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

Nn=RV,

  • 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.

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.

Гребной винт
Рис. 1 Четырехлопастной гребной винт фиксированного шага

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.

Судно
Рис. 2 Поведение одновинтового судна при работе гребного винта правого вращения

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, и 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.

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.

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

Июнь, 26, 2018 88 0
Читайте также