Вопросы для самоконтроля:
12. Какие типы движителей используются на морских судах?
13. Что представляет собой гребной винт (ВФШ)?
14. От чего зависит сила упора, создаваемая ВФШ при его вращении с заданной частотой?
15. Что собой представляет и как осуществляется разворот регулируемого винта (ВРШ)?
Тема 2.3. Управляемость.
2.3.2 Крен судна на циркуляции.
Если на судне, идущем прямым курсом, внезапно переложить руль, то в первый момент после начала перекладки траектория движения судна искривится в направлении. обратном направлению перекладки руля. В этот момент на судно действуют следующие силы (Рис.55а):
Рис.
55 а – схема сил, накреняющих б – схема
сил, накреняющих судно
судно после начала перекладки руля. в период установившейся циркуляции.
Ру – поперечная составляющая сил, действующих на руль;
Ry – поперечная составляющая сил, действующих на погруженную часть корпуса судна;
Fц – поперечная составляющая центробежных сил инерции судна, линия действия этой
силы направлена в сторону поворота судна;
Сила Ру приложена в центре давления руля, возвышение которого над основной плоскостью определяется аппликатой z′d ; сила Ry приложена на высоте zd , а сила Fц – в центре тяжести судна, определяемом аппликатой zg.
Момент центробежной силы Fц вызывает небольшой крен на тот борт , на который переложен руль ( моментом силы Ry пренебрегаем в виду малым действием этой силы в начальной стадии циркуляции). Этот крен усиливается моментом силы Ру , действующей на руль.
Итак, в первый момент после перекладки руля судно будет крениться на тот борт, на который переложен руль, т.е. внутрь циркуляции.
По мере изменения кривизны траектории центробежная сила уменьшается, а затем меняет знак, т.е. изменяет направление действия на противоположное (Рис.55б). Одновременно происходит нарастание момента от силы Ry вследствие увеличения угла дрейфа и уменьшения момента от силы Ру из – за снижения скорости судна. В результате изменения характера действия указанных сил и моментов судно сначала выпрямляется, а затем начинает крениться в сторону, обратную направлению перекладки руля, причем наклонение судна оказывается тем больше, чем больше был угол крена в сторону перекладки руля. Изменение направления крена носит динамический характер.
Максимальное наклонение в сторону, обратную направлению перекладки руля, называют динамическим углом крена судна на циркуляции.
При дальнейшем движении судна угол крена уменьшается. Судно делает одно – два колебания, и после того как элементы движения устанавливаются, угол крена приобретает некоторое постоянное значение на установившейся циркуляции. Этот угол совпадает по знаку с динамическим углом крена, но последний, как правило, превышает угол крена на установившейся циркуляции в 1,5 – 2,0 раза.
Морской Регистр в действующих «Правилах классификации и постройки морских судов» предписывает определять кренящий момент на циркуляции по формуле:
mкр
= 0,238
(zg
)
(2.3)
где:
– масса
судна с учетом присоединенной массы
воды. участвующей в движении, т;
скорость судна при выходе на циркуляцию,
равная 80% скорости полного хода;
длина
судна.
Отсюда после соответствующих преобразований получим формулу для определения
угла крена на установившейся циркуляции:
θ0
1,4 
(zg
)
(2.3.1)
Выражение (2.3.1), представляющее известную формулу Г.А. Фирсова, показывает, что угол крена, возрастающий пропорционально квадрату скорости при выходе на циркуляцию, обратно пропорционален метацентрической высоте h.
Расчеты дают хорошие результаты для транспортных морских судов, диаметр циркуляции которых обычно не превышает пяти длин судна при максимальном угле перекладки руля.
Согласно «Правилам классификации и постройки морских судов» морского Регистра», угол крена пассажирских судов от совместного действия кренящих моментов, возникших в результате скопления пассажиров на одном борту и действия внешних сил на установившейся циркуляции, не должен превышать 3/4 угла заливания или угла, при котором палуба надводного борта входит в воду или скула выходит из воды – смотря по тому, какой угол меньше; во всяком случае угол крена не должен превышать 120.