4.9 Понятие об управляемости

Управляемость - способность судна выдерживать заданное направление движения (устойчивость на курсе) и изменять его по команде судоводителя (поворотливость). Свойства антагонистичны: устойчивые на курсе суда имеют слабую поворотливость (линейные суда), а поворотливые суда (буксиры и другие портовые суда) не устойчивы на курсе (рыскливы).

Судно считается эксплуатационно-устойчивым на курсе, если его удается поддерживать на курсе 3 - 4 небольшими перекладками руля в минуту (2°-5°).

Характеристики управляемости в значительной степени определяются эффективностью руля, зависящей от его конструкции, площади пера руля, а также скорости судна. При уменьшении скорости судна эффективность руля резко падает. Поэтому для швартовки на судне устанавливаются подруливающие устройства и могут понадобятся услуги буксиров (рис.4.8).

Поворотливость характеризует манёвр циркуляция (рис.4.9).

После перекладки руля на борт судно начинает дрейфовать под действием силы, приложенной к рулю, в сторону, противоположную повороту. Это смещение относительно первоначального направления движения называется обратным смещением. В этот период судно получает крен в сторону поворота. Постепенно судно разворачивается в сторону поворота, траектория его движения становится близкой к окружности. При этом судно наклоняется в другую сторону – наружу от траектории движения. Характерной точкой траектории является точка, в которой диаметральная плоскость судна (ДП) перпендикулярна первоначальному направлению движения судна. Расстояние от начала манёвра до этой точки называется выдвигом, а поперечное смещение от первоначального направления движения до этой точки называется прямым смещением. Диаметр правильной окружности, которую начинает описывать судно, называется диаметром циркуляции.

Рис.4.9.Элементы циркуляции судна:

l₁– выдвиг,l₂ - прямое смещение,l₃ – обратное смещение. -угол дрейфа,D_ц – диаметр циркуляции,D_t – тактический диаметр циркуляции

Расстояние между первоначальным направлением движения и точкой, в которой судно (ДП) повернулось на 180^о, называется тактическим диаметром циркуляции. Поворотливость судна обычно оценивается по отношению диаметра циркуляции к длине судна (для морских судов 3-5).

Поворотливость судна и послушливость его рулю характеризует манёвр «зиг-заг» или «змейка, речь о котором будет в последующих курсах.

4.10 Понятие о качке судна

При плавании судно подвергается качке лишь на взволнованной поверхности моря. При спокойной поверхности (на тихой воде) качку можно вызвать только искусственно. Основной причиной возникновения морских волн является кинетическая энергия ветра. Поведение судна на волнении зависит от характера волнения и характеристик самого судна, например его остойчивости, загрузки, формы корпуса, главных размерений, скорости и направления движения в данный момент по отношению к волне, наличия скуловых килей и т.д.

Колебательное движение судна представляет взаимосвязанную комбинацию трех видов качки: бортовой, килевой и вертикальной.

Период бортовой качки судна на тихой воде в сек, т.е. время, в течении которого судна наклонилось и встало - период собственных колебаний, можно получить по приближенной формуле

ТQ = k B/, где коэффициент k = 0,77 – 0,8 зависит от типа судна и состояния нагрузки.

приближенные значения периодов килевой ТY и вертикальной качки Тz

ТY = Тz = 2,4 .

Важной характеристикой качки на волнении является амплитуда (наибольший угол наклонения судна по отношению к горизонту). Амплитуда во многом зависит от соотношения периода качки судна на тихой воде и периода волны.

Период волны – время в сек., в течение которого через данную точку пространства проходят смежные вершины или подошвы волны (рис.4.10).

В случае равенства или даже близких значений периодов волн и качки наступает резонанс и тогда амплитуда качки судна достигает больших значений.

Рис.4.10. Элементы ветровой волны:  – длина волны; h_в – высота волны; _max – максимальный угол волнового склона

Показанная на рис.4.10 идеальная волна называется «регулярной» в отличие от реального морского волнения, которое называется «нерегулярным» и получается в результате наложения разных систем волн, влияния мелководья, побережья и т.д.

Поведение судна на волнении зависит от его остойчивости. Судно, обладающее большой метацентрической высотой, имеет сравнительно короткий период и стремительные размахи бортовой качки, судно с небольшой метацентрической высотой колеблется медленее. По этой причине качка буксира или балкера с тяжелым грузом, обладающих избыточной остойчивостью, переносится значительно хуже, чем качка на котейнеровозе или пассажирском судне. Качка безусловно вредное явление, уменьшить влияние которого на конструкции, механизмы и людей насущная задача. Для этих целей на судах устанавливают скуловые кили, активные рули, успокоительные цистерны, гироскопические успокоители, которые в основном уменьшают бортовую качку.