Циркуляция судна, и ее элементы. Скорость судна и угол дрейфа при циркуляции. Полюс поворота и учет его при выполнении поворотов

 

Под поворотливостью судна подразумевается его способность изменять направление движения под воздействием руля (средств управления) и двигаться по траектории данной кривизны. Движение судна с переложенным рулем по криволинейной траектории называют циркуляцией. (Разные точки корпуса судна во время циркуляции движутся по разным траекториям, поэтому, если специально не оговаривается, под траекторией судна -подразумевается траектория его ЦТ.)

При таком движении нос судна (рис.1) направлен внутрь циркуляции, а угол а₀ между касательной к траектории ЦТ и диаметральной плоскостью (ДП) называется угломдрейфа на циркуляции.

Центр кривизны данного участка траектории называют центром циркуляции (ЦЦ), а расстояние от ЦЦ до ЦТ (точка О) - радиусом циркуляции.

На рис. 1 видно, что различные точки по длине судна движутся по траекториям с разными радиусами кривизны при общем ЦЦ и имеют разные углы дрейфа. Для точки, рас­положенной в кормовой оконечности, радиус циркуляции и угол дрейфа — максимальны. На ДП судна имеется особая точка— полюс поворота (ПП), которой угол дрейфа равен нулю, Положение ПП, определяемое перпендикуляром, опущенным из ЦЦ на ДП, сме­щено от ЦТ по ДП в нос приблизительно на 0,4 длины судна; величина такого смещения на различных судах изменяется в небольших пределах. Для точек на ДП, расположенных по разные стороны от ПП, углы дрейфа имеют противоположные знаки. Угловая скорость судна в процессе циркуляции сначала быстро возрастает, достигает максимума, а затем, по мере смещения точки приложения силы Y_o в сторону кормы, несколько снижается. Когда моменты сил Р_уиY_o уравновесят друг друга, угловая скорость приобретает установившееся значение.

С погрешностью ±5% можно считать, что скорость транспортных судов на циркуляции с рулем на борту при повороте на 60° составляет 80%, на 90°—73%, на 180° — 58% первоначальной.

Циркуляция судна разделяется на три периода: маневренный, равный времени перекладки руля; эволюционный — с момента окончания перекладки руля до момента, когда линей­ная и угловая скорости судна приобретают установившиеся значения; установившийся — от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остается в переложенном положении. Элементами, характеризующими типичную циркуляцию, являются (рис.2):

-выдвиг l₁ — расстояние, на которое перемещается ЦТ судна в направлении первоначального курса с момента перекладки руля до изменения курса на 90°;

-прямое смещение l₂ — расстояние от линии первоначального курса до ЦТ судна в момент, когда его курс изменился на 90°;

-обратное смещение l₃ — расстояние, на которое под влиянием боковой силы руля ЦТ судна смещается от линии первоначального курса в сторону, обратную направлению поворота;

-тактический диаметр циркуляции D_T — кратчайшее расстояние между ДП судна в начале поворота и его положением в момент изменения курса на 180°;

-диаметр установившейся циркуляции D_уст — расстояние между положениями ДП судна для двух последовательных курсов, отличающихся на 180°, при установившемся дви­жении.

Четкую границу между эволюционным периодом и установившейся циркуляцией обозна­чить невозможно, так как изменение элементов движения затухает постепенно. Условно можно считать, что после поворота на 160—180° движение приобретает характер, близкий кустановившемуся. Таким образом, практическое маневрирование судна происходит всегда при неустановившемся режиме.

Элементы циркуляции при маневрировании удобнее выражать в безразмерном виде — в длинах корпуса:

в таком виде легче сравнивать между собой поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерная величина, тем лучше поворотливость.

Элементы циркуляции обычного транспортного судна для данного угла перекладки руля практически не зависят от начальной скорости при установившемся режиме работы двигателя. Однако, если при перекладке руля увеличить обороты винта, то судно совершит поворот более крутой,чем при неизменяемом режиме главного двигателя (ГД).

 

Прилагается два рисунка.