Продольное движение и центр вращения

Рассмотрим движение танке­ра в грузу на ровном киле, ко­торому помогают два буксира равной мощности: один в носу, другой в корме (рис. 4). Букси­ры работают на упор с одинако­вой силой на равных расстояни­ях от миделя. Пока судно не имеет хода ни вперед, ни назад, результатом усилий буксиров будет чистое поперечное движе­ние судна. Как только судно на­чнет двигаться относительно во­ды вперед или назад, возникает разворот судна.

Движение судна вперед сме­щает центр поперечного сопро­тивления также вперед. Носо­вой буксир встречает большее сопротивление, чем кормовой, в результате чего носовой буксир создает меньшее чистое попе­речное усилие. Нарушение ра­венства сил приводит к враща­тельному движению. Положе­ние ЦВ зависит от движения судна относительно воды и от­носительной силы буксиров.

Рис. 4. Буксиры работают на равных расстояниях от миделя и с одинаковой силой

Мы можем просто сказать, что дви­жение вперед смещает ЦВ в нос, и это сокращает расстояние между точкой упора носового буксира и ЦВ, вследствие чего уменьшается эффективное уси­лие носового буксира. В то же самое время расстояние между точкой упора кормового букси­ра и ЦВ увеличивается, что в свою очередь увеличивает эф­фективное усилие кормового буксира.

Движение судна назад сме­щает ЦВ назад, в результате чего поперечные усилия, прила­гаемые буксирами к судну, вы­зывают обратное вращение суд­на.

Когда буксиры толкают с равными усилиями на равных расстояниях от миделя, мы ви­дим, что продольное движение судна ведет к вращательному движению как побочному ре­зультату действия Поперечных сил, приложенных к судну бук­сирами. Наоборот, когда возни­кает разворот и буксиры толка­ют с равными усилиями, мы можем сделать заключение, что судно имеет продольное движе­ние относительно воды.

Если разворот не нужен, мы можем или уменьшить усилие буксира, который вызывает вра­щательный эффект, или остано­вить продольное движение суд­на относительно воды. Переме­на направления продольного движения приведет в конечном счете к перемене направления вращательного движения.

Другие поперечные силы, та­кие, как бортовой ветер, от дей­ствия НПУ и руля будут подо­бным же образом подвергаться воздействию продольного дви­жения судна.

Влияние ветра на положение центра вращения

Рассмотрим судно порожнем, не имеющее хода относительно воды, на которое действует бор­товой ветер (рис. 5). Бортовой ветер вызывает дрейф судна в подветренную сторону, и .корпус встречает подводное сопротив­ление. Поскольку судно имеет дифферент на корму, подводная кормовая часть судна встречает большее сопротивление. В ре­зультате центр поперечного со­противления R будет находить­ся в корме от миделя.

На порожнем судне с высоко поднятой носовой оконечностью передняя часть судна будет ис­пытывать большее воздействие ветра, чем кормовая. Давление ветра можно представить векто­ром силы ветра, действующим на центр парусности Р. Подвод­ное сопротивление может быть представлено вектором силы в точке R. До тех пор, пока точка Р не находится на одной верти­кали с точкой R, две силы пово­рачивают судно, а образующийся ЦВ будет находиться между точками Р и R.

Рис. 5. Действие ветра на судно в бал­ласте и не имеющее хода относительно воды:

/ — ветер; 2 — поперечное сопротивле­ние

Рис. 6. Действие ветра на судно на пе­реднем ходу:

1 — ветер; 2 — поперечное сопротивле­ние; 3 — поперечная сила от действия руля

На судне, не имеющем хода относительно воды, ЦВ будет располагаться недалеко от миделя. Когда судно следует пере­дним ходом, центр поперечного сопротивления смещается впе­ред, и увеличивается сила под­водного сопротивления (рис. 6). Поперечная сила ветра развора­чивает судно так, что возникает угол между ДП судна и наме­ченным курсом. Чтобы контро­лировать этот угол и сбаланси­ровать силу ветра, нам необхо­дима поперечная сила в корме — руль. Разворот возникает, когда нарушается равновесие поперечных сил.

Движение назад вызывает смещение центра поперечного .сопротивления в корму, что увеличивает плечо момента си­лы бортового ветра (рис. 7). Когда судно идет назад, руль не оказывает эффективного влия­ния. Поскольку поток, создавае­мый винтом, не направляется больше на перо руля, руль встречает сопротивление только воды, что приводит в результа­те к малой поперечной силе от действия руля.

Судно сильнее сносится под ветер, нос быстрее, чем корма, так что на заднем ходу корма двигается на ветер, или, как го­ворят, "ищет' ветра". Однако корма пойдет на ветер только тогда, когда носу есть куда у ва­литься. ЦВ сдвигается далеко в корму, и сила ветра получает большее плечо.

Поперечный упор, создавае­мый винтом правого вращения, работающим назад, легко пре­одолевается сильным ветром справа по носу.

Рис. 7. Действие ветра на судно на за­днем ходу:

1 — ветер; 2 — поперечное сопротивле­ние