Влияние одного винта на управляемость одновинтового судна.

Маневренные возможности вин­тового судна во многом зависят от числа винтов и их конструкции. Как правило, чем больше винтов име­ет, , судно, тем лучше его маневренные качества. По конструкции гребные винты могут быть различными. На судах речного флота устанавливают преимущественно четырехлопастные винты фиксированного шага, которые в зависимости от направления вра­щения разделяются на винты правого {рис. 25) и левого вращения (шага). Винт правого вращения судна, идущего передним ходом, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения— против часовой стрелки, если смотреть с кормы в носовую часть судна.

Рис. 25. Гребной винт правого вращения

Эффективность гребного винта во многом зависит от условий, в которых он работает, и прежде всего от степени его погруженности в воду. Оголенность винта или чрезмерная близость движительно-рулевого ком­плекса к поверхности воды значи­тельно ухудшают ходкость и управ­ляемость судна, а инерционные характеристики при этом суще­ственно отклоняются от номинальных (увеличиваются длина пути и время разгона, ухудшается процесс тормо­жения). Поэтому для обеспечения хороших маневренных качеств винто­вых судов нельзя допускать их плава­ние с большим дифферентом на носо­вую часть или порожнем (без необхо­димой балластировки).

Работающий гребной винт совер­шает одновременно два движения:

перемещается поступательно по оси гребного вала, придавая судну поступательное движение вперед или назад, и вращается вокруг той же оси, смещая корму в боковом направлении.

Рассмотрим характер потока во­ды от работающего гребного винта. Если он работает на передний ход, то образует за кормой судна струю воды, закрученную в сторону его вращения и направленную на перо руля (рис. 26, а). Давление воды на перо руля в этом случае зависит от скорости судна и частоты вращения винта: чем больше частота вращения винта, тем сильнее его влияние на руль и, следовательно, на управляе­мость судна. При движении судна передним ходом за его кормой образуется попутный поток, направ­ленный в сторону движения судна и под некоторым углом к кормовой части корпуса, который также влияет определенным образом на управляе­мость.

При работе гребного винта на задний ход закрученная струя воды направлена от винта в сторону носа (рис. 26, б) и оказывает давление не на перо руля, а на корпус кормовой части судна, вызывая отклонение кормы в сторону вращения винта. При этом чем больше частота

Рис; 26. Направления потока воды от работающего винта

вращения винта, тем сильнее его влияние на боковое смещение кормы судна.

При работе гребного винта на передний или задний ход образуется несколько сил, основными из которых являются: движущая сила, боковые силы на лопастях винта, сила струи, набрасываемой на перо руля или корпус, сила попутного или встречно­го потока от винта, а также силы сопротивления воды движению суд­на.

Управляемость одновинтовых су­дов. Рассмотрим влияние винта на управляемость судна на переднем хо­ду (рис. 27). Предположим, что одно­винтовое судно с винтом правого вращения находится в дрейфе, не имея ни поступательного, ни враща­тельного движения, и винт включен в работу на передний ход при положении руля прямо. В момент включения винта на передний ход его лопасти начинают испытывать сопро­тивление воды (силы реакции вин­та — гидростатические), направлен­ное в сторону, противоположную вращению лопастей.

Вследствие разности давлений воды по глубине погружения винта гидростатическая сила Da (рис. 27, а), действующая на лопасть III, больше, чем сила d], действующая на лопасть I, которая находится ближе к поверхности воды. Разность сил Da и di вызывает смещение кормы в сторону действия силы Da, т. е. вправо. Гидростатические силы Da и D4 направлены по вертикали в противоположные стороны и не оказывают воздействия на судно в горизонтальной плоскости. Несмот­ря на то, что первоначальный период, т. е. момент включения винта по времени очень короткий, судоводите­лю необходимо учитывать явление отрыскивания кормы в" сторону вращения винта.

После того как винт разовьет

Рис. 27. Схемы сил, возникающих при работе винта на передний ход

заданную частоту вращения, помимо гидростатических сил, образуются гидродинамические силы струи, на­брасываемой на перо руля (рис. 27, б). Установившийся режим работы винта на передний ход характеризу­ется тем, что лопасти I и III отбрасывают струи в сторону от пера руля, не оказывая на него давления, а лопасти II и IV набрасывают поток воды на руль. При этом гидродинами­ческая сила Рч значительно больше, чем P , вследствие разности давлений воды по глубине расположения лопастей II и IV, а также вследствие подсоса воздуха при верхнем положе­нии лопасти винта.

При установившемся вращении винта действия сил реакции воды, действующей на лопасти винта, и струи, набрасываемой на перо руля, стабилизируются, а за кормой судна образуется попутный поток с силой В, которая раскладывается на составля­ющие Ь\ и Ьч (рис. 27, в). Скорость попутного потока возрастает с увели­чением скорости судна и достигает максимального значения при устано­вившейся скорости полного хода судна. При этом наибольшая боковая составляющая Ь\ силы попутного

потока действует на кормовую часть корпуса судна в сторону, противо­положную вращению винта (т. е. при винте правого вращения — в левую сторону).

Таким образом, при установив­шемся движении на передний ход судно с винтом правого вращения подвержено воздействию суммы трех боковых сил: гидростатической силы D (силы реакции воды, действующей на лопасти винта), гидродинамиче­ской силы Р (силы струи, набрасыва­емой на перо руля) и боковой составляющей силы попутного пото­ка bi, причем (2P+Sbi)>SD.

Вследствие этого корма судна отклоняется в сторону направления суммы сил Р и Ь\, т. е. при винте правого вращения — влево, а при винте левого вращения—вправо. Отклонение кормы вызывает отклоне­ние носа судна в противоположную сторону, т. е. судно стремится произвольно изменить курс при винте правого вращения — вправо, а при винте левого вращения — влево.

Эти явления необходимо учиты­вать в практике управления одно­винтовым судном и помнить, что поворотливость таких судов на переднем ходу в сторону вращения винта значительно лучше, чем в про­тивоположную. Диаметр циркуляции одновинтовых судов с правым враще­нием винта вправо по ходу значитель­но меньше, чем влево, а у судов с левым вращением винта наоборот.

Рассмотрим влияние винта право­го вращения при его работе на задний ход. При включении в работу винта на задний ход его лопасти испытывают действие гидростатиче­ских сил, сумма которых направлена в левую сторону, так как Оз>0[ (рис. 28, а). Развив обороты, винт создает спиралеобразный поток во­ды, направленный под корпус и на кормовую часть корпуса, и не воздействует на руль. При этом гидродинамическая сила Р , действу-. ющая на корпус судна от струи, набрасываемой лопастью IV, больше, чем гидродинамическая сила Рг от струи, набрасываемой лопастью II

(рис. 28, б), вследствие того, что сила P4 действует на корпус почти перпендикулярно, а сила Р-г — под небольшим углом к корпусу. В ре­зультате этого корма судна отклоня­ется в сторону вращения винта.

При движении, задним ходом попутный поток не возникает и судно подвержено воздействию только сум­мы двух групп боковых сил: сил реакции воды и сил набрасывания струи на корпус, направленных в одну сторону, а также сил встречного потока. В связи с этим работа винта на задний ход оказыва­ет сильное влияние на управляе­мость, из-за чего отдельные суда на заднем ходу становятся неуправляе­мыми.

В практике судовождения необхо­димо учитывать, что при работе на задний ход одновинтовые суда с винтом первого вращения отбрасы­вают корму в сторону левого борта, а с винтом левого вращения — в сторону правого борта, причем поворачивающий момент гребного винта, как правило, больше повора­чивающего момента руля.

Во избежание потери управляемо­сти судна рекомендуется не задавать большую частоту вращения винта на задний ход и при необходимости переключать его на передний ход с кратковременным увеличением ча­стоты вращения.