидродинамический фактор | Обозначение | Расчетное значение | Навигационная оценка |
|---|---|---|---|
| Использованный коэффициент полноты | Cb | 0.820 | Танкерный / Балкерный тип корпуса |
| Критическая скорость волны (мелководье) | Vcr | 24.2 уз | Докритический безопасный ход |
| Число Фруда по глубине | Fnh | 0.43 | < 0.60 (Зона линейной гидродинамики) |
| Фактор блокировки канала | S (As / Ac) | 0.245 | Умеренное стеснение фарватера |
| Статический запас под килем | UKC stat | 2.50 м | В состоянии покоя (H - T) |
| Динамический запас под килем | UKC dyn | 1.65 м | 12.2% от осадки (Норма) |
1. Физическая природа эффекта Squat (Просадки судна)
При движении судна по мелководью вода, вытесняемая корпусом, устремляется назад по бортам и под днищем со повышенной скоростью. Согласно уравнению Бернулли, возрастание скорости потока вызывает резкое падение гидродинамического давления под днищем судна, порождая эффект подсоса ко дну и вертикальное оседание корпуса.
2. Влияние формы корпуса на дифферент (Trim Rule Dr. Barrass)
- Cb > 0.72 (Танкеры, Балкеры): Центр гидродинамического подсоса смещен вперед. Судно оседает носом (Bow Squat), снижая запас под форштевнем.
- Cb < 0.68 (Контейнеровозы, паромы): За счет острых обводов носа максимальное разрежение образуется в корме. Судно оседает кормой (Stern Squat).
- 0.68 ≤ Cb ≤ 0.72: Наблюдается практически равномерное оседание (Even Keel).
3. Критическая скорость и число Фруда (Fnh)
Скорость распространения волны на мелководье равна Vcr = √(g · H). При приближении скорости судна к 0.70 · Vcr (Fnh > 0.65) судно входит в транскритическую зону: волновое сопротивление лавинообразно нарастает, просадка удваивается, возможна потеря управляемости. Рекомендуется удерживать V < 0.60 · Vcr.
4. Рекомендуемые критерии безопасности UKC
- Открытое море: UKC dyn ≥ 20% от статической осадки (или ≥ 1.5–2.0 м).
- Канал / Портовые воды: UKC dyn ≥ 10% от статической осадки (или ≥ 1.0 м).
- ВНИМАНИЕ: При наличии ветрового волнения или бортовой качки к динамической осадке необходимо дополнительно прибавлять амплитуду качки!
Гидродинамическая просадка судна (Ship Squat) и расчет динамического запаса под килем (UKC)
Плавание в стесненных водах, подходных каналах и на мелководье сопряжено с серьезным навигационным риском — касанием или посадкой на мель вследствие гидродинамической просадки корпуса (Ship Squat). В соответствии с международными требованиями SOLAS Chapter V (Regulation 34), IMO Resolution A.893(21) и рекомендациями ICS Bridge Procedures Guide, штурманский состав обязан непрерывно контролировать соотношение глубины к осадке (H/T) и рассчитывать динамическое увеличение осадки на каждом мелководном участке маршрута.
Настоящий инженерный комплекс NavLib Squat & UKC Calculator реализует гидродинамические модели доктора К. Б. Баррасса (Dr. C.B. Barrass) и стандарты Всемирной ассоциации по водной транспортной инфраструктуре (PIANC). Инструмент производит раздельный расчет для открытого мелководья и узких каналов с учетом фактора блокировки русла (Blockage Factor S), определяет направление динамического дифферента (Trim by Bow/Stern), рассчитывает критическую скорость волны (Vcr) и выводит масштабируемый профиль клиренса в реальном времени[cite: 5].
Часто задаваемые вопросы судоводителей (Squat & UKC FAQ)
Какая скорость используется при расчете просадки судна — относительно воды (STW) или грунта (SOG)?
Как форма корпуса (коэффициент полноты Cb) определяет направление дифферента при просадке?
- Cb > 0.72 (Танкеры, Балкеры): полные обводы носа вызывают максимальное падение давления в носовой трети корпуса. Судно приседает носом (Bow Squat), увеличивая осадку форштевня.
- Cb < 0.68 (Контейнеровозы, Пассажирские суда): острый нос легко разрезает воду, а сужение в корме ускоряет поток к гребному винту. Судно просаживается кормой (Stern Squat).
- 0.68 ≤ Cb ≤ 0.72: судно оседает параллельно килю без существенного изменения угла дифферента (Even Keel).
Что такое критическая скорость мелководья (Vcr) и транскритический режим?
Vcr = корень(g * H), где g = 9.81 м/с², а H — глубина места в метрах. Число Фруда по глубине определяется как Fnh = V / корень(g * H). При приближении скорости судна к порогу V > 0.65–0.70 * Vcr (Fnh > 0.60) судно входит в транскритическую зону: носовая волна резко вздымается, сопротивление скачкообразно возрастает, а просадка удваивается. Безопасная навигационная практика требует удерживать скорость строго ниже 0.60 * Vcr.
Каковы рекомендуемые нормативы безопасного запаса под килем (UKC)?
- Открытое море и прибрежные мелководья: динамический UKC ≥ 20% от статической максимальной осадки;
- Подходные каналы, фарватеры и портовые воды: динамический UKC ≥ 10% от статической осадки (или не менее 1.0–1.5 метра чистой воды);
- У причала в процессе грузовых операций: статический клиренс не менее 0.3–0.5 метра с учетом отлива.
Какое экстренное действие обязан предпринять вахтенный штурман при падении UKC до опасных пределов?
Просадка судна
Подробная статья + программа NTC
Under Keel Clearance - Расчет глубины под килем
Статья о UKC - Under Keel Clearance - Расстояние между крайней нижней части корпуса судна и морским дном или, если проще, глубина под килем.