Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    63,86% (53)
Жилищная субсидия
    19,28% (16)
Военная ипотека
    16,87% (14)

Поиск на сайте

Судно с одним винтом правого шага и обычным рулем. Часть 1

Судно имеет установившийся передний ход, винт работает вперед. Винт правого, шага вращается на переднем ходу по часовой стрелке, создавая упор, толкающий судно вперед, и отбрасывает назад спиралевидный поток частиц воды. На пути этого потока оказывается перо руля, обычно устанавливаемое непосредственно позади гребного винта. При вращении гребного винта возникают следующие силы, оказывающие влияние на поворотливость судна. Первая группа сил (рис. 33). 1. Лопасть при переходе из крайнего верхнего положения I в положение II отбрасывает воду в сторону и вниз от кормы судна с силой С1 и никакого действия на отклонение кормы не оказывает.


Рис. 33. Силы, возникающие при работе винта правого шага вперед

2. При переходе из положения II в крайнее нижнее положение III лопасть набрасывает струю воды на нижнюю часть пера руля, стремясь отбросить его и корму судна влево. Ввиду того что в положении III лопасть проходит зону наибольшего гидростатического давления, сила С2 будет наибольшей из всех сил набрасываемой струи, возникающих при прохождении лопастями работающего гребного винта различных положений.

3. При переходе лопасти из крайнего нижнего положения III в положение IV она отбрасывает струю воды в сторону и вверх с силой С3, не производящей никакого действия на уклонение кормы в ту или другую сторону.

4. При переходе из положения IV в крайнее верхнее положение I лопасть гребного винта набрасывает струю воды на верхнюю часть пера руля с силой С4, стремясь отбросить перо руля и корму судна вправо. Однако сила С4 будет значительно меньше, чем сила С2, стремящаяся отбросить перо руля и вместе с ним корму судна влево, так как сила С2 развивается в поверхностном слое воды со значительно меньшим гидростатическим давлением. Следовательно, сила набрасываемой струи С = С2 — С4 будет стремиться отбросить корму судна влево, а нос судна вправо даже при руле, поставленном прямо.

На вращающийся в воде гребной винт действует еще сила сопротивления воды лопастями винта — сила реакции Д.

Вторая группа сил. 1. В крайнем верхнем положении I лопасть будет встречать силу сопротивления воды Д1 направленную перпендикулярно к плоскости лопасти винта и стремящуюся оттолкнуть ее и с ней вместе корму судна влево. Однако в положении I лопасть будет проходить зону относительно слабого гидростатического давления и, следовательно, сила Д1 будет относительно невелика. При дальнейшем движении из положения I в положение II лопасть гребного винта будет испытывать все увеличивающуюся силу сопротивления воды, так как будет входить в зоны с большим гидростатическим давлением. Однако направление этой силы, остающейся перпендикулярной плоскости лопасти винта, будет все время изменяться к вертикальному, а, следовательно, влияние силы сопротивления воды на управляемость судна будет уменьшаться.

2. При проходе положения II лопасть винта будет испытывать влияние силы реакции Д2, уже направленной вертикально вверх и, следовательно, стремящейся поднять корму судна вверх и не влияющей на уклонение ее в ту или другую сторону.

Двигаясь дальше из положения II в крайнее нижнее положение III, лопасть винта будет продолжать испытывать все увеличивающуюся силу сопротивления воды, погружаясь во все более и более плотные зоны гидростатического давления. Одновременно с этим направление силы реакции будет все больше приближаться к горизонтальному, оставаясь перпендикулярным к плоскости лопасти гребного винта.

3. Придя в крайнее нижнее положение III, движущаяся лопасть винта будет испытывать силу сопротивления воды Дз, стремящуюся отбросить лопасть винта, а следовательно, и корму судна вправо.

Сила Д3, действующая горизонтально и стремящаяся отбросить корму судна вправо, будет значительно больше силы Д1 также действующей горизонтально и стремящейся оттолкнуть лопасть винта и корчму судна влево.

При дальнейшем движении лопасти из крайнего нижнего положения III в положение IV величина силы сопротивления воды будет непрерывно уменьшаться, а направление ее изменяться от горизонтального к вертикальному.

4. Проходя положение IV, лопасть гребного винта будет испытывать силу реакции Д4, направленную вертикально сверху вниз и стремящуюся опустить корму судна вниз. На управляемость судна эта сила никакого влияния оказывать не будет.

Двигаясь дальше из положения IV в крайнее верхнее положение I, лопасть будет переходить в зоны уменьшающегося гидростатического давления. Следовательно, сила реакции будет непрерывно уменьшаться. Однако направление ее будет также непрерывно изменяться от вертикального к горизонтальному, стремящемуся отбросить корму судна влево.

Следовательно судно будет испытывать влияние двух пар взаимопротивоположенных положения, как мы это и делали выше, мы установим, что силы

Д2 и Д4 не будут оказывать никакого влияния на управляемость судна, силы же Д1 и Д3 при их алгебраическом сложении дадут ту силу реакции Д = Д3 — Д1 которая будет стремиться отвести корму судна вправо.

Кроме силы С, сила попутного потока в будет также стремиться отбросить корму судна влево. Таким образом, сила С + в будет отбрасывать корму судна влево, в то время как сила Д будет действовать в противоположном направлении.

С + в > Д.


Следовательно, судно, имеющее винт правого шага и следующее установившимся передним ходом с винтом, вращающимся вперед, будет отклоняться носом вправо.

Для того чтобы нейтрализовать свойство судна отклоняться вправо, необходимо перо руля перекладывать налево. При этом возникает положение, изображенное на рис. 34.

Силе набрасываемой струи С будет противостоять сила давления воды ДВ, разложив которую на составляющие, получим силы ЛС, тормозящие движение судна вперед, и силу Ф, отбрасывающую корму судна вправо.

Разложив силу С и приложив ее так же, как и силу ДБ, к рудерпосту, получим две составляющие, одна из которых а будет толкать судно вперед, а вторая б отбрасывать корму судна влево. Сила попутной струи в будет также стремиться отбросить корму судна влево. Составляющие этой силы: сила a1 , тормозящая движение судна вперед, помогая в этом силе а, и сила б1 стремящаяся отбросить корму судна влево, помогая в этом силе б. Таким образом силы б и б1 будут стремиться отбросить корму судна влево, а сила Ф, противодействуя им, будет стремиться отклонить корму судна вправо.

Изменяя положение пера руля, можно добиться такого положения, при котором силы C + в и ДВ будут равны, а следовательно, будут равны и взаимопротивоположные силы ЛС и а + а1 Ф и б + б1. При таком соотношении сил влияние работы винта на способность судна удержаться на курсе будет полностью нейтрализовано.


Рис. 34. Силы, действующие на судно при перекладке руля на переднем ходу

Судно имеет установившийся задний ход, винт работает назад. Винт правого шага вращается на заднем ходу против часовой стрелки. Создавая тягу судна назад, винт будет отбрасывать на корпус судна спиральную струю воды, которая будет оказывать значительное влияние на управляемость судна. При вращении гребного винта возникают следующие силы, оказывающие влияние на поворотливость судна.

Первая группа сил (рис. 35). 1. Переходя из крайнего верхнего положения I в положение IV, лопасть гребного винта будет отбрасывать струю воды вниз и в сторону от судна с силой C1 и никакого влияния на поворотливость судна не окажет.

2. Лопасть винта, переходя из положения IV в крайнее нижнее положение III, будет набрасывать воду на нижнюю часть кормовых обводов судна, однако, так как площадь поверхности, на которую происходит набрасывание струи воды, невелика, сила С4, несмотря на более плотную в гидростатическом отношении среду, будет отнсительно невелика.


Рис. 35. Силы, возникающие при работе винта правого шага назад

Сила С4 будет стремиться на заднем ходу отбросить корму судна вправо.

3. Далее, переходя из крайнего нижнего положения III в положение II, лопасть винта будет отбрасывать струю воды в сторону от судна с силой С3, которая никакого влияния на поворотливость судна не окажет.

4. Лопасть винта, переходя из положения II в крайнее верхнее положение I, набрасывает струю воды на корпус судна с силой С2. Несмотря на то что сила С2 действует в -верхних менее плотных слоях воды, площадь корпуса судна, на который набрасывается струя, настолько велика, что сила С2 будет больше силы С4. Следовательно, сила набрасываемой струи С = С2 — С4 будет стремиться отбросить корму судна влево. При этом нос судна пойдет вправо даже при руле, поставленном прямо.

Так же, как и в предыдущем случае, при рассмотрении влияния гребного винта на управляемость судна на переднем ходу на судно, кроме силы С, будет действовать сила сопротивления воды лопастям винта — сила реакции — Д.

Вторая группа сил. 1. В крайнем верхнем положении I лопасть винта будет испытывать сопротивление воды Д1, которое будет стремиться отбросить лопасть винта, а следовательно, и корму судна вправо. Однако верхние разреженные слои воды будут оказывать небольшое сопротивление движению лопасти винта и, следовательно, сила Д1 будет относительно невелика.

2. При дальнейшем движении лопасти из крайнего верхнего положения I в положение IV она будет испытывать все увеличивающееся давление, так как будет погружаться в более плотные слои воды. Но направление этой силы, оставаясь перпендикулярным к лопасти винта, будет быстро переходить из горизонтального положения, влияющего иа управляемость судна, в вертикальное, стремящееся поднять судно и никакого влияния на управляемость не оказывающее.

3. При движении лопасти винта из положения IV в крайнее нижнее положение III сила сопротивления будет непрерывно возрастать, так как лопасть будет проходить все более плотные слои воды. Кроме того, направление силы реакции будет непрерывно изменяться от вертикального Д4, действующего снизу вверх до горизонтального Дз, стремящегося толкнуть лопасть винта и корму судна влево. Сила Д3, отклоняющая корму судна влево, больше силы Д1 отклоняющей корму судна вправо.

Это объясняется разностью гидростатического давления в верхних и нижних слоях воды. Наибольшего значения сила Дз достигнет в крайнем нижнем положении лопасти III.

4. При движении лопасти из крайнего нижнего положения в положение II сила реакции будет уменьшаться, так как лопасть будет подниматься в верхние менее плотные слои воды. Кроме того, направление силы реакции также будет непрерывно изменяться из горизонтального в вертикальное.

В положении II лопасть винта будет испытывать давление сверху вниз и сила Д2 будет стремиться толкнуть корму судна вниз. На управляемость судна эта сила никакого влияния оказывать не будет.

Переходя из положения II в крайнее верхнее положение I, лопасть гребного винта, поднимаясь, будет проходить все более разреженные слои воды. Следовательно, сила реакции будет непрерывно уменьшаться. Однако направление силы реакции будет также непрерывно изменяться от вертикального к горизонтальному, пока в положении I не достигнет величины Д1 стремящейся толкнуть корму судна вправо.

Сила реакции Д = Д3 — Д1 будет стремиться отбросить корму судна влево. Таким образом, обе силы С и Д будут стремиться отбросить корму судна влево и, следовательно, нос судна при этом пойдет вправо.

Чтобы в какой-то мере избежать вредного влияния работы винта на заднем ходу, можно переложить перо руля вправо, при этом создастся положение, изображенное на рис. 36.

Сила сопротивления водяной среды Д и сила набрасываемой струи С отбрасывают корму судна влево. Разложим силу С на составляющие: а — силу, толкающую судно вперед и, следовательно, тормозящую движение судна назад, и б — силу, стремящуюся отбросить корму судна влево. Таким образом, общее суммарное усилие, отбрасывающее корму судна влево, будет равно Д + б.


Рис. 36. Силы, действующие на судно при перекладке руля на заднем ходу

После того как перо руля ПР переложено на некоторый угол УП вправо, на перо руля начнет действовать сила давления встречного потока воды ДВ, стремящаяся наоборот отбросить корму судна вправо. Кроме того, вместе с силой ДВ на перо руля начнетдействовать сила всасываемой струи ВС. Разложив силу ДВ + ВС на составляющие, получим силу лобового сопротивления ЛС, которая вместе с силой а будет противодействовать движению судна назад. При этом фактическое поступательное движение судна назад будет равно:

П — ( ЛС + а ).


Вторая составляющая сила ДВ + ВС—сила Ф, стремящаяся отбросить корму судна вправо, будет противостоять силам Д + б. Следует заметить, что обычно силы Д + б>Ф и судно на заднем ходу все-таки будет уклоняться кормой влево. Кроме того, на практике обычно бывает чрезвычайно трудно удержать судно на курсе на заднем ходу при любой перекладке руля. Возможны случаи, когда Д + б < Ф , и тогда корма судна будет стремительно идти вправо. Иногда же перо руля, поставленное в ДП судна или даже переложенное на борт, не удержит судно на курсе. Такое положение является следствием совершенно различных обводов подводной части корпусов судов и места гребного винта относительно корпуса судна и пера руля, а также скорости вращения винта. Следует иметь в виду, что даже на одном и том же судне в зависимости от степени его загрузки и дифферента, изменяющих форму и величину подводной части корпуса, влияние работы гребного винта на заднем ходу может быть разным.

Из всего сказанного следует, что даже в совершенно идеальных условиях, когда перекладка пера руля будет противодействовать вредному влиянию работы винта, удержать судно точно на курсе на заднем ходу бывает очень трудно, так как на судно, кроме сил, вызываемых работой гребного винта и перекладкой пера руля, действует еще очень много сил — ветер, волнение, течение, а при швартовке — присасывание и сила отброшенной волны.

Переход из установившегося переднего хода на задний ход. Как уже было сказано выше, винт правого шага на переднем ходу вращается по часовой стрелке и расположение основных сил, действующих на судно, при руле, поставленном прямо, будет следующее (рис. 37). На нижнюю часть пера руля будет действовать сила С = С2 — С4, стремящаяся отбросить корму судна влево. Одновременно лопасти винта, проходя крайнее нижнее положение, будут встречать сопротивление воды Д, стремящееся отбросить корму судна вправо. Сила попутной струи в будет стремиться отбросить корму судна влево.

С + в > Д.



Рис. 37. Силы, возникающие при переходе из установившегося переднего хода на задний ход

Корма судна, следующего вперед установившимся ходом, будет стремиться отклониться влево. При переходе машины на полный ход назад силы Д и С одновременно пропадут. Винт начнет вращаться в обратную сторону, и вместо силы С, возникающей в результате набрасывания воды на нижнюю часть пера руля, образуется сила С1 возникающая при набрасывании воды на обводы судна и стремящаяся отбросить корму судна влево. В первую минуту после дачи заднего хода влияние силы С1 будет невелико, так как судно, сохранив в силу инерции поступательное движение вперед, будет уходить от набрасываемой струи воды. Однако по мере уменьшения хода сила С1 будет быстро увеличиваться и достигнет полного своего значения в момент полной потери судном поступательного движения вперед.

Влияние попутной струи сначала мало изменится и сила в, действующая на вращающиеся против часовой стрелки лопасти винта, будет по-прежнему стремиться отбросить корму судна влево. Однако по мере уменьшения скорости поступательного движения судна вперед влияние попутной струи будет быстро уменьшаться и в момент остановки судна сила в будет равна нулю.

Сила сопротивления воды Д, стремящаяся отбросить корму судна вправо и в какой-то степени противостоящая силе С + в, мгновенно исчезнет. Вместо силы Д возникает значительно большая сила Д1 вызываемая прохождением лопастей винта в крайнем нижнем положении с преодолением встречного потока воды. Следует иметь в виду, что в первый момент при перемене направления движения лопастей сила Д1 будет достигать очень больших размеров и, постепенно уменьшаясь по мере потери судном поступательного движения вперед, достигнет своей нормальной силы к моменту остановки судна.

Таким образом, при переходе судна с установившимся передним ходом на режим работы машины на задний ход две силы С и Д из трех, влиявших на его управляемость, пропадут. Возникшие вместо них силы C1 и Д1 будут стремиться отбросить корму судна влево, причем в первый момент под влиянием мгновенно возникшей силы Д1 движение кормы влево будет очень стремительно. Затем сила Д1 будет уменьшаться, зато начнет увеличиваться сила С также стремящаяся отбросить корму судна влево. Сила в сама по себе невелика и продолжает действовать в прежнем направлении, отклоняя корму судна влево. Следовательно, сумма сил Д1 + С1 + в будет стремиться отбросить корму судна влево.

Для того чтобы нейтрализовать действие сил Д1 и С1 в первый момент после перемены хода, когда сила Д1 особенно велика, следует переложить перо руля на левый борт (рис. 38 а).

При этом расположение взаимодействующих сил будет следующее: на перо руля будет оказывать давление встречный поток воды, поскольку судно еще будет иметь поступательное движение вперед. Сила давления воды ДВ, будучи разложенной на составляющие, даст силы Л С и Ф. Сила ЛС, тормозящая движение судна вперед, будет помогать гребному винту, работающему назад, задержать судно. Сила Ф, отбрасывающая корму судна вправо, будет противодействовать силе Д1 стремящейся отбросить корму судна влево.

Кроме того, гребной винт, работающий задним ходом, будет создавать разреженное пространство воды позади себя, следствием чего явится сила всасываемой струи ВС, оказывающая давление на перо руля.

Разложив силу ВС на составляющие, получим силу г, толкающую судно вперед и помогающую силе поступательного движения судна П. Вторая составляющая д будет стремиться отбросить корму судна влево.

Таким же образом разложим на составляющие силу набрасываемой на корпус струи воды С1. Составляющая этой силы а будет так же, как описанная выше сила г, стремиться толкнуть судно вперед. Вторая составляющая б будет стремиться отвести корму судна влево.


Рис. 38. Взаимодействие сил при нейтрализации вредных сил перекладкой пера руля: а — при сохранившемся ходе вперед; б — при потере хода

Разложив силу попутной струи в, получим составляющие а1, стремящуюся помочь поступательному движению судна вперед, и б1 стремящуюся отбросить корму судна влево. Если учесть все силы, влияющие на поступательное движение судна Я вперед, можно сказать, что, кроме тягового усилия назад, создаваемого гребным винтом на заднем ходу, на величину П влияет следующее соотношения сил:

П + а + г + а1 — ЛС,


причем величина Я будет непрерывно и быстро уменьшаться, величина а, являющаяся составляющей силы С1, будет быстро увеличиваться. Величина г, составляющая силы ВС, будет также быстро увеличиваться. Сила ЛС, составляющая силы ДВ, будет быстро уменьшаться по мере падения П; также быстро будет уменьшаться и сила а1, являющаяся составляющей силы в.

Расположение основных сил, влияющих на поворотливость судна, при этом будет следующее: сила реакции воды Д1 будет стремиться отбросить корму судна влево. Величина силы Д1 сначала очень велика и затем быстро уменьшается. Составляющая силы С1 — сила б будет стремиться также отвести корму судна влево, в ту же сторону будет стремиться толкнуть корму судна сила д, являющаяся составляющей силы ВС. Обе эти силы б и д, вначале незначительные, будут быстро увеличиваться.

Сила б1 составляющая силы в, быстро уменьшаясь будет стремиться отбросить корму судна влево.

Сила Ф, являющаяся составляющей силы ДВ, будет удерживать корму судна от резкого броска влево, стремясь отвести ее вправо. Таким образом, сумма сил - Д1 + б + д + б1 будет толкать корму судна влево, а сила Ф будет противодействовать им.

Следует отметить, что сила Ф по мере уменьшения поступательного движения судна вперед будет быстро уменьшаться, в то время как силы б и д увеличиваются.

Следовательно, перекладкой руля на левый борт на судне с винтом правого шага при переходе с установившегося переднего хода на задний в первый момент можно удержать корму судна от резкого броска влево. Однако с потерей поступательного движения судна вперед силы ДВ и в будут быстро уменьшаться, а следовательно, уменьшатся силы ЛС, а1 и Ф, б1 Уменьшение и последующее исчезновение сил ЛС и а1 не имеет значения, так как судно будет терять поступательное движение главным образом под влиянием тягового усилия, создаваемого гребным винтом, работающим на задний ход.

Уменьшение силы Ф вызовет постепенное увеличение разности Д1 — однако сила Д1 будет также значительно уменьшаться потому что при продолжении работы гребного винта задним ходом первоначальная реакция воды будет уменьшаться, пока в момент полной потери судном поступательного движения вперед не достигнет своего минимального значения. Сила д будет быстро возрастать, пока не достигнет установившейся для заднего хода величины. Сила в будет так же быстро падать, стремясь к нулю, зато очень быстро будет возрастать сила набрасываемой струи С1 а следовательно, и ее составляющая б.

Таким образом, при потере судном поступательного движения вперед на него будут действовать уменьшенная сила Д1 сила б и сила д, стремящиеся отбросить корму судна влево.

Для того чтобы уменьшить стремление кормы идти влево в момент полной потери судном поступательного движения вперед следует руль переложить на правый борт (рис. 38 б).

Следует заметить, что тенденция кормы склоняться влево будет нарастать постепенно по мере уменьшения поступательного движения судна вперед и вследствие этого уменьшится сила Ф и увеличатся силы д и б, особенно последняя.

При переложенном на правый борт пере руля в момент потери поступательного движения судна вперед на судно будут действовать следующие силы:

сила набрасываемой струи С1 разложив которую на составляющие, получим силу а, стремящуюся толкнуть судно вперед и, следовательно, противодействующую стремлению гребного винта развить поступательное движение судна назад, и силу б, которая будет стремиться отбросить корму судна влево;

сила сопротивления воды Д1 стремящаяся отбросить корму судна тоже влево; сила всасываемой струи ВС, разложив которую на составляющие, получим силу г, стремящуюся толкнуть судно вперед и, следовательно, так же как и сила а, противодействующую развитию поступательного движения судна назад, и силу д, толкающую корму судна вправо.

Вперед
Оглавление
Назад


Главное за неделю