Понятие об управляемости. Способность судна удерживаться на заданном курсе и изменять направление движения под. действием управляющего устройства называется управляемостью.
Таким образом, управляемость характеризуется двумя свойствами - устойчивостью на курсе и поворотливостью. Она зависит от конструкции судна, его загрузки и скорости, а также от воздействия на судно внешних факторов: ветра, течения, волнения моря, глубины и др.
Действие любого фактора, ведущее к потере скорости, ухудшает управляемость судна. Поворотливость зависит главным образом от отношений длины судна к его ширине и осадки к длине судна: с увеличением этих соотношений поворотливость ухудшается, так как увеличивается сопротивление боковому движению судна по криволинейной траектории.
Действие руля на судно. Предположим, что судно движется вперед по инерции, а ветер, течение и волнение моря отсутствуют.
рис. 66 Действие руля на переднем ходу
При положении руля в ДП (рис. 66, а) перо руля симметрично обтекается встречным потоком воды, поэтому судно продолжает прямолинейное движение. При руле, переложенном на некоторый угол вправо (рис. 66, б) или влево (рис. 66, в) перо руля будет испытывать избыточное давление Р справа или слева от набегающих на него струй воды. Для пояснения действия гидродинамического давления Р на судно приложим к центру тяжести судна G вспомогательные силы P1 и Р2, параллельные Р, равные между собой, но противоположно направленные.
Силы Р и P1 образуют пару сил с моментом, который поворачивает судно вправо или влево, т. е. в сторону перекладки руля. Разложив силу P2 на составляющие F и Q. Составляющая F, направленная в корму, показывает, что движение судна будет замедляться, а составляющая Q - на снос судна с курса влево или вправо. Таким образом, при отклонении руля от ДП судно теряет скорость, поворачивается в сторону перекладки руля и дрейфует в сторону, обратную перекладке.
При руле, переложенном на борт, снижение скорости может достигать 20% первоначальной, а дрейф - двойной ширины судна. Одновременно судно кренится первоначально в сторону перекладки руля, а при дальнейшем повороте - на противоположный борт.
Аналогично можно показать, что в результате перекладки руля при движении судна назад также имеет место потеря скорости, но судно будет поворачиваться в сторону, обратную перекладке руля, и дрейфовать в сторону перекладки. Влияние работы винта на управляемость судна.
Изучение поведения одновинтовых судов при совместной работе руля и винта правого или левого вращения (шага) приводит к выводу, что в любом случае разворот судна в сторону шага винта осуществляется быстрее, чем в обратную.
Поведение судна с винтом правого шага в конкретных случаях совместной работы руля и винта можно обобщенно охарактеризовать следующим образом: при работе винта на задний ход в случае, когда судно движется назад или по инерции медленно идет вперед, при руле, находящемся в ДП, нос судна разворачивается вправо, а при руле, переложенном на тот или иной борт, - в сторону, обратную перекладке руля; при работе винта на передний ход, когда судно по инерции медленно движется назад, в положении «руль прямо» нос судна обычно отклоняется вправо, а при перекладке руля на тот или иной борт судно разворачивается в сторону перекладки руля.
Циркуляция судна. Если вывести руль из ДП движущегося вперед судна на какой-то угол и удерживать его в этом положении, то судно сначала сдрейфует в сторону, противоположную перекладке руля, а затем начнет плавно поворачиваться в сторону перекладки. При этом центр тяжести судна будет перемещаться по криволинейной траектории, называемой циркуляцией (рис. 67).
Основные элементы циркуляции характеризуют поворотливость судна. К ним относятся: тактический диаметр циркуляции Dц — расстояние между линиями курсов до начала поворота и после поворота на 180°;
рис. 67 Циркуляция судна
Период циркуляции — промежуток времени, в течение которого судно совершает поворот на 360°. Время поворота судна на 180° называется полупериодом циркуляции.
Тактический диаметр циркуляции и ее период определяют практическим путем при различных углах перекладки руля (обычно через каждые 10°) в грузу и в балласте на малом, среднем и полном ходу. Элементами циркуляции также являются: диаметр установившейся циркуляции D - диаметр окружности, вид которой принимает циркуляция после поворота судна на 120-180°; угол дрейфа на циркуляции а - угол между ДП судна и касательной к траектории; угол крена на циркуляции и др. Ц
Циркуляция судна учитывается при изменении курса в стесненных навигационных условиях, в узкостях, при переходе со створа на створ и т. д. Влияние внешних факторов на управляемость судна. Большое влияние на управляемость оказывают ветер, волнение, мелководье и узкости.
Влияние ветра зависит от его силы и направления относительно ДП, от площади парусности судна и расположения надстроек и рубок. Волнение по направлению в основном совпадает с направлением ветра и как бы усиливает влияние последнего на судно, вызывая качку, которая значительно ухудшает поворотливость судна, так как часть руля и винта периодически оголяется, в результате чего снижается скорость и увеличивается рыскание судна. Наибольшей величины рыскание достигает при ветровых волнах от курсовых углов 120 - 180° при скорости судна, близкой к скорости бега волн. В этом случае угол рыскания может достигать 30 - 40° и более.
Влияние ветра и волнения на груженое судно будет значительно меньше, чем на судно, идущее в балласте.
Влияние мелководья проявляется в рыскании судна, и для удержания его на курсе требуется частая перекладка руля.
При расхождении со встречными судами на мелководье следует учитывать то обстоятельство, что при приближении к местам с большими глубинами судно уклоняется в сторону большей глубины.
Влияние узкости проявляется в снижении скорости, которое особенно заметно при плавании на мелководье. В этом случае потеря скорости может достигать 25 - 30%, вследствие чего значительно ухудшается поворотливость судна.
