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

ОДНОВИНТОВЫЕ КОРАБЛИ

Влияние работы винта на устойчивость корабля на курсе на переднем установившемся ходу

Рассмотрим работу винта правого вращения при руле, находящемся в прямом положении. Когда гребной винт работает на передний ход, то он гонит воду назад не по прямой линии, а закручивает ее своими лопастями в вихревой спиральный поток (рис. 13). При этом происходит набрасывание воды на расположенный позади винта руль, даже когда он находится в диаметральной плоскости: справа — на нижнюю часть пера — лопастью, идущей из крайнего правого положения II вниз, и слева — на верхнюю часть пера — лопастью, идущей из крайнего левого положения IV вверх. Лопасти в положениях I и III на руль воду не набрасывают. Струя воды, набрасываемая на руль справа, оказывает на него давление с силой С2 и стремится уклонить корму корабля влево, а струя, набрасываемая на руль слева С4, уклоняет корму вправо. При вращении винта набрасывание воды на руль будет непрерывным и, следовательно, также непрерывно будет создаваться давление на его перо (рис. 14).

Рис. 13, Вихревой поток воды от работы винта и горизонтальная проекция струи винтовой отработки.

Ввиду большего гидростатического давления на глубине сила, стремящаяся уклонить корму корабля влево, превышает силу, уклоняющую корму вправо.
Таким образом, сила С2>С4.
Общим результатом Действия так называемой силы набрасываемой струи С, приложенной на переднем ходу к рулю, находящемуся в диаметральной плоскости, является некоторое непрерывное смещение кормы корабля влево и уклонение корабля с курса вправо. При винте левого вращения, как очевидно, направление действия силы набрасываемой струи обратно.

Каждая лопасть гребного винта при его вращении испытывает противодействие воды. Противодействие воды вращению винта называется силой реакции и обозначается буквой D.

У четырехлопастного винта силы реакции, приложенные к лопастям, проходящим верхнее I и нижнее III положения, противоположны и различны по величине. Вследствие большего гидростатического давления на глубине вторая D3 больше первой D1. Из них сила D3 стремится уклонить корму вправо, а сила D1 — влево. Общим результатом действия силы реакции будет непрерывное смещение кормы вправо и уклонение корабля с курса влево. (При винте левого вращения действие силы реакции D обратное). Действие сил реакции, приложенных к лопастям, проходящим правое II и левое IV положения, сказывается в том, что одна из них D2 стремится приподнять корму, а другая D4 —

опустить. Результатом этого является дрожание (вибрация) кормы, которое особенно заметно у быстроходных кораблей с легким корпусом (рис. 15).
 

На переднем ходу, помимо силы набрасываемой струи и силы реакции, возбуждаемых работой винта, возникает еще так называемая сила попутного потока. Наблюдениями установлено существование за кормой корабля попутного потока воды, догоняющего корабль. Возникновение его объясняется тем, что при движении корабля вперед вода, обтекающая его борта, не успевает заполнять вытесняемый корпусом объем воды. В результате этого за кормой корабля образуется попутный поток, окончательно заполняющий вытесненный объем воды. Это легко доказать на следующем опыте. Если опустить в воду в вертикальном положении пластину, бросить с одной ее стороны на поверхность воды пробку и двигать пластину в сторону, противоположную пробке, то пробка, увлекаемая попутным потоком, будет двигаться вместе с пластиной, не отрываясь от нее. Следовательно, скорость попутного потока превышает скорость корабля.

Поэтому попутный поток оказывает непрерывное давление на кормовые обводы корабля и на лопасти винта.
Давление попутного потока на кормовые обводы ввиду их симметричности не вызывает уклонения кормы с курса. Ввиду же несимметричного расположения каждой отдельной лопасти винта относительно диаметральной плоскости корабля попутный поток, оказывая давление на винт, будет вызывать уклонение кормы корабля с курса. Поскольку интенсивность засасывания кораблем попутного потока зависит от ширины обводов кормы и имеет наибольшую силу у ватерлинии, сходя на нет к килю, сила давления попутного потока на лопасть винта, проходящую верхнее положение I, будет наибольшей. Изгиб же лопастей у винта правого вращения таков, что сила, приложенная сзади к верхней лопасти, будет вызывать уклонение кормы влево. В этом легко убедиться, если спроектировать лопасть, проходящую верхнее положение, на горизонтальную плоскость и приложить к ее проекции, составляющей некоторый угол с диаметральной плоскостью, силу попутного потока, изобразив ее вектором Ь. Разложив вектор этой силы на составляющие — вдоль проекции лопасти и по нормали к ней, мы убедимся, что последняя составляющая будет вызывать уклонение кормы корабля влево при винте правого вращения и вправо — при винте левого вращения (рис. 16).
 

Следует отметить, что сила попутного потока вызывает уклонение кормы с курса не только тогда, когда винт работает, но и тогда, когда винт не вращается, но корабль имеет движение по инерции или буксируется. Итак, у одновинтового корабля с винтом правого вращения на переднем установившемся ходу сила набрасываемой струи С и сила попутного потока b уклоняют корму влево, а сила реакции D — вправо (рис. 17).
Как показывает опыт, в отдельности сила D обычно больше силы С. Вместе же силы С и b больше силы Z). Поэтому корма рассматриваемого корабля на переднем установившемся ходу будет постоянно уклоняться влево, а корабль — уходить с курса вправо. Чтобы удержать корабль на курсе, нужно переложить руль на некоторый угол влево, что вызовет некоторую, хотя и небольшую, но все же потерю скорости. В этом заключается вредность действия рассмотренных сил. Одновинтовый корабль с винтом левого вращения на переднем установившемся ходу при руле в прямом положении уклоняется с курса влево, и для удержания его на курсе требуется переложить руль на правый борт.