Глава 1. Маневренность судна

1.3. МАНЕВРЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДНА

К основным маневренным характеристикам судна относятся:
- скорость судна при выполнении маневра;
- элементы циркуляции;
- путь и время торможения судна.
Эти характеристики определяются по результатам натурных маневренных испытаний судна после его постройки (сдаточных испытаний). Натурные методы получения маневренных характеристик основаны на последовательных определениях места судна в процессе проведения заданных маневров по различным ориентирам либо с использованием высокоточных навигационных систем.

Поворотливость судна.

Циркуляцией называют траекторию, описываемую центром тяжести судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем (рис. 1.21). Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и диаметральной плоскостью называют углом дрейфа (B). Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра. Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.
Маневренный период - период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения центра тяжести судна из прямолинейной превращается в криволинейную, происходит падение скорости движения судна.
Эволюционный период – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента окончания изменения угла дрейфа, линейной и угловой скоростей. Этот период характеризуется дальнейшим снижением скорости (до 30 – 50 %), изменением крена на внешний борт до 100 и резким выносом кормы на внешнюю сторону.
Период установившийся циркуляции – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения центра тяжести (ЦТ) судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.

Рис. 1.21. Траектория судна на циркуляции
Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:
Dо – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180гр при установившемся движении;
Dц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями диаметральной плоскости (ДП) судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180гр;
l1 – выдвиг – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90гр;
l2 – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90гр, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;
l3 – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);
Тц – период циркуляции – время поворота судна на 360гр.

Инерционные свойства судна.

В различных ситуациях возникает необходимость в изменении скорости судна (постановка на якорь, швартовка, расхождение и т. п.). Это происходит за счет изменения режима работы главного двигателя или движителей. После чего судно начинает совершать неравномерное движение. Путь и время, необходимые для совершения маневра, связанного с неравномерным движением, называют инерционными характеристиками судна. Инерционные характеристики определяются временем, дистанцией, проходимой судном за это время, и скоростью хода через фиксированные промежутки времени и включают в себя следующие маневры:
- движение судна по инерции – свободное торможение;
- активное торможение;
- разгон судна до заданной скорости.
Свободное торможение характеризует процесс снижения скорости судна под влиянием сопротивления воды от момента остановки двигателя до полной остановки судна относительно воды. Обычно время свободного торможения считается до потери управляемости судна (рис. 1.22).
Активное торможение – это торможение при помощи реверсирования двигателя. Первоначально телеграф устанавливают в положение «Стоп», и только после того, как обороты двигателя упадут на 40–50 %, ручку телеграфа переводят в положение «Полный задний ход». Окончание маневра – остановка судна относительно воды (рис.1.23).
Процесс активного торможения судна с винтом фиксированного шага условно можно разделить на 3 периода:
- первый период (t1) – от момента начала маневра до момента остановки двигателя (t1 . 7–8 сек);
- второй период (t2) – от момента остановки двигателя до пуска его на задний ход;
- третий период (t3) – от момента пуска двигателя на задний ход до остановки судна или до приобретения установившейся скорости заднего хода.
Движение судна в первые два периода можно рассматривать как свободное торможение.
Разгон судна - это процесс постепенного увеличения скорости движения от нулевого значения до скорости, соответствующей заданному положению телеграфа (рис. 1.24).

Рис. 1.22. Инерционные характеристики судна при свободном торможении
Рис. 1.23. Инерционные характеристики судна при активном торможении
Рис. 1.24. Инерционные характеристики судна при разгоне

Градация ходов

Самый малый передний ход (Dead slow ahead) – минимальные устойчивые обороты, при которых двигатель не глохнет (25% ППХ).
Малый передний ход (Slow ahead) – обороты двигателя, устанавливаемые после диапазона критических оборотов, и соответствующая им скорость хода судна (50% ППХ).
Средний передний ход (Half ahead) – обороты двигателя, при которых обеспечивается половина мощности двигателя (подача топлива на середине) и соответствующая им скорость хода (75% ППХ).
Полный передний маневренный ход (Full manoeuvring ahead) – полные обороты двигателя при работе на легком топливе (дизельное топливо) в маневренном режиме (90% ППХ).
Полный передний ход ходового режима (Full ahead for sea) – номинальные полные обороты двигателя при работе на тяжелом топливе – мазуте, при которых двигатель может работать «вечно» при должном техническом обслуживании, и соответствующая им скорость хода.
Самый полный передний ход (Emergency full ahead or Full ahead overall) – кратковременный режим работы двигателя, который может быть применен в практике управления судном только в аварийных ситуациях.

Рис. 1.25. Различные типы телеграфов
Градация ходов на задний ход аналогична переднему, только слово передний (ahead) необходимо заменить на задний (astern). Винт рассчитан только для работы на передний ход, поэтому характеристики заднего хода отличаются от переднего. Упор заднего хода не менее чем на 10% меньше переднего, а у дизельных двигателей мощность заднего хода может достигать 60% переднего. На судах с турбиной имеются специальные турбины заднего хода, но и их мощность меньше на 30 – 40% турбины переднего хода.

1.1. Классификация и конструкция корпуса морских судов
-Конструкция корпуса
-Морские термины
1.2. Общие понятия и определения маневрирования
1.3. Маневренные характеристики судна>
1.4. Информация о маневренных характеристиках судна
1.5. Влияние различных факторов на поворотливость судна
1.6. Рулевое устройство
1.7. Влияние гребного винта фиксированного шага и руля на управляемость судна
1.8. Влияние гребного винта регулируемого шага и руля на управляемость судна
1.9. Управление двухвинтовыми судами
1.10. Средства улучшения маневренных характеристик судна
1.11. Что должен знать судоводитель о работе главных двигателей

ABBREVIATIONS
USED IN COMMERCIAL PRACTICE
OF THE INTERNATIONAL MERCHANT SHIPPING