Средства обеспечения управляемости

Управляемость всех судов обеспечивается с помощью средств управления — специальных устройств, создающих нормальные к диаметральной плоскости силы. Указанные средства управления принято подразделять на главные (ГСУ) и вспомогательные (ВСУ).

Эффективность ГСУ во многом определяется скоростью, возрастая с ростом последней. Поэтому их часто называют пассивными. К ГСУ относятся рули различных типов, поворотные винтовые насадки, направляющие аппараты судов с водометными движителями. Все они предназначены для обеспечения управляемости в основном режиме движения судна.

ВСУ называют также средствами активного управления (САУ), для своей работы они требуют подвода энергии. С их помощью может осуществляться маневрирование судна при предельно малых скоростях или даже при отсутствии хода. Наибольшее распространение получили такие САУ, как подруливающие устройства и поворотные винтовые колонки. О них речь пойдет в гл. 7.

Самым распространенным ГСУ является рулевое устройство, включающее рабочий орган — перо руля (или просто руль) — и баллер, с помощью которого руль поворачивается. Перо руля представляет собой крыло малого удлинения с симметричным профилем сечения. Угол его поворота относительно ДП судна называют углом перекладки руля. Руль работает по принципу несущего крыла (см. § 4.2), возникающие на нем подъемная сила и сила сопротивления определяются величиной соответствующих коэффициентов и скоростью движения [см. (4.19)]. Безотрывное обтекание руля, сопровождающееся ростом коэффициента подъемной силы, наблюдается до углов атаки, а = 30—35°, этими же значениями и ограничивается угол перекладки руля.

Классификацию рулей можно провести по двум признакам — по способу соединения с корпусом и по расположению оси баллера относительно пера руля.

Простой руль (рис. 6.1, а) опирается на корпус в двух или более точках, а подвесной (рис. 6.1, в) висит на баллере. Промежуточный вариант (рис. 6.1, б) называют полуподвесным рулем.

С целью уменьшения необходимого для поворота руля момента на баллере его ось смещают относительно передней кромки пера — такие рули называются балансирными (рис. 6.1, в).

Пример небалансирного руля показан на рис. 6.1, а; руль, представленный на рис. 6.1, б, часто именуют полубалансирным. Площадь руля S_K в значительной степени определяет его эффективность. Обычно ее принято выражать в долях произведения длины судна L на его осадку Т:

где коэффициент k для различных судов лежит в пределах:

Тип судна к

Быстроходные пассажирские…85.

Морские грузовые… 40—70.

Рыбопромысловые… 20—40.

Морские буксиры…30—40.

Поворотная направляющая насадка (рис. 6.2), охватывающая гребной винт, закрепляется на баллере, ось которого располагается.

Рис. 6.1. Основные типы судовых рулей: а — простой небалансирный; б — полуподвесной (полубалансирный); в — подвесной балансирный.

Рис. 6.2. Поворотная винтовая насадка в районе середины ее длины. При перекладке насадки на ней возникает боковая сила; кроме того, дополнительное поперечное усилие создается за счет отклонения струи винта. В результате направляющая насадка обеспечивает на 40—50% большую боковую силу, чем обычный руль, имеющий такую же площадь проекции на ДП.