Влияние гребного винта фиксированного шага (ВФШ) и руля на управляемость судна

Основное назначение гребных винтов – это создание силы тяги для поступательного движения судна с определенной скоростью. Для этого необходимо со­здать движущую силу, преодолевающую сопротивление движению. Движущая си­ла создается работающим винтом, который часть энергии тратит непроизводитель­но.

Полезная мощность, необходимая для преодоления сопротивления, определяется формулой:

где:

• R — сила сопротивления;
• V — скорость движения.

Отношение полезной мощности к затрачиваемой называется пропульсивным коэффициентом комплекса корпус – движитель. Пропульсивный коэффициент характеризует потребность судна в энергии, необходимой для поддержания заданной скорости движения.

Максимальная тяга винта развивается в швартовном режиме (в случае, когда судно стоит на швартовых, а его машине дали полный передний ход). Эта сила примерно на 10 % больше тяги винта в режиме полного хода. Сила тяги винта при работе на задний ход для различных судов составляет примерно 70-80 % от тяги винта в режиме полного хода.

Предлагается к прочтению: Влияние винто-рулевой группы на маневренные характеристики судна

На судах морского флота преимущественно установлены четырехлопастные винты (рис. 1). В зависимости от направления вращения они разделяются на винты правого и левого вращения (шага). Винт правого вращения у судна, идущего передним ходом, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения — против часовой стрелки.

Одновинтовые суда чаще всего имеют винты правого вращения; двухвинтовые с левого борта — винт левого вращения, с правого — правого вращения.

При вращении гребной винт образует за кормой струю воды, закрученную в сторону его вращения. Совершенно очевидно, что этот спиральный вихревой поток воды действует на перо руля и корпус, оказывая влияние на управляемость судна.

Рассмотрим качественную сторону этого влияния при совместной работе винта и руля при различных ходах и положениях пера руля (рис. 2).

Судно неподвижно относительно воды. Перо руля находится в диаметральной плоскости. Как только машине будет дан ход вперед и винт начнет вращаться, нос судна вначале будет незначительно уклоняться влево. Объяснить это можно тем, что при малых оборотах винт своими развернутыми лопастями как бы загребает воду и забрасывает корму вправо, а нос идет влево.

По мере увеличения оборотов винта нос судна установится на первоначаль­ный курс и затем уклонится вправо. Происходит это потому, что при работе винт набрасывает воду на перо руля, причем струя воды, набрасываемая винтом на ниж­нюю часть руля, создает гидродинамическое давление, которое уклоняет корму влево, а нос — вправо. Следовательно, при работе винта правого шага вперед, при положении «прямо руль», нос судна в конечном итоге уклоняется в сторону вра­щения винта.

Судно имеет ход вперед, винт работает назад. Руль прямо. Винт одновинтового судна, начавший вращаться на задний ход, своими развернутыми лопастями как бы загребает воду с левой стороны, обтекает правый борт и, оказы­вая на него давление, заставляет корму разворачиваться влево, а нос — вправо.

Судно имеет ход назад, винт работает назад. До тех пор, пока судно не приобретет достаточную скорость заднего хода, положение пера руля на поворотливость судна влияния не оказывает. Как отмечалось ранее, на поведение судна оказывает влияние струя воды от винта, направленная в правую часть обво­дов корпуса, вследствие чего нос судна идет вправо.

Как только судно разовьет определенную ско­рость заднего хода и перо руля будет находиться в мас­се встречного потока воды, образованного движением судна, положение пера может заставить судно пойти кормой в сторону переложенного руля. В этом случае на руль будут действовать две силы:

• сила встречной во­ды, возникающая от движения судна назад;
• сила вса­сываемой струи, порождаемая засасывающим действи­ем винта при его работе на задний ход.

Одновинтовые суда слушаются руля на заднем ходу лучше, когда винт не работает и судно движется назад с наибольшей скоростью. Однако рассчитывать на непогрешимость работы руля одновинтового судна на заднем ходу (особенно для поворота носа судна влево) можно только в штилевую погоду при достаточной осадке.

Читайте также: Влияние различных факторов на поворотливость судна

Судно имеет ход назад, винт работает вперед. При положении «прямо руль» нос судна может уклоняться или вправо, или влево (обычно вправо). При положении «право на борт» нос судна уклоняется вправо. При положении «ле­во на борт» нос судна уклоняется влево. Струя воды от гребного винта создает гид­родинамическое давление на перо руля значительно большей силы, чем от встреч­ного потока при движении судна назад.

Из всего сказанного можно сделать следующий вывод, что судно, двигающе­еся передним или задним ходом, круче и быстрее разворачивается в сторону шага винта.

Автор статьи

Владимир Филатов

Старший помощник капитана

Список литературы

1. Антонов В. А. Теоретические вопросы управления судном. – Владивосток: Изд-во Дальневост. гос. университета, 1988. − 112 с.
2. Алексеюк В. В., Литвиненко А. И., Цурбан А. И. Морская практика для матроса. М.: Транспорт, 1970. − 272 с.
3. Алексеев Л. Л. Практическое пособие по управлению морским судном. СПб.: − ЗАО ЦНИИМФ, 1996. − 118 с.
4. Арпиайнен А. И., Чубаков К. Н. Азбука ледового плавания. − М.: Транспорт, 1987.
5. Баранов Ю. К., Лесков М. М. и др. Сборник задач по использованию радиолокатора для предупреждения столкновений судов.− 4-е изд. − М.: Транспорт, 1989. − 96 с.
6. Безопасность плавания во льдах. Под ред. А. П. Смирнова. − М.: Транспорт, 1993.
7. Боровлев Е. М. Матрос 1 класса. – Одесса: Изд-во «Optimum», 2005. – 514 с.
8. Бурлаков С. В., Либензон М. Н., Письменный М. Н. Якорная стоянка судов на открытых рейдах. М.: Транспорт, 1968. – 136 с.
9. Бурханов М.В. Справочник штурмана. Справочное издание.– М.: «Моркнига», 2008. – 560 с.
10. Витченко А. Г. Морское дело. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – 288 с.
11. Выбор безопасных скоростей и курсовых углов при штормовом плавании судна на попутном волнении. РД 31.00.57.2-91.
12. Ганнесен В. В. Борьба за живучесть судна. Уч. пос. − Владивосток: Дальрыбвтуз, 2005. – 102 с.
13. Ганнесен В. В. Судовые спасательные средства. Уч. пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2006. − 101 с.
14. Генри Х. Хойер. Управление крупнотоннажными судами при маневрировании. Пер. с англ. М.: 1987. – 109 с.
15. Дамаскин A. M., Крысак М. С. Учебное пособие для матроса и боцмана. М.: Транспорт, 1975. − 272 с.
16. Дидык А. Д., Усов В. Д., Титов Р. Ю. Управление судном и его техническая эксплуатация. М.: Транспорт, 1990. – 320 с.
17. Дунаевский Я. И. Снятие судов с мели. 2-е изд. М.: Транспорт, 1984. − 168 с.
18. Железный Г. М., Задорожный А. И., Щербак В. Н. Что должен знать судоводитель. Одесса: КП ОГТ, 2005. – 444 с.
19. Железный Г. М., Задорожный А. И. Эксплуатация танкеров и балкеров. − Одесса: КП ОГТ, 2005. – 356 с.
20. Жуков Е. И., Либензон М. Н. и др. Управление судом и его техническая эксплуатация. Под ред. А. И. Щетининой. 3-е изд. М.: Транспорт, 1983. – 655 с.
21. Замоткин А. П. Морская практика для матроса. 2-е изд. М.: Транспорт, 1993. – 256 с.
22. Захаров А. В., Захарьян Р. Г. и др. Учебное пособие для подготовки по специальности «Матрос»/Под ред. А. В. Лихачева. 2-е изд. СПб.: ГМА им. адм. С. О. Макарова, 2000. – 124 с.
23. Инструкция по безопасности морских буксировок/Утв. Федеральной службой морского флота России от 08.06.96. № МФ-35/1921.
24. Казанский К. В., Филиппов И. Г. Штормование судов. М.: Транспорт, 1968. 112 с.
25. Кацман Ф. М., Ершов А. А. Судоводителю о маневренных характеристиках судна: Учеб. Пос. СПб.: ГМА им. адм. С. О. Макарова, 2001.
26. Кейхилл Р. А. Столкновения судов и их причины. М.: Транспорт, 1987.
27. Климов Е. Р. Лекции по МППСС-72: (Части А и В): пособие для морских судоводителей – Архангельск: ОАО «ИПП «Правда Севера», 2012 – 328 с.
28. Козырь Л. А., Аксютин Л. Р. Управление судами в шторм. М.: Транспорт,1973.-110 с.
29. Конаков А. Г. Особенности работы на специализированных судах. Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2011. – 358 с.
30. Коккрофт А. Н., Ламейер Дж. Н. Ф. Руководство по правилам предупреждения столкновений/Пер. с англ. СПб.: ООО «Морсар», 2005 г.
31. Корнараки В. А. Справочник лоцмана. – М.: Транспорт, 1983. – 48 с.
32. Корнараки В. А. Маневрирование судов. М.: Транспорт, 1979. – 126 с.
33. Косарин В. М., Попело В. М., Аносов Н. М. Обеспечение остойчивости, прочности корпуса и непотопляемости морского судна. – Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адм.
    Г. И. Невельского, 2004. – 191 с.
34. Кубачев Н. А., Кургузов С. С. и др. Рекомендации по использованию радиолокационной информации для предупреждения столкновений судов: Сб. задач по управлению судами. М.: Транспорт, 1984. − 140 с.
35. Кузьмин В. В. Электронные картографические системы. – Новосибирск: НГАВТ, 2006. – 159 с.
36. Лихачев А. В. Управление судном. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2004, − 504 с.
37. Макаров И. В. Морское дело. М.: Транспорт, 1989, – 288 с.
38. Международная Конвенция по охране человеческой жизни на море 1974 года (СОЛАС-74). (Консолидированный текст, измененный Протоколом 1988 года к ней, с поправками), – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2010 г. – 992 с. International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974, (SOLAS-74). (Text modified by the Protocol of 1988 relating thereto, including Amendments).
39. Международный кодекс по спасательным средствам (Кодекс ЛСА) – 7-е изд., доп., – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2013 г. – 184 с. Серия «Судовладельцам и капитанам», выпуск 3. International Life-Saving Appliance Code (LSA Code) 2013.
40. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973г., измененная протоколом 1978 г. к ней (МАРПОЛ-73/78), Книги I и II, – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2012 г. – 762 с. International Convention for Prevention of Pollution from Ships (MARPOL-73/78).
41. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ- 73/78), Книга III, пересмотренное издание, – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2012 г. – 336 с. International Convention for Prevention of Pollution from Ships (MARPOL-73/78), Book III, revised edition.
42. Международная Конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вах- ты 1978 г. (ПДМНВ-78) с поправками (консолидированный текст), – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2010 г. – 806 с. International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers, 1978 (STCW-1978), as amended (consolidated text).
43. Международный кодекс остойчивости судов в неповреждённом состоянии 2008 года (Кодекс ОСНС) (рез. MSC.267(85)) с поправками, – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2011 г. – 240 с. International Code on Intact Stability, 2008 (2008 IS Code), res. MSC.267(85) adopted on 04.12.2008, 2011 Edition.
44. Международное авиационное и морское наставление по поиску и спасанию (Наставление ИАМСАР), книга III – «Подвижные средства», – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 4-е издание, исправленное и дополненное, 2013 г. – 464 с. Серия «Судовладельцам и капитанам», выпуск 14. International Aeronautical and Maritime Search and Rescue Manual (IAMSAR Manual), vol. III – «Mobile Facilities».
45. Международный кодекс по охране судов и портовых средств (Кодекс ОСПС), 2-е изд., исправленное и дополненное, – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2009 г. – 272 с. Серия «Судовладельцам и капитанам», выпуск 7. International Ship and Port Facility Security (ISPS) Code, 2nd edition, updated.
46. МКУБ (рез.А.741(18) с поправками) и Руководство по внедрению МКУБ Администрациями (рез.А.1022(26)), – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2010 г. – 94 с.
47. МППСС-72 (адм. № 9018), издание УНиО МО РФ, 2010 год.
48. Международный свод сигналов МСС-65.
49. Морское дело. Под ред. А. И. Щетининой. Л.:Транспорт, 1967. – 879 с.
50. Морская практика. Под ред. И. И. Афанасьева. М.: Морской транспорт, 1952.
51. Наставление по борьбе за живучесть судов – РД 31.60.14-81 (НБЖС с Приложениями и Дополнениями), – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2004 г. – 376 с., приложений 9, дополнений 6 (вкл. Цвета сигнальные и знаки безопасности). Серия «Судовладельцам и капитанам», выпуск 31. Manual on Emergency Plans in Ships.
52. Общие правила плавания и стоянки судов в морских портах Российской Федерации и на подходах к ним. Приказ Минтранса России от 20 августа 2009 года, № 140.
53. Письменный М. Н. Краткий курс по изучению МППСС: Владивосток, МГУ им. адм. Г. И. Невельского, 2003. − 42 с.
54. Письменный М. Н. Подготовка вахтенного помощника капитана по управлению судном. Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адм. Г.И. Невельского, 2003 г.
55. Письменный М. Н. Конвенционная подготовка судоводителей морских судов. Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2009 г. – 254 с.
56. Пламмер К. Дж. Маневрирование судов в узкостях. Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1986. – 80 с.
57. Плявин Н. И., Шаповал М. А. и др. Морские перевозки наливных грузов. – М.: Транспорт, 1991. – 296 с.
58. Песков Ю. А. Практическое пособие по использованию САРП. М.: Транспорт, 1995. – 224 с.
59. Погосов С. Г. Швартовка крупнотоннажных судов. М.: Транспорт, 1975. − 176 с.
60. Положение о порядке расследования аварий или инцидентов на море. 2013 год.
61. Правила классификации и постройки судов. СПб, Российский морской регистр судоходства, 2012.
62. Процедуры контроля судов государством порта 2011 года – резолюция A.1052(27) ИМО, – СПб.: ЗАО “ЦНИИМФ”, 2012 г. – 272 с. Серия «Судовладельцам и капитанам», выпуск 2. Procedures for Port State Control, 2011 (IMO resolution A.1052(27).
63. Резолюция ИМО А.601(15). Представление на судах информации об их маневренных характеристиках.
64. Снопков В. И. Управление судном. СПб, 2004 г.
65. Теория и устройство судов. Под ред. Ф. М. Кацмана. Л.: Судостроение, 1991. − 416.
66. Третьяк А. Г., Козырь Л. А. Практика управления морским судном. М.: Транспорт, 1988. − 112 с.
67. Усов В. Д. МППСС-72 с разъяснениями, карточками для закрепления и контроля знаний и условными обозначениями. – Астрахань, ГП АО «Издательско-полиграфический комплекс «Волга»», 2012. – 224 с., цв. илл.
68. Удалов В. И. Управление крупнотоннажными судами.– М.: Транспорт, 1986. – 229 с.
69. Цурбан А. И., Оганов A. M. Швартовные операции морских судов. М.: Транспорт, 1987. – 176 с.
70. Шарлай Г. Н., Пузачев А. Н. Оператор ГМССБ. Владивосток, Мор. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2008. – 351 с.
71. Шарлай Г. Н. Основы системы управления безопасностью в соответствии с требованиями МКУБ. Владивосток, Мор. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2004. – 75.
72. International Convention for Prevention Pollution from Ship’s (MARPOL−73/78). – London: IMO, 2011.
73. The Mariners Handbook. – London: Hydrographer of the Navy, 2009.
74. The Master’s Role in Collection Evidence. – London: Nautical Institute, 2012.
75. The Mariner’s Role in Collecting Evidence.−London: The Nautical Institute, 2006. − 400 p.
76. Bridge Procedures Guide. – London: International Chamber of Shipping, 2007.
77. Bridge Watchkeeping. – London: International Chamber of Shipping, 2003.
78. Buysse, Capt. J. – Handling Ships in Ice. A Practical Guide to Handling Class 1A and 1AS ships. London, Nautical Institute, 2007.
79. Clark, I. C. – Mooring and Anchoring Ships Vol 1 – Principles and Practice. London, The Nautical Institute, 2009.
80. Cockcroft, A. N. – A Guide to the Collision Avoidance Rules. 7th ed. Oxford: Elsevier Butterworth- Heinemann, 2012.
81. Code of Safe Practice for Cargo Stowage and Securing. – London: IMO, 2003. – 109 p.
82. Code of Safe Practice for Ships Carrying Timber Deck Cargoes, 2011. – 71 p.
83. Code of Safe Practice for Solid Bulk Cargoes, 2012.
84. Crude Oil Washing Systems. – London: IMO, 2000. – 88 p.
85. ISBESTER, Capt. J. – Bulk Carrier Practice. 2nd ed. London, Nautical Institute, 2010.
86. International Grain Code, 1992.
87. International Convention on Load Lines, 2005.
88. International Best Practices for Maritime Pilotage. – BIMCO. – 6 p.
89. Frampton, R. and Uttridge, P. – Meteorology for Seafarers. 3rd ed. Glasgow, Brown, Son & Ferguson Ltd. 2008.
90. House, D. J. – Ship Handling- Theory and Practice. Butterworth-Heinemann, 2007.
91. House, Lloyd, Toomey & Dickens. – The Ice Navigation Manual. Witherby Seamanship International, 2009.
92. Peril at Sea and Salvage: A Guide for Masters. 6th ed. London, Witherby & Co. Ltd., 2012.
93. Swift A. J. Bridge Team Management. A Practical Guide. – London: The Nautical Institute, 2004. – 118 p.
94. International Safety Guide for Oil Tankers & Terminals (ISGOTT), Fifth Edition. – Lon- don: WITHERBY and Co. Ltd., 2006. – 454 p.
95. Mooring Equipment Guidelines, 3’d Edition. – London: Witherby Seamanship lntemat- lonal, 2008. – 288 p.
96. Ship to Ship Transfer Guide (Petroleum), Fourth Edition. – London: International Chamber of Shipping, 2005. – 75 p.
97. Clean Seas Guide for Oil Tankers, 4th Edition. – London: International Chamber of Ship- ping, 1994. – 28 p.
98. Tank Cleaning Guide, Sixth Edition. – Rotterdam: Chemical Laboratories & Superintend- ence company, 1998. – 454 p.
99. Robert L. Tallack. Commercial Management for Shipmasters. – London: The Nautical In- stitute, 1996. – 288 p.
100. Vessel Inspection Questionnaire for Bulk Oil, Chemical Tankers and Gas Carries, Second Edition. – London: Oil Companies Marine Forum, 2000. – 240 p.
101. A Guide to the Vetting Process, 10th Edition. – INTERTANKO, 2013. – 360 p.
102. Effective Mooring. 3rd Edition. – London: Oil Companies Marine Forum, 2010. – 68 p.
103. Rowe R. W. The Shiphandler’s Guide. – London: The Nautical Institute, 2000. – 172 p.
104. Williamson, P. R. – Ship Manoeuvring Principles and Pilotage. London: Witherby & Co. Ltd., 2001.
105. WITHERBY SEAMANSHIP INTERNATIONAL. – The Ice Navigation Manual. 2010.