в какую сторону на переднем ходу при винте левого вращения судно поворачивается лучше

Управление маневрами катера

Большое значение имеет направление вращения гребного винта. Если смотреть в корму судна, идущего передним ходом, то винт «правого вращения» вращается по часовой стрелке, а «левого»— против. В любом случае лопасти работающего гребного винта отбрасывают назад большие массы воды, что дает дополнительную скорость потоку, обтекающему перо руля. Поэтому-то даже при равной скорости хода моторное судно всегда лучше слушается руля, чем парусное или буксируемое.

Необходимо учитывать и другой эффект от работы винта—поперечную реакцию потока, отбрасывающую корму катера в сторону в зависимости от направления вращения винта. Корма одновинтового судна с винтом левого вращения на переднем ходу, даже если руль поставлен прямо, всегда немного уклоняется вправо, а нос влево. Происходит это потому, что часть закручиваемого против часовой стрелки («влево») потока попадает на нижнюю часть левой плоскости стоящего в ДП руля; это и создает усилие, заносящее корму вправо.

На заднем же ходу, поток отбрасываемый винтом, заставляет корму отклоняться влево, а нос идет вправо; это является следствием того, что поток более интенсивно действует на левый борт корпуса судна.

При винте правого вращения отклонение кормы будет происходить в обратных направлениях—на переднем ходу влево, на заднем — вправо.

Следует помнить, что на заднем ходу моторные суда, как правило, руля не слушаются и разворачиваются в основном под воздействием винта, как описано выше. Чем больше диаметр винта и меньше его число оборотов, тем сильнее сказывается это влияние.

Необходимо учитывать также и влияние крена и дифферента. При крене борт, уходящий в воду, встречает большее сопротивление воды, поэтому катер (без вмешательства рулевого) стремится повернуть в сторону накрененного борта.

Дифферент на нос (посадка «свиньей») не только увеличивает сопротивление воды и уменьшает скорость, но и делает судно неустойчивым на курсе. Наилучшая управляемость обычно бывает при небольшом дифференте катера на корму (порядка 5—8 см); чрезмерный дифферент на корму так же нежелателен, как и на нос.

Источник

Суда с винтом фиксированного шага

Для этого необходимо создать движущую силу, преодолевающую сопротивление движению.

Движущая сила создается работающим винтом, который, как и всякий механизм, часть энергии тратит непроизводительно.

Полезная мощность, необходимая для преодоления сопротивления, определяется формулой:

Рис. 1.21. Четырехлопастной гребной винт

Работа гребного винта

При вращении гребной винт образует за кормой струю воды, закрученную в сторону его вращения. Совершенно очевидно, что этот спиральный вихревой поток воды действует на перо руля и корпус, оказывая влияние на управляемость судна.

Рассмотрим качественную сторону этого влияния при совместной работе винта и руля при различных ходах и положениях пера руля (рис. 1.22).

Гребной винт левого шага

Судно неподвижно относительно воды. Перо руля находится в диаметральной плоскости. Как только машине будет дан ход вперед и винт начнет вращаться, нос судна вначале будет незначительно уклоняться влево.

Объяснить это можно тем, что при малых оборотах винт своими развернутыми лопастями как бы загребает воду и забрасывает корму вправо, а нос идет влево.

По мере увеличения оборотов винта нос судна установится на первоначальный курс и затем уклонится вправо.

Следовательно, при работе винта правого шага вперед, при положении «прямо руль», нос судна в конечном итоге уклоняется в сторону вращения винта.

Судно имеет ход назад, винт работает назад. До тех пор, пока судно не приобретет достаточную скорость заднего хода, положение пера руля на поворотливость судна влияния не оказывает.
Как отмечалось ранее, на поведение судна оказывает влияние струя воды от винта, направленная в правую часть обводов корпуса, вследствие чего нос судна идет вправо. Как только судно разовьет определенную скорость заднего хода и перо руля будет находиться в массе встречного потока воды, образованного движением судна, положение пера может заставить судно пойти кормой в сторону переложенного руля.
В этом случае на руль будут действовать две силы: сила встречной воды, возникающая от движения судна назад, и сила всасываемой струи, порождаемая засасывающим действием винта при его работе на задний ход.

Одновинтовые суда слушаются руля на заднем ходу лучше, когда винт не работает и судно движется назад с наибольшей скоростью. Однако рассчитывать на непогрешимость работы руля одновинтового судна на заднем ходу (особенно для поворота носа судна влево) можно только в штилевую погоду при достаточной осадке.

Судно имеет ход назад, винт работает вперед. При положении «прямо руль» нос судна может уклоняться или вправо, или влево (обычно вправо). При положении «право на борт» нос судна уклоняется вправо.
При положении «лево на борт» нос судна уклоняется влево. Струя воды от гребного винта создает гидродинамическое давление на перо руля значительно большей силы, чем от встречного потока при движении судна назад.

Рис. 1.22. Поведение одновинтового судна при работе гребного винта правого вращения

Из всего сказанного можно сделать следующий вывод, что судно, двигающееся передним или задним ходом, круче и быстрее разворачивается в сторону шага винта.

Таблица поведения одновинтовых судов при комбинированной работе руля и винта правого вращения

Поведение одновинтовых судов при комбинированной работе руля и винта правого вращения в штилевую погоду приведены в табл. 1.1.

Источник

Влияние одного винта на управляемость одновинтового судна.

Рис. 25. Гребной винт правого вращения

Эффективность гребного винта во многом зависит от условий, в которых он работает, и прежде всего от степени его погруженности в воду. Оголенность винта или чрезмерная близость движительно-рулевого ком­плекса к поверхности воды значи­тельно ухудшают ходкость и управ­ляемость судна, а инерционные характеристики при этом суще­ственно отклоняются от номинальных (увеличиваются длина пути и время разгона, ухудшается процесс тормо­жения). Поэтому для обеспечения хороших маневренных качеств винто­вых судов нельзя допускать их плава­ние с большим дифферентом на носо­вую часть или порожнем (без необхо­димой балластировки).

Работающий гребной винт совер­шает одновременно два движения:

перемещается поступательно по оси гребного вала, придавая судну поступательное движение вперед или назад, и вращается вокруг той же оси, смещая корму в боковом направлении.

Рассмотрим характер потока во­ды от работающего гребного винта. Если он работает на передний ход, то образует за кормой судна струю воды, закрученную в сторону его вращения и направленную на перо руля (рис. 26, а). Давление воды на перо руля в этом случае зависит от скорости судна и частоты вращения винта: чем больше частота вращения винта, тем сильнее его влияние на руль и, следовательно, на управляе­мость судна. При движении судна передним ходом за его кормой образуется попутный поток, направ­ленный в сторону движения судна и под некоторым углом к кормовой части корпуса, который также влияет определенным образом на управляе­мость.

При работе гребного винта на задний ход закрученная струя воды направлена от винта в сторону носа (рис. 26, б) и оказывает давление не на перо руля, а на корпус кормовой части судна, вызывая отклонение кормы в сторону вращения винта. При этом чем больше частота

Рис; 26. Направления потока воды от работающего винта

вращения винта, тем сильнее его влияние на боковое смещение кормы судна.

При работе гребного винта на передний или задний ход образуется несколько сил, основными из которых являются: движущая сила, боковые силы на лопастях винта, сила струи, набрасываемой на перо руля или корпус, сила попутного или встречно­го потока от винта, а также силы сопротивления воды движению суд­на.

Управляемость одновинтовых су­дов. Рассмотрим влияние винта на управляемость судна на переднем хо­ду (рис. 27). Предположим, что одно­винтовое судно с винтом правого вращения находится в дрейфе, не имея ни поступательного, ни враща­тельного движения, и винт включен в работу на передний ход при положении руля прямо. В момент включения винта на передний ход его лопасти начинают испытывать сопро­тивление воды (силы реакции вин­та — гидростатические), направлен­ное в сторону, противоположную вращению лопастей.

Вследствие разности давлений воды по глубине погружения винта гидростатическая сила Da (рис. 27, а), действующая на лопасть III, больше, чем сила d], действующая на лопасть I, которая находится ближе к поверхности воды. Разность сил Da и di вызывает смещение кормы в сторону действия силы Da, т. е. вправо. Гидростатические силы Da и D4 направлены по вертикали в противоположные стороны и не оказывают воздействия на судно в горизонтальной плоскости. Несмот­ря на то, что первоначальный период, т. е. момент включения винта по времени очень короткий, судоводите­лю необходимо учитывать явление отрыскивания кормы в» сторону вращения винта.

После того как винт разовьет

Рис. 27. Схемы сил, возникающих при работе винта на передний ход

При установившемся вращении винта действия сил реакции воды, действующей на лопасти винта, и струи, набрасываемой на перо руля, стабилизируются, а за кормой судна образуется попутный поток с силой В, которая раскладывается на составля­ющие Ь\ и Ьч (рис. 27, в). Скорость попутного потока возрастает с увели­чением скорости судна и достигает максимального значения при устано­вившейся скорости полного хода судна. При этом наибольшая боковая составляющая Ь\ силы попутного

потока действует на кормовую часть корпуса судна в сторону, противо­положную вращению винта (т. е. при винте правого вращения — в левую сторону).

Таким образом, при установив­шемся движении на передний ход судно с винтом правого вращения подвержено воздействию суммы трех боковых сил: гидростатической силы D (силы реакции воды, действующей на лопасти винта), гидродинамиче­ской силы Р (силы струи, набрасыва­емой на перо руля) и боковой составляющей силы попутного пото­ка bi, причем (2P+Sbi)>SD.

Вследствие этого корма судна отклоняется в сторону направления суммы сил Р и Ь\, т. е. при винте правого вращения — влево, а при винте левого вращения—вправо. Отклонение кормы вызывает отклоне­ние носа судна в противоположную сторону, т. е. судно стремится произвольно изменить курс при винте правого вращения — вправо, а при винте левого вращения — влево.

Эти явления необходимо учиты­вать в практике управления одно­винтовым судном и помнить, что поворотливость таких судов на переднем ходу в сторону вращения винта значительно лучше, чем в про­тивоположную. Диаметр циркуляции одновинтовых судов с правым враще­нием винта вправо по ходу значитель­но меньше, чем влево, а у судов с левым вращением винта наоборот.

(рис. 28, б), вследствие того, что сила P4 действует на корпус почти перпендикулярно, а сила Р-г — под небольшим углом к корпусу. В ре­зультате этого корма судна отклоня­ется в сторону вращения винта.

При движении, задним ходом попутный поток не возникает и судно подвержено воздействию только сум­мы двух групп боковых сил: сил реакции воды и сил набрасывания струи на корпус, направленных в одну сторону, а также сил встречного потока. В связи с этим работа винта на задний ход оказыва­ет сильное влияние на управляе­мость, из-за чего отдельные суда на заднем ходу становятся неуправляе­мыми.

В практике судовождения необхо­димо учитывать, что при работе на задний ход одновинтовые суда с винтом первого вращения отбрасы­вают корму в сторону левого борта, а с винтом левого вращения — в сторону правого борта, причем поворачивающий момент гребного винта, как правило, больше повора­чивающего момента руля.

Во избежание потери управляемо­сти судна рекомендуется не задавать большую частоту вращения винта на задний ход и при необходимости переключать его на передний ход с кратковременным увеличением ча­стоты вращения.

Дата добавления: 2015-05-28 ; просмотров: 11604 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Взаимодействие винта, руля и корпуса судна. Управляемость судна на переднем и заднем ходу

Увеличение площади руля ведет к возрастанию поперечной силы руля, но в это же время возрастает демпфирующее действие руля. На практике установлено, что увеличение площади руля приводит к улучшению поворотливости лишь при больших углах перекладки. Увеличение относительного удлинения руля (отношение высоты руля к его средней ширине) при его неизменной площади приводит к возрастанию поперечной силы руля, что приводит к незначительному улучшению поворотливости. Расположение пера руля в струе, отбрасываемой винтом, способствует увеличению эффективности руля и улучшению поворотливости. Эффект винтовой струи проявляется тем больше, чем большая площадь руля попадает в поток от винта.

Работающий винт участвует одновременно в двух движениях: перемещается поступательно вдоль своей оси со скоростью V_e относительно воды и вращается вокруг той же оси с угловой скоростью ω, пропорциональной числу оборотов в секунду. Элемент лопасти винта можно рассматривать как крыло, движущееся под углом атаки α к потоку жидкости, который работает по принципу подъемной силы, за счет которой создается упор винта Р.Практически на работу движителя существенное влияние оказывают: корпус судна, различные направляющие устройства, а также свободная поверхность жидкости. Между частями такого комплекса возникает гидродинамическое воздействие, обусловленное появлением поперечных сил, которые можно подразделить на: силы, связанные с попутным потоком воды; силы реакции воды на винт; силы струи от винта, набрасываемой на руль или корпус.

При перемещении изолированного корпуса судна (без винтов) в жидкости со скоростью V_e течение жидкости, возникающее в кормовой части из-за создавшегося разрежения после прохождения судна, направлено в сторону Силы, возникающие на винте и руле перемещения судна и называется попутным потоком. В различных сечениях кормовой части судна возникает неравномерное распределение скоростей потока жидкости, в котором будет работать движитель. Интенсивность попутного потока изменяется и по глубине: в верхней части поток будет иметь большую скорость, чем в нижней, поэтому углы атаки при прохождении лопастями верхнего положения имеют наибольшее значение. Лопасть винта в верхнем положении испытывает большие силы сопротивления вращению, чем в нижнем. Таким образом, возникает неуравновешенная сила «в», которая при винте правого вращения стремится переместить корму судна влево. Эта сила возникает только при движении судна вперед и называется силой попутного потока.

Кроме попутного потока на работу винта оказывает влияние и близость поверхности воды: возникает подсос воздуха к лопастям в верхней половине диска винта независимо от направления его вращения. Вследствие этого, лопасти в верхнем положении при вращении испытывают меньшую силу реакции воды, чем в нижнем. Т. о. возникает результирующая сила реакции воды «R», всегда направленная в сторону вращения винта: при работе винта вперед стремится сместить корму вправо, а при работе назад – влево. С уменьшением осадки кормой и, особенно при частичном оголении винта боковая сила реакции воды возрастает.

Для более полной оценки влияния боковых сил на поведение судна нужно еще учитывать взаимодействие винтовой струи с рулем и корпусом судна. Гребной винт при вращении вперед или назад не только отбрасывает поток воды в противоположную сторону, но и его закручивает, т. е. придает потоку не только поступательную (аксиальную), но и окружную (тангенциальную) скорость. При этом, независимо от направления вращения винта, в верхней части диска за счет влияния близкой поверхности тангенциальная скорость потока меньше, чем в нижней.

При работе винта правого вращения на передний ход закручивание потока приводит к косому натеканию воды на руль. Скос потока в верхней половине струи направлен вправо, а в нижней – влево. Причем скос потока в нижней части благодаря повышенной тангенциальной скорости больше, чем в верхней, а отсюда и сила воздействия струи на единицу площади руля внизу больше. Если площадь пера руля, попадающая в струю, распределяется поровну между верхней и нижней половинами струи, то на переложенный руль будет воздействовать результирующая сила набрасывания воды или сила набрасываемой струи «с», которая стремится сместить корму влево.

При вращении винта назад закругленный поток воды набрасывается на корму. Т. к. поток закручивается против часовой стрелки, то с правого борта под кормовым подзором создается повышенное давление воды, а с левого борта – пониженное. В связи с перепадом давления результирующая сила – сила набрасывания струи на корпус, всегда направлена влево, т. е. стремится развернуть корму влево. Сила этого потока не влияет на руль, находящийся в прямом положении (в ДП). При руле, положенном вправо, струя потока воды будет оказывать давление на левую сторону пера руля и вызовет понижение давления с его правой стороны – корма будет стремиться идти вправо. При левом положении руля корма судна будет уклоняться в сторону переложенного руля.

Для одновинтового судна с правым шагом вращения, рулем прямоугольной формы, при отсутствии ветра и течения справедливы следующие положения при условии, что винт и руль полностью погружены в воду:

а) в начале движения корма уклоняется вправо, и судно идет влево тем больше, чем больше частота вращения винта;

б) при увеличении скорости движения уклонение судна влево уменьшается;

в) при установившейся скорости движения вперед корма – влево, нос – вправо;

г) при движении вперед по инерции судно имеет небольшое уклонение носа вправо.

а) нос отклоняется в сторону отклоненного руля;

б) поворотливость большинства судов вправо лучше, чем влево.

а) в начале движения назад при любом положении руля корма идет влево, судно поворачивает вправо;

б) при установившейся скорости движения назад уваливание кормы влево можно уменьшить, переложив руль «право»;

в) при движении судна по инерции назад его корма отклоняется в сторону кладки руля.

а) при положении руля «прямо» корма отклоняется влево, нос – вправо;

б) при отклоненном руле нос идет в сторону положенного руля, пока есть ход вперед.

а) при положении руля «прямо» корма пойдет вправо, нос – влево;

б) при отклоненном руле и большой инерции судна назад корма отклонится в сторону положенного руля; по мере уменьшения хода назад отклонение кормы в сторону руля будет уменьшаться и при малой инерции назад нос пойдет в сторону положенного руля, как на переднем ходу судна.

Источник

Совместная работа гребного винта и руля

Рассмотрим влияние работы винта на поворотливость судна на разных режимах работы двигателя. Положения пера руля в ДП.

Начало работы. Сила набрасываемой струи С, образованная кру­гообразным потоком воды, будет очень мала или равна нулю. Сила попутного следа b равна нулю, так как судно еще не получит движения вперед. Обе силы, С и Ь, отклоняющие корму влево на переднем ходу, в первый момент или равны нулю, или имеют малую величину.

На заднем ходу(рис. 2.4). Винт правого шага вращается про­тив часовой стрелки и отбрасывает воду под корму судна. Лопасть I (рис. 2.4 а), находясь в верхнем положении и вращаясь влево, бро­сает воду вниз с силой С,. На боковое отклонение кормы судна эта сила влияния не оказывает. Лопасть II гонит воду вправо. Вода из- под этой лопасти ударяется в левый борт кормового подзора с си­лой С₂ и стремится уклонить корму судна вправо, но эта сила прила­гается к борту близко от киля и под острым углом, поэтому большая часть воды проходит под килем и на корму оказывает незначитель­ное влияние. Лопасть III поднимает воду вверх с силой С₃. Эта сила, как и сила С,, не влияет на отклонение кормы судна. Лопасть IV гонит воду справа налево с силой С₄. Корма судна в верхней части имеет полные обводы. Вода из-под лопасти ударяется в корму под прямым углом, стремясь уклонить корму влево, а нос вправо.

Сопротивление (реакция) воды работе винта на заднем ходу (рис. 2.4 6). Лопасть I, вращаясь влево, встречает сопротивле­ние воды силой D„ которая направлена вправо. А это значит, что сила D, стремится отклонить корму вправо. Лопасть II, поворачи­ваясь вниз, встречает сопротивление воды силой D₂, которая стре­мится приподнять корму вверх, не оказывая влияния на отклонение кормы в сторону. Лопасть III, вращаясь вправо, испытывает сопро­тивление воды силой D₃, которая направлена влево.

Судно имеет ход вперед, винт работает назад. Руль прямо. Винт одновинтового судна, начавший вращаться на задний ход, своими развернутыми лопастями как бы загребает воду с левой стороны, обтекает правый борт и, оказывая на него давление, заставляет корму разворачиваться влево, а нос — вправо.

Рис. 2.3. Взаимодействие винтовой струи с корпусом судна при работе гребного винта на задний ход

Судно имеет ход назад, винт работает назад. До тех пор, пока судно не приобретет достаточную скорость заднего хода, положение пера руля на поворотливость судна влияния не оказывает. Как отмечалось ранее, на поведение судна оказывает влияние струя воды от винта, направленная в правую часть обводов корпуса, вследствие чего нос судна идет вправо.

Как только судно разовьет определенную скорость заднего хода и перо руля будет находиться в массе встречного потока воды, образованного движением судна, положение пера может заставить судно пойти кормой в сторону переложенного руля. В этом случае на руль будут действовать две силы: сила встречной воды, возникающая от движения судна назад, и сила всасываемой струи, порождаемая засасывающим действием винта при его работе на задний ход.

Одновинтовые суда слушаются руля на заднем ходу лучше, когда винт не работает и судно движется назад с наибольшей скоростью. Однако рассчитывать на непогрешимость работы руля одновинтового судна на заднем ходу (особенно для поворота носа судна влево) можно только в штилевую погоду при достаточной осадке.

Судно имеет ход назад, винт работает вперед. При положении «прямо руль» нос судна может уклоняться или вправо, или влево (обычно вправо). При положении «право на борт» нос судна уклоняется вправо. При положении «лево на борт» нос судна уклоняется влево. Струя воды от гребного винта создает гидродинамическое давление на перо руля значительно большей силы, чем от встречного потока при движении судна назад.

Рис.2.4. Поведение одновинтового судна при работе гребного винта правого вращения

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:
• при совместной работе гребного винта и руля судно, двигающееся передним и задним ходом, круче и быстрее разворачивается в сторону шага винта;
• разворот в сторону шага винта в любом случае осуществляется значительно быстрее, чем в обратную сторону.

Поведение одновинтовых судов при комбинированной работе руля и винта правого вращения в штилевую погоду приведены в таблице.

Источник