3.6 Средства улучшения маневренных характеристик судна

Винторулевой комплекс морских судов, как правило, не обеспечивает их необходимую маневренность при движении на малых скоростях. Поэтому на многих судах для улучшения маневренных характеристик используются средства активного управления (САУ), которые позволяют создавать силу тяги в направлениях, отличных от направления диаметральной плоскости судна. К ним относятся: крыльчатые движители, активные рули, подруливающие устройства, поворотные винтовые колонки и раздельные поворотные насадки.

Крыльчатые движители (КД). Применяются в качестве основного движителя на буксирах, паромах, плавкранах, рыболовных судах и в виде вспомогательного средства управления на больших пассажирских судах и танкерах. КД позволяет создавать силу тяги в любом направлении и изменять ее величину.

Рис. 3.6.1. Крыльчатый движитель

 Конструктивно КД представляет собой диск с вертикальной осью вращения, размещенный в днищевой части корпуса, на котором установлены вертикальные поворотные лопасти (от четырех до восьми). В воде находятся только лопасти, а механизмы вращения диска и поворота лопастей размещены внутри корпуса судна. КД сочетает в себе функции винта и руля. На судах, имеющих его в качестве основного движителя, отсутствует рулевое устройство, а хорошая поворотливость судов обеспечивается изменением направления силы тяги. Суда, оснащенные КД, обладают хорошими тормозными качествами. Время торможения у них значительно меньше, чем у судов с гребными винтами, а длина тормозного пути не превосходит длины корпуса.

К недостаткам КД относятся следующие: сложность конструкции и его относительно большая масса; суда, имеющие КД в качестве основного движителя, не приспособлены для плавания в открытом море, т.к. на волнении диск и лопасти подвергаются большим напряжениям; при плавании во льдах КД требует надежной конструктивной защиты; фактическая осадка судна увеличивается на длину лопасти.

Активные рули (АР). Это рули с установленными на них вспомогательными винтами, расположенными обычно на задней кромке пера руля. Активными рулями оборудовано большое количество транспортных и промысловых судов. АР перекладывается с борта на борт обычной рулевой машиной, но с целью повышения эффективности руля предельные углы его перекладки увеличиваются до 70°—90°. АР используется на малых скоростях до 5 уз. При больших скоростях винт АР отключается, и перекладка руля осуществляется в обычных пределах — до 35° на каждый борт.

Рис. 3.6.2. Активный руль

АР позволяет осуществлять повороты не только на малых скоростях, но и при отсутствии хода. При маневрировании на стесненных акваториях винт АР может использоваться в качестве основного движителя, что обеспечивает высокие маневренные качества судна. К недостаткам АР относится усложнение конструкции пера руля и повышение сопротивления движению судна при больших скоростях.

В последнее время получила распространение электродвижущаяся система Azipod (Azimuth Pod – азимутальная гондола), которая включает в себя дизель-генератор, электромотор и винт.

Рис. 3.6.3. AZIPOD

Дизель-генератор вырабатывает электроэнергию, которая по кабельным соединениям передается на электромотор. Электромотор, обеспечивающий вращение винта, расположен в специальной гондоле. Винт находится на горизонтальной оси, уменьшается количество механических передач – в результате достигается максимальный пропульсивный коэффициент. Винторулевая колонка имеет угол разворота до 360⁰, что значительно повышает управляемость судна.

Достоинства Azipod:

• уменьшается расход топлива на 10 – 20%;

• уменьшается вибрация корпуса судна;

• из-за того, что диаметр гребного винта меньше – эффект кавитации снижен;

• отсутствует эффект резонанса гребного винта.

Одновременно внедряется CRP (contra-rotating propeller) технология. В этом случае винты располагаются друг против друга и имеют противоположное направление вращения, чем достигается наибольший двигательный эффект. Данная система используется на судах, обслуживающих регулярные линии, для которых очень важна скорость доставки груза или пассажиров.

Рис. 3.6.4. Contra-rotating propeller (CRP)

Подруливающие устройства (ПУ). Необходимость создания эффективных средств управления носовой оконечностью судна привела к оборудованию судов подруливающими устройствами. ПУ создают силу тяги в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости судна независимо от работы главных движителей и рулевого устройства. Подруливающими устройствами оборудованы большое количество судов самого разного назначения, в том числе практически все суда типа Ро—Ро.

Рис. 3.6.5. Подруливающие устройства

В сочетании с винтом и рулем ПУ обеспечивают высокую маневренность судна: возможность разворота на месте при отсутствии хода, при этом центр вращения располагается позади ЦТ судна на расстоянии, примерно равном 0,15 длины судна; отход или подход к причалу практически лагом.

При движении судна малыми скоростями совместная работа винта, руля и ПУ обеспечивает высокую поворотливость, поскольку сила тяги ПУ может создавать дополнительный момент, способствующий развороту судна в ту или иную сторону.

Раздельные поворотные насадки (РПН).

Рис. 3.6.6. Раздельные поворотные насадки

Поворотная насадка — это стальное кольцо, профиль которого представляет элемент крыла. Площадь входного отверстия насадки больше площади выходного. Гребной винт располагается в наиболее узком ее сечении. Поэтому увеличивается скорость протекания жидкости через сечение винта и, следовательно, повышается его КПД. Поворотная насадка устанавливается на баллере и поворачивается до 40° на каждый борт, заменяя руль, причем в этом качестве насадка имеет большую эффективность, чем обычный руль, поскольку боковая сила, разворачивающая судно, создается за счет изменения направления силы тяги винта, которая существенно больше боковой силы руля.

РПН устанавливаются на двухвинтовых судах и имеют конструкцию привода, позволяющую выполнять раздельную их перекладку. РПН установлены на многих транспортных судах, главным образом речных и смешанного плавания, и обеспечивают их высокие маневренные характеристики.

Правила эксплуатации рулевого устройства.

Румпельное отделение должно быть достаточно освещено днем и ночью, на стоянке — закрыто, в холодное время должно отапливаться. Не допускается, чтобы в нем находились посторонние вещи.

Необходимо следить:

• зимой — за температурой помещения румпельного отделения;

• при стоянке судна во льду — за тем, чтобы руль имел возможность свободно поворачиваться;

• при отрабатывании на задний ход во льдах — за тем, чтобы руль был установлен в диаметральной плоскости.

Необходимо хранить вблизи сектора (румпеля) руля исправные румпель-тали с комплектом деталей их крепления.

После окончания швартовки необходимо руль ставить в диаметральную плоскость.

Не допускаются следующие дефекты рулевого устройства:

а) напряженные детали (включая цепи и тяги штуртроса) со средним износом на 1/10 и более строительной толщины или диаметра, а также с трещинами или остаточными деформациями не должны допускаться к эксплуатации;

б) стальной трос в системе рулевого привода подлежит замене, если в любом месте на его длине, равной 8 диаметрам, число обрывов проволок составляет 1/10 и более общего числа проволок, а также при чрезмерной деформации троса;

в) при скручивании на угол 15° и более и при обнаружении трещин баллер подлежит замене.

При длительной стоянке судна или постановке его на ремонт все ходовые части рулевого устройства надо тщательно консервировать.

Команды, подаваемые на руль.

Капитан судна назначает курс и скорость судна через вахтенного помощника. В отдельных случаях (при определении маневренных элементов, поправок приборов или плавании в узкости) по решению капитана право непосредственной подачи команды на руль может быть предоставлено штурману.

Для успешного выполнения поворотов с помощью руля капитану судна и вахтенному помощнику должны быть известны следующие данные:

• диаметр циркуляции при перекладке руля на разные углы вправо и влево при различных режимах работы главных машин;

• время описания полной циркуляции и части ее при различных скоростях и комбинациях работающих машин;

• потеря скорости на циркуляции при перекладке руля на установленное число градусов для различных скоростей;

• «мертвый промежуток» времени от момента подачи команды рулевому до начала фактического поворота;

• возможная величина угла крена корабля на циркуляции в зависимости от скорости хода.

Выполняя поворот, руководствуются следующими правилами:

• перед подачей команды на руль необходимо оценить обстановку и принять все меры для безопасного выполнения маневра;

• прибегать к перекладке руля «на борт» следует только в случае крайней необходимости (при развороте судна в узкости, для избежания столкновения с другим судном, уклонения от обнаруженной навигационной опасности);

• необходимо обеспечить возможность быстрого перехода на запасные посты управления рулем;

• при совместном плавании поворот судна должен быть обозначен установленным звуковым и световым сигналом в соответствии с МППСС-72 в момента подачи команды на руль;

Команды на руль должны подаваться в строгом соответствии с «Командными словами» Поданные команды рулевой обязан репетовать громким голосом, предваряя их словом «Есть».

Приняты следующие основные команды на руль:

1. Команда «Право (лево) на борт» означает, что руль должен быть положен до установленного предела в указанную сторону. Команда подается с учетом быстрой перекладки руля.

По команде «Право (лево) руля» рулевой обязан переложить руль на установленное число градусов (для данного судна) в указанную сторону и доложить: «Руль право (лево) столько-то».(Обычно 15⁰) В процессе выполнения поворота рулевой докладывает через каждые 10° новые значения курса. Эта команда подается при выполнении обычных поворотов на новый курс. При выполнении поворота с большим или меньшим, чем обычно, диаметром циркуляции подается команда «Столько-то градусов право (лево) руля».

Команда «Отводить» подается при приближении судна к назначен-ному курсу (обычно за 10—15°). По этой команде руль отводится в ДП судна, после чего рулевой докладывает: «Руль прямо». Аналогичные действия выполняются и по команде «Прямо руль». Команда подается при необходимости прервать выполнение поворота. После команд «Отводить» и «Прямо руль» рулевой докладывает курс через каждые 3°.

Команда «Одерживать» подается, когда до назначенного нового курса осталось 3—5°. По этой команде руль перекладывается на небольшое число градусов в сторону, обратную циркуляции. Рулевой докладывает курс по компасу через каждый градус.

Команда «Так держать» означает, что рулевой должен заметить по компасу с точностью до градуса курс, на котором лежало судно в момент подачи команды, или направление по береговому ориентиру и удерживать судно на этом курсе, доложив: «Есть, так держать, на румбе столько-то градусов».

Команда-запрос «На румбе?» означает, что рулевой должен заметить курс по компасу и доложить: «На румбе столько-то градусов».

Команда «Столько-то градусов право (лево) по компасу» означает, что рулевой должен изменить курс на энное число градусов, после чего доложить: «На румбе столько-то градусов». Команда подается в случаях, когда необходимо изменить курс судна не более чем на 15—25°.

Опытному рулевому могут быть поданы команды: «Право (лево) руля. Курс столько-то градусов»; «Держать в кильватер такому-то судну»; «Лечь на створ»; «Оставить такой-то предмет справа (слева)» и т. д.

В этом случае рулевой самостоятельно выполняет указанные действия и докладывает: «На створе. На румбе столько-то градусов» или «На румбе столько-то градусов» и т.д.