Устойчивость на курсе.

В реальных условиях эксплуатации на судно постоянно действуют внешние факторы (ветер, волнение, течение, мелководье, гидродинамические усилия от встречных и обгоняющих судов и т.п.), которые вызывают его отклонение от заданного курса. В результате воздействия этих факторов судно может иметь два варианта дальнейшего движения:

- после уклонения от курса на какой-то угол оно прекращает поворот и выходит на новый прямолинейный курс;

- продолжает уклоняться в сторону зарыска и выходит в пологую циркуляцию.

В зависимости от этого различают два типа судов: устойчивые на курсе и неустойчивые (рыскливые).

При анализе выделяют два вида устойчивости:

- теоретическую;

- эксплуатационную.

Теоретическая устойчивость – способность судна двигаться прямым курсом с неотклоненным рулем ( ). Существует два метода исследования теоретической устойчивости:

- путем анализа на устойчивость дифференциальных уравнений движения судна;

- путем определения параметров циркуляции судна с неотклоненным рулевым органом по диаграмме управляемости(рис.30).

Наиболее надежно диаграмма управляемости строиться по результатам проведения натурных испытаний.

Характерной особенностью диаграммы управляемости устойчивого судна является наличие «петли Гистерезиса» в зоне малых углов перекладки рулевого органа. Анализ показывает, что такое судно может уклоняться как вправо, так и влево в зоне так называемого «гидродинамического люфта», где значения угловой скорости и угла дрейфа могут принимать как положительные, так и отрицательные значения. То есть поведение судна при таких малых углах непредсказуемо и зачастую зависит от предыстории движения судна. Говорят, что такие суда теоретически неустойчивы на курсе.

Если же диаграмма управляемости не имеет «петли Гистерезиса», т.е. при , , то считают, что такое судно теоретически устойчиво на курсе.

Таким образом, диаграмма управляемости позволяет судить не только о поворотливости судна, но и о его устойчивости на курсе.

Эксплуатационная устойчивость - способность судна сохранять прямолинейное движение с помощью перекладок рулевых органов.

Принято считать, что судно обладает эксплуатационной устойчивостью, если для удержания на курсе приходиться перекладывать рулевые органы 4-6раз в минуту на угол не превышающий 3-5°.

Оценка устойчивости как теоретической, так и эксплуатационной может быть проведена в процессе движения судна. Для этого судно вводиться в циркуляцию при любом угле перекладки рулевого органа. После изменения первоначального угла курса на 10-15° рулевой орган возвращается в нулевое положение. Если после этого судно прекращает поворот и выходит на переложенный курс – судно обладает теоретической устойчивостью. Если же при судно будет продолжать отклоняться от первоначального курса, то необходимо определить критический угол перекладки руля. Для этого перекладывают рулевой орган на противоположный борт на 1°. Если при этом направление вращения судна не измениться, необходимо дополнительно переложить рулевой орган еще на 1° и так до тех пор, пока судно не выйдет из циркуляции.

Для устойчивых на курсе судов критический угол должен находиться в пределах .

Испытания показывают, что толкаемые составы, как правило, теоретически устойчивы, а у одиночных судов возможны оба варианта.

А.Д. Гофманом предложена зависимость, устанавливающая линейную зависимость между числом необходимых перекладок рулевых органов за 1 мин. И безразмерной начальной угловой скоростью, которую получает судно после зарыска от прямолинейного курса:

(66)

Параметр предложен им в качестве критерия устойчивости на курсе. Если , то судно считается устойчивым на курсе.( -начальная угловая скорость зарыска).