Piesūkšanās (kuģniecība)

Piesūkšanās ir hidrodinamiska parādība, kura rodas kuģim ejot ar lielu ātrumu seklā ūdenī un tādējādi radot samazināta spiediena zonu, kuras iedarbības rezultātā kuģis nosēžas tuvāk jūras dibenam nekā būtu sagaidāms citos apstākļos. Efektu izraisa mazā attāluma starp korpusu un jūras dibenu radītā pretestība ūdenim, kurš parastos apstākļos brīvi plūstu zem korpusa. Atbilstoši Leonardo likumam noteikta ūdens tilpuma plūsmas ātrums ir konstants gan dziļā akvatorijā, gan ierobežotā. Bet ierobežotā akvatorijā samazinās caurplūdes laukums, tādēļ atsevišķo ūdens daļiņu plūsmas ātrums pieaug. Atbilstoši Bernulli likumam palielināts ātrums izraisa pazeminātu spiedienu, kura rezultātā kuģis tiek vilkts uz leju. Piesūkšanās ir vertikālas nosēšanās un galsveres izmaiņas kombinācija, kura var palielināt kuģa iegrimi priekšgalā vai pakaļgalā.

Sekls ūdens 
Kuģi sekla ūdens iespaidu sāk izjust, ja ūdens dziļums ir 1,5 reizes lielāks par iegrimi. Bet, kad ūdens dziļums ir samazinājies līdz 1,2 iegrimēm, kuģi sekla ūdens iespaidu izjūt pilnībā. Bet piesūkšanās sāk parādīties tad, ja ūdens dziļums ir samazinājies līdz četrām iegrimēm.

Sekla ūdens iespaids uz kuģa manevrēšanas raksturlielumiem apkopots zemāk esošajā tabulā.

Aprēķins 
Plašāk izmantotā formula iegrimes pieauguma aprēķinam ir zinātņu doktora C. B. Barrasa (C. B. Barrass - angļu val.) piedāvātā:

,

kur S - iegrimes pieaugums metros, Cb - kuģa ūdensizspaida pilnības koeficients, V - kuģa ātrums mezglos. Pēc šīs formulas aprēķinātais iegrimes pieaugums ir vai nu kuģa priekšgalā vai pakaļgalā atkarībā no tā vai kuģim parādās galsvere uz priekšgalu vai pakaļgalu. Parasti kuģiem, kuriem Cb ir lielāks par 0,75, parādās galsvere uz priekšgalu (balkeri un naftas produktu tankkuģi). Kuģiem, kuru Cb ir zem 0,75, galsvere ir uz aizmuguri (konteinerkuģi, daži sašķidrinātās dabasgāzes pārvadātāji). Barrasa formula dod lielu drošības rezervi, kas dažreiz nav praktiski.

Lielāku precizitāti dod Tuka/Hūska (Tuck/Huuska - angļu val.) formula:

,

kur S - iegrimes pieaugums metros,  - kuģa tilpumiskais ūdensizspaids kubikmetros, Lpp - kuģa garums starp perpendikuliem metros, Fh - Frūda skaitlis. Frūda skaitli aprēķina pēc formulas:

,

kur V - kuģa ātrums caur ūdeni [m/s] un h - ūdens dziļums metros.

Abas formulas dod rezultātu seklā, bet plašuma ziņā neierobežotā ūdenī. Ja kuģis iet kanālā vai citā ierobežotā akvatorijā, iegrimes pieaugums ir divas reizes lielāks nekā aprēķinātais seklam, neierobežotam ūdenim. No abām formulām redzams, ka piesūkšanās apjoms ir tieši proporcionāls kuģa ātruma kvadrātam. Tādējādi samazinot kuģa ātrumu divas reizes, iegrimes pieaugums samazinās četras reizes.

Daži liela ātruma ūdensizspaida kuģi, piemēram, fregates, eskadras mīnu kuģi, kruīza kuģi vai katamarāna prāmji var pārvietoties ar Frūda skaitli virs 0,7, kas ir Tuka/Hūska formulas izmantošanas robeža. Pie Frūda skaitļiem 0,9 līdz 1,0 parādās liela vertikālā nosēšanās un galsvere uz aizmuguri. Šādos apstākļos izmanto šādu formulu:

,

kur S - iegrimes pieaugums metros, Lpp - kuģa garums starp perpendikuliem metros, h - ūdens dziļums metros.

Avārijas un efekta izmantošana 
Piesūkšanās bija iemesls, kāpēc Queen Elizabeth 2 (QE2) uzsēdās uz sēkļa 1992. gada 7. augustā pie Katihankas salas (Cuttyhunk island - angļu val.) netālu no Martas Vainjārda (Martha's Vineyard - angļu val.) salas. Lainera ātrums uzsēšanās laikā bija 24 mezgli un iegrime 9,8 m. Kā vēlāk noskaidrojās, klints, kuru skāra kuģis, bija kartē neatzīmēts sēklis ar dziļumu virs tā 10,5 m. Ja nebūtu piesūkšanās parādības, kuģis pārietu tam pāri nepieskaroties. ASV Nacionālās transporta drošības pārvaldes (National Transportation Safety Board (NTSB) - angļu val.) izmeklētāji nonāca pie secinājuma, ka QE2 kuģu vadītāji nebija pietiekami nopietni novērtējuši lielumu par kādu piesūkšanās rezultātā pieaugs iegrime, ja palielina ātrumu. Kuģu vadītāji bija aprēķinājuši 0,61 m lielu piesūkšanos, bet NTSB, ņemot vērā doto iegrimi un ātrumu, aprēķināja, ka piesūkšanās rezultātā pieaugušajai iegrimei jābūt robežās no 1,4 līdz 2,4 m.

Piesūkšanās tiek minēta arī kā faktors balkeru Tecam Sea un Federal Fuji sadursmē Sorelas (Sorel - angļu val.) ostā Kvebekā 2000. gada aprīlī.

Pasaules trešais lielākais kruīza kuģis MK Oasis of the Seas izmantoja šo efektu, lai iegūtu papildus distanci starp kuģi un Lielā Belta tiltu, Dānijā 2009. gada 1. novembrī reisā no kuģu būvētavas Turku, Somijā uz Floridu, ASV. Jaunais kruīza kuģis seklā ūdensceļā pagāja zem tilta ar 20 mezglu ātrumu, iegūstot 30 cm lielu papildus distanci līdz tiltam piesūkšanās rezultātā.

Piezīmes un atsauces

Ārējās saites 
 MySeaTime raksts par piesūkšanos 

Jūrniecība