1.2. Дополнительные средства управления.

Существенным недостатком рулей является резкое снижение эффективности при уменьшении скорости судна. Часто это приводит к практически полной потере маневренности на малых ходах. В свою очередь, значение маневренности возрастает при плохой видимости, движении в узкостях, в акватории порта и при некоторых других обстоятельствах, когда скорость существенно снижается. Незначительная эффективность рулей при отсутствии хода усложняет швартовку судна и отход от стенки при сильном ветре. Плохая управляемость на малых ходах приводит к необходимости пользоваться буксирами, что значительно повышает портовые расходы.

Все это заставляет искать такие средства управляемости, эффективность которых не зависит от скорости судна. Подобную задачу можно решить либо изменяя направления струи, отбрасываемой винтом, либо создавая вспомогательные устройства, не связанные с основным винто - рулевым комплексом и способные создавать момент относительно ЦТ судна и обеспечивать его маневрирование. Рассмотрим некоторые активные средства обеспечения управляемости.

Для улучшения маневренности судна на малых ходах, устанавливают дополнительные средства управления: носовые рули, а также средства активного управления (САУ) — направляющие насадки, активные рули, подруливающие устройства и вспомогательные движительно - рулевые колонки (ВДРК).

Носовой руль размещают в нижней части носовой оконечности. Его приме­няют на паромах так называемого челночного типа, т. е. плавающих попере­менно носом и кормой. Широкого распространения не получил.

Активный руль (рис.,6а) — это небольшой гребной винт, установленный в пере обычного руля и приводимый в действие от электродвигателя, распо­ложенного либо непосредственно вместе с ним в пере руля, либо в баллере. При перекладке руля с работающим в нем гребным винтом последний создает упор, поворачивающий кормовую оконечность судна, даже если оно не имеет хода.

Рис.6. Активный руль (а) и поворотная насадка (б).

1— перо руля; 2 — винт подрулива­ющего устройства; 3 — гидравлический двигатель; 4 — баллер; 5 — трубопровод; 6 — гребной винт; 7 — поворотная насадка

Работающий гребной винт активного руля может также сообщать судну малый ход вперед. Активные рули применяют на траулерах, паромах, исследователь­ских и других судах. Недостатком их является вызываемое дополнительное сопротивление движению судна на полном ходу и в связи с этим некоторое сни­жение скорости.

Поворотная насадка (рис., 6б) представляет собой кольцеобразное тело, укрепляемое на баллере, ось которого расположена в плоскости диска гребного винта. При повороте насадки (устанавливаемой вместо руля) отбрасываемая гребным винтом струя воды отклоняется, что и вызывает поворот судна. Поворотная насадка не только значительно улучшает поворотливость судна на малых ходах (особенно на заднем), но и позволяет при постоянной мощности увели­чить скорость на 4—5%. Поворотные насадки широко применяют на речных судах, толкачах-буксирах и некоторых рыбопромысловых судах.

Сравнение рулей и поворот­ных насадок позволяет убедить­ся в преимуществах последних. По данным, полученным при испытаниях натурных судов, поворотная насадка обеспечи­вает такую же, как у руля, боковую силу при углах пере­кладки, равных примерно ²/₃ от углов перекладки руля. При равной боковой силе момент на баллере насадки равен приблизительно половине момента на баллере руля.

Недостатком поворотных насадок является конструктивная сложность; кроме того, они менее надежны. Этим объясняется недостаточно широкое применение их даже на тех судах, для которых рационально применять обычную насадку как средство повышения к. п. д. винта.

Для небольших судов удается совместить средства движения и средства управляемости в одном механизме. Таким механизмом является руль-винт, дающий возможность изменить направление упора вращением всего устройства вокруг верти­кальной оси. Отметим, что подвесной лодочный мотор также относится к рулевому устройству типа руль-винт.

Рули-винты обеспечивают высокую маневренность судов и позволяют даже получить задний ход без реверса двигателя. Так как с увеличением мощности конструктивная сложность рулей-винтов значительно возрастает, они не находят применения на судах средних и больших размеров.

Широко используются различные подруливающие устройства, улучшающие маневренность на малых ходах и при отсутствии хода.

Подруливающие устройства не взаимодействуют с гребным винтом судна и являются совершенно самостоятельным средством управляемости.

Вопрос о необходимости применения подруливающих устройств на проектируемом судне должен решаться с учетом его назначения, характера эксплуатации и конструктивных особенностей. Большие начальные затраты будут оправданы только в тех случаях, когда применение подруливающего устройства позволит сократить время пребывания судна в порту, облегчить часто повторяющиеся швар­товные операции, отказаться от использования буксиров и т. д.

Так, например, не вызывает сомнения целесообразность при­менения подруливающих устройств на паромах и крупных пасса­жирских судах.

Наибольшее распространение получили в настоящее время подруливающие устройства туннельного типа (рис. 7). Сквозной туннель позволяет создать упор в обоих направлениях. Изменение направления упора достигается за счет реверса двигателя, уста­новки винта регулируемого шага или применения двух винтов. В первом варианте (рис. 7, а, б) при одинаковом числе оборотов винта полезная составляющая реакция отбрасываемой струи имеет различное значение. Во втором, несколько более сложном варианте реакции одинаковы (рис. 7, г).

На рис. 44, в приведена схема подруливающего устройства, в котором направление потока меняется не за счет изменения направления вращения винта, а регулировкой направления потока, создаваемого одним винтом. Винт, скорость и направление вращения постоянны, вода подсасывается снизу через симметричные относительно ДП отверстия. Направление отбрасываемой струи регулируется заслонкой.

Рис 7. Подруливающие устройства тун­нельного типа: а, б — с горизонтальным винтом; в — с вертикальным винтом; г — со сдвоенным винтом.

Подруливающее устройство (рис., 8а) — это расположенная в носовой (реже, в кормовой) оконечности труба, перпендикулярная к ДП, со сквозными выходами на оба борта, закрываемыми обычно жалюзи. В этой трубе размещают гребной винт или крыльчатый движитель, образующий направленную перпен­дикулярно к ДП судна струю воды, создающую упор, под действием которого и поворачивается нос (или корма) судна. При установке двух подруливающих устройств (в носу и корме) эффективность их действия возрастает благодаря возможности одновременной работы в разные стороны. При работе обоих устройств в одном направлении судно может перемещаться лагом, что очень удобно при швартовке у пирса. Подруливающие устройства обеспечивают высокую маневренность в дрейфе и на малых ходах (при скорости не более 2—6 уз), по­этому их обычно ставят на судах, имеющих частые швартовки (например, на пассажирских судах, паромах, спасателях и др.).

Рис.8. Подруливающее устройство (а) и вспомогательная движительно-рулевая колонка (б)

В последнее время на некоторых танкерах встречается подруливающее устройство в виде водометного движителя, использующего энергию балластного, или грузового насоса. Интересны также применяемые на некоторых паромах, промысловых и исследовательских судах и на судах технического флота ВДРК — выдвигаемые под днищем поворотные колонки с гребным винтом, создающим упор в нужном направлении (рис., 8 б).