Управление маневрами катера
Большое значение имеет направление вращения гребного винта. Если смотреть в корму судна, идущего передним ходом, то винт «правого вращения» вращается по часовой стрелке, а «левого»— против. В любом случае лопасти работающего гребного винта отбрасывают назад большие массы воды, что дает дополнительную скорость потоку, обтекающему перо руля. Поэтому-то даже при равной скорости хода моторное судно всегда лучше слушается руля, чем парусное или буксируемое.
Необходимо учитывать и другой эффект от работы винта—поперечную реакцию потока, отбрасывающую корму катера в сторону в зависимости от направления вращения винта. Корма одновинтового судна с винтом левого вращения на переднем ходу, даже если руль поставлен прямо, всегда немного уклоняется вправо, а нос влево. Происходит это потому, что часть закручиваемого против часовой стрелки («влево») потока попадает на нижнюю часть левой плоскости стоящего в ДП руля; это и создает усилие, заносящее корму вправо.
На заднем же ходу, поток отбрасываемый винтом, заставляет корму отклоняться влево, а нос идет вправо; это является следствием того, что поток более интенсивно действует на левый борт корпуса судна.
При винте правого вращения отклонение кормы будет происходить в обратных направлениях—на переднем ходу влево, на заднем — вправо.
Следует помнить, что на заднем ходу моторные суда, как правило, руля не слушаются и разворачиваются в основном под воздействием винта, как описано выше. Чем больше диаметр винта и меньше его число оборотов, тем сильнее сказывается это влияние.
Необходимо учитывать также и влияние крена и дифферента. При крене борт, уходящий в воду, встречает большее сопротивление воды, поэтому катер (без вмешательства рулевого) стремится повернуть в сторону накрененного борта.
Дифферент на нос (посадка «свиньей») не только увеличивает сопротивление воды и уменьшает скорость, но и делает судно неустойчивым на курсе. Наилучшая управляемость обычно бывает при небольшом дифференте катера на корму (порядка 5—8 см); чрезмерный дифферент на корму так же нежелателен, как и на нос.
Источник
Что значит винт правого вращения
§ 46. Факторы, влияющие на управляемость.
1. Влияние гребного винта.
Управление судном во многом зависит не только от руля, но и от конструкции винта, скорости его вращения и обводов кормовой части судна.
Гребные винты изготовляются из чугуна, стали и бронзы. Наилучшими винтами для катеров следует считать винты из бронзы, так как они легки, хорошо шлифуются и стойки против коррозии в воде.
Винты характеризуются диаметром, шагом и коэффициентом полезного действия.
Диаметром винта называют диаметр окружности, описываемой крайними точками лопастей.
Шагом винта называют расстояние вдоль оси винта, на которое перемещается за один полный оборот любая точка винта.
Рис. 103. Образование потоков винтов
Коэффициент полезного действия (к. п. д) винта определяется отношением мощности, развиваемой гребным винтом, к мощности, затрачиваемой на его вращение.
В основе работы гребного винта лежит гидродинамическая сила, создаваемая разрежением на одной и давлением на другой поверхности лопасти.
Современные судовые движители еще очень несовершенны. Так, гребные винты в среднем около половины мощности, отдаваемой им двигателем, тратят бесполезно, например, на винто-образное закручивание частиц воды в струе.
На катерах применяются двух-, трех- и реже четырехлопастные винты. На промысловых катерах иногда ставятся винты с поворотными лопастями или так называемые винты с регулируемым шагом, которые позволяют плавно изменять скорость или направление хода судна при постоянном одностороннем вращении гребного вала. При этом отпадает необходимость в реверсировании двигателя.
Винты различаются по направлению их вращения. Винт, вращающийся по часовой стрелке (если смотреть на него с кормы в нос), называется винтом правого вращения, против часовой стрелки — левого вращения.
При движении вперед под кормовым подзором корпуса суд-па впереди и позади руля образуется попутный (рис. 103) поток воды и возникают силы, которые действуют па руль и влияют на поворотливость судна. Скорость попутного потока тем больше, чем полнее и тупее обводы кормы.
Разрежение на выпуклой стороне лопасти, называемой стороной засасывания, подсасывает воду к винту, а давление на плоской стороне, называемой нагнетающей, отбрасывает воду от винта. Скорость отбрасываемой струи примерно вдвое больше подсасываемой.
Реакция отбрасываемой воды воспринимается лопастями, которые через ступицу и гребной вал передают ее судну. Эта сила, приводящая судно в движение, называется упором.
В потоке воды, отбрасываемой винтом, частицы движутся не прямолинейно, а винтообразно. Попутный поток как бы тянется за судном и величина его зависит от формы кормовой части судка.
Поток несколько изменяет давление на руль, отведенный из диаметральной плоскости судна.
Совокупное действие всех потоков оказывает заметное влияние на управляемость судна; оно зависит от положения руля, величины и изменения скорости хода, формы корпуса, конструкции и режима работы винта.
Поэтому каждое судно имеет свои индивидуальные особенности действия винта на руль, которые судоводитель должен внимательно изучать на практике (таблица 4).
Влияние взаимодействия винта правого вращения руля на поведение судна.
Положение судна относительно воды
Режим работы винта
Направление работы винта
Результат
1.Неподвижно
Только включен
Нос покатится влево (корма отбрасывается вправо)
2.Движется вперед
Установившийся
Нос отклоняется вправо (корма отбрасывается влево)
3.Движется вперед
Прямо или лево
Установившийся
Нос судна покатится в сторону отклонения руля
4.Неподвижно
Только включен
Корма отбрасывается влево. Нос покатится вправо
5.Движется назад
или право
Установившийся
Для каждого судна индивидуально. Обычно корма идет в сторону переложенного руля
6.Движется вперед
Только включен
Нос судна покатится вправо, корма влево
Винт левого вращения при равных прочих условиях даст противоположные приведенным в таблице результаты.
Если на судне установлен винт правого вращения, то судно будет лучше поворачиваться вправо, диаметр циркуляции вправо будет меньше, чем влево.
На заднем ходу поворотливость судна обычно хуже. Судно с винтом правого вращения на заднем ходу лучше поворачивается кормой влево, чем вправо.
Поэтому на переднем ходу на судне с винтом правого шага к причалу стремятся подойти левым бортом, так как при этом с переменой хода на задний корма будет поджиматься к стенке.
На некоторых моторных яхтах и катерах устанавливаются по два мотора, имеющих каждый свои вал и винт. В этом случае винты обычно вращаются в разные стороны.
Они могут быть установлены или с вращением наружу, т. е. в верхней ч. ста лопасти идут от середины к борту, или с вращением внутрь, когда лопасти в верхней части идут от борта к середине.
То или другое направление вращения винтов, а также наклон осей винтов и валов к горизонтальной и диаметральной плоскостям имеют большое значение в отношении поворотливости.
Источник
Влияние одного винта на управляемость одновинтового судна.
Маневренные возможности винтового судна во многом зависят от числа винтов и их конструкции. Как правило, чем больше винтов имеет, , судно, тем лучше его маневренные качества. По конструкции гребные винты могут быть различными. На судах речного флота устанавливают преимущественно четырехлопастные винты фиксированного шага, которые в зависимости от направления вращения разделяются на винты правого <рис. 25) и левого вращения (шага). Винт правого вращения судна, идущего передним ходом, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения— против часовой стрелки, если смотреть с кормы в носовую часть судна.
Рис. 25. Гребной винт правого вращения
Эффективность гребного винта во многом зависит от условий, в которых он работает, и прежде всего от степени его погруженности в воду. Оголенность винта или чрезмерная близость движительно-рулевого комплекса к поверхности воды значительно ухудшают ходкость и управляемость судна, а инерционные характеристики при этом существенно отклоняются от номинальных (увеличиваются длина пути и время разгона, ухудшается процесс торможения). Поэтому для обеспечения хороших маневренных качеств винтовых судов нельзя допускать их плавание с большим дифферентом на носовую часть или порожнем (без необходимой балластировки).
Работающий гребной винт совершает одновременно два движения:
перемещается поступательно по оси гребного вала, придавая судну поступательное движение вперед или назад, и вращается вокруг той же оси, смещая корму в боковом направлении.
Рассмотрим характер потока воды от работающего гребного винта. Если он работает на передний ход, то образует за кормой судна струю воды, закрученную в сторону его вращения и направленную на перо руля (рис. 26, а). Давление воды на перо руля в этом случае зависит от скорости судна и частоты вращения винта: чем больше частота вращения винта, тем сильнее его влияние на руль и, следовательно, на управляемость судна. При движении судна передним ходом за его кормой образуется попутный поток, направленный в сторону движения судна и под некоторым углом к кормовой части корпуса, который также влияет определенным образом на управляемость.
При работе гребного винта на задний ход закрученная струя воды направлена от винта в сторону носа (рис. 26, б) и оказывает давление не на перо руля, а на корпус кормовой части судна, вызывая отклонение кормы в сторону вращения винта. При этом чем больше частота
Рис; 26. Направления потока воды от работающего винта
вращения винта, тем сильнее его влияние на боковое смещение кормы судна.
При работе гребного винта на передний или задний ход образуется несколько сил, основными из которых являются: движущая сила, боковые силы на лопастях винта, сила струи, набрасываемой на перо руля или корпус, сила попутного или встречного потока от винта, а также силы сопротивления воды движению судна.
Управляемость одновинтовых судов. Рассмотрим влияние винта на управляемость судна на переднем ходу (рис. 27). Предположим, что одновинтовое судно с винтом правого вращения находится в дрейфе, не имея ни поступательного, ни вращательного движения, и винт включен в работу на передний ход при положении руля прямо. В момент включения винта на передний ход его лопасти начинают испытывать сопротивление воды (силы реакции винта — гидростатические), направленное в сторону, противоположную вращению лопастей.
Вследствие разности давлений воды по глубине погружения винта гидростатическая сила Da (рис. 27, а), действующая на лопасть III, больше, чем сила d], действующая на лопасть I, которая находится ближе к поверхности воды. Разность сил Da и di вызывает смещение кормы в сторону действия силы Da, т. е. вправо. Гидростатические силы Da и D4 направлены по вертикали в противоположные стороны и не оказывают воздействия на судно в горизонтальной плоскости. Несмотря на то, что первоначальный период, т. е. момент включения винта по времени очень короткий, судоводителю необходимо учитывать явление отрыскивания кормы в» сторону вращения винта.
После того как винт разовьет
Рис. 27. Схемы сил, возникающих при работе винта на передний ход
заданную частоту вращения, помимо гидростатических сил, образуются гидродинамические силы струи, набрасываемой на перо руля (рис. 27, б). Установившийся режим работы винта на передний ход характеризуется тем, что лопасти I и III отбрасывают струи в сторону от пера руля, не оказывая на него давления, а лопасти II и IV набрасывают поток воды на руль. При этом гидродинамическая сила Рч значительно больше, чем P , вследствие разности давлений воды по глубине расположения лопастей II и IV, а также вследствие подсоса воздуха при верхнем положении лопасти винта.
При установившемся вращении винта действия сил реакции воды, действующей на лопасти винта, и струи, набрасываемой на перо руля, стабилизируются, а за кормой судна образуется попутный поток с силой В, которая раскладывается на составляющие Ь\ и Ьч (рис. 27, в). Скорость попутного потока возрастает с увеличением скорости судна и достигает максимального значения при установившейся скорости полного хода судна. При этом наибольшая боковая составляющая Ь\ силы попутного
потока действует на кормовую часть корпуса судна в сторону, противоположную вращению винта (т. е. при винте правого вращения — в левую сторону).
Таким образом, при установившемся движении на передний ход судно с винтом правого вращения подвержено воздействию суммы трех боковых сил: гидростатической силы D (силы реакции воды, действующей на лопасти винта), гидродинамической силы Р (силы струи, набрасываемой на перо руля) и боковой составляющей силы попутного потока bi, причем (2P+Sbi)>SD.
Вследствие этого корма судна отклоняется в сторону направления суммы сил Р и Ь\, т. е. при винте правого вращения — влево, а при винте левого вращения—вправо. Отклонение кормы вызывает отклонение носа судна в противоположную сторону, т. е. судно стремится произвольно изменить курс при винте правого вращения — вправо, а при винте левого вращения — влево.
Эти явления необходимо учитывать в практике управления одновинтовым судном и помнить, что поворотливость таких судов на переднем ходу в сторону вращения винта значительно лучше, чем в противоположную. Диаметр циркуляции одновинтовых судов с правым вращением винта вправо по ходу значительно меньше, чем влево, а у судов с левым вращением винта наоборот.
Рассмотрим влияние винта правого вращения при его работе на задний ход. При включении в работу винта на задний ход его лопасти испытывают действие гидростатических сил, сумма которых направлена в левую сторону, так как Оз>0[ (рис. 28, а). Развив обороты, винт создает спиралеобразный поток воды, направленный под корпус и на кормовую часть корпуса, и не воздействует на руль. При этом гидродинамическая сила Р , действу-. ющая на корпус судна от струи, набрасываемой лопастью IV, больше, чем гидродинамическая сила Рг от струи, набрасываемой лопастью II
(рис. 28, б), вследствие того, что сила P4 действует на корпус почти перпендикулярно, а сила Р-г — под небольшим углом к корпусу. В результате этого корма судна отклоняется в сторону вращения винта.
При движении, задним ходом попутный поток не возникает и судно подвержено воздействию только суммы двух групп боковых сил: сил реакции воды и сил набрасывания струи на корпус, направленных в одну сторону, а также сил встречного потока. В связи с этим работа винта на задний ход оказывает сильное влияние на управляемость, из-за чего отдельные суда на заднем ходу становятся неуправляемыми.
В практике судовождения необходимо учитывать, что при работе на задний ход одновинтовые суда с винтом первого вращения отбрасывают корму в сторону левого борта, а с винтом левого вращения — в сторону правого борта, причем поворачивающий момент гребного винта, как правило, больше поворачивающего момента руля.
Во избежание потери управляемости судна рекомендуется не задавать большую частоту вращения винта на задний ход и при необходимости переключать его на передний ход с кратковременным увеличением частоты вращения.
Дата добавления: 2015-05-28 ; просмотров: 11750 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
