Керованість суден

Керованістюназивається здатність судна рухатися по заданій траєкторії.

В керованість входить як стійкість на курсі, тобто спроможність рухатися прямолінійно, так і повороткість, тобто здатність судна змінювати напрямналежним чином.

Окрім цього до керованості відносяться маневри, які використовуються при швартовці, при спільному русі з іншими суднами, при утриманні судна в умовах вітру, хвилювання моря, на течії і в інших випадках. При цьому використовуються різні режими роботи рушіїв.

Керованість судна в значній мірі залежить від його форми. Судна довгі і вузькі більш стійкі на курсі, але менш повороткі, ніж судна менш видовжені.

Більшість суден не стійкі на курсі і для утримання їх на курсі необхідно з певним періодом перекладати кермо в ту і другу сторону на деякий кут. В зв’язку з цим існує поняття експлуатаційна стійкість на курсі, під якою розуміють здатність судна зберігати заданий напрям руху за допомогою періодичних перекладок керма. Ступінь експлуатаційної стійкості характеризується відношенням середнього кута відхилення судна від назначеного курсу до середнього значення необхідного кута перекладки керма і числом перекладок за одиницю часу.

Основною характеристикою повороткості судна служить траєкторія, яку описує центр тяжіння судна при його русі з кермом, перекладеним на постійний кут. Ця траєкторія, а також сам процес руху судна, називається циркуляцією.

Рисунок 15.1 – Циркуляція судна і її елементи

Процес циркуляції прийнято ділити на три періоди. Перший період, маневровий, починається з моменту початку перекладки керма і закінчується кінцем перекладки. Другий, еволюційний, закінчується, коли параметри циркуляції приймуть сталий характер. Третій період, період сталої циркуляції, починається з закінченням другого і продовжується до тих пір, поки руль остається в перекладеному стані.

Основні параметри циркуляції:

- діаметр сталої циркуляції D– діаметр кола, яку описує центр тяжіння судна в третьому періоді циркуляції ;

- видвиг l₁ – відстань, на яку зміщується центр тяжіння судна в напрямку первинного курсу з моменту початку перекладки керма до точки, що відповідає зміні курсу на 90º;

- прямий зсув l₂ –відстань, на яку зміщується центр тяжіння від лінії первинного курсу до точки, що відповідає зміні курсу на 90º;

- зворотний зсув l₃ – найбільша відстань, на яку зміщується центр тяжіння судна від лінії первинного курсу в сторону, протилежну повороту;

- кут дрейфу ß – кут між вектором швидкості центра тяжіння судна і діаметральною площиною ;

- тактичний діаметр D_т – відстань між діаметральною площиною судна на початку повороту (на первинному курсі) і після зміни курсу на 180º.

Числові значення вказаних параметрів циркуляції (в залежності від кута перекладки руля та завантаження судна) лежать в наступних межах:

D = (3 …7) L,

де L – довжина судна.

l₁=(0,6 …1,2)D; l₂ = (0,5 …0,6)D; l₃ = (0…0,1)D; D_т = (0,9…1,2)D.

При русі судна на мілководді практично змінюються всі елементи, що характеризують циркуляцію. Діаметр циркуляції збільшується, зростає рискливість

На судно при циркуляції діють наступні сили:

- упор гвинта;

- сила на відхилений руль;

- відцентрова сила за рахунок криволінійної траєкторії;

- сила опору руху, що діє на підводну частину судна.

В маневровому та еволюційному періодах сили не врівноважені. Тому судно змінює швидкість і має від’ємне прискорення. В третьому періоді сили врівноважені.

За рахунок відцентрової сили і того, що центр мас судна вище ватерлінії, на циркуляції судно має крен назовні.

При вітрі окрім наведених вище гідродинамічних сил на судно діє аеродинамічна сила тиску вітру на надводну частину. Ця сила викликає як бокове зміщення (дрейф) судна, так і зміну курсу. Тому для підтримки заданого курсу потрібно перекладати кермо. В залежності від того, де знаходиться центр парусності, і курсового кута вітру, кермо приходиться перекладати або в сторону вітру або в сторону підвітряного борту. В першому випадку судно увалюється від вітру, в другому – приводиться до вітру.

При русі судна на хвилюванні внаслідок періодично виникаючих сил і моментів судно рискає на курсі. При ході судна назустріч хвилям рискливість менше, ніж на попутному хвилюванні. Особливо значна рискливість спостерігається при русі судна на попутному хвилюванні при швидкості судна, близькій до швидкості бігу хвиль. В випадках, коли довжина судна близька до довжини хвиль, судно може втратити стійкість на курсі, буде захоплене хвилею, здійснить некерований розворот (брочінг) і розвернеться лагом до хвилі. При недостатній остійності судно може перекинутися.

При обгонах і розходженнях суден, що йдуть паралельними курсами, при малих траверзнихвідстанях можуть виникати небезпечні випадки і навіть зіткнення. Причина в тому, що при малій відстані між бортами суден і значній швидкості зменшується тиск води на внутрішні борти і з’являється значна поперечна сила, що притискує судна одне до одного. Тому при обгонах і розходженнях треба мати достатню траверзну відстань і зменшувати швидкість.

При гальмуванні суднашлях гальмування і час, за який судно цей час проходить з вантажем і з баластом є налінійних графіках гальмування, які є в таблиці маневрових елементів судна, що вивішується в ходовій рубці, та в лоцманській карточці судна.Ці дані отримують при ходових випробуваннях тільки що побудованого судна.

На багатьох суднах, яким часто доводиться проходити вузькостями при малих швидкостях та швартуватися, встановлюють засоби активного управління судном.В основному цепідрулюючі пристрої.Ще використовуються поворотні гвинтові колонкита крильчаті рушії.

Підрулюючий пристрій– це тунель, який тягнеться від одного борта до другого, а в ньому гребний гвинт, що якимось чином приводиться в обертання в ту чи іншу сторону.

Поворотні гвинтові колонки (азіподи) –це обтічні гондоли, які можуть повертатися на 180º. З одного кінця гондоли встановлений гребний гвинт, який приводиться в дію електродвигуном (або іншим способом).Поворотні гвинтові колонки використовуються як рушії на круїзних пасажирських суднах.

Крильчатий рушій – це своєрідний диск, вмонтований урівень з обшивкою днища, який обертається за допомогою суднового двигуна. По колу диска перпендикулярно до нього встановлено чотири або вісім лопатей, які обертаються як разом з диском, так і навколо своєї осі. За допомогою привода управління лопатями можна при незмінному напряму обертання диска створювати упор в любому напрямку. Крильчаті рушії мають невисокий к.к.д., складні в виготовленні, дорогі, тому вони використовуються в край рідко.