Влияние руля на управляемость судна

Условия плавания по крупным озерам.

Ветроволновой режим круп­ных озер, таких как Ладожское, Онежское, Байкал, отличается от режима водохранилищ и приближа­ется к морскому. От водохранилищ озера отличаются большими глубина­ми и площадью водной поверхности, а следовательно, и ветроволновым режимом.

На крупных озерах судовой ход плавучими навигационными знаками не обставляется. Поэтому на них применяется исключительно, навига­ционный способ судовождения.

Основной принцип выбора курса , для движения судна по озеру, как и на крупных водохранилищах, заключается в прокладке его на карте по кратчайшему расстоянию между пунктами отправления и назначения с учетом глубин. На навигационной карте проставлены все рекомендо­ванные истинные курсы. Если их несколько, то, руководствуясь про­гнозом погоды, выбирают наиболее безопасный курс, следуя которым, судно в наибольшей степени защище­но от ветра и волнения, а также имеет возможность зайти в случае необхо­димости в убежище. Это особенно важно для плотовых и баржевых составов.

При плавании в удалении от берегов движение судна ориентируют посредством электрорадионавигаци­онных приборов, а проводку осуще­ствляют по компасу. При плавании вблизи берегов ориентируются по береговым навигационным знакам (маякам, створам, знакам «ори­ентир»). Подводные препятствия вблизи берегов и в открытой части озера обставляют плавучими знака­ми по кардинальной системе. Подход­ные судовые ходы с открытой части озера к устьям рек обставлены навигационными знаками по лате­ральной системе.

Для судов, находящихся в озерах, в определенные часы по радио передают краткосрочные прогнозы погоды, которые радисты записывают в радиожурнал и сообщают о них капитану и вахтенному начальнику. Если ожидается изменение благопри­ятной погоды на штормовую, по радио передают штормовое преду­преждение, включающее в себя данные о силе, направлении и време­ни появления ожидаемого ветра, дальности видимости, размерах волн. Получив такое предупреждение, капитан должен принять решения о подготовке судна к шторму и о дальнейшем движении с учетом ограничений Речного Регистра РСФСР.

Порядок движения судов в озерах регламентируется Правилами плава­ния по внутренним водным путям РСФСР и местными правилами плавания бассейнов, в которых находятся озера. Границы участков с кардинальной системой навигаци­онного оборудования указаны в ло­циях, на навигационных картах и в местных правилах плавания. В основу организации движения судов по озерам с кардинальной системой навигационного оборудова­ния положены Международные пра­вила предупреждения столкновений судов в море (МППСС-72).

Выбор курса и осуществление контроля за правильностью движения судна являются одним из главных элементов при выполнении рейса. Выбранный кратчайший путь перехода через озеро должен обеспе­чивать максимальную безопасность плавания, поэтому обязательно обра­щают внимание на подводные и над­водные препятствия, запрещенные и опасные для плавания районы, особенности очертания берега, нали­чие, формы и характеристику знаков навигационного оборудования, усло­вия подходов к портам, устьям рек и местам якорных стоянок. Особое внимание должно быть обращено на глубины и господствующие ветры в данном районе плавания.

Обеспечение движения судна по намеченному пути достигается веде­нием счисления пути — непрерывным учетом движения судна на всем протяжении рейса по озеру. Основ­ным методом непрерывного учета движения судна является графиче­ское счисление или прокладка, которую выполняет судоводитель на навигационной карте.

Выполнение оборота

Общие положения. Задача судово­дителя при выполнении оборота состоит в том, чтобы обеспечить циркуляционное движение судна в пределах ширины акватории и не допускать выхода его (особенно кормы) за кромку судового хода или навала на берег, другие стоящие суда, причал, сооружения и т. д.

Для выполнения оборота в речных условиях необходимо правильно опре­делить его направление с учетом влияния течения (рис. 102) и ветра. На естественных участках реки тече­ние вблизи песков или выпуклого берега обычно меньше, чем на середине реки или у яра. Место для оборота и сторону, в которую он выполняется, выбирают таким обра­зом, чтобы течение помогало обороту.

Судно, следующее по течению (положение I), перед оборотом идет по стрежню и затем поворачивает в сторону тиховода. При этом давление воды на носовую часть значительно меньше, чем на кормо­вую, и поворачивающий момент от действия течения М т будет направлен в ту же сторону, что и поворачиваю­щий момент руля Му, способствуя выполнению оборота. Если при движении по течению оборот осуще­ствляется из тиховода в стрежень, то поворачивающий момент Мт препят­ствует выполнению оборота (положе­ние II). При наступлении равенства поворачивающих моментов Мт и Мр или когда момент Мт превысит момент Мр, судно перестает слушать­ся руля и его сносит течением.

Судно, следующее против течения (положение III), перед оборотом должно идти тиховодом, а затем поворачивать в сторону стрежня. В этом случае носовая часть судна испытывает большее давление воды, чем кормовая, и поворачивающий момент от течения Мт способствует выполнению оборота. Если при движении снизу оборот выполняют от яра к пескам (положение IV), течение создает момент Мт, мешаю­щий повороту, так как он направлен противоположно моменту руля Мр.

При наличии ветра и отсутствии течения направление оборота выби­рают в зависимости от характера влияния ветра на судно. Если судно

Рис. 102. Схема определения направления оборота с учетом течения

Рис. 103. Схема основных способов выполнения оборота

гечения

уваливается под ветер, оборот выпол­няют носом на ветер, а если судно приводится к ветру — носом под ветер. В этих случаях поворачиваю­щий момент от действия ветра Мв вначале препятствует обороту, а за­тем способствует его выполнению.

При одновременном воздействии на судно течения и ветра судово­дителю необходимо найти направле­ние равнодействующей сил и течения и ветра, учитывая, что при равной скорости воздействие течения при­мерно в 8—10 раз сильнее воздей­ствия ветра, т. е. по степени воздействия на судно скорость тече­ния 1 мIс примерно равна скорости ветра 8—10 мIс (в зависимости от соотношения площадей надводной и подводной частей судна). В этом слу­чае оборот осуществляют носовой оконечностью в сторону равнодейст­вующей силы.

Оборот судна. Оборот при благо­приятных путевых и гидрометеороло­гических условиях обычно выполня­ют на переднем ходу посредством пе­рекладки руля (рис. 103, а-). При движении по течению (положение I) перед выполнением оборота убав­ляют ход и уклоняются в сторону, противоположную обороту (положе­ние II). Затем перекладывают руль

на борт в сторону оборота и прибав­ляют ход (положение III). Под действием руля судно совершает цир­куляцию влево (положения IV и V). Когда до окончания оборота остается 15—20° (положение VI), руль пере­кладывают на другой борт на небольшой угол, «одерживая» таким образом раскатку судна. Закончив оборот (положение VII), судно выходит на судовой ход (положение VIII).

На участках с ограниченной шириной судового хода одновинто­вые суда обычно выполняют оборот посредством переменной работы дви­жителя на передний и задний ход (рис. 103, б). Для этого судно заблаговременно уменьшает ско­рость, уклоняется к одной из кромок судового ход, аI обычно на ветер (положение I), а затем дает задний ход (положение II). Когда инерция переднего хода погашена (положение III), руль перекладывает в противо­положную сторону, и судно отходит назад, одновременно разворачиваясь в нужном направлении (положение IV). После этого работа движителя назад прекращается, его включают на передний ход. В некоторых случаях реверсировать движитель приходится несколько раз, сочетая работу движителя на передний и задний ход с перекладкой руля.

При сильном течении или ветре на участках ограниченной ширины обо­рот рекомендуется выполнять с при­менением якоря (рис. 103, е). Для этого снижают ход до самого малого (положение I), перекладывают руль на борт (положение II), а на двух винтовых судах включают движители на работу враздрай и, когда судно начнет поворот (положение III) и работа движителя на передний ход прекращается, гасят инерцию (поло­жение IV) и отдают якорь (положе­ние V) на длину якорной цепи, равную не более чем трем глубинам. Затем с помощью ленточного стопора постепенно затормаживают якорную цепь так, чтобы она натянулась без рывка. Под действием сил давления воды на борт судно разворачивается на якорной цепи (положение VI). При выполнении оборота с якорем на мелководном участке во избежание Пролома корпуса нельзя допускать, чтобы он оказался под корпусом судна. Если судно следует против течения, для оборота используют кормовой якорь.

Рис. 104. Схема оборота в стесненных усло­виях судна со спаренными поворотными насад­ками

Оборот двухвинтовых судов, а также судов с подруливающими устройствами в стесненных условиях осуществляют посредством работы машин враздрай и с использованием подруливающих устройств. Суда с поворотными насадками при выпол­нении оборота на стесненной аквато­рии маневрируют с учетом особенно­стей движительно-рулевого комплек­са.

Рассмотрим маневрирование суд­на со спаренными поворот­ными насадками при выполне­нии оборота на месте в левую сторону (рис. 104). В положении I, когда судно не имеет поступательного движения относительно берегов, на­садки перекладывают на левый борт и включают в работу на передний ход правый движитель. Под действием рулевой силы насадки Ру корма отклоняется вправо. Когда судно начинает двигаться вперед, движи­тель останавливают. Быстро перело­жив насадки на правый борт, включают левый движитель в работу на задний ход (положение II). При этом инерция переднего хода гасится, и судно под действием рулевой силы Ру продолжает разворачиваться в нужном направлении. Затем работу движителя на задний ход прекраща­ют, перекладывают насадки опять на левый борт и включают правый движитель на передний ход (положе­ние III), обеспечивая этим судну вращательное движение и гашение инерции заднего хода. Продолжая маневрировать подобным образом, судно разворачивают до того мо­мента, когда оно займет необходимое положение.

Суда с раздельно управ­ляемыми насадками в стесне н-ных условиях- выполняют оборот (рис. 105) посредством перекладки насадок на разные борта и работы движителей враздрай. Так, для разворота судна в левую сторону правую насадку перекладывают на левый борт и включают в работу правый винт на передний ход, а ле­вую насадку перекладывают на пра­вый борт и включают винт на задний

ход (положение I). При этом рулевые силы Ру обеих насадок направлены в одну сторону, создавая поворачива­ющий момент, отклоняющий корму вправо, а носовую оконечность влево. В процессе разворота (положения II и III) частоту вращения движителей враздрай задают такую, чтобы судно не имело поступательного движения ни вперед, ни назад до полного завершения оборота.

Оборот состава. При движении вниз по течению толкаемый состав выполняет оборот обычно из быстрой воды в тихую. В этом случае течение способствует выполнению маневра. При боковом ветре оборот выполня­ют на ветер, который после разворота состава более чем на 90° способ­ствует сокращению времени маневра и тактического диаметра циркуляции. Встречный ветер помогает сделать оборот, а попутный мешает его выполнению.

Если попутный ветер сильный, то после разворота состава поперек судового хода отдают якорь с го­ловной баржи (рис. 106, положения I — III) и после атаки им грунта продолжают разворачивать состав с использованием набитой якорной цепи, а также работы машин вразд­рай (положения IV и V). Важно своевременно отдать якорь при нахождении состава в положении III, т. е. в момент, когда погашена инерция Движения вперед и состав как бы останавливается, не свалива­ясь под ветер.

Рис. 105. Схема оборота а стесненных усло­виях судна- с раздельно управляемыми пово­ротными насадками

Для состава, буксируемого на тросе, также сначала определяют место оборота, при этом сравнивая ширину судового хода с возможным тактическим диаметром циркуляции состава.

Если требуется выполнить оборот для движения по течению (рис. 107), состав заходцт полным ходом в тиховод (Положение I) и оттуда начинает оборот в, стрежень (положе­ние II), при этом выдвиг состава на

Рис. 106. Схема оборота толкаемого состава с использованием якоря

Правил плавания и с учетом глубины и ширины акватории, характера грунта, направления и силы течения, ветра и волнения воды, а также с учетом возможного изменения положения судна, стоящего на якоре, под действием ветра.

Постановка на якорь на рейде должна осуществляться в границах того рейда, который предназначен для данного судна местными прави­лами плавания и обозначен берего­выми навигационными знаками. Мес­то якорной стоянки выбирают таким образом, чтобы обеспечить безо­пасность движения других судов, сооружений и т. д.

Минимально допустимая глубина, м, в районе якорной стоянки

Н=Т+(2I3)Ih+ 0, 6 ,

где Т—осадка судна, м;

h — наибольшая возможная высота вол­ны, м;

0, 6 — запас воды под днищем, м.

Ширина акватории в месте якор­ной стоянки должна обеспечивать безопасность судна (особенно кор­мы) в случае разворота его вет­ром. При этом радиус безопасной циркуляции, м,

I?==I. + VI²—А² +Д<,

где L —длина судна, м;

I — длина вытравленной якорной цепи, м;

h — глубина в месте якорной стоянки, м;

ДI — запас расстояния, необходимый для потравливания якорной цепи, м.

Характер грунта в месте якорной стоянки влияет на держащую силу якоря (табл. 10).

Место для якорной стоянки выбирают с ровным течением, защи­щенное от сильных ветров и волне­ния, так как сильные течение, ветер и волнение воды увеличивают ампли­туду перемещения судна на якорной цепи, силу рывков и продольную качку. Следует избегать также стоянки выше приверхов островов, вблизи проранов, в суводях, майда­нах и на огрудках.

Длина вытравливаемой якорной цепи зависит от глубины в месте стоянки и силы воздействия на судно течения, ветра и волнения воды. В речных условиях длина вытравленной якорной цепи обычно равна примерно трем значениям глубины акватории, в озерах и на водохрани­лищах — двум с половиной значени­ям глубины. Чем сильнее воздействие на судно внешних факторов, тем больше должна быть длина якорной цепи, так как эффективность работы якоря во многом зависит от положе­ния якорной цепи относительно грунта.

Вблизи якоря якорная цепь должна лежать на грунте, не приподнимая его веретено и воздей­ствуя на якорь в горизонтальном направлении. Для этого ее вытравли­вают таким образом, чтобы примерно половина ее (по длине) лежала на грунте. При таком положении держа­щая сила якоря действует наиболее эффективно, а провисающая часть цепи у клюза выполняет роль амортизатора, смягчающего рывки судна от воздействия на него порывов ветра и ударов волн.

Способы отвала судов.

Отвалом называется маневр отхода судна от причала, берега, другого судна или плота. Существует несколько спосо­бов выполнения отвалов.

Отвал при отсутствии ветра и слабом течении осуществляют следующим образом. Для отхода от причала одновинтового и колесного судов используют способ отвала на кормовом швартовом (рис. 124, а). Сначала отдают носовой, средний и обратный швартовы, руль перекла-

Рис. 124. Схемы способов отвала при отсутствии ветра и слабом течении

дывают в стрежневую сторону (поло­жение I) и на короткое время дают малый ход назад. Под действием натяжения кормового швартова и ра, -боты движителя назад создается момент сил, поворачивающий носо­вую часть судна от причала. Когда носовая часть отходит от причала, на судно начинает воздействовать тече­ние, ускоряя отклонение. Как только угол между ДП судна и линией причала составит 15—20°, движитель останавливают и затем пускают на малый передний ход (положение II}. Одновременно отдают кормовой швартов, руль перекладывают на 5—10° в сторону причала, чтобы корма судна отошла от него (этот прием называется «снять корму»). Когда корма отойдет на достаточное расстояние, руль ставят в положение «Прямо» или перекладывают на несколько градусов в сторону стреж­невого борта, увеличивают ход (положение III) и плавно выводят судно на полосу движения (положе­ние IV). Двух- и трехвинтовые суда отваливают сразу, отдав все шварто­вы, при работе винтов враздрай (рис. 124, б). Внутренний или средний винт работает на передний ход, а внеш­ний — назад, руль перекладывают на стрежневой борт (положение I). Когда судно отклонится на доста­точный угол (положение II), внеш­ний винт включают на передний ход («снимают корму») и отходят от припала (положения III и IV).

Отвал лагом возможен только на судах, имеющих подруливающее устройство. На судах с кормовым и носовым подруливающими устрой­ствами их включают в сторону стрежня, и судно лагом отходит от причала. На судах, имею цих только носовое подруливающее устройство (рис. 124, е), для отвала лагом включают его в сторону от причала, внешний или средний винты — на ход вперед, внутренний винт работает на задний ход, руль перекладывают в сторону причала (положение I). При этом сила упора подруливающе­го устройства Рн и рулевая сила Ру на левом руле направлены от причала

в сторону стрежня, а работа винтов враздрай создает момент сил, отбрасывающий корму от причала, и исключает движение судна вперед или назад. В результате этого судно отходит от причала лагом (положение II). Затем при работе обоих винтов на передний ход останавливают подруливающее устройство, рули перекладывают в сторону стрежня (положение III) и выводят судно на судовой ход (положение IV).

Отвал при навальном ветре — наиболее сложный маневр. При встречно-навальном ветре отвал осу­ществляют на переднем ходу. Для этого отводят носовую часть судна на 25—30° от линии причала (желатель­но, чтобы ДП судна заняла положе­ние строго по направлению ветра) посредством отработки на кормовом швартовом на ад или работы движи­телей враздрай (рис. 125, а, положе­ние I). Затем двигатели быстро реверсируют, отдают кормовой швар­тов и дают полный ход вперед (положение II). Удерживая судно против ветра, выводят его на судовой ход (положение III). Если отвести носовую часть этими способами не удалось, после отдачи швартовов сначала немного поднимаются вдоль причала, затем дают задний ход и, когда судно наберет скорость, двига­тели быстро реверсируют на полный передний ход, а руль перекладывают на стрежневой борт. При этом судно, еще двигаясь назад, начинает откло­няться носовой частью от причала. Как только судно начинает двигаться вперед, руль быстро ставят в положе­ние «Прямо», и судно на полном ходу отходит от причала. Это способ обычно применяют на колесных и одновинтовых судах.

При сильном попутно-навальном ветре применяют способ отвала на заднем ходу (рис. 125, б). Для этого судно, удерживаясь на носовом швартове или поднявшись вдоль причала, разворачивает корму в на­правлении ветра, при этом руль перекладывают в сторону причала, а движители работают вперед или враздрай (положение I). Когда угол

между ДП судна и линией причала составит 25—30° (положение II), быстро отдают носовой швартов и включают движители на режим «Полный назад». Для предотвраще­ния навала носовой части на причал руль на короткое время перекладыва­ют в сторону причала (положение III) или включают подруливающее устройство в стрежневую сторону. Когда судно отойдет от причала на безопасное расстояние (положение IV), двигатели реверсируют и дают полный ход вперед. Проходя мимо причала (положение V), судно удерживают под углом к направле­нию ветра во избежание навала на причал.

Рассмотренные способы отвала применяют в тех случаях, когда при привале не отдавался якорь.

Отвал с использованием якоря (рис. 125, в) выполняют следующим образом. Отдают все швартовы и начинают выбирать якорь (положе­ние I), одновременно способствуя развороту судна перекладкой руля и работой движителей враздрай. Когда носовая часть судна отойдет от причала (положение II), якорь

выбирают. Затем дают ход вперед, руль перекладывают на несколько градусов в сторону причала, чтобы «снять корму» (положение III) и вы­водят судно на судовой ход (положе­ние IV).

Отвал составов. От причальной стенки или обрывистого берега отвал толкаемого состава осуществляют так же, как отвал большого судна. Но при этом необходимо избегать резких и частых перекладок руля с борта на борт во избежание обрыва учалочных тросов или повреждения автосцепно­го устройства.

При отсутствии ветра и наличии течения (рис. 126, а) после отдачи швартовых движители включают на работу враздрай (положение I). Как только состав встанет под углом примерно 20—30° к причалу (поло­жение II), дают полный ход вперед и руль перекладывают в сторону причала, чтобы «снять корму» толка­ча (положение III).

При попутном ветре (рис. 126, б) отдают все швартовы, кроме носового, движители работают враз­драй, отбрасывая корму от причала (положение I). Как только состав

Рис. 125. Схемы способов отвала при назальном ветре

окажется под углом 25—30° к прича­лу, отдают носовой швартов и пере­ключают работу движителей назад на полный ход, одновременно пере­кладывая руль в сторону причала (положение II). Когда состав отой­дет от причала, движители переклю­чают на работу вперед полным ходом и перекладывают руль в противопо­ложную от причала сторону (положе­ние III).

При сильном назальном ветре (рис. 126, в) состав разворачивают от причала в направлении ветра, при этом движители работают враздрай (положения I и II), затем состав уходит назад как можно дальше от причала, после чего движители останавливают и переключают на режим «Полный вперед» (положение III). ,

Отвал буксировщика с составом осуществляется следующим образом. Если состав ошвартован к бочкам, берегу или причалу, буксировщик, подав буксирный трос на баржу и отдав швартовы, сначала проходит вдоль баржи, с него стравливают трос за борт, а затем выполняют маневр выхода на буксир. Швартовы отдают с берега, причала или бочек

в тот момент, когда буксировщик пошел вперед для выхода на буксир.

При встречно-навальном и навальном ветрах, чтобы быстрее отойти от берега (причала), букси­ровщик идет в направлении ветра под большим углом к судовому ходу, отводя состав от берега (причала). Как только первый, , а за ним второй счалы отойдут от берега (причала), буксировщик изменяет курс и идет сначала в сторону берега (причала), а когда состав выровняется и послед­ний счал отойдет от берега (прича­ла), рули буксировщика переклады­вают в положение «Прямо».

Влияние руля на управляемость судна

Движение передним ходом. В про­цессе движения судна на переднем ходу прямолинейным курсом (рис. 22, положение I) на него действуют движущая сила Fдв и сила сопро­тивления воды R, которая направле­на на подводную часть корпуса вдоль ДП (симметрично по бортам судна). При перекладке руля от ДП на угол а встречный поток воды действует на перо руля с силой гидродинамическо­го давления Р, которая раскладыва­ется на две составляющие: Ру— рулевую силу и Рх — силу торможе­ния.

Рассмотрим действие рулевой силы Ру на судно. Пусть в центре тяжести судна действуют две проти­воположно направленные силы Р1 и Р2, равные и параллельные силе Ру. Силы Ру и Р2 образуют пару сил, а расстояние α от ц. т. судна до центра пера руля будет плечом этой пары. Образуется поворачивающий момент руля Мр ==Ру а, который вызывает вращательное движение судна.

Рулевая сила реального судна зависит не только от площади пера руля, угла перекладки и скорости обтекания его окружающим потоком, но также и от конструктивных особенностей корпуса судна, его движителей и рулевого устройства.

В процессе движения по криволи­нейной траектории на корпусе судна происходит перераспределение гид­родинамических сил сопротивления воды вследствие того, что струи воды набегают на наружный борт под некоторым углом к корпусу, образуя силы I?, которые принято называть позиционными. При этом давление воды на наружный борт увеличива­ется, а равнодействующая позици­онных сил I? (см. рис. 22, положение II) будет направлена под углом к ДП судна. Ее можно разложить на две составляющие: Ry и Rx- Точка приложения силы R находится в центре давления (ц. д. ) подводной части корпуса и смещается в сторону набегающего потока тем больше, чем больше скорость судна и угол натекания струй на его корпус. Как показывают модельные испытания, эта точка находится в носовой части судна примерно на расстоянии около I4 длины корпуса от форштевня. Для анализа воздействия позиционных сил на судно приложим к его центру тяжести две противоп сложно направленнце силы Ri и Рч, равные и параллельные силе Ry. Силы Ry и Ri

Рис. 22. Схема сил, действующих на судно при движении передним ходом с отклоненным от ДП рулем

с плечом Ь образуют пару сил, поворачивающий момент которой Мк==РуЬ называется позиционным моментом.

Значение позиционного момента зависит от формы и габаритов подводной части корпуса судна, скорости его движения и угловой скорости поворота. Следовательно, при повороте судна на него действует суммарный поворачивающий момент, равный моменту руля и позиционно­му моменту, т. е. Мс==Мр-т-Л1».

После преодоления сил инерции прямолинейного движения судно начинает двигаться по криволиней­ной траектории. В это время на судно, как на всякое тело, движущееся по кривой, действует центробежная сила С (см. рис. 22, положение III), приложенная в центре тяжести судна и направленная в сторону, противоположную повороту, , Центробежная сила прямо пропорциональна массе судна т, квадрату скорости v поступательного движения и обратно пропорциональна радиусу кривизны траектории г, т. е. c==mu²Ir.

Боковая составляющая Су цент­робежной силы С совместно с боко­вой составляющей Ry позиционной силы I?, приложенной в центре давления подводной части корпуса, вызывает образование кренящего момента Мкр (см. рис. 22, положение III ). В целях предупреждения образования опасного угла крена, создаваемого силами Су и Ry, при циркуляции необходимо уменьшать значение центробежной силы путем уменьшения скорости или увеличения радиуса циркуляции.

Вращательное движение судна вызывает появление статических сил сопротивления воды D\ и Оч (см. рис. 22, положение IV), вследствие чего образуется поворачивающий момент Мо, который носит название демпфи­рующего момента. Он направлен в сторону, противоположную на­правлению вращения судна, и препят­ствует повороту. Наибольшего значе­ния демпфирующий момент достига­ет при развороте судна на месте, чем и объясняется длительность разво­рота.

Таким образом, при движении судна передним ходом с отклоненным

рулем по криволинейной траектории на него действует общий поворачива­ющий момент, равный алгебраиче­ской сумме моментов руля, позици­онного и демпфирующего, т. е. М об= М р+ mr— М о.

Движение задним ходом. Откло­нение руля от ДП судна при движении его задним ходом (рис. 23) вызывает появление от действия пары сил Ру и Ps с плечом а момента руля Мр (рис. 23, положение I), под действием которого судно начинает изменять направление своего движе­ния в сторону перекладки руля. При этом сила давления воды на кормо­вую часть корпуса вначале действует под некоторым углом в сторону, противоположную перекладке руля, так как дрейф судна в этот период направлен в сторону внутреннего борта. Это препятствует повороту судна, создавая позиционный пово­рачивающий момент mr (положение II), противоположный моменту руля Му. Общий поворачивающий момент в начальный период циркуляции на заднем ходу равен разности повора­чивающих моментов: позиционного и момента руля, т. е. Мов==Мр—mr.

Угловая скорость вращательного движения судна постепенно увеличи­вается, и наступает такой период,

когда гидродинамические силы начи­нают действовать на корпус судна со стороны наружного борта, создавая позиционный поворачивающий мо­мент mr (положение III) того же направления, что и момент руля At р. Вследствие этого общий повора­чивающий момент М об==Мр-{-Мр. При этом скорость вращательного движе­ния резко возрастает и судно начинает вращение с большей угло­вой скоростью. Суммарный повора­чивающий момент Л1об в этом случае может достичь такого значения, что посредством перекладки руля в про­тивоположную сторону будет невоз­можно приостановить вращательное движение судна, т. е вывести его из циркуляции. Учитывая эти явления, при движении задним ходом не следует допускать больших скоростей поворота и движения, а в случае потери управляемости необходимо дать ход вперед и действовать рулем так, как на переднем ходу.

Большинство современных винто­вых судов с рулями трудно управля­ются на заднем ходу или не управляются вообще. У некоторых судов наблюдается обратная управ­ляемость — судно поворачивает в сторону, противоположную переклад­ке рулей. Несколько лучше управляе­мость у судов, оснащенных пово­ротными насадками.

Причинами ухудшения и потери управляемости судов являются сни­жение эффективности рулевых устройств, находящихся вне струи от движителей, появление бокйвых сил на движителях, обусловленных пере­кладкой рулей и противоположных рулевым силам, а также дрейф судна под влиянием боковых рулевых сил (рис. 24).

Предположим, что два судна А и Я движутся в одном направлении со скоростью и: судно А — передним ходом, В — задним. На обоих судах рули перекладывают в одну сторону с целью поворота направо. Попе­речная сила Ру, возникающая на рулях, смещает судно А влево (обратное смещение), а судно В— вправо. Оба судна начинают двигать-

24. Схема сил, действующих на судно при дрейфе на заднем ходу

ся с углом дрейфа а, на их корпусах развиваются гидродинамические по­зиционные силы I?у, моменты которых mr. Момент mr на судне А способ­ствует его повороту вправо, действуя в одном направлении с моментом ру­ля. Момент mr на судне В направлен в сторону, -противоположную мо­менту руля, и стремится развернуть судно влево. Таким образом, суммар­ный поворачивающий момент на переднем ходу 2Afn. x=AIp+AfI?, а на заднем ходу 2Л1з. х=Л1р—mr.

Возникает так называемая игра моментов, и направление поворота определяется значением превалирую­щего момента. Наличие угла дрейфа в месте расположения руля на судне В уменьшает угол атаки и снижает рулевую силу.

Описанными явлениями, прису­щими начальным стадиям маневри­рования, не исчерпываются все особенности управляемости судов на заднем ходу. Из практики судо­вождения известно, что в большин­стве случаев суда на заднем ходу отклоняются от курса в сторону перекладки рулей. Неудовлетвори­тельная управляемость проявляется в невозможности одержать судно, вывести его из установившейся циркуляции на заднем ходу. Пере­кладка рулей к противоположному по отношению к центру циркуляции борту не приводит к созданию достаточной боковой силы на рулях, поскольку угол атаки рулей из-за

наличия угла дрейфа оказывается незначительным. Чтобы одержать судно, приходится маневрировать движителями.

5. Влияние гребных винтов на маневренность судна

Общие сведения. Гребные винты, используемые в качестве движителей судна, обеспечивают ему необходи­мую ходкость, влияют на его инерционные характеристики и управляемость. По числу гребных винтов суда подразделяются на одновинтовые, двухвинтовые, трех­винтовые и четырехвинтовые (по­следние встречаются редко).

Маневренные возможности вин­тового судна во многом зависят от числа винтов и их конструкции. Как правило, чем больше винтов име­ет, , судно, тем лучше его маневренные качества. По конструкции гребные винты могут быть различными. На судах речного флота устанавливают преимущественно четырехлопастные винты фиксированного шага, которые в зависимости от направления вра­щения разделяются на винты правого {рис. 25) и левого вращения (шага). Винт правого вращения судна, идущего передним ходом, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения— против часовой стрелки, если смотреть с кормы в носовую часть судна.

Рис. 25. Гребной винт правого вращения

Эффективность гребного винта во многом зависит от условий, в которых он работает, и прежде всего от степени его погруженности в воду. Оголенность винта или чрезмерная близость движительно-рулевого ком­плекса к поверхности воды значи­тельно ухудшают ходкость и управ­ляемость судна, а инерционные характеристики при этом суще­ственно отклоняются от номинальных (увеличиваются длина пути и время разгона, ухудшается процесс тормо­жения). Поэтому для обеспечения хороших маневренных качеств винто­вых судов нельзя допускать их плава­ние с большим дифферентом на носо­вую часть или порожнем (без необхо­димой балластировки).

Работающий гребной винт совер­шает одновременно два движения:

перемещается поступательно по оси гребного вала, придавая судну поступательное движение вперед или назад, и вращается вокруг той же оси, смещая корму в боковом направлении.

Рассмотрим характер потока во­ды от работающего гребного винта. Если он работает на передний ход, то образует за кормой судна струю воды, закрученную в сторону его вращения и направленную на перо руля (рис. 26, а). Давление воды на перо руля в этом случае зависит от скорости судна и частоты вращения винта: чем больше частота вращения винта, тем сильнее его влияние на руль и, следовательно, на управляе­мость судна. При движении судна передним ходом за его кормой образуется попутный поток, направ­ленный в сторону движения судна и под некоторым углом к кормовой части корпуса, который также влияет определенным образом на управляе­мость.

При работе гребного винта на задний ход закрученная струя воды направлена от винта в сторону носа (рис. 26, б) и оказывает давление не на перо руля, а на корпус кормовой части судна, вызывая отклонение кормы в сторону вращения винта. При этом чем больше частота

Рис; 26. Направления потока воды от работающего винта

вращения винта, тем сильнее его влияние на боковое смещение кормы судна.

При работе гребного винта на передний или задний ход образуется несколько сил, основными из которых являются: движущая сила, боковые силы на лопастях винта, сила струи, набрасываемой на перо руля или корпус, сила попутного или встречно­го потока от винта, а также силы сопротивления воды движению суд­на.

Управляемость одновинтовых су­дов. Рассмотрим влияние винта на управляемость судна на переднем хо­ду (рис. 27). Предположим, что одно­винтовое судно с винтом правого вращения находится в дрейфе, не имея ни поступательного, ни враща­тельного движения, и винт включен в работу на передний ход при положении руля прямо. В момент включения винта на передний ход его лопасти начинают испытывать сопро­тивление воды (силы реакции вин­та — гидростатические), направлен­ное в сторону, противоположную вращению лопастей.

Вследствие разности давлений воды по глубине погружения винта гидростатическая сила Da (рис. 27, а), действующая на лопасть III, больше, чем сила d], действующая на лопасть I, которая находится ближе к поверхности воды. Разность сил Da и di вызывает смещение кор