Особенности управляемости судов, оборудованных ВРШ и подруливающими устройствами
Особенность влияния ВРШ на управляемость судна состоит в том, что при перемене режима работы винта с переднего на задний ход изменяется шаг винта: винт правого шага становится винтом левого шага и наоборот. На большинстве судов устанавливаются ВРШ левого шага (левого вращения). Поэтому при даче заднего хода корма судна под действием сил С' и D уклоняется влево. При управлении судами с ВРШ (необходимо также иметь в виду, что вращающийся в режиме нулевого упора винт прерывает встречный поток в районе руля, вследствие чего судно становится неуправляемым.
Одним из средств, улучшающих управляемость судов, являются подруливающие устройства. Однако эффективность их использования существенно ограничивается скоростью хода судна. При скорости 3 уз и более ПУ на элементы циркуляции практического влияния не оказывают. Поэтому эти устройства в основном используются при маневрировании на акваториях портов, когда поступательное движение судна невелико.
Если судно не имеет хода, то при включенном подруливающем устройстве его разворот будет происходить под влиянием тяги ПУ, направленной перпендикулярно диаметральной плоскости. Действие силы тяги Р равнозначно действию силы Р'=Р и пары сил РР" (рис. 2.8). Сила Р' вызовет боковое смещение судна, а пара сил — поворот вокруг оси, проходящей через его центр тяжести. В результате суммарное вращательное движение судна ω будет происходить вокруг центра вращения, находящегося позади центрах тяжести. Положение центра вращения по длине судна зависит от места приложения тяги и дифферента и подчиняется закономерности, которая в графическом виде представлена на рис. 2.9. Здесь, однако, за начало отсчета принят не центр тяжести, а плоскость мидель-шпангоута. Расстояние выражено в долях длин судна. Можно видеть, что при расположении ПУ в носовой оконечности судна, находящегося на ровном киле, центр вращения будет располагаться позади мидель-шпангоута на расстоянии 0,15L от него. При наличии дифферента центр вращения несколько сместится в его сторону. Если судно даст небольшой ход, то центр тяжести начнет описывать циркуляцию с полюсом поворота в точке, соответствующей центру вращения (рис. 2.10).
|
|
|
Особенности управляемости многовинтовых судов
Большинство современных пассажирских судов, ледоколов, а также быстроходных судов крупного тоннажа снабжаются двух и трехвальными силовыми установками. Следует отметить их качество — гораздо лучшую управляемость по сравнению с одновинтовыми судами. Рассмотрим управляемость многовинтовых судов на примере двухвинтового судна.
|
|
|
Рис. 2.11. Действие сил при работе машин двухвинтового судна:
а — левый винт работает вперед; б — правый винт работаетназад
Гребные винты двухвинтовых судов обычно располагаются симметрично диаметральной плоскости, а сторона их вращения одноименна с бортом. Из-за разной стороны вращения боковые силы С, СВ.О,, D при одновременной работе винтов компенсируются, ввиду чего диаметры циркуляции двухвинтового судна вправо и влево одинаковы. По этой же причине двухвинтовое судно на заднем ходу слушается руля так же, как и на переднем. Уменьшение диаметра циркуляции достигается изменением частоты вращения винтов, а при работе винтов враздрай судно может разворачиваться на месте. С точки зрения управляемости двухвинтовое судно с рулем, установленным в диаметральной плоскости, имеет один недостаток — слабое влияние струи винтовой отработки на перо руля. Поэтому на малых скоростях судна, когда эффективность руля низкая, основным способом управления является маневр машинами. Разворачивающий момент двухвинтового судна создается как за счет плеч упоров винтов F (рис. 2.11), так и за счет взаимодействия винта с корпусом. Взаимодействие винта с корпусом состоит в том, что работающий со стороны одного борта на передний ход винт ускоряет поток, обтекающий кормовые обводы, и давление на раковину падает. Возникшая за счет разницы давлений сила Р' уклоняет корму в сторону работающего винта. При работе винта на задний ход корма будет уклоняться в противоположную сторону под влиянием натекающего на раковину всасываемого винтом потока (сила Р"). Если винты работают враздрай, то на кормовые обводы будет действовать суммарная сила Р=Р'+Р". Таким образом, разворачивающий момент, действующий на судно, составит:
|
|
|
,
или
.
Рассмотрим действие сил при развороте судна на месте. Для этого необходимо, чтобы судно не имело поступательного движения вперед. Поэтому частота вращения винтов, работающих враздрай, должна быть подобрана так, чтобы упоры винтов были одинаковы (F1=F2). Обычно примерное равенство упоров имеет место, когда машине, работающей вперед, дают ход на одну ступень меньше, чем машине, работающей назад. С учетом равенства упоров разворачивающий момент M=Fl1+Pl2. Действие момента Fl1не изменится, если пару сил +F и —F развернуть на 90о (рис. 2.12). Тогда поворот судна можно считать происходящим под влиянием равнодействующей Q сил +F, —F, Р. Очевидно, что равнодействующая Q равна силе Р, а точка ее приложения зависит от соотношения сил +F и Р. Соотношение сил нам неизвестно. Однако точка приложения .равнодействующей находится в районе кормовой оконечности судна. Таким образом, разворот судна при
|
|
|
работе винтов враздрай аналогичен развороту с помощью подруливающего устройства, расположенного в корме, а центр вращения (см. рис. 2.12) находится впереди мидель-шпангоута
на расстоянии 0,12—0,18L от него. Если теперь увеличить или уменьшить частоту вращения одного из винтов, то судно получит дополнительное поступательное движение и начнет описывать циркуляцию с малым радиусом и полюсом поворота, примерно совпадающим с центром вращения (рис. 2.13). При развороте на месте с помощью работы машины враздрай руль должен оставаться в диаметральной плоскости, чтобы исключить влияние всасываемой струи (сила В), которая в данном случае противодействует повороту. Необходимо подчеркнуть, что никакой работой машин враздрай нельзя заставить судно разворачиваться «на пятке». Его центр вращения всегда будет располагаться впереди центра тяжести.
Трехвинтовые суда, сочетая свойства одно- и двухвинтовых судов, обладают еще более высокими маневренными качествами. На переднем ходу средний винт используется совместно с рулем как источник сил С, Св.о и D. На заднем ходу управление обычно осуществляется бортовыми машинами, а средняя обеспечивает поступательное движение судна.
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 452; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!