Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    63,64% (49)
Жилищная субсидия
    18,18% (14)
Военная ипотека
    18,18% (14)

Поиск на сайте

Активный руль

Активный руль может быть использован на судах любых размеров и любого назначения и в комбинации с любым видом двигателя. Особенно большую пользу он может принести на судах с одним гребным винтом. При плавании в открытом море активный руль улучшает управляемость судна и повышает его способность точно удерживаться на курсе в условиях бурного моря и сильного ветра и течения.

При плавании в гаванях и узкостях, а также при частых швартовках, особенно в открытом море, активный руль, позволяющий разворачивать судно на обратный курс в пределах его собственной длины, может и должен найти еще большее применение.

Особенно широко активный руль может быть распространен на относительно небольших судах, которые по роду своей работы должны иметь очень маленькую циркуляцию и обладать способностью, располагая одной машиной, поворачиваться на одном месте. К таким судам относятся очень многие промысловые, буксирные и спасательные суда, а также суда специального назначения и т. д.

На крупных судах установка активного руля позволит не только уверенно плавать в любых условиях, но и обходиться в гаванях и Других ограниченных пространствах без помощи буксирных судов. Очень удобен активный руль при швартовке в гаванях и особенно в условиях открытого моря.

Устройство активного руля. Активный руль представляет собой особую конструкцию, состоящую из небольшого гребного винта вмонтированного в обтекаемом кожухе на задней кромке пера руля.

Установка, приводящая в действие гребной винт активного руля может быть различных типов. В настоящее время чаще всего встречаются установки двух основных типов: штанговый механический привод от электродвигателя, установленного в румпельном отделении и установка электродвигателя непосредственно в обтекаемом кожухе на пере руля.

В первом случае штанги проходят через специально высверленное отверстие в баллере руля и при помощи зубчатой передачи вращают гребной винт.

Во втором случае активный руль представляет собой особую конструкцию, являющуюся комбинацией из нормального пера руля и специального электродвигателя, сконструированного па принципу беличьего колеса и установленного в обтекаемом кожухе, выполненном заодно с пером руля.


Рис. 25. Установка активного руля

Активный руль может иметь любую конструкцию (рис. 25 и 26). Однако для того чтобы работа активного руля была наиболее эффективной, ось гребного винта активного руля должна совпадать с осью главного гребного винта. При такой установке гребного винта активного руля даже при маленькой мощности его двигателя можно добиться очень хороших результатов при разворотах судна.

Работая одновременно главным гребным и винтом активного руля, можно добиться гораздо большего увеличения скорости хода судна, чем если бы мощность, равную Мощности двигателя активного руля, просто добавить к мощности машины, работающей на главный гребной винт.

Конструкция двигателя активного руля, устанавливаемого в пере руля, довольно проста (рис. 27). Двигатель не требует особой защиты от доступа воды. Вода служит смазкой его трущихся частей и охлаждает двигатель. Питание на двигатель активного руля подается от вспомогательного генератора или других судовых источников тока. Ток на двигатель активного руля подается при помощи гибких освинцованных водонепроницаемых бронированных кабелей, проходящих через специальную полость в голове и пере руля.

Двигателем активного руля, установленным в румпельном отделении или непосредственно на пере руля, управляют с ходового мостика. Двигатель активного руля может быть включен на непрерывную работу, что бывает нужно: 1) для увеличения скорости судна на курсе при плавании в сложных условиях; 2) при швартовке судна в гавани или в открытом море, когда требуется малая скорость и большая поворотливость;


Рис. 26. Различные конструкции активного руля: а — обычный; б — балансирный.


Рис. 27. Конструкция двигателя активного руля

используя только один двигатель активного руля, можно получить скорость хода 3—4 узла, что вполне достаточно для маневрирования при швартовке или отшвартовке 3) при необходимости развернуться на месте в пределах длины своего судна без работы главного винта (рис. 28).


Рис. 28. Разворот судна на месте при помощи активного руля

Активный руль может быть поставлен на автоматическое включение при изменении положения пера руля. При установке на судне автоматического рулевого управления активный руль будет мгновенно нейтрализовать любое уклонение судна от курса при плавании в условиях бурного моря и сильного ветра.

Толкающее усилие гребного винта активного руля может быть при маневрах в ограниченных пространствах в каждый нужный момент направлено под тем или иным углом к ДП судна. Это создает большое вращающее усилие, быстро поворачивающее судно не только на умеренных или малых ходах, но и особенно в положении без хода.

Действие активного руля на переднем ходу. Активный руль, установленный в ДП судна (рис. 29), действует как обыкновенный руль, если его двигатель не включен. При включении двигателя поступательное движение судна П увеличится на величину АР. Совершенно другое положение возникает при перекладке пера активного руля на какой-то угол УП от ДП судна. Активный руль при этом должен быть включен; при выключенном двигателе активный руль работает как обычный и при его перекладке на угол УП на тот или другой борт возникают положения, показанные на рис. 30

Встречный поток воды создает давление ДВ на перо руля. Сила ДВ, приложенная к месту опоры пера руля — рудерпосту может быть разложена на две силы: силу Л С— сопротивление пера руля движению судна вперед и силу Ф, которая будет являться силой бокового усилия, стремящегося отбросить корму судна в сторону противоположную той, в которую переложено перо руля.


Рис. 29. Влияние активного руля на судно при положении «прямо руль» на переднем ходу: ПАР— перо активного руля; АР — усилие, развиваемое двигателем активного руля

Перо активного руля ПАР, кроме того, что воспринимает давление встречного потока воды ДВ, работой своего двигателя создает еще силу АР, направленную вперед по ДП пера активного руля. Силу АР можно разложить на составляющие: силу Т, толкающую судно вперед и помогающую силе П, и силу Б, стремящуюся отбросить корму судна вправо и увеличивающую собой, силу Ф.

Ф + Б = Р.


Как и в предыдущих случаях, построим из ЦТ две взаимопротивоположные силы P2 и P1 каждая из которых будет равна и параллельна силе Р, тогда силы Р и P1 с плечом а образуют пару сил, стремящуюся развернуть судно в сторону положенного руля. Из ЦТ судна построим центробежную силу Ц, перпендикулярную траектории циркуляции ТЦ, стремящуюся отбросить ЦТ судна в сторону, противоположную центру циркуляции. Из сил Ц и Р2 как из двух составляющих построим равнодействующую БСН, являющуюся бортовым сносом судна во время его разворота. Поступательное движение судна вперед Я уменьшим на величину силы сопротивления пера руля ЛС и увеличим на величину т — толкающее усилие двигателя активного руля (П — ЛС) + Т.


Рис. 30. Влияние активного руля на судно при положении «лево руля»: а — на переднем; б —на заднем ходу; УП — угол перекладки пера руля; ПАР — перо активного руля; ДВ — сила сопротивления встречного потока воды, оказывающее давление на перо активного руля; ЛС — составляющая силы ДВ, выражает силу сопротивления переложенного пера руля поступательному движению судна вперед (лобовое сопротивление); Ф — сила бокового усилия на перо руля (разворачивающая сила); АР — усилие, развиваемое двигателем активного руля; Т — составляющая сила усилия АР, толкающая судно вперед по курсу: Б — составляющая сила усилия АР, отбрасывающая корму судна; Р — окончательное усилие из двух составляющих Ф и Б, стремящееся отбросить корму судна вправо, Р = Ф + Б; P1 —сила, равная и параллельная силе Р, образующая с ней пару сил, разворачивающих судно; а — плечо пары сил Р и Р1 Р2 - сила, смещающая ЦТ судна в сторону, противоположную от центра циркуляции, равная и противоположная силе Р; ЦТ — центр тяжести; Ц — центробежная сила, стремящаяся сместить ЦТ судна в направлении, перпендикулярном к траектории циркуляции; ТЦ — траектория циркуляции; П — поступательное движение судна, равное разности упорного давления гребного винта и сопротивления воды движению судна; БСН — бортовой снос, представляющий собой равнодействующую сил Р2 и Ц и определяющей фактическую силу, стремящуюся сместить ЦТ судна во внешнюю сторону поворота; ФН — фактическое направление, по которому будет смещаться ЦТ судна в каждый данный момент; ФН является равнодействующей двух сил — бокового сноса БСН и силы П—ЛС, представляющей собой силу поступательного движения судна вперед, уменьшенную на величину силы ЛС, являющейся сопротивлением переложенного пера руля поступательному движению судна вперед; ФН — касательная к траектории циркуляции; СВ — сила сопротивления воды при движении центра тяжести судна по равнодействующей ФН

Из сил БСН и П — ЛС) + Т как из двух составляющих построим равнодействующую ФН, касательную к траектории циркуляции ТЦ являющуюся тем фактическим направлением, по которому будет мещаться ЦТ судна в данное мгновение. Следует, однако, иметь виду, что сопротивление воды движению судна СВ будет помоать его повороту и, уменьшая циркуляцию, несколько уменьшать корость. Таким образом, при перекладке пера активного руля ПАР на некоторый угол УП при условии работы двигателя активного руля судно увеличит скорость движения по траектории циркуяции (П — ЛС) +Т и, следовательно, сократит время поворота. Кроме того, диаметр циркуляции уменьшится, так как силы, составяющие разворачивающую судно пару сил — Р и Р1. увеличатся (Р = Ф + Б). Боковой снос судна на циркуляции БСН та,кже увеличится.

При увеличении угла УП и росте в связи с этим силы давления встречного потока воды ДВ резко увеличится сила сопротивления ера руля ЛС и начнет уменьшаться сила бокового усилия Ф. При этом сила 5, стремящаяся отбросить корму судна, резко увеличится и резко уменьшится толкающая сила Т. Таким образом, корость движения судна (П — ЛС) + Т уменьшится, зато сила Р = Ф + Б увеличится за счет силы Б, а следовательно, увеличится и сила Р1. Пара увеличенных сил будет с большой силой разворачивать судно и диаметр его циркуляции сократится еще больше.

Действие активного руля на заднем ходу. При перекладке акивного руля на заднем ходу возникает несколько иное положение, ак как судно будет идти назад, а двигатель активного руля будет работать вперед (рис. 306).

Судно, имеющее активный руль, следует установившимся зад­ ним ходом и перекладывает на угол УП перо руля ПАР с включен­ ным на автоматический пуск двигателем. При этом, во-первых, перо руля ПАР будет испытывать давление встречного потока воды ДВ, к которому будет прибавляться давление всасываемых главным гребным винтом струй воды; во-вторых, включившийся автоматически двигатель активного руля будет создавать усилие АР, направленное вперед и под углом к ДП судна, равном углу перекладки пера руля У П.

Разложим силу давления воды ДВ на составляющие: силу сопротивления пера руля движению судна Л С (лобовое сопротивление) и силу бокового усилия Ф (разворачивающее усилие). Под влиянием силы Л С уменьшится поступательное движение судна П. Сила Ф будет стремиться забросить корму судна в сторону, в которую переложено перо руля.

Разложим на составляющие усилие АР, развиваемое двигателем активного руля. Сила Т, направленная вперед по ДП судна, будет так же, как и сила ЛС, тормозить судно и уменьшать его поступательное движение на величину Т + ЛС.

Сила Б, отбрасывающая корму судна в сторону, противоположную действию силы Ф, будет уменьшать ее. Таким образом, окончательное усилие, разворачивающее корму судна Р, будет иметь следующий вид:

Р = Ф — ЛС.


В ЦТ судна построим две взаимопротивоположных силы P1 и Р2 , каждая из которых будет равна и параллельна силе Р. Сила Р и P1 с плечом а образуют пару сил, которая будет стремиться раз­ вернуть судно кормой в сторону переложенного пера руля, а носом в противоположную сторону.

Из ЦТ судна построим центробежную силу Ц, стремящуюся отбросить ЦТ в противоположную центру циркуляции сторону. Центробежная сила Ц будет перпендикулярна траектории циркуляции ТЦ. Из двух составляющих сил P1 и Ц построим равнодействующую БСН. Затем, рассматривая как составляющие силу Р2 и П — (Т + ЛС), построим равнодействующую ДЦТ, являющуюся направлением и скоростью движения ЦТ судна под влиянием сил

П — ( Т + ЛС ) и Р2.


Далее из двух составляющих силы БСН и силы ДЦТ построим равнодействующую ФЯ, которая будет касательной к траектории циркуляции и представит собой фактическое направление и величину движения судна при данной скорости и при данном положении пера активного руля с включенным двигателем.

Сила сопротивления воды СВ, действующая в данном случае на раковину, противоположную тому борту, на который переложен руль, будет помогать развороту судна.

Таким образом, можно утверждать, что разворот судна на заднем ходу при включенном двигателе активного руля замедлится. Скорость движения судна по циркуляции уменьшится, а размер циркуляции увеличится. А при некотором соотношении скоростей активного руля и движения судна назад корма его будет разворачиваться в сторону обратную положенному рулю, а нос судна — в сторону положенного руля (на чертеже влево). Отсюда следует, что при развороте на заднем ходу судно, снабженное активным рулем, не должно включать двигателя.

Действие активного руля на судно, не имеющее хода. Наибольшего эффекта можно достичь, разворачиваясь при помощи двигателя активного руля на судне, не имеющем хода. В этом положении судно может развернуться на месте в пределах своей длины (рис. 31).

При развороте судна на месте с неработающим главным винтом и включенным двигателем активного руля, положенного на борт, следует различать два момента. Во-первых, когда перо активного руля с работающим двигателем только что положено на борт и разворот только что начат. В этом положении усилие, развиваемое двигателем активного руля АР, будучи разложенным на две составляющие Т и Б, будет иметь первенствующее значение. Сила давления встречного потока воды ДВ на перо руля будет отсутствовать, так как судно будет стоять на месте и поступательное его движение Я будет равно нулю.

Сила инерции массы судна будет также отсутствовать, а сила ПСВ (первоначальное сопротивление воды) будет практически равна силе Т, толкающей судно вперед. В этом положении сила Б, отбрасывающая корму судна в сторону, вместе с силой бокового сопротивления воды БСВ, приложенной к центру бокового сопротивления судна, расположенному где-то в районе миделя, практически недалеко от ЦТ судна, образует пару сил с плечом а, стремящуюся развернуть судно на месте в сторону положенного пера активного руля.

Это положение изображено на рис. 31 а. Следует заметить, что преодоление силой Т силы ПСВ из-за относительно малой мощности двигателя активного руля и развиваемого им усилия АР будет идти очень медленно и тем медленнее, чем больше масса судна и относительно к ней меньше мощность двигателя активного руля. Затем по мере преодоления силой Т силы ПСВ положение будет меняться и принимать форму, схематически изображенную на рис. 31 б. Толкающая сила Т будет сообщать судну увеличивающуюся до известного предела инерцию, обусловленную ростом сопротивления воды СВ.

С появлением поступательного движения судна образуется Давление встречного потока воды ДВ на переложенное перо руля ПАР. Будучи разложенным на составляющие давление воды ДВ Даст силу ЛС, тормозящую движение судна вперед, и силу Ф, стремящуюся отбросить корму судна в сторону, противоположную той, в которую положен руль. Таким образом, Я, характеризующая величину поступательного движения судна, будет:

П = Т — ЛС — ПСВ.


Достигнув известного предела, величина Я станет постоянной, оставаясь незначительной.

Сила Ф, увеличивающая силу Б, будет расти с ростом поступательного движения судна и станет также постоянной с прекращением этого роста.

Сила Р, представляющая сумму усилий, стремящихся развернуть корму судна, будет иметь вид:

Р = Б + Ф.



Рис. 31. Действие активного руля на судно, стоящее без хода (различные положения): ПСВ— первоначальное сопротивление воды при начале разворота судна ПСВ — П: БСВ — боковое сопротивление воды, приложенное к центру бокового сопротивления судна (остальные обозначения те же, что на рис. 30)

Из ЦТ судна, как и во всех предыдущих случаях построим две взаимопротивоположные силы P1 и Р2, каждая из которых будет равна и параллельна силе Р. Пара сил Р и P1 с плечом а будет разворачивать судно в сторону положенного руля. Она постепенно заменит собой пару сил Б и БСВ. Сила БСВ сместится ближе к скуле судна и, как сила сопротивления воды движению судна СВ, будет в свою очередь помогать судну разворачиваться в сторону положенного пера руля.

От движения судна на развороте возникает центробежная сила Ц. Будучи приложена к ЦТ судна она будет стремиться сместить его во внешнюю сторону от центра циркуляции судна. Сила Ц будет перпендикулярна траектории циркуляции, по которой будет двигаться ЦТ судна во время его разворота.

Из сил Ц и Р2 как из двух составляющих построим равнодействующую БСН, представляющую собой фактический боковой снос судна на развороте. Затем из сил БСН и П = Т—ЛС построим равнодействующую ФН, которая, являясь касательной к траектории циркуляции ГЦ, будет представлять собой фактическое направление и скорость перемещения ЦТ судна в каждый данный момент во время его разворота.

Следует отметить, что большая часть разворота судна происходит в первый момент, т. е. тогда, когда судно еще не имеет поступательного движения Я, поворот (имеется в виду поворот на 180°) заканчивается при возникшем поступательном движении П, которое будет однако очень мало и сдвинуть судно с места на заметное расстояние не сможет. Работая двигателем активного руля при пере руля, положенном на борт, судно практически развернется на месте в пределах окружности, диаметр которой будет очень немного превышать длину судна.

Таким образом, влияние активного руля будет с наибольшей силой сказываться на судне, стоящем без хода с застопоренным главным винтом. При переднем ходе влияние активного руля на поворотливость судна несколько снизится, причем чем больше ход судна, тем это снижение заметнее, чем меньше скорость хода, тем меньше влияние активного руля. Однако на переднем ходу, даже на очень значительном, положительное влияние активного руля будет сказываться с большей силой.

Влияние активного руля на судно, следующее установившимся задним ходом, будет иметь отрицательное значение и не будет помогать развороту судна в сторону положенного руля, а, наоборот, будет сдерживать стремление кормы судна катиться вслед за пером руля и даже может заставить отклоняться ее в другую сторону. Это свойство активного руля можно с успехом использовать при швартовках, особенно если нужно подойти кормой к причалу или борту судна. Перекладывая перо руля и используя отталкивающую струю двигателя активного руля, можно достаточно точно удерживать нужное направление кормы судна, движущегося назад под влиянием работы главного гребного винта.

Вперед
Оглавление
Назад


Главное за неделю