Суда, у которых расстояния по вертикали между центром тяжести и боковым сопротивлением незначительны, будут при поворотах крениться во внешнюю сторону.
В отличие от обычных водоизмещающихся судов для глиссирующих обводов силы, вызывающие крен, на циркуляции будут дополнены подъемной силой, возникающей на корпусе при боковом перемещении (рис. 97).
Появление дополнительной подъемной силы при боковом перемещении объясняется особенностью глиссирующих судов крениться при движении на установившейся циркуляции во внутреннюю сторону (в сторону отклонения руля), при одновременном скольжении под действием центробежной силы – дрейфовании лагом во внешнюю сторону. Это подскальзывание-дрейф увеличивает циркуляцию глиссирующих судов.
3. Рулевое устройство
Рулевое устройство служит для удержания судна на заданном направлении и перемены направления движения.
Рис. 99. Рулевое устройство катера
Рулевое устройство катера состоит из руля и приспособлений, обеспечивающих его перекладку на требуемый угол поворота в заданном промежутке времени. Эти приспособления (рис. 99) состоят из штурвала, рулевой передачи и рулевого привода (как правило, ручного на катерах).
Рис. 100. График для определения площади руля: I – руль под днищем; II – руль за кормой
Руль состоит из пера руля (пластины), закрепленного га металлической оси – баллере, служащем для поворачивания пера руля на задаваемые углы. Перо руля может состоять из одной пластины (пластинчатый руль) или иметь вид симметрично выпуклого крыла (обтекаемый руль). На верхнюю часть баллера – головку баллера – насаживается румпель в виде рычага или сектора. Площадь руля зависит от типа судна и приближенно подсчитывается в зависимости от длины и статической осадки судна. Для больших паротеплоходов она составляет 1/85 LT, а для малых судов от 1/15 до 1/10 LT. В частности, для судов длиной до 9,5 м площадь руля берется равной 1/12 LT, а для глиссирующих – 1/5 LT.
Для водоизмещающих маломерных судов полную площадь пера руля можно определить также по формуле:
где S – площадь пера руля, м2;
L – длина судна, м;
Т – средняя осадка на стоянке, м;
К – коэффициент, определяемый по графику * (рис. 100).
*См В. А. Понамарев. Проектирование и постройка деревянных катеров, 1946, Л. Л. Романенко и Л. С. Щербаков. Моторная лодка. Судпромгиз, 1959 и 1962
Следует иметь в виду, что руль под днищем требует меньшей площади пера руля и в два раза эффективнее руля за транцем, но при плавании на малых глубинах легко может быть сломан или потерян.
Руль по возможности должен помещаться за гребным винтом на расстоянии от него 0,15-0,20 диаметра винта так, чтобы площади пера руля выше и ниже оси винта были равны.
Перо руля обычно имеет обтекаемую форму. Отношение высоты к длине пера руля составляет 0,3-0,5.
Различают рули обыкновенные, балансирные и полубалансирные (рис. 100). Перо руля страхуется от потери цепью или тросом – сорлинем, прикрепленным к корме судна.
Вся площадь пера обыкновенного руля расположена позади оси вращения (баллера). В балансирном руле перо руля расположено впереди и позади от оси баллера.
У балансирного руля баллер является основной держащей силой и проходит через все перо руля насквозь.
Рис 101. Типы рулей a – обыкновенный; б – балансирный, в – полубалансирный
Полубалансирный руль – по форме нечто среднее между обыкновенным и балансирным рулем, так как площадь его передней балансирной части меньше, чем у балансирного руля, и составляет от 0,10 до 0,30 всей площади пера. Балансирная часть пера руля служит для уменьшения усилия, затрачиваемою на перекладку руля.
На маломерных моторных судах рули могут быть навесными или подвесными. Навесные рули просты по устройству и навешиваются за транцем моторных шлюпок и лодок без прорезания корпуса судна. К недостаткам навесных рулей относится увеличение площади пера руля и габаритной длины. Навесной руль может приводиться в движение непосредственно румпелем или штурвалом через рулевой привод и имеет закругленные углы пера. Рули могут не иметь снизу точки опоры или опираться на «пятку». На катерах большей частью устанавливаются подвесные полубалансирные и балансирные рули.
Полубалансирный руль, как и балансирный, состоит из пера руля, баллера, трубы гельмпорта, втулки трубы гельмпорта, саль ника и головки в виде квадрата в верхней части баллера. Конструкция руля приведена на рис. 102.
Рулевой привод на катере обычно ручной и состоит из секторного или продольного румпеля. Иногда применяется поперечный румпель. Продольный или поперечный румпель может быть как постоянным, так и запасным к секторному румпелю. Рулевая передача представляет собой штуртрос, который идет с барабана штурвала по роульсам или шкивам вдоль бортов катера к корме и крепится там на секторном румпеле. Штуртрос состоит из гибких стальных оцинкованных тросов диаметром 3-6 мм или на крупных катерах из цепей. Нельзя использовать пряди распущенных стальных канатов и синтетические тросы для штуртросной проводки. На барабан штурвала штуртрос навивается несколькими шлагами (витками).
Крепление штуртроса непосредственно к румпелю при перекладке руля вызывает в штуртросной проводке «слабину» в сбегающей ветви, а следовательно, и «мертвый ход» в рулевом управлении. Мертвый ход ликвидируется установкой на румпель скользящей втулки из куска трубы или кольца с обушками для крепления штуртроса. Сектор не имеет этого недостатка, если обе ветви штуртроса подходят к сектору по касательной к его дуге.
На роульсах обычно штуртрос имеет значительное трение, ввиду чего нужна постоянная смазка. Штуртросная проводка имеет существенный недостаток: она быстро вытягивается, появляется ослабление – «слабина». Это устраняется при помощи талрепов в штуртросах, но так, чтобы слишком большое натяжение штуртроса не затрудняло легкое вращение штурвального колеса.
Рис. 102. Конструкция руля 1 – перо руля; 2 – баллер; 3 – труба гельмпорта; 4 – втулка трубы гельмпорта; 5 – сальники, б -секторный румпель; 7-квадрат; 8-продольный румпель
Штуртрос проводится так, чтобы на переднем ходу вращение штурвального колеса в какую-либо сторону вызывало уклонение носовой части судна в ту же сторону. На заднем ходу нос судна катится в сторону, противоположную той, в которую положен руль.
На малых катерах штурвал представляет собой ось с насаженным на нее руле вым колесом автомобильного типа. На крупных катерах штурвальное колесо делается с рукоятками.
Выполнение ряда определенных технических требовании к рулевому устройству обеспечивает надежное управление судном.
Натяжение и прокладка штуртросов должны быть такими, чтобы исключилось его набегание на реборды роликов и сектора, а также касание его с конструкциями судна. Внутренний диаметр голиков не должен быть меньше восемнадцати диаметров троса. Штуртрос не должен препятствовать откидыванию подвесных моторов при дистанционном рулевом управлении последним.
Все вращающиеся детали необходимо своевременно смазывать, тем самым обеспечивая их легкое вращение и перекладку руля. Сальниковые уплотнения должны быть герметичны. Просачивание воды через них как на ходу, так и на стоянке не допускается.
Судоводитель должен систематически осматривать рулевое устройство и проверять состояние всех его частей. Осмотр должен производиться особенно тщательно после касания судном грунта или удара рулем.
§ 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.
