Управляемость двухвинтовых судов

На двухвинтовых судах гребные винты могут быть наружного враще­ния (правый винт — правого враще­ния, левый винт— левого вращения) и внутреннего вращения (правый винт — левого вращения, левый винт — правого вращения).

Физическая сущность влияния двух гребных винтов на судно в принципе такая же, как одного винта, но наличие двух винтов у судна и смещенность осей гребных валов относительно ДП судна обеспечивает значительные преимущества при маневрировании. Маневренность двухвинтовых судов с внутренним вращением винтов несколько отличается от маневренности таких же судов с наружным вращением. В составе речного флота преобладают суда с наружным вращением винтов, имеющие два или три руля. Рассмотрим наиболее характерные варианты использования гребных винтов и рулей двухвинтового судна.

Рис. 50 Схемы сил, при работе двух винтов

Схема сил, действующих на судно при работе двумя винтами

При одновременной работе двух винтов наружного вращения на передний ход (рис.50, а) гидростатические силы Di и £)з левого винта уравновешиваются этими же силами (£>i и Оз) правого винта. Гидродинамические силы Р₂ и Р₄ на левом руле также уравновешиваются силами Рг и Р₄ на правом руле. Вследствие этого двухвинтовое судно при движении передним ходом с одинаковой частотой вращения винтов и положением рулей «Прямо» следует прямолинейно, не испытывая отрицательного влияния винтов на управляемость.

При одновременной работе двух винтов наружного вращения на задний ход (pnc.50,б) гидростатиче­ские силы О и Оз левого винта будут уравновешиваться этими же силами (D\ и D₃) правого винта. Гидродинамическая сила Р₂, возникающая от работы левого винта, воздействует на корпус с левого борта, а от работы правого винта возникает аналогичная сила Р₂, действующая на корпус с правого борта. При одинаковой частоте вращения винтов эти силы уравновешиваются, не оказывая отрицательного влияния на управляемость судна на заднем ходу. Если судно с наружным вращением винтов неподвижно относительно воды, рули находятся в положении «Прямо» и включен в работу на передний ход гребной винт с левого борта. Под действием гидростатической силы D (рис. 50, а) корма судна в момент включения винта в работу отклонится в левую сторону, а затем и носовая часть судна начнет отклоняться в правую сторону по ходу судна. При установившемся движении двухвинтового судна на переднем ходу и работе одного винта левого борта независимо от шага винта судно в положении рулей «Прямо» стремится отклониться вправо по ходу движения. Это явле­ние объясняется тем, что упор винта и направление его движущей силы F_aB (см. рис: 50, а) смещены от ДП влево на некоторое расстояние а. Сила F_№ образует относительно центра тяжести судна поворачивающий момент М_ЛВ, называемый моментом движущей силы винта. Чем больше расстояние между осью гребного вала и ДП судна и значение движущей силы, тем больше значение поворачивающего момента, вызывающего отклонение судна. В этом случае устойчивость на прямолинейном курсе недостаточна и судно стремится произвольно отклониться в сторону неработающего винта. Поэтому в данном случае циркуля­цию следует выполнять в сторону неработающего винта.

Когда на двухвинтовом судне с наружным вращением винтов включен в работу на задний ход гребной винт с правого борта (рис. 50, б), в момент включения винта правого борта назад гидродинамическая сила Р₂ и гидростатическая сила D начнут смещать корму в сторону левого борта и судно резко отклонится кормой влево, одновременно приобретая .ход назад. В этом случае влияние винта на боковое смещение кормы судна настолько велико, что перекладкой руля обычно не удается приостановить вращательное движение судна. Поэтому при маневрировании одним винтом на заднем ходу необходимо своевременно принимать меры предосторожности, умело используя для этого совместную работу двух винтов и рулей.

Когда левый винт работает на передний ход, а правый — на задний (работа враздрай), от работы винтов в противоположные стороны возникнут движущие силы F_aB[ (рис50,в) и F_W2— .пара сил с плечом В. Мо­мент этой пары сил (момент машин) М„ направлен по часовой стрелке. Таким образом, при работе винтов враздрай и перекладке рулей в сторону ,винта, работающего на задний ход, образуется мощный поворачивающий момент, равный сумме момента движущих сил винтов Af_M, момента руля Мру момента гидродинамиче­ских сил винта М_в, работающего на задний ход, и момента гидростатических сил Md.

Под действием суммы моментов М_м, М_ру, М», Md судно получает вращательное движение и развора­чивается в правую сторону практически на одном месте. При этом значение угловой скорости можно регулировать изменением угла перекладки рулей и изменением режима работы движителей. В случае необходимости можно обеспечить судну не только вращательное, но и одновременно поступательное движение впе ред или назад, регулируя режим работы винтов.

В некоторых случаях при благоприятных гидрометеорологических условиях можно добиться положительного эффекта от работы винтов и рулей для движения судна лагом, т. е. перемещения его относительно причала или берега не под углом, а параллельно (только с боковым смещением).

Двухвинтовые суда с внутренним вращением винтов обладают несколько худшими маневренными качествами при работе винтов враздрай, чем суда с наружным вращением, вследствие того что гидростатические силы, возникающие на лопастях винтов, препятствуют отклонению кормы в нужную сторону. По этой причине на судах предпочитают устанавливать винты наружного вращения.

Но у судов с внутренним вращением винтов есть преимущество в том, что незначительно увеличивается сила упора винтов и уменьшается скорость отбрасываемой винтами (кильватерной) струи, что уменьшает сопротивление буксируемого состава.