Влияние ветра на управляемость судна

Ветер существенно влияет на маневренные качества судна, изменяя скорость и траекторию его движения. Это влияние обусловлено появлением аэродинамических сил и момента, действующих на надводную часть корпуса судна. При движении прямым курсом, если судоводитель не предпринимает никаких мер для противодействия ветру, судно переходит на криволинейную траекторию и теряет управляемость.

Чтобы этого не произошло, рули судна перекладываются на необходимый угол. В том случае, когда даже при максимальном угле перекладки рулей судно уже не удерживается на курсе, говорят о потере управляемости судна при ветре.

Аналогичная ситуация может сложиться и при выполнении циркуляции. При повороте судна угол атаки ветра изменяется и наступает момент максимума аэродинамического момента, препятствующего повороту. Если в этом случае рулевого момента недостаточно для преодоления аэродинамического момента, то судно прекращает циркуляцию и переходит на неуправляемое прямолинейное движение (рисунок 1.9).

Анализ рассмотренных критических ситуаций, связанных с потерей управляемости судна при ветре, показывает, что предельно тяжелым случаем является возможность прямолинейного движения судна при наиболее неблагоприятном направлении ветра при максимальном угле перекладки рулей. Такой маневр называют ветровым дрейфом.

Любой маневр судна при ветре может быть изучен с помощью математической модели управляемости, если в дифференциальных уравнениях движения судна (2.1) учитывать аэродинамические силы и момент.

Управляемость при ветре считается удовлетворяющей требованиям Правил Регистра /10/, если при регламентированной скорости ветра для судна данного класса возможно движение судна произвольно заданным прямым курсом с номинальной частотой вращения всех движителей.

Рис. 1.9. Циркуляционное движение судна при ветре.

Тогда в качестве расчетных характерных маневров для суждения о выполнении данного критерия могут быть приняты:

1. Циркуляция при угле перекладки рулей в 20 градусов.

2. Зигзаг 20/10 (Параметры «Зигзага Кемпфа» ( =20°; =10°) при наиболее неблагоприятном направлении ветра.

Расчет выполняется при относительной подаче топлива в двигатели . С прямого курса рули перекладываются вправо на угол 20 градусов. После поворота судна на 360 градусов рули перекладываются на левый борт на такой же угол. Отмечается выход судна из циркуляции и параметры циркуляции. Осуществлено их сравнение с аналогичными параметрами циркуляции на тихой воде. Рассмотрение данных расчета осуществляется на предмет: уверенно ли судно совершает вращение в нужную сторону и изменяет ли направление вращения при перекладке рулей на другой борт. Также оценивается: имеется ли у судоводителя запас в угле перекладки рулей?

Для расчета ветрового дрейфа часто составляют свою математическую модель. Искомой величиной является угол перекладки рулей, обеспечивающий прямолинейное движение судна при заданных скорости и направлении ветра, заданном положении рукояток управления двигателями. По результатам расчета строится диаграмма, показанная на рис. 1.10.

На этой диаграмме наносится максимально допустимый угол перекладки руля, устанавливаемый с некоторым запасом на порывы ветра, и определяется возможность выполнения этого маневра судном и зона потери управляемости.

Рис. 1.10. Диаграмма ветрового дрейфа.