Д И Н А М И К А С У Д Н А

МОДУЛЬ 8.9

II основы управляемости

Управляемость- это способность судна двигаться заданным курсом.

Траектория движения судна может быть прямолинейной и криволинейной. Способность судна сохранять прямолинейное направление движения называется устойчивостью на курсе, а способность изменять направление движения — поворотливостью. Только при наличии обоих этих качеств судно обладает управляемостью. Эти качества противоречивы — улучше ние устойчивости на курсе ухудшает поворотливость судна и наоборот. Для обеспечения требуемой управляемости приходится идти на компромисс, выбирая оптимальное для заданного судна сочетание показателей устойчивости на курсе и поворотливости. При этом существенную роль играет тип и назначен судна: для быстроходного пассажирского лайнера указанный компромисс будет в пользу устойчивости на курсе, а для пор- тового буксира в большей степени важна поворотливость.

И устойчивость судна на курсе, и его поворотливость обеспечиваются с помощью рулевого устройства.

Предоставленное самому себе судно с рулем в нейтральном положении не будет двигаться прямолинейным курсом. Под влиянием внешних воздействий (волны, ветер) оно будет изменять направление движения, поскольку отсутствуют какие-либо восстанавливающие силы, стремящиеся вернуть судно на первоначальную траекторию. Таким образом, ни одно судно не обладает автоматической устойчивостью на курсе.

Для удержания судна на заданном направлении приходится все время использовать руль. При этом говорят об эксплуатационной устойчивости на курсе. Считается, что последняя удовлетворительна, если для обеспечения движения заданным курсом в условиях двух- трехбалльного волнения руль перекладывается с борта на борт не более 3—5 раз в минуту на угол не более 3—4°.

Все современные суда оснащены автоматическими системами удержания на курсе (авторулевыми), которые делают эту работу лучше человека, обеспечивая в общем случае меньшие, чем при ручном управлении, отклонения от заданного курса.

Наряду с теоретическими методами при исследовании управляемости, как и других мореходных качеств, широкое примене­ние находит модельный эксперимент. С этой целью исполь­зуются экспериментальные установки —опьытовые бассейны, гидро- и аэродинамические трубы. Надежные результаты получают при испытаниях автономных самоходных моделей в открытом водоеме. Размеры таких моделей (L = 3—8 м) позволяют разместить на них не только оператора, управляющего движением, но и всю необходимую аппаратуру. Траектория движения при этом обычно фиксируется береговыми средствами.

Средства обеспечения управляемости

Управляемость всех судов обеспечивается с помощью средств управления — специальных устройств, создающих нормальные к диаметральной плоскости силы. Указанные средства управле­ния принято подразделять на главные (ГСУ) и вспомогатель­ные (ВСУ).

Эффективность ГСУ во многом определяется скоростью, воз­растая с ростом последней. Поэтому их часто называют пас­сивными. К ГСУ относятся рули различных типов, поворотные винтовые насадки, направляющие аппараты судов с водомет­ными движителями. Все они предназначены для обеспечения управляемости в основном режиме движения судна.

ВСУ называют также средствами активного управления (САУ), для своей работы они требуют подвода энергии. С их помощью может осуществляться маневрирование судна при пре­дельно малых скоростях или даже при отсутствии хода.

Самым распространенным ГСУ является рулевое устройство, включающее рабочий орган — перо руля (или просто руль) — и баллер, с помощью которого руль поворачивается. Перо руля представляет собой крыло малого удлинения с симметричным профилем сечения. Угол его поворота относительно ДП судна называют углом перекладки руля. Руль работает по принципу несущего крыла , на нем возникают подъемная сила и сила сопротивления .Безотрывное обтекание руля, сопровождающееся ростом коэф­фициента подъемной силы, наблюдается до углов атаки а = =30—35°, этими же значениями и ограничивается угол пере­кладки руля.

Классификацию рулей можно провести по двум призна­кам— по способу соединения с корпусом и по расположению оси баллера относительно пера руля.

Простой руль (рис. 1, а) опирается на корпус в двух или более точках, а подвесной (рис. 1, в) висит на баллере. Про­межуточный вариант (рис. 1,б) называют полуподвесным рулем.

С целью уменьшения необходимого для поворота руля мо­мента на баллере его ось смещают относительно передней кром­ки пера — такие рули называются балансирными (рис. 1, в). Пример небалансирного руля показан на рис. 1, а; руль, представленный на рис. 1,б, часто именуют полубалансирным.

Рис1. Основные типы судовых рулей : а- простой небалансирный, б-полуподвесной, в-подвесной балансирный

Площадь руля A_R определяет его эффективность. Обычно ее выражают в долях произведения длины судна L на его осадку T:

A_R=TL/k,

где коэффициент k для различных судов находится в пределах :

Таблица1

Тип судна	k
Быстроходные пассажирские	85
Морские грузовые	40-70
рыбопромысловые	20-40
Морские буксиры	30-40

Поворотная направляющая насадка ( рис.2) охватывает гребной винт. Она закрепляется на баллере . При перекладке насадки на ней возникает боковая сила. В результате направляющая насадка обеспечивает на 40-50% большую боковую силу, чем обычный руль.

Рис.2 Поворотная винтовая насадка