содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

ГЛАВА I. УПРАВЛЯЕМОСТЬ КОРАБЛЯ

ПОНЯТИЕ ОБ УПРАВЛЯЕМОСТИ КОРАБЛЯ

Важнейшими мореходными качествами корабля являются устойчивость корабля на курсе, его поворотливость и управляемость. Эти качества обеспечивают успешность боевого маневрирования, безопасность плавания и выполнения различных маневров: вход в гавань и выход из нее, постановка на швартовы, бочку, якорь и др.

Способность корабля удерживать заданное направление движения называется устойчивостью на курсе.

Способность корабля изменять направление своего движения и двигаться по криволинейной траектории под действием руля, выведенного из прямого положения, или под действием машин, или того и другого вместе называется поворотливостью.

Под управляемостью понимается способность корабля быть устойчивым на курсе и вместе с тем его способность быть поворотливым.

Очевидно, что требование устойчивости на курсе находится в противоречии с требованием поворотливости, так как при увеличении устойчивости корабля на курсе затрудняется изменение направления его движения и, следовательно, ухудшается поворотливость.

Однако каждый современный корабль должен обладать и в действительности обладает в необходимой мере и тем и другим свойством. Придать кораблю хорошую управляемость — это значит придать ему такие качества, при которых устойчивость на курсе не мешала бы поворотливости, а поворотливость корабля не ухудшала его устойчивости.

Теорией и опытом установлено/что морские и речные суда с неотклоненным рулем не обладают устойчивостью на курсе и для удержания их на курсе требуется постоянная перекладка руля на некоторый угол то на один, то на другой борт.

Это подтверждается тем, что даже в тихую погоду корабль периодически отклоняется от курса и, чтобы возвратить его на курс, рулевому обычно приходится перекладывать руль на 2—3° то т один, то на другой борт несколько раз в минуту.

Изменение кораблем курса при руле, находящемся в диаметральной плоскости, называется рыскливостью. Свойство корабля, имеющего высокие носовые надстройки, уклоняться с курса при боковых ветрах «под ветер» именуется увальчивостью. Это свойство так же, как и рыскливость, является недостатком корабля.

Отечественной науке принадлежит ведущая роль и приоритет в разработке вопросов теории управляемости и поворотливости корабля. Впервые законы устойчивости судна разработаны в 1771 г. членом Петербургской Академии наук крупнейшим математиком Леонардом Эйлером в его работе «Полное умозрение

о строении и вождении кораблей». Эта теория в течение 150 лет оставалась единственной.

Отечественной науке принадлежит передовая роль и в области разработки вопросов теории движителей. Впервые идея использования гребного винта для движения судов была высказана в 1752 г. членом Петербургской Академии наук Даниилом Бернулли.

Отечественной науке принадлежит приоритет и в области вопросов управляемости корабля. Еще великий русский ученый М. В. Ломоносов путем математических расчетов обосновал явления рыскания корабля на волне и дал определение истинного курса корабля и дрейфа, а искусство рулевого подчинил целому ряду глубоко научных истин.

Имеется много ценных работ советских ученых и по вопросам управления маневрами корабля. Имя нашего советского академика, лауреата Сталинской премии, Героя Социалистического Труда А. Н. Крылова хорошо известно не только всей нашей стране, но и всему миру. По его трудам ,и исследованиям вопросов в области теории корабля, кораблестроения и непотопляемости учатся все советские моряки.

Наиболее полные и современные работы в области устойчивости корабля на курсе были написаны советскими учеными В. И. Лаврентьевым, К. Я. Федяевским, А. М. Басиным и Г. А. Фирсовым.

Лаврентьев впервые применил методы динамики самолета к решению задачи об устойчивости движения несамоходного судна и дал основные понятия, характеризующие чувствительность корабля к отклонению руля.

Рис. 1. Положение точки приложения сил сопротивления воды.


Исследование устойчивости на курсе самоходного судна было выполнено А. М. Басиным, которым впервые было дано математическое обоснование известного из практики факта, что судно с бездействующим рулем практически неустойчиво на курсе. Наиболее современной теорией гребного винта является вихревая теория, созданная выдающимся ученым нашей страны отцом русской авиации Н. Е. Жуковским и его учениками и последователями — советскими учеными Б. Н. Юрьевым, В. П. Ветчинкиным, а также Ф. А. Бриксом и академиком В. Л. Поздюниным.

Управляемость корабля обеспечивается прежде всего работой руля и винтов. На управляемость корабля большое влияние оказывает не только работа руля и гребных винтов, но и их число и расположение, длина и ширина  корабля, крен и дифферент, волна и ветер, мелководье и узкость и другие факторы. 1

Как показал академик А. Н. Крылов, устойчивость корабля на курсе и его рыскливость зависят прежде всего от положения точки приложения силы сопротивления встречной воды.

Корабль бывает рысклив и неустойчив на курсе, если эта точка находится впереди центра тяжести корабля (рис. 1, а). Если же она расположена на значительном расстоянии позади центра тяжести корабля, то корабль будет устойчив на курсе, но будет обладать плохой поворотливостью (рис. 1,6). Это легко доказывается следующими рассуждениями.

При движении корабля на него действуют с одной стороны движущая сила винтов S, которую можно считать приложенной к центру тяжести корабля ЦТ, и с другой стороны сила сопротивления воды R, приложенная к точке, находящейся в диаметральной плоскости, несколько впереди йли несколько позади ЦТ корабля. Пока корабль идет прямым курсом, то как в первом, так и во втором случаях эти силы взаимно уравновешиваются и на уклонение его с курса влияния не оказывают. Если же на корабль подействует внешняя сила (например, волна или ветер), уклоняющая его с прямого курса, то можно считать, что в начальный момент ее действия к центру тяжести корабля будет приложена сила инерции корабля К, направленная по первоначальному курсу. Кроме того, на корабль будет действовать и сила сопротивления воды.

Уклонившись под действием волны или ветра с курса и сохраняя поступательное движение, корабль вместе с тем благодаря действию силы инерции в первый момент приобретает боковое движение. Поэтому сопротивление воды будет приложено не только к носовым обводам, но и к борту. Равнодействующая сил сопротивления, приложенных к борту  по направлению обратна силе инерции К и будет приложена, как уже сказано выше, либо впереди ЦТ корабля, либо позади его. И в том и в другом случае силы К и R1 разложим по правилу параллелограмма на составляющие (рис. 2, а и б): одну перпендикулярно, а другую вдоль диаметральной плоскости корабля.

Рис. 2. Расположение сил бокового сопротивления и инерции.


Полученные при этом составляющие, лежащие в диаметральной плоскости, на уклонение корабля с курса влияния не окажут, а составляющие, перпендикулярные диаметральной плоскости, образуют пару с плечом, равным расстоянию между ЦТ корабля и точкой приложения силы сопротивления воды.

Эта пара сил, всегда возникающая при уклонении корабля с курса под действием волны или ветра (а также при перекладке

руля), будет еще более уклонять корабль с курса, если сила сопротивления воды приложена впереди ЦТ, и будет способствовать возвращению корабля на курс, если эта сила приложена позади ЦТ. Следовательно, в первом случае корабль будет неустойчив на курсе, рысклив, но поворотлив. Во втором случае корабль будет обладать хорошей устойчивостью на курсе, но плохой поворотливостью, так как при перекладке руля рассмотренная пара сил стремится возвратить его на курс и тем самым снижает эффективность работы руля.

Из сказанного следует, что лучше всего для управляемости, когда точка приложения силы сопротивления воды находится или на одной вертикали с ЦТ корабля или вблизи этой вертикали, но несколько позади. Рыскливость представляет в некоторых случаях опасность как для самого корабля, так и для других кораблей, в особенности при совместном плавании, когда корабли идут в строю фронта, строю уступа или строю двух кильватерных колонн.

Рыскливость опасна также при плавании в узкостях, когда корабли расходятся встречными курсами. Для уменьшения опасности столкновения в этом случае следует снизить скорость и расходиться на возможно большем траверзном расстоянии.