Успокоители качки судна

Успокоителями качки принято называть устройства, которые применяются для уменьшения амплитуды качки судна.

Действие установленных на судне успокоителей качки состоит в том, что они создают переменный стабилизирующий момент, противоположный по знаку возмущающему моменту волны. В настоящее время применяются успокоители только бортовой качки. Уменьшить амплитуды килевой и вертикальной качки с помощью успокоителей практически трудно, т. к. еще не созданы успокоители, способные развивать значительно большие, чем при бортовой качке, стабилизирующие моменты.

Успокоители качки делятся на пассивные и активные. Действие рабочих органов пассивных успокоителей основано на создании стабилизирующего момента за счет колебательных движений судна во время качки, т. е. при их использовании отпадает необходимость в специальных источниках энергии. В активных успокоителях переменный стабилизирующий момент создается принудительно с помощью особых механизмов, управляемых специальным регулирующим устройством, которое, в свою очередь, реагирует на колебания судна. Активные успокоители более эффективны, но на их работу нужно затрачивать дополнительную мощность.

Пассивные успокоители. К числу пассивных успокоителей качки относятся скуловые кили и пассивные успокоительные цистерны.

Скуловые кили являются наиболее простым и эффективным средством уменьшения бортовой качки и потому находят самое широкое применение.

Пассивные успокоительные цистерны могут быть двух типов: закрытого, не сообщающеегося с забортной водой (I рода) и открытого, сообщающегося с забортной водой (II рода). Цистерны наполовину заполнены водой (иногда топливом) и соединены каналами. Пассивные успокоительные цистерны наиболее эффективны при резонансной качке. При некоторых условиях и режимах нерегулярного волнения такие успокоители могут привести к увеличению амплитуд качки. Наличие свободной поверхности жидкости в цистернах также неблагоприятно влияет на остойчивость судна. Вследствие указанных причин пассивные цистерны в настоящее время практически не используются.

Успокоительные цистерны
Рис. 1
Успокоитель
Рис. 2 Состав успокоительной цистерны. 1 – скуловой киль, 2 – усиление, 3 – бортовая качка, 4 – сопротивление демпфирования скуловых килей
Качка
Рис. 3 Успокоительные цистерны. 1 — успокоительные цистерны; 2 — воздушный вентиль; 3 — соединительный воздушный канал; 4 — бортовые диптанки; 5 — переливной канал; б — бортовая качка судна; 7 — вода в цистерне
Гироскоп
Рис. 4 Судовой гироскоп. 1 — момент М гироскопа; 2 – кренящий момент М; 3 — пара сил в качающемся рамочном подшипнике; 4 — ось вращения гироскопа; 5 — прецессия; 6 — тормозной момент качающегося рамочного подшипника; 7 — направление поворота гироскопа (угловая скорость) ; 8 — скорость прецессии

Активные успокоители . К активным успокоителям качки относятся бортовые управляемые рули, активные успокоительные цистерны и гироскопические успокоители — стабилизаторы.

Ускоритель
Рис. 5
Боковой руль
Рис. 6 Активные боковые рули. 1 — втягивающиеся рули; 2 — заваливающиеся рули; 3 — силы, действующие на рули; 4 — направление хода судна, 5 — направление бортовой качки 6 — вращающий момент рулей

Бортовые управляемые рули являются весьма эффективным средством уменьшения бортовой качки и получили широкое распространение на транспортных и особенно на пассажирских судах. Они размещены на специальных приводах, обеспечивающих изменение углов атаки по определенному закону, выдвижение их из корпуса и уборку внутрь корпуса.

Практика показывает, что бортовые рули целесообразно применять при скоростях, превышающих 10–15 узл. В этом случае бортовые рули приводят к значительному (в несколько раз) снижению амплитуд бортовой качки.

Активные успокоительные цистерны обычно выполняют в виде цистерн I рода. Для регулирования движения воды применяют либо насосы, установленные в водяном канале, либо воздуходувы, расположенные в воздушном канале.
Управление насосом или воздуходувкой осуществляется с помощью специальной автоматики таким образом, чтобы можно было регулировать подачу воды из одной цистерны в другую и обеспечивать требуемое изменение стабилизирующего момента. Эффективность установки не зависит от скорости судна: цистерны одинаково умеряют качку на ходу и на стоянке. Недостатки активных цистерн: сложность конструкции, высокая стоимость, применение сложной регулирующей аппаратуры, снижение грузоподъемности судна и необходимость затрат дополнительной энергии.

Гироскопический успокоитель качки представляет собой мощный гироскоп, вращающийся на оси в раме. Гироскоп устанавливают вертикально. Крен судна при бортовой качке вызывает поворот оси гироскопа — так называемую прецессию гироскопа. Вследствие этого возникает гироскопический момент , который является стабилизирующим моментом успокоителя. Гироскопические успокоители могут быть как пассивными, так и активными. У пассивного успокоителя прецессия возникает как реакция на качку судна. В активных успокоителях прецессия создается принудительно за счет передачи внешней энергии электродвигателю, управляемому автоматическим регулятором, реагирующим на режим качки судна. Недостатки: значительная масса, большая стоимость, сложность устройства и эксплуатации (рис. 4).

Определение метацентрической высоты судна по периоду бортовой качки

В процессе эксплуатации судоводителю часто необходимо проконтролировать значения метацентрической высоты судна при различных случаях его нагрузки. Такая необходимость возникает, например, по мере расходования запасов пресной воды и топлива, когда решается вопрос о целесообразности приема балласта. Опыт кренования дает вполне надежные результаты, но требует много времени, определенных условий и специальной подготовки.

Значительно проще можно оценить поперечную метацентрическую высоту h, если известны период бортовой качки Тθ и коэффициент С по формуле, полученной из капитанской формулы:

h=4·C2·B2Tθ2

Период качки Тθ можно определить с помощью записи затухающих свободных колебаний судна гироскопическими кренографами либо инклинографами, снабженными отметчиками времени.

Практически период качки Тθ можно определить следующим образом. Когда судно находится в одном из крайних наклоненных положении, включают секундомер. Отсчитав 10 полных колебаний, останавливают секундомер в момент, когда судно приходит в исходное наклонное положение. Период Тθ определяют, разделив отсчитанное по секундомеру время на 10.

Описанный приближенный способ дает удовлетворительные результаты при отсутствии на судне свободных поверхностей жидких грузов, а также в том случае, когда поправка на их влияние составляет не более 5 % метацентрической высоты для данной нагрузки.

Результат вычисления метацентрической высоты h зависит и от удачного выбора значения коэффициента С, входящего в выражение для h. Для этого необходимо принимать его значения по известным значениям коэффициента С, для однотипных или близких по конструкции судов. Коэффициент С = 0,36 ± 0,43 в зависимости от типа судна.

Предлагается к прочтению:
Качка
Основные понятия об управляемости судна

Сентябрь, 03, 2018 218 0
Читайте также