Определение свойств управляемости

УПРАВЛЯЕМОСТЬЮ называют мореходное качество корабля, позволяющее ему двигаться по траектории заданной кривизны или изменять направление движения по желанию судоводителя. В зависимости от вида траектории движения судна его управляемость определяется двумя свойствами:

· УСТОЙЧИВОСТЬЮ НА ПРЯМОМ КУРСЕ;

· ПОВОРОТЛИВОСТЬЮ.

Устойчивостью на прямом курсе называется способность корабля двигаться прямолинейным курсом.

Поворотливостью называется способность корабля двигаться по криволинейной траектории с наперед заданной кривизной (или радиусом).

Оба свойства характеризуются диаграммой управляемости, которая позволяет судить о поведении судна при перекладке рулей.

Любое преднамеренное действие судоводителя, вызывает определенное движение судна, называемое маневром. Способность судна выполнять маневры с некоторой достижимой для него скоростью называют маневренностью. Маневренность судна связана с возможностью обеспечения должной скоротечности выполнения определенного маневра. Маневренность исследуется в основном при выполнении знакопеременных движений судна, характеризуемых переменными по величине и направлению углами перекладки рулей и кинематическими параметрами движения корпуса.

Основными задачами теории управляемости корабля являются:

1. Классификация характерных маневров судна, параметры которых могли бы служить критериями управляемости.

2. Разработка методов теоретического исследования характерных маневров и определения сил, действующих на судно при этом.

3. Теоретическое исследование характерных маневров, совершаемых судном в различных путевых и метеорологических условиях.

4. Нормирование управляемости, т.е. обоснование и назначение численных значений критериев управляемости в зависимости от типа судна и района плавания.

5. Обоснование надлежащих характеристик средств управления движением судна, исходя из критериев управляемости.

Для обеспечения управляемости суда снабжаются специальными устройствами - СРЕДСТВАМИ УПРАВЛЕНИЯ (СУ). Назначение СУ — создание поперечной рулевой силы или рулевого момента для осуществления поворота судна и СУ подразделяются на ГЛАВНЫЕ (ГСУ) и ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ (ВСУ).

В теории управляемости судов существует следующая классификация СУ, приведенная на рисунке 1.1.

┌────────────────────────────────┐

│ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ СУДНА │

└─────────────┬──────────────────┘

┌───────────┴───────────────────────┐

┌────────┴───────┐ ┌──────────┴───────────┐

│ Главные СУ │ │ Вспомогательные СУ │

└────────┬───────┘ └──────────┬───────────┘

┌────┴───────────┐ ┌────┴──────┐

┌─────────┴───────┐ ┌─────┴──────┐ ┌────┴───┐ ┌────┴────┐

│ Рулевые уст-ва │ │Главные ДРУ │ │ П У │ │ В Д Р У │

└─────────┬───────┘ └─────┬──────┘ │ │ │ │

┌─────┴────┐ ┌──┴─────┐ │ │ │ │

┌───┴──┐ ┌────┴─┐ ┌───┴──┐ ┌──┴───┐ │ │ │ │

│ Р │ │ П Н │ │ К Д │ │ П В │ │ │ │ │

│ У │ │ О А │ │ Р В │ │ О И │ │ │ │ │

│ Л │ │ В С │ │ Ы И │ │ В Н │ │ │ │ │

│ И │ │ О А │ │ Л Ж │ │ О Т.│ │ │ │ │

│ │ │ Р Д │ │ Ь И │ │ Р │ │ │ │ │

│ │ │ О К │ │ Ч Т │ │ О К │ │ │ │ │

│ │ │ Т И │ │ А Е │ │ Т О │ │ │ │ │

│ │ │ Н │ │ Т Л │ │ Н Л │ │ │ │ │

│ │ │ Ы │ │ Ы Ь │ │ Ы Н │ │ │ │ │

│ │ │ Е │ │ Й │ │ Е К │ │ │ │ │

│ │ │ │ │ │ │ И │ │ │ │ │

└──────┘ └──────┘ └──────┘ └──────┘ └────────┘ └─────────┘

Рисунок 1.1. Классификация средств управления.

ГСУ предназначены для обеспечения управляемости судна при основных ходовых режимах движения и ими оборудуется каждое судно. ВСУ предназначены для обеспечения управляемости судна в неходовых режимах движения: привалах к причалу; удержании на месте и т.п. ВСУ оборудуются не все суда, а только по необходимости, чаще крупные грузовые и пассажирские суда.

ГСУ могут быть представлены как самостоятельные устройства — РУЛИ или ПОВОРОТНЫЕ НАСАДКИ. Но роль ГСУ могут выполнять и движители, которые могут изменять направление тяги. К таким движителям относятся крыльчатые движители и поворотные винтовые колонки.

ВСУ могут быть представлены подруливающими устройствами (ПУ), которые конструктивно оформлены в виде движителя в поперечном канале корпуса, и вспомогательными движительно-рулевыми устройствами (ВДРУ). ВДРУ конструктивно могут быть представлены в виде: активный руль, крыльчатый движитель, поворотная винтовая колонка.

Если СУ способны создавать рулевую силу при отсутствии хода судна, то их относят к так называемым СРЕДСТВАМ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ (САУ), в противном случае СУ называют пассивными.

Выбор типа СУ и обоснование их размеров осуществляет инженер‑кораблестроитель. Это делается на стадии проектирования судна путем исследования с помощью математической модели его движения по водной акватории под действием движителей и СУ при установленных заранее законах перекладки рулей.

Одной из основных задач проектирования судна является обоснованный выбор типа ГСУ и их основных характеристик. Решение задачи предполагает установление количественных характеристик всех качеств управляемости судна - критериев управляемости; нормирование этих характеристик с позиций безопасной эксплуатации судна; создание наглядных и по возможности несложных показателей эффективности различных рулевых средств, отвечающих заданным нормативным значениям характеристик управляемости.

Основной режим движения при обосновании ГСУ - движение судна полным ходом в грузу на тихой и глубокой воде. Применительно к этому режиму движения судна устанавливают основные критерии управляемости: критерий поворотливости и критерий устойчивости на курсе. Качество управляемости в других ситуациях определяется дополнительными или эксплуатационными критериями.