Управляемость

Управляемостью называется способность судна быть поворотливым и устойчивым на курсе. Поворотливостью называется способность судна подчиняться действию руля, а устойчивостью на курсе — способность сохранять заданное направление движения. Вследствие влияния на движение судна различных возмущающих факторов (волн, ветра), для обеспечения устойчивости на курсе требуется постоянное вмешательство рулевого. Таким образом, качества, характеризующие управляемость судна, являются противоречивыми. Так, чем более поворотливо судно, т. е. чем быстрее оно меняет направление своего движения при повороте руля, тем менее оно устойчиво на курсе.

При проектировании судна оптимальное значение того или иного качества выбирают в зависимости от назначения судна. Основным качеством пассажирских и грузовых судов, совершающих дальние рейсы, является устойчивость на курсе, а буксиров — поворотливость.

Способность судна самопроизвольно отклоняться от курса под влиянием внешних сил называется рыскливостью.

Для обеспечения требуемой управляемости в кормовой части судна устанавливают один или несколько рулей (рис. 12). Если на движущемся со скоростью v судне переложить руль на угол α, то на одну сторону руля начнет действовать давление набегающего потока воды — равнодействующая гидродинамических сил Р, приложенная в центре давления и направленная перпендикулярно к поверхности руля. Приложим в центре тяжести судна взаимно уравновешенные силы P₁ и Р₂, равные и параллельные Р. Силы Р и Р₂ образуют пару сил, момент которой М_ВР поворачивает судно вправо, М_ВР = Рl, где плечо пары l= GA cosα + a.

Рис. 12. Схема сил, действующих на судно при перекладке пера руля

2) ДЕЙСТВИЕ РУЛЯ НА СУДНО.

При движении судна в результате перекладки пера руля на угол α, на нем, под действием потока воды будет возникать результирующая разности давлений со стороны потока на внутреннюю и внешнюю поверхности крыла. Кроме сил давлений на всю поверхность крыла вдоль хорды профиля действуют силы сопротивления, обусловленные вязкостью жидкости. Результирующие всех сил давления и сил сопротивления можно заменить одной равнодействующей Р, которая называется равнодействующей гидродинамических сил, действующих на крыло. Силу Р принято характеризовать ее проекциями на направление скорости невозмущенного потока и направление, перпендикулярное ему. Проекция силы Р на направление скорости потока V₀ называется лобовым сопротивлением Р_х, а проекция той же силы на направление, перпендикулярное скорости потока - подъемной силой Р_у . Очевидно, что сила лобового сопротивления Р_х, направленная в сторону, противоположную движению судна, вызывает торможение судна и уменьшение, таким образом, его скорости. Сила Р_y направлена перпендикулярно ДП и вызывает на переднем ходу смещение кормы судна влево. Сила Р_y - полезная сила, обеспечивающая разворот судна при перекладке руля.

При перекладке пера руля на угол, больший 35°, подъемная сила Р_установится незначительной, а сила лобового сопротивления Р_х, уменьшающая скорость судна, увеличивается. Поэтому на практике угол перекладки руля, как правило, не бывает больше 35°. Практика плавания показывает, что управляемость на заднем ходу всегда значительно хуже, чем на переднем, а во многих случаях суда почти не управляются даже в условиях спокойной воды.