Действие винта при переходе с переднего хода на задний

Переход с переднего хода на задний очень часто необходим для погашения инерции при швартовках с целью внезапной остановки судна — в тумане, в узкостях, во льдах и т. д. Предположим, что на судне с правым шагом винта, движущем вперед, остановили машину и тут же дали ход назад. Силы С и D исчезнут при остановке, а с переменой хода изменят свое направление на обратное. Сила набрасываемой струи С при движении судна вперед по инерции будет оказывать давление на правый кормовой подзор, но меньше чем при установившемся движении назад. Сила реакции D', уклоняющая корму влево, будет при перемене хода, наоборот, велика. При наличии движения вперед будет действовать и сила попутного потока b, уклоняя корму также влево.

Рисунок 1.10 -  Действия сил при перемене хода с переднего на задний

Таким образом, с переменой хода на задний корма резко пойдет влево (рис. 1.10). Это движение при наличии инерции вперед можно или усилить перекладкой руля вправо (рис. 1.10) или ослабить, положив руль влево. Сила всасываемой струи В при наличии движения вперед проявляется слабо. По мере погашения инерции переднего хода уменьшаются силы А и b и возрастает сила В. С началом движения назад действие сил стабилизируется, как это было рассмотрено в случае установившегося заднего хода.

Действие винта при переходе с заднего на передний ход

При швартовных операциях и маневрировании в узкостях режим работы машины меняется не только путем перехода с переднего хода на задний, но и, наоборот, с заднего хода — на передний.

Когда ход назад будет остановлен, то при прямом положении руля исчезают силы: С′ — действовавшая на правую часть кормового подзора, D' — действовавшая на винт также влево, и В — сила всасываемой струи (рис.63). Остается лишь сила А', которая при прямом положении руля уклоняющего действия не оказывает. При перемене хода и с началом вращения винта вперед проявляются силы: реакции D и набрасываемой струи С. При этом сила D значительно больше силы С, так как вода в начале работы винта находится в состоянии покоя. В результате действия этих сил корма пойдет вправо (рис. 64).

Рисунок 1.11 -  Действие сил при перемене хода с заднего на передний

Если отвести руль вправо, то появятся силы А' и С_в._с, противодействующие одна другой. При значительной инерции назад силы А'+ D будут превосходить сумму сил C+C_B. _c и корма пойдет вправо (рис.6.9). Если же инерция судна невелика и судну дан полный ход вперед, то силы C+C_B´C преодолеют действие сил А' и D и корма пойдет влево. При перекладке руля влево сила винтовой струи Св·с, действуя совместно с силой D, превзойдет действие сил С и А и корма пойдет вправо еще резче (рис. 1.11).

Все рассмотренные случаи относятся к винту правого вращения. При левом вращении винта вызываемые им силы будут иметь обратное направление.

На основании всего сказанного о влиянии работы винта на управляемость судна сформулируем основные выводы в предположении, что каких-либо внешних сил, действующих на судно, не наблюдается.

 

Таблица 1.1 - Управляемость одновинтового судна с винтом правого вращения

Режим движения судна	Сторона вращения винта	Характер движения судна	Рекомендации по использованию руля
			Выполнение поворота с меньшим DЦ	Удержание на прямом курсе
Передний установив- шийся ход	Вправо	Постоянное уклонение вправо (носом)	Руль вправо	Руль влево 3—5°
Задний установив- шийся ход	Влево	Постоянное уклонение вле- во (кормой)	Руль влево	Руль вправо
Передний ход со -стопа"	Вправо	Уклонение вправо (кормой)	—	Руль вправо
Задний ход со „стопа"	Влево	Уклонение влево (кормой)	—	Руль вправо
Выполнение реверса с переднего на задний ход	Влево	Уклонение вправо (носом)	—	Руль влево
Выполнение реверса с заднего на передний ход	Вправо	Уклонение вправо (кормой)	—	Руль влево

Рекомендуемая литература: [13, главы 2 и 6], [16], [23] [27].

2. Маневренные элементы судна. Общие определения

Общий случай движения судна описывается системой из трех дифференциальных уравнений движения: двух уравнений сил — по продольной X и поперечной Y осям и уравнения моментов вокруг вертикальной оси Z.

Эта система в несколько упрощенном варианте имеет вид:

                              (2.1)

Первое уравнение системы характеризует движение судна по оси «X» при разгоне и торможении, поэтому его решение позволяют оценивать инерционно-тормозные характеристики судна. Второе уравнение описывает закономерности поперечного смещения судна. Третье уравнение, характеризующее угловое движение, используется при оценки управляемости судов. Из данной системы видно, что при равномерном и прямолинейном движении судна, левые части уравнений будут равны нулю, а поперечного движения не будет. Исходя из этого система уравнений примет вид (рис. 2.1):

                   P_e = R_X + A_X + P_PX

                                          G

                                                                                        V_X

   P_PX     P_e                   A_X          R_X

Рисунок 2.1 -  Силы, действующие на судно при прямолинейном движении

Маневренными элементами судна называют свойства, характеризующие его способность развивать, поддерживать и изменять режим движения. Основными маневренными элементами судна являются ходкость, инерция, поворотливость и управляемость.

Ходкость — способность судна развивать заданную скорость поступательного движения при эффективном использовании движителями мощности главных механизмов.

Ходкость характеризуется скоростью судна при равномерном прямо-линейном движении. Она зависит от числа оборотов движителей, мощности главных механизмов, расхода горючего, водоизмещения, состояния корпуса, рулей и выступающих частей, а также гидрометеорологических условий плавания.

Инерция — способность судна сохранять движение, соответствующее первоначальному режиму работы двигательно-движительного комплекса после изменения этого режима. Основными данными, характеризующими инерцию, являются время и расстояние, необходимые судну для остановки или приобретения другой заданной скорости при изменении режима работы машин.

Управляемость – способность судна совершать движение по заданной траектории. Управляемость объединяет два свойства судна – устойчивость на курсе и поворотливость.

Устойчивость на курсе – способность судна сохранять прямолинейное направление движения.

Поворотливость — способность судна изменять направление движения под воздействием руля или машин или руля и машин одновременно. Поворотливость определяется углом перекладки руля в градусах; площадью, формой, расположением и количеством рулей; площадью подводной части продольного сечения судна; характером обводов судна, особенностями его оконечностей и отношением длины судна к ширине.

Устойчивости на курсе в известной мере противоречит поворотливость судна: при увеличении устойчивости на курсе затрудняется изменение направления движения судна, т. е. ухудшается его поворотливость. Но с другой стороны, чрезмерная поворотливость судна затрудняет его движение в постоянном направлении; в этом случае удержание судна на курсе связано с напряженной работой рулевого и частой перекладкой, руля.

Морские суда должны обладать управляемостью, при которой устойчивость на курсе не затрудняет поворотливости судна, а поворотливость не мешает судну под действием руля следовать в избранном направлении, т. е. иметь достаточную устойчивость на курсе.

Устойчивость судна на курсе и его поворотливость зависят от взаимного расположения двух точек: приложения силы сопротивления воды и центра тяжести судна. На судне, следующем прямым курсом, эти две точки расположены в диаметральной плоскости, причем точка приложения силы R сопротивления воды может быть расположена или впереди или позади центра тяжести судна.

При работе машины на передний ход в центре тяжести судна приложена полезная сила упора винтов Р_е, направленная в нос, и во второй точке приложена сила R сопротивления воды, направленная в корму. При следовании судна прямым курсом эти силы независимо от их взаимного расположения уравновешиваются и на уклонение с курса не влияют.

Предположим, что под действием внешней силы, чаще всего ветра или волны, судно незначительно уклонилось от курса. В первоначальный момент к центру тяжести судна будет приложена сила инерции Q, направленная по заданному курсу, и сила сопротивления воды R, действующая в противоположном направлении.

Разложим эти силы на составляющие, направленные вдоль диаметральной плоскости судна и перпендикулярно к ней. Составляющие Q_x и R_x, лежащие в диаметральной плоскости, на уклонение судна с курса влияния не окажут (рис. 2.2,а). Составляющие Q_v и R_y, действующие перпендикулярно диаметральной плоскости, образуют пару, влияющую на уклонение судна с курса. Плечом этой пары будет расстояние между центром тяжести судна и точкой приложения сопротивления воды В зависимости от взаимного расположения указанных точек пара сил Q_y и R_y может или препятствовать или способствовать дальнейшему уклонению судна с курса. Так, в случае расположения точки приложения силы сопротивления воды впереди центра тяжести пара сил будет увеличивать уклонение с курса; в другом случае (рис. 2.2,б), когда точка приложения силы сопротивления воды находится позади центра тяжести судна, составляющие Q_y и R_y образуют пару, способствующую возвращению судна на курс; при таком расположении рассма­триваемых точек устойчивость на курсе будет сохранена, но путем снижения поворотливости судна.

Рисунок 2.2 -  Действия силы инерции и силы сопротивления воды при уходе судна с курса

Опытными данными установлено, что лучшая управляемость достигается тогда, когда точка приложения силы сопротивления воды совпадает с центром тяжести судна или находится несколько позади него. В этом случае перекладкой руля достигается как удержание судна на курсе, так и выполнение различных поворотов при маневрировании. Как показывают теоретические исследования и опытные данные, современные морские суда не обладают в полной мере устойчивостью на курсе. Даже при отсутствии ветра и волнения судно периодически отклоняется от курса, и его возвращают к заданному направлению действием руля.

Обычно считают судно устойчивым на курсе, если при ветре и волнении не свыше 3 баллов перекладку руля приходится делать не более 4—6 раз в минуту, причем требуется выводить руль из диаметральной плоскости не более чем на 2—3° на каждый борт. Таким образом, частота и угол перекладки руля для удержания судна на курсе служат показателем устойчивости данного судна на заданном курсе.

Маневренные элементы судна в процессе его эксплуатации постоянно претерпевают изменения. Существенное влияние на них оказывают изменения гидрометеорологической обстановки, срок службы судна, характер обрастания подводной части корпуса судна и ряд других причин.

Маневренные элементы определяются по специальной программе на заводских и государственных испытаниях после постройки, капитального ремонта и модернизации судна. Проверочные определения маневренных элементов производятся после среднего ремонта, докования, длительной стоянки судна при интенсивном обрастании корпуса, смены гребных винтов или при обнаружении больших расхождений с данными предыдущих испытаний. Определение маневренных элементов проводят судоводители судна.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: