Крен судна на циркуляции.

Во время выполнения крутых поворотов у судов возникает крен. Величина крена, особенно у пассажирских судов имеющих большую ширину и развитую надстройку может быть значительной и даже опасной. В связи с этим величина крена на циркуляции нормируется правилами Морского Регистра, как одна из характеристик остойчивости судна.

Возникновение крена при криволинейном движении судна связано с различием по высоте точек приложения поперечных сил, действующих на судно: центробежной силы , гидродинамической силы на корпусе и силы на руле .

Рассмотрим процесс возникновения крена судна на циркуляции.

При перекладке руля на правый борт на нем развивается номер сила , приложенная в точке с аппликатой и создающая момент относительно ЦТ , который в маневренном и в начале эволюционного периода стремится накренить судно во внутрь развивающейся циркуляции рис. 32.

Рис. 32 Схема сил, определяющих крен на циркуляции

С выходом судна на криволинейную траекторию на нем возникает центробежная сила, поперечная составляющая которой приложена в ЦТ судна.

Одновременно на корпусе происходит перераспределение давления по обоим бортами днищу. По бортам это перераспределение сводится, в основном к результирующей гидродинамической силе , которая затем на установившейся циркуляции уравновешивает поперечную составляющую центробежной силы и приложена приблизительно на середине осадки. Перераспределение давления по днищу судна, кроме незначительной вертикальной силы образует кренящий момент

Суммарное воздействие гидродинамической силы и гидродинамического момента можно свести к действию силы , если считать ее приложенной в точке с аппликатой . Вместе с центробежной силой она образует кренящую пару с моментом:

.

(61)

Под действием этого момента у судна возникает крен, направленный во внутрь циркуляции. На установившейся циркуляции его величина составляет:

,

(62)

где h - метацентрическая высота, Р - весовое водоизмещение судна.

По данным экспериментальных исследований аппликата может быть приближенно определена в зависимости от относительной ширины судна:

,

(63)

Как следует из (57), при В/Т > 3,5 гидродинамическая сила как бы приложена ниже основной. На самом деле, она, как уже было сказано, приложена приблизительно на середине осадки, а выражение (61)учитывает наличие момента, вызванного перераспределением давления по днищу судна.

Переход судна в эволюционном периоде от крена во внутрь циркуляции к крену во вне циркуляции всегда сопровождается кратковременным динамическим креном во вне циркуляции. Его амплитуда может превосходить крен на установившейся циркуляции в 1,5-2,0 раза.

Угол крена на циркуляции у морских судов в градусах может быть определен по выражению.

,

(64)

где -скорость до маневра;

-аппликата ЦТ судна, м;

-средняя осадка судна, м;

Рис. 33 Увеличение осадки судна при крене на циркуляции

При накренении судна крайняя нижняя точка днища смещается в т. К. В результате осадка судна, т.е. расстояние по вертикали от крайней нижней точки до ватерлинии, увеличивается на величину, которую приближенно можно определить по следующей формуле:

(65)

-приращение осадки судна, м.

Накренения судна на циркуляции зависят от угла перекладки руля, загрузки судна и его конструктивных особенностей. Максимальное значение угла крена не превышает 10°.

При выполнении циркуляции в сторону крена диаметр циркуляции увеличивается. Объясняется это избыточным давлением воды на скулу со стороны накрененного борта.