ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДНА

Управление движением судна осуществляется с капитанского мостика, объединяющего рулевую, штурманскую рубки и крылья. На современных морских судах особое внимание уделяется конструкции мостика, его высоте и расположению, С точки зрения обеспечения работы судоводителя к конструкции и оборудованию мостика выдвигается несколько требований:

- возможность кругового обзора;

- обеспечение оперативности и удобства в работе;

- наиболее рациональное расположение навигационных приборов и устройств управления судном.

На современных судах стали объединять штурманские рубки с рулевыми. Стало возможным для судоводителя при работе с картой не прерывать на длительное время наблюдения за морем.

Плавание в условиях ограниченной видимости требует повышенного внимания, при котором важную роль играет своевременное обнаружение звуковых сигналов других судов. Для снижения уровня шумов на ходовом мостике предусматривается использование шумопоглощающих материалов, а также выносных приборов, антенн и т. п.

На многих современных судах навигационные мостики располагаются на корме. Это заставляет судоводителя по-новому оценивать возможности в управлении судном, воздействие на него внешних факторов. Обеспечение лучшего обзора по носу судна в этом случае достигается за счет более высокой надстройки. В то же время становится возможным более полно контролировать положение кормы судна при швартовных операциях и уменьшается риск повреждения винтов и руля.

На судах, оборудованных дизельными установками, возможны два режима работы двигателей: ходовой и маневренный. При втором режиме главные двигатели переводятся на несколько пониженное число оборотов, что позволяет им выполнить любой маневр по команде с ходового мостика. Судоводителю следует учитывать, что перевод двигателей с одного режима на другой требует значительного времени, которое зависит от типа установки .Поэтому своевременный перевод двигателя на маневренный режим позволит обеспечивать выполнение швартовных операций и плавание в узкостях при ветре и течении.

Перегрузка двигателей возникает при резком увеличении или снижении оборотов. Как правило, переход с одного режима работы на другой осуществляется последовательно. Только при неблагоприятной обстановке при выполнении маневра возможен резкий переход с одного режима на другой.

При выполнении маневра следует учитывать, что отданная команда не может быть выполнена мгновенно. С момента команды по машинному телеграфу (или на руль) проходит определенное время, которое зависит от возможностей машин, механизмов и реакции исполнителя Непосредственное действие приложенного фактора на само судно происходит спустя некоторое время. Например, замедленная реакция судна на перекладку руля усложняет управление судами большого водоизмещения и приводит к необходимости снижения скорости в условиях маневрирования на стесненных акваториях, при проходе узкостей, на извилистых фарватерах и т. д.

Особенностью управления крупнотоннажным судном является то, что большую роль при этом играет человек, как звено в общей системе управления. Очевидно, что любой судоводитель имеет физиологические и психологические ограничения, которые затрудняют выполнение задач, стоящих перед ним. К числу физиологических ограничений относится, например, способность чувствовать движение. Очень медленное движение не может быть воспринято и обнаружено человеком, как, например, это наблюдается в случае движения часовой стрелки. Проблемы психологического характера выражаются в том, что восприятие человеком любой команды происходит за определенное время. Исследования показали, что задача управления судном сильно усложняется, если интервал времени между командой и реакцией превышает 4 с. Любой, даже простой маневр занимает определенное время. Маневр будет успешным в том случае, если он предварительно рассчитан, продуман и выполнен уверенно.

Размерения и форма корпуса судна. Рассмотрим вначале, как влияют форма корпуса судна и его относительные размерения на поворотливость.

Наиболее заметно сказывается на поворотливости отношение ширины судна к его осадке , с увеличением которого поворотливость существенно улучшается, т. е. уменьшается радиус установившейся циркуляции. Суда широкие и мелкосидящие более поворотливы, чем суда с большой осадкой и узкие.

В меньшей степени влияет на поворотливость отношение осадки судна к его длине ; с увеличением этого отношения поворотливость снижается. Судно в полном грузу будет обладать худшей поворотливостью, чем то же судно в балласте.

С увеличением коэффициента общей полноты поворотливость улучшается. Поэтому у судов с полными обводами радиус циркуляции меньше, чем у судов с острыми образованиями.

Существенное влияние на поворотливость оказывает форма подводной части в диаметральной плоскости судна. При увеличении полноты носовых образований корпуса поворотливость улучшается.

Увеличение площади пера руля в конструктивно разумных пределах на больших углах перекладки лишь незначительно уменьшает радиус циркуляции.

Значительное влияние на поворотливость оказывает расположение руля в потоке, отбрасываемом движителем.

Скорость судна. Согласно теоретическим исследованиям, скорость судна влияет на поворотливость при числах Фруда более 0,2 . С ростом скорости радиус циркуляции увеличивается в результате влияния волнообразования и возникновения дополнительного дифферента на корму.

Влияние ветра и волнения моря. Ветер всегда в значительной мере влияет на управляемость судна. Это влияние зависит от нескольких факторов: силы и направления ветра, площади парусности корпуса, осадки и дифферента судна. Удержание судна на курсе с помощью руля усложняется, если ветер действует под углом к диаметральной плоскости судна. Чем больше относительная скорость ветра, тем на больший угол необходимо перекладывать руль. С уменьшением скорости движения увеличивается дрейф судна.

Волнение моря способствует рыскливости судна, которое объясняется главным образом тем, что при подходе под косым углом гребня волны судно уваливается в направлении его движения, как бы соскальзывая с гребня. Когда судно оказывается по другую сторону гребня, наблюдается обратное явление. Угол рыскания зависит от курсового угла волны и увеличивается по мере возрастания волнения моря. Особенно неблагоприятным плавание будет при наличии ветровых волн и зыби от курсовых углов 120—180° при скорости судна, близкой к скорости бега волн. В этом случае судно может уходить с курса на 30— 50°, а перекладка руля на попутной волне становится малоэффективной.

Таблица 1. Величины волнения в зависимости от силы ветра

Загрузка судна. Из элементов посадки судна наибольшее влияние на его управляемость оказывает дифферент. При дифференте на корму смещается к кормовой части и центр гидродинамического давления. Судно устойчиво на курсе, но диаметр циркуляции увеличивается. Обычно судно стараются загрузить так, чтобы оно в течение рейса имело небольшой дифферент на корму (в пределах 0,4 - 0,8 м).

Напротив, дифферент на нос, улучшая поворотливость, отрицательно сказывается на устойчивости судна на курсе.

Крен судна, вызванный неправильным расположением груза или запасов, нарушает симметричность обтекания корпуса и ухудшает его устойчивость на курсе. Как правило, при наличии крена и при движении на прямом курсе с прямо поставленным рулем судно стремится уклониться в сторону, противоположную крену.

Изменение осадки судна влечет за собой изменение площади парусности корпуса и влияет на эффективность работы винторулеврй группы. Судно в грузу имеет всегда большой диаметр циркуляции и медленнее реагирует на управление рулем. Судно в балласте больше подвержено действию внешних сил, а его руль и винт работают в сравнительно худших условиях, чем у судна в грузу. В этом состоянии судно обладает повышенной рыскливостью.

Ходкость и скорость судна. Ходкостьюсудна называется его способность преодолевать сопротивление наружной среды (воды и воздуха) и перемещаться с требуемой скоростью.

При одном и том же числе оборотов винта скорость заднего хода всегда меньше скорости переднего. Это объясняется тормозящим действием струи от гребного винта на подводную часть корпуса судна, а также его конструкцией. Поэтому полное сопротивление корпуса при установившемся режиме заднего хода на 20— 40% больше, чем при установившемся режиме переднего. Что касается самого гребного винта, то его лопасти рассчитаны на эффективную работу на передний ход. Упор винта на заднем ходу меньше, чем на переднем.При маневрировании всегда необходимо учитывать особенности работы силовой установки в режиме реверсирования. На современных судах в основном установлены дизельные или турбинные двигатели На дизеле реверс можно осуществить сравнительно быстро, а его мощность на заднем ходу составляет 75—80% мощности переднего хода. Турбины менее приспособлены для маневренного режима, и для развития оборотов заднего хода требуется значительная затрата времени — от 30 с и более. Мощность турбинной установки на заднем ходу составляет около 60 % мощности переднего хода. Двигатель посредством движителя сообщает судну определенную скорость. Обычно различают построечную, техническую, эксплуатационную и экономичную скорость судна.

Построечной называется скорость переднего хода судна, развиваемая на сдаточных испытаниях после постройки. Испытания приводятся на специальных мерных линиях с соблюдением по возможности определенных условий.

Технической называется скорость переднего хода, устанавливаемая в различные периоды эксплуатации исходя из технического состояния машинной установки судна.

Эксплуатационной называется средняя скорость, развиваемая судном за ходовое время определенного рейса. При благоприятных условиях эта скорость равна технической, но, как правило, она меньше вследствие влияния ветра и волнения моря.

Экономичной называется скорость, при которой расход топлива на одну милю пройденного расстояния будет наименьшим.

Потери скорости при ветре и волнении для каждого типа судна неодинаковы и зависят от формы подводной части корпуса, конструкции надстроек, мощности главных двигателей.

С увеличением скорости судна возникают сложные волновые движения самой жидкости, обусловленные действием сил тяжести. За движущимся судном в носу и корме, т.е. в месте резкого изменения формы поперечного сечения корпуса, образуется по две системы волн: поперечных и расходящихся. Характер волновых движений зависит от числа Фруда и геометрии корпуса судна. Это относится прежде всего к данным о влиянии на волнообразование формы носовой оконечности судна.

Теория позволила, в частности, дать объяснение явлению уменьшению волнового сопротивления при установке на корпусе относительно быстроходных судов вблизи форштевня погруженной водоизмещающей наделки (бульба).

Впервые в практике строительства транспортных судов носовые бульбовые обводы применены на немецких трансатлантических пассажирских судах «Бремен» и «Европа» (1929 г.) и итальянском лайнере «Конти ди Савойа». Наибольшую известность получили бульбовые образования на французском лайнере «Нормандия» (1935 г.).

По данным расчетов и экспериментальных исследований, наиболее заметное уменьшение волнообразования и волнового сопротивления за счет взаимодействия волновых систем и бульбы практически может быть реализовано при числах Фруда, равных 0,28— 0,32, т. е. на пассажирских и линейных судах, предназначенных для скоростных контейнерных перевозок.