Б. Карлов, В. Певзнер, П. Слепенков
УЧЕБНИК СУДОВОДИТЕЛЯ ЛЮБИТЕЛЯ
(Управление маломерными судами)

§ 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).

Таблица 4

ВЛИЯНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИНТА ПРАВОГО ВРАЩЕНИЯ РУЛЯ НА ПОВЕДЕНИЕ СУДНА

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.

2. Влияние ветра

Каждое судно подвержено действию ветра в разной степени. В зависимости от направления и силы ветра меняется управление судном и его маневренные качества. Часто не только малое, по и большое судно не может противостоять ветру ни рулем, ни работой винта, оно не может удержаться на якоре, подойти к причалу или отойти от него. С изменением силы и направления ветра меняется путь и скорость судна. Действие ветра на судно зависит от его силы и направления, от общей площади подводной части, от парусности судна, его осадки и водоизмещения.

Рис. 104. Увальчивость и рыскливость судна: а — увальчивость; б — рыскливость

Борт судна, обращенный к ветру, называют наветренным, а противолежащий ему — подветренным. Ветер, дующий в корму, называется попутным ветром, а ветер, дующий в нос,— встречным, противным или лобовым ветром. При швартовых операциях ветер, дующий в сторону причала, называют навальным, или прижимным, а ветер противоположного направления (от стенки причала) называют отвальным, или отжимным.

Ветер при постоянном направлении в долине реки будет менять направление относительно судна, следующего по изгибам этой реки. При движении судна около устьев рек и речек, мимо оврагов и балок, особенно мимо высоких берегов, может подуть сильный, меняющийся по направлению шквальный ветер. Ветер, отраженный от высоких причальных стенок, от высокого берега, может резко менять свое направление, завихряться, изменяться по силе, а иногда совсем прекращаться. Это часто ощущается при входе в камеру шлюза из нижнего бьефа.

Шквал, т. е. внезапное появление сильного ветра или резкое изменение его направления или силы, опасен для мелких судов. Особенно опасен шквал с частыми изменениями направления и скорости ветра по сравнению с ранее действующим ветром. Сильнее всего шквал действует вначале и особенно после штиля.

Брызги, переносимые ветром, мешают управлению маломерным судном. Они попадают на карты, приборы, заливают ветровое стекло. Ветер осложняет подход судна к причалу, шлюзование и другие операции.

Площадь парусности судна определяется общей площадью надводного борта корпуса, надстроек и устройств, оказывающих сопротивление ветру. Точка приложения равнодействующей всех сил действия ветра называется центром парусности. Боковой ветер сбивает судно с направления, заданного ему курсом, т. е. создает дрейф судна. Дрейф уменьшается с увеличением скорости хода судна; он тем меньше, чем больше осадка судна.

От взаимного расположения центра тяжести и центра парусности зависят свойства судна, которые называют увальчивостью или рыскливостью. Увальчивостью или стремлением уклониться от ветра обладает судно, у которого центр парусности находится к носу от центра тяжести. Рыскливостью или стремлением идти к ветру обладают суда, у которых центр парусности расположен к корме от центра тяжести (рис. 104). Следовательно, эти свойства судна можно регулировать перемещением грузов или пассажиров на судне в нос или в корму. Для держания судна на курсе при увальчивости приходится перекладывать руль на ветер, а при рыскливости — под ветер. В обоих случаях руль находится не в диаметральной плоскости судна и создает дополнительное сопротивление, что уменьшает скорость хода. Однако рыскливое судно ведет себя лучше увальчивого в штормовых условиях, когда положение судна носом к волне безопаснее, чем по волне или бортом к ней.

3. Влияние крена и дифферента

Креном называется поперечное наклонение судна на один из бортов. Дифферентом называется продольное наклонение судна на нос или на корму.

Крен и дифферент могут образовываться в результате перемещения людей, грузов, при качке, поворотах. Углы крепа могут дойти до опасно критических, особенно при наличии в катере воды и ее переливании. Перемещение воды в сторону малейшего наклонения маломерного судна способствует образованию еще большего крена и дифферента и может повлечь за собой опрокидывание судна.

Для того чтобы предотвратить перевертывание катера от переливания попавшей в него воды, ее нужно отливать.

При крене давление со стороны накрененного борта больше и судно стремится уклониться в сторону повышенного борта. Поэтому для удержания судна на курсе приходится перекладывать руль в сторону накрененного борта, что увеличивает силу сопротивления и соответственно уменьшает скорость хода.

При крутых поворотах на большой скорости крен особенно велик. Осадка от крена увеличивается.

При дифференте на нос устойчивость судна на курсе ухудшается, увеличивается рыскливость, уменьшается скорость. При большом дифференте на корму судно становится увальчивым, плохо держится на курсе и очень реагирует на ветер и волну Нормальным считается незначительный дифферент на корму, при котором обычно улучшается поворотливость и ходкость судна.

4. Влияние волнения

Волнение затрудняет плавание, вызывает качку, сильная волна осложняет работу гребного винта, который вместе с кормой может периодически оголяться. Это понижает упор винта, уменьшает скорость движения судна, снижает действие винта на перо руля. В момент оголения носа и особенно винта судно сразу же становится сильно подверженным действию ветра, сбивается с курса; для судов с подвесными моторами это имеет место даже при небольшом волнении. Сильные удары волн могут повредить корпус, механизмы, смыть людей за борт и причинить другие неприятности. Выход винта из воды вредно отражается на двигателе, а также на корпусе судна. Удары волн мешают своевременно и быстро перекладывать руль. На волне труднее выбрать и удержать заданный курс.

При встречных волнах, если они не останавливают судно, управлять им несколько легче, чем при попутных и бортовых При встречных волнах судно лучше держится на курсе.

На мелководье волнение не только мешает управлять судном, но может вызвать повреждение днища корпуса от удара о дно или поломку руля и винта.

5. Влияние течения

Течение оказывает большое влияние на управление и маневренные элементы судна относительно грунта (берегов)

При ходе против течения судно хорошо слушается руля, уменьшается инерция судна и его легче остановить. Сложнее управлять рулем на поворотах судна при попутном течении, при котором судно хуже слушается руля. Следовательно, при движении вниз по течению труднее выполнять различные маневры. С увеличением скорости течения увеличивается расстояние, необходимое для поворота судна, идущего вниз, так как удлиняется и искажается кривая циркуляции, если ее рисовать относительно берега.

Лучшие условия управления судном и, в частности, его остановкой при движении против течения используются судоводителями при подходе к причалу и швартовке, т. е. судно, идущее по течению, подходит к причалу или берегу после разворота ниже причала на обратный курс.

Особенно неприятны свальные течения, проходящие под углом к основному потоку, так как они вызывают резкое смещение судна с избранного курса (снос с курса). Подобно свальному течению действует поток (течение) в относительно спокойной реке, водохранилище, озере, в море, например в местах впадения притоков, речек, при сгонно-нагонных явлениях. Наибольший снос испытывает судно при следовании бортом к течению. Направление и скорость течения могут непрерывно меняться от действия приливов, отливов, ветра, особенно в устьях и на берегах рек, а также за различными мысами и островами.

Чтобы предупредить снос судна течением с курса, можно переложить руль и уклониться по направлению на это течение. Тогда судно пойдет по направлению равнодействующей скорости течения и своего хода. Угол поправки на течение определяют глазомерно по наблюдению за береговыми и плавучими знаками.

6. Влияние узкостей

На широком водном пространстве вытесняемая судном вода расходится при его движении во все стороны. Влияние ширины фарватера при управлении судном определяется изменением характера потока, условиями волнообразования, возникновением дополнительного сопротивления. Поэтому в узкостях может быть много причин, сбивающих судно с курса и затрудняющих управление им.

7. Влияние глубин и осадка движущегося судна

При переходе судна из глубоководного фарватера на мелководье возрастает волнообразование, увеличивается сопротивление и уменьшается скорость хода. На мелководье при достаточно большой скорости хода судно получит дифферент на корму, а около середины судна заметно понизится уровень воды— образуется большая впадина, где уменьшится сила поддержания. Поэтому судно может увеличить осадку по сравнению с осадкой на глубокой воде. Чем больше осадка судна, тем меньше зазор между корпусом и дном, а следовательно, относительно больше скорость потока воды под корпусом. Поэтому судно во время движения на мелководье будет подсасываться ко дну (как правило, кормой). Это явление особенно характерно для судов с плоскими днищами. Дополнительная осадка судна растет с увеличением скорости хода и может быть причиной повреждения корпуса или винтов при проходе через участок с малыми глубинами. Увеличение осадки во время движения по мелководью у некоторых типов судов доходит до 0,5 м.

В случае неожиданного подхода к мелкому месту носовая часть судна может резко «оттолкнуться» от него из-за внезапно возросшего сопротивления воды, а также потому, что перед носовой частью вода будет вытесняться на мелкое место, сталкивая судно на большую глубину.

Если судно идет по мелководью с переменной глубиной, то правильное направление движения судна приходится удерживать частым вращением штурвального колеса. Чем уже и мельче фарватер и чем быстрее движется судно, тем быстрее и беспорядочнее кормовые волны будут догонять судно, действуя на его корму неравномерно, то с одной, то с другой стороны. При этом все время меняется давление воды на перо руля. Описанные явления вызывают рыскливость судна, особенно при подходе о: глубокого места к мелкому. Это опаснее всего при расхождении со встречными судами, так как может вызвать постановку судна на мель, повреждение корпуса, столкновение судов.

Следовательно, на мелководном фарватере следует уменьшать ход, чтобы уменьшить дополнительную осадку и рыскливость судна и тем самым обеспечить большую безопасность движения и улучшить управляемость.