Продольное перемещение судна с механическим двигателем и изменение
направления его движения по заданной траектории осуществляются при
помощи комплекса руль—винт. В результате взаимодействия подводной части
корпуса, винта, руля и обтекающей массы воды возникают силы, которые
подчиняют судно этому взаимодействию и делают его управляемым.
Руль одновинтового судна расположен на одной линии с осью винта и
обтекается струей воды от винта. На заднем ходу винтовой поток в
основном устремляется на кормовые обводы судна.
Струя от винта, вращающегося на передний ход, создает наибольшее
давление на руль, когда судно еще не имеет движения или движение его
незначительно. С возрастанием переднего хода давление струи на руль
уменьшается и при полной частоте вращения винта неощутимо, так как сила
потока воды, обтекающая судно, значительно больше силы винтового потока.
Влияние корпуса судна и гребного винта на движение судна взаимно: при
движении корпус увлекает за собой массы воды, создавая попутный поток,
который оказывает влияние на упор винта и его к. п. д. Работающий винт
изменяет картину обтекания водяного потока кормовой оконечности судна и
сопротивления воды движению судна.
При движении судна вперед (винт не работает) при прямом положении руля
вода равномерно обтекает подводную часть корпуса и одинаково давит на
перо руля, не вызывая отклонения судна от прямого курса. При движении
судна назад по инерции, когда руль находится в положении «Прямо», судно
также должно передвигаться прямолинейно, если на него не влияют силы,
мешающие этому движению. Руль, выведенный из диаметральной плоскости при
движении судна вперед, отклонит носовую часть в сторону положения руля,
при движении назад — в противоположную сторону.
Наиболее эффективно действует руль при положении 35
град; дальнейшая перекладка увеличивает тормозящее действие руля и
ухудшает управляемость судна.
Руль, отклоненный от диаметральной плоскости судна, начинает работу
одновременно с винтом, даже если судно не имеет поступательного движения
или движение вперед незначительно. Действие руля с увеличением скорости
судна увеличивается.
Наибольшее влияние при повороте судна винт и руль оказывают в положении,
когда судно неподвижно, руль положен на борт, а машина работает полным
ходом вперед.
При руле, отклоненном от прямого положения, движущееся! судно будет
поворачиваться вокруг оси вращения, положение которой зависит от многих
факторов: положения руля, режима работы и направления вращения
движителя, осадки, крена и дифферента судна, взаимного расположения
центра величины и центра тяжести судна, гидрометеорологических факторов
и т. д.
При движении судна вперед ось вращения находится обычно несколько
впереди миделя, при движении назад — ближе к корме, а при дифференте ось
вращения смещается к более глубоко сидящей оконечности судна.
На заднем ходу судно более подвержено влиянию ветра и, несмотря на
противодействие руля и винта, стремится развернуться кормой к ветру.
Судно в дрейфе с застопоренными машинами, как правило, разворачивается
лагом к ветру.
В начале движения судна при малых скоростях действие винта на
управляемость преобладает над действием руля, поэтому маневрирование
одновинтовых судов в стесненной обстановке целесообразно выполнять,
работая машиной полными ходами вперед и назад, не допуская при этом
развития судном значительной инерции.
При движении судна давление воды на руль наибольшее в нижней его части и
уменьшается по высоте.
Действие руля на управляемость судна увеличивается с увеличением
скорости судна.
На переднем ходу за кормой судна возникает попутный след. Причина его
возникновения трение воды о подводную часть корпуса и стремление масс
воды заполнить за кормой воронку, образовавшуюся от работы винта.
Скорость попутного следа у верхнего слоя равна 20% скорости судна и с
глубиной уменьшается.
Управляемость судна на заднем ходу значительно хуже, чем на переднем.
Причины плохой управляемости на заднем ходу: форма корпуса рассчитана на
движение вперед; руль находится впереди (по ходу) центра тяжести, из-за
чего судно не обладает устойчивостью прямолинейного движения;
гидродинамические характеристики руля на заднем ходу ниже, чем на
переднем, поворот судна осуществляется не суммой, а разностью моментов
руля и корпуса, что значительно ухудшает управляемость и увеличивает
диаметр циркуляции.
При одновременной работе винта и руля разворот судна как на переднем,
так и на заднем ходу осуществляется легче и быстрее в сторону вращения
винта. Диаметр циркуляции в сторону вращения винта меньше.
При движении судна назад, независимо от положения руля, под действием
винтовой струи, набрасываемой на корпус судна и рулевую раму, корма
пойдет влево и лишь при достаточно большой скорости и при руле,
положенном «Право на борт», корма пойдет в сторону руля — вправо.
Действие руля и винта на управляемость зависят от осадки судна, с
уменьшением осадки поворотливость и устойчивость на курсе улучшается.
На мелководье судно хуже слушается руля и скорость его падает.