Вопрос 5. Влияние основных размерений корпуса судна на поворотливость

Ответ:

Числовые соотношения главных размерений судна:

1) отношение L/B, влияющее на ходкость судна;

2) отношение В/Г, влияющее на остойчивость судна, его ходкость и качку. Увеличение относительной ширины улучшает остойчивость судна, но качка при этом становится более резкой и сопротивление воды движению судна возрастает;

3) отношение Н/Т, влияющее на непотопляемость судна. Увеличение относительной высоты борта улучшает непотопляемость судна;

4) отношение L/Т, влияющее на поворотливость судна. Увеличение относительной длины судна ухудшает его поворотливость;

5) отношение L/Н, связанное с характеристикой общей продольной прочности судна (по Правилам Регистра СССР L/H должно быть в пределах от 9 до 14).

Форма траектории движения судна зависит от многих факторов, в том числе от величины угла перекладки руля, формы кормовой оконечности корпуса судна, соотноше­ния между длиной и шириной судна, скорости судна, направ­ления ветра, волн, течения и т. д.

Для оценки изменения параметров движения судна при пе­рекладке руля вводится понятие поворотливость судна, т. е. способность судна изменять направление движения в соответ­ствии с окружающей его обстановкой.

Количественно поворот­ливость оценивается отношением диаметра установившейся циркуляции к длине судна. В среднем это отношение состав­ляет 3—4. Не менее важным качеством является устойчивость судна на курсе, которая определяет способность судна к прямоли­нейному движению. На корпус судна при его движении прямым курсом дей­ствуют внешние кратковременные и периодические силы (шквал ветра, волнение). Эти силы стремятся изменить на­правление движения судна. Как уже отмечалось, отклонение судна от прямолинейного движения приводит к перераспре­делению давлений на правом и левом бортах судна, на кор­пус начинают действовать силы гидродинамического, а также инерционного характера. Соотношение между этими силами и силами, вызвавшими возмущение, определяет степень использования рулевого уст­ройства для сохранения прямолинейного курса. В теории управляемости считается, что судно обладает ав­томатической устойчивостью на курсе, если после возмущаю­щего воздействия на корпус судно продолжает движение пря­молинейным курсом без помощи рулевого устройства. Судно не обладает автоматической устойчивостью, если после такого возмущающего воздействия движение прямым курсом воз­можно только при соответствующей перекладке руля. Наличие или отсутствие автоматической устойчивости судна в основном определяется очертанием ДП судна, относитель­ной шириной (B/L) и формой кормовой части судна. Под­водная часть кормовой оконечности с V-образной формой шпангоутов является своего рода стабилизатором прямолиней­ного движения судна и называется дейдвудом.

Изменение протяженности дейдвуда очень сильно влияет на характеристики поворотливости и устойчивости судна. Суда со значительным дейдвудом (более 4—5 теоретических шпа­ций) обычно обладают автоматической устойчивостью. В тео­рии управляемости протяженность дейдвуда учитывают номе­ром теоретического шпангоута, соответствующего переходу от U-образной к V-образной форме. Если номер этого шпангоута меньше 16—17, то такое судно практически всегда обладает автоматической устойчивостью. Качества «устойчивость и поворотливость» находятся в про­тиворечии друг с другом. Судно, обладающее хорошей устой­чивостью на курсе, обычно имеет недостаточную поворотли­вость, что выражается в увеличении диаметров тактической и установившейся циркуляции и выдвига. Для устойчивого на курсе судна попытка резкого изменения курса (например, при аварийной ситуации) затруднена. У судов, обладающих хорошей поворотливостью, такое ка­чество, как автоматическая устойчивость на курсе, часто от­сутствует. Для таких судов прямолинейное движение воз­можно лишь за счет перекладок руля. У ряда судов, не обладающих автоматической устойчиво­стью, отмечается явление, называемое гидродинамическим люфтом, когда в некотором диапазоне углов перекладки судно не слушается руля, т. е. независимо от угла перекладки при 6< 10<12° судно может разворачиваться в любую сторону. Это явление объясняется слишком малой силой, возникающей на руле, при небольших углах перекладки, недостаточной для стабилизации положения судна. Остановить вращение корпуса судна можно перекладкой руля на угол, больший угла гидро­динамического люфта. Гидродинамический люфт характерен для судов с полными кормовыми образованиями, коротким дейдвудом и большим отношением B/L.

Противоречивость таких качеств судна, как поворотливость и устойчивость, заставляет проектировщиков принимать ком­промиссные решения, учитывая специфику эксплуатации судна. Важные факторы, влияющие на поворотливость и устойчи­вость судна, такие, как форма кормовой оконечности, отно­шение B/L и т. д., закладываемые при проектировании, отно­сятся к пассивным. Основными активными параметрами, опре­деляющими маневренные характеристики судна, являются площадь пера руля, предельный угол перекладки руля, время перекладки и необходимая мощность рулевой машины. Эти главные параметры рулевого устройства выбирают с учетом пассивных характеристик, назначения судна, специфики эк­сплуатации. Разработка универсальных методов для выбора основных параметров рулевого устройства затруднена. Это объясняется не только разнообразием существующих типов судов, но и большой сложностью комплексной оценки эффективности ру­левого устройства с учетом различных ситуаций при эксплуа­тации судна.