ПП и управление судами на ВВП. §9. Маневренные качества судов с динамическими принципами поддержания
9.1. Способы движения скоростных судов. Силы и моменты действующие на судно и его элементы при движении в неводоизмещающем положении
Наиболее эффективным способом повышения скорости судов является подъем корпуса судна из воды в воздух - в среду, почти в 800 раз менее плотную по сравнению с водой.
Маневренные качества судов с динамическими принципами поддержания значительно отличаются от маневренных качеств водоизмещающих судов.
К судам с динамическими принципами поддержания относятся:
- суда на подводных крыльях (СПК),
- глиссирующие суда (ГС) ;
- суда на статической воздушной подушке (СВП)
- суда на динамической воздушной подушке (экранопланы).
По своим ходовым качествам они значительно превосходят водоизмещающие суда, поэтому их относят к категории скоростных.
Глиссирование - это движение судна по поверхности воды с использованием как поворотного, так и подъемного действия водного потока на днище судна для подъема корпуса из воды.
При глиссировании сила веса судна D уравновешивается гидродинамической силой давления воды на днище Fп , а момент силы МД уравновешивается суммой моментов Мо - от силы упора винта, от струй воды на кормовую смоченную часть плоского днища и от подъемной силы воздушного потока, обтекающего днище.
К глиссирующим судам относятся теплоходы типа «Заря».
Теплоход "Заря", проект 946
У судна наподводных крыльях(СПК) при установившемся движении подъемные силы носового Yн и кормового Yк крыльев уравновешивают вес судна D.
Подводные крылья в плане могут быть эпилептической, прямоугольной и стреловидной формы.
СПК «Ракета», «Метеор» и «Буревестник» имеют стреловидные крылья.
СПК "Метеор"
СПК "Восход"
Подводное крыло СПК, как правило, имеющее сечение аэродинамического профиля, располагается относительно горизонтальной плоскости под определенным углом атаки α, на которое набегает поток воды со скоростью υ, который на нижней кромке крыла замедляется, а на верхней - ускоряется.
При этом в соответствие закону Бернули,
- на верхней стороне крыла давление уменьшается,
- под крылом давление увеличивается,
- от чего возникает подъемная сила крыла.
Примерно 1/3 подъемной силы создается повышением давления на нижнюю плоскость крыла, а 2/3 - разрежением давления на верхней плоскости.
Величины сил лобового сопротивления крыла Х и подъемной силы Y определяются следующими выражениями:
Х = Сх (0,5ρυ2)Ѕ; Y = Су (0,5ρυ2)Ѕгде: ρ- плотность воды; υ- скорость потока; Ѕ- площадь крыла; Сх и Су- опытные коэффициенты.
Судоводитель должен уделять внимание равномерному распределению груза(пассажиров) на глиссирующих судах и судах на подводных крыльях, т.к. подъемная сила корпуса и крыльев зависит от положения Ц.Т. судна, крена и дифферента.
Суда на воздушной подушке(СВП) нашли широкое распространение, как в нашей стране, так и за рубежом
Сфера их применения определяется экономическими показателями и путевыми условиями.
Их можно эксплуатировать круглый год, на мелководье и с минимальными затратами на причальное хозяйство.
Различают три типа СВП:
- со статической воздушной подушкой,
- с динамической воздушной подушкой
- со статической и динамической воздушными подушками.
Суда со статической ВП поднимаются и удерживаются над водой слоем сжатого воздуха, нагнетаемого под корпус вентиляторами и другими нагнетателями.
Сила веса судна G при этом уравновешивается равнодействующей сил давления сжатого воздуха под корпусом судна Рп.
СВП "Марс-700"
Для уменьшения расхода воздуха, нагнетаемого под корпус судна, у судов с полным отрывом от воды (суда амфибийного типа) по периметру судна выполняется гибкое ограждение - «юбка» из прочных материалов.
У судов с частичным отрывом от воды или без отрыва, «юбка» устанавливается в передней части корпуса, а по бортам продольные кили - скеги.
Кормовая часть с ДРК у этих судов находится в воде.
К судам первого типа относятся «Нева», «Сормович», к судам второго типа - «Зарница», «Орион».
СВП газотурбоход "Сормович"
Морское судно на воздушной подушке со скегами "ЧАЙКА" (проект 1879)
У судов с динамической воздушной подушкой отделение корпуса от воды возникает под действием подъемной силы воздушного крыла (как у самолета) и увеличения силы подъема крыла за счет экрана (т.е. расположенной близко от крыла поверхности воды или земли.
Эти суда - мощным маршевым двигателем разгоняется до скорости около 100км/ч, а затем за счет появления динамической воздушной подушки отделяется от воды и парит над ней на высоте 2-6 м, постепенно увеличивая скорость.
Экраноплан - судно со статической и динамической воздушными подушками.
Они отделяются от воды за счет статической воздушной подушки, затем с помощью маршевых двигателей набирается скорость, появляется динамическая воздушная подушка, которая в дальнейшем удерживает судно над водой, стартовые двигатели после набора скорости выключаются.
Экраноплан
Экраноплан - это многорежимное судно, которое[...]в своём основном эксплуатационном режиме летит с использованием «экранного эффекта» над водной или иной поверхностью, без постоянного контакта с ней, и поддерживается в воздухе, главным образом, аэродинамической подъёмной силой, генерируемой на воздушном крыле (крыльях), корпусе или их частях, которые предназначены для использования действия «экранного эффекта».
Экранопланы способны эксплуатироваться на самых различных маршрутах, в том числе и тех, которые недоступны для обычных судов.+
Наряду с более высокими гидроаэродинамическим качеством и мореходностью, чем у других скоростных судов, экранопланы обладают амфибийными свойствами.
Помимо водной глади они способны передвигаться над твёрдой поверхностью (земля, снег, лёд) и базироваться на ней. Экраноплан, таким образом, объединяет в себе лучшие качества морского (речного) судна и самолёта.
По классификации ИМО, экранопланы делятся на три типа:
А - высота полета не более размера хорды крыла,
В - способные кратковременно и ограниченно увеличивать высоту полета над экраном,
С - способные длительное время на длительное время отрываться от экрана и осуществлять полет на неограниченной высоте полета (экранолеты).
Все экранопланы подчиняются «Международным правилам предупреждения столкновений судов на море» и рассматриваются не как самолёт, способный плавать, а как судно, способное летать.
Важнейшей характеристикой этих судов является их аэродинамическое качество, т.е. отношение подъемной силы крыла YВ к силе лобового сопротивления Хв, или отношение аэродинамических коэффициентов крыла Сув и Схв : k =Yв/Хв = Сув/Схв .
Значение аэродинамического качества у траспортных самолетов достигает 16-17, вертолетов - 4, у судов на динамической подушке - 20-25, что говорит об их экономичности.
9.2. Особенности управляемости глиссирующих судов, судов на подводных крыльях, воздушной подушке и экранопланов
9.2.1. Маневренные качества глиссирующих судов зависят от скорости движения судна, при увеличении которой резко увеличивается диаметр циркуляции.
Находящийся в воде ДРК обеспечивает достаточную рулевую силу и судно хорошо слушается руля.
Инерционные характеристики глиссирующих судов зависят от водоизмещения судна, которое резко увеличивается при снижении скорости, поэтому тормозной путь и выбег у них невелики.
Все суда движущиеся в неводоизмещающем положении гораздо больше подвержены аэродинамическому воздействию, чем водоизмещающие суда.
9.2.2. Маневренные качества СПК отличаются от обычных судов резким увеличением (в 2-3 раза) диаметра циркуляции с увеличением скорости хода.
При ходе на крыльях угловая скорость поворота судов после перекладки руля очень быстро достигает установившейся величины, т.е. поворот выполняется с практически постоянной угловой скоростью.
Кривая линии пути судна при повороте на 90°, близка к усеченной по оси Х переходной кривой, называется кривой - радиоидой или клотхоидой.
Длина дуги клотхоиды L, или длина пути судна при движении в эволюционный период циркуляции определяется по формуле
L = √2υ3α/q .Знание характера кривой на участке циркуляции при ходе на крыльях от ее начала до поворота на 90°, позволяет судоводителю решать такие задачи как:
- определение возможности прохождения криволинейного участка с малым радиусом закругления;
- величину опасного расстояния до встречного и обгоняемого судна на котором выполнить поворот невозможно,
и т.п.
Знание величины диаметра циркуляции при различных режимах работы движителя позволяет правильно определить выбор начальной точки поворота.
При выполнении циркуляции с перекладкой руля более 15-20° кормовая часть судна начинает касаться воды, резко возрастает сопротивление движению, двигатель испытывая перегрузку снижает обороты и судно переходит в режим плавания на корпусе.
Во избежание этого следует плавно перекладывать руль не более 10-12° т/х «Ракета», и не более 20° т/х «Метеор».
Несмотря на большую скорость движения, СПК быстро гасят инерцию, как только корпус касается воды.
Это дает возможность выполнять маневры заканчивающиеся остановкой судна на более высоких скоростях.
9.3. Внешние факторы влияния на управляемость судов с динамическими принципами поддержания
Неправильные течения не оказывают влияния на управляемость СПК, но при волнении судно испытывает толчки и удары, ухудшающие управляемость и устойчивость на курсе.
Для предупреждения ухудшения управляемости и устойчивости на курсе следует снижать скорость.
Допустимая высота волны для т/х «Ракета» при движении на крыльях 0,8м, на корпусе 1,5м; для т/х «Метеор» соответственно 1,3м и 2,0м.
Различают три режима движения СПК:
- на крыльях,
- на корпусе
- переходный.
Движение на корпусе выполняется при небольшой частоте вращения движителя, при увеличении оборотов увеличивается подъемная сила крыльев, корпус начинает глиссировать и постепенно выходит из воды.
Период перехода из водоизмещающего положения в положение на крыльях называется переходным.
Он зависит от состояния судна и водной поверхности, размещения груза, его нельзя ускорять и затягивать (обычно 2-2,5 мин.).
При этом следует двигаться прямо, без лишних перекладок руля, при отсутствии крена и дифферента.
Для обеспечения безопасного расхождения судоводитель должен умело и быстро оценивать относительное перемещение судов, знать углы, поворот на которые делает поворот безопасным.
Если СПК находится в точке А и движется со скоростью υ1, а встречное судно, курс которого неизвестен, находится в точке В, на расстоянии D, и движется со скоростью υ2, если учитывать наихудший возможный курс судна из точки В, направленный перпендикулярно линии курса судна, находящегося в точке А, то зона курсовых углов, при которых возможно столкновение, лежит в пределах от 0° до α°.
Максимальный угол α ограничен касательной к окружности, радиус которой равен расстоянию, проведенному из точки В до момента встречи в точке М.
Из прямоугольного треугольника АМВ найдем:
tgαmax = υ2t/υ1t =υ2/υ1,где: t - время движения
Очевидно, если СПК сделает поворот вправо или влево от находящегося прямо по курсу судна в точке А на угол больший α, то столкновение судов невозможно.
Безопасными максимальными углами отворота для СПК при расхождении
- с пассажирскими судами является угол 25°,
- с грузовыми - 20°,
- с толкаемыми составами - 15°.
В практике движение судов под прямыми углами на реке редки и курс встречного судна определить легче.
Угол пересечения курсов обычно не превышает 40-45° и после определения курса угол отворота определяется решением косоугольного треугольника
Sin(α) = 0,7υ2/υ1 рекомендуемый угол отворота равен 10°.
9.2.3. Маневренные качества СВП
Суда на воздушной подушке (СВП) в качестве органа управления имеют:
- воздушные рули, устанавливаемые в отходящем от винтов потоке воздуха;
- бортовые жалюзи и захлопки;
- воздушные винты регулируемого шага, устанавливаемые на поворотных пилонах,
- на судах со скегами - водяные рули.
Изменение направления тяги винтов является очень эффективным способом управления СВП.
СВП более других скоростных судов подвержены воздействию ветра.
Диаметр циркуляции амфибийных СВП находится в прямой зависимости от скорости движения и определяется по формуле
D = 2υ2/g*tgθгде:
υ- скорость на циркуляции м/с;
g-ускорение свободного падения м/с2;
θ-угол крена, град.
Так при движении со скоростью 100-120 км/ч, диаметр циркуляции т/х «Сормович» увеличивается в 5-6 раз.
После создания воздушной подушки разгон СВП до полного хода 0,5-0,7 км
Величина пути гашения инерции
ЅТ = Рυ2о k/Fз.х.где:
Р- весовое водоизмещение;
υ - скорость хода;
Fз.х.- упор движителей на заднем ходу;
k -коэффициент (для СВП «Сормович» =0,035).
9.4. Водометные движители
Водометный движитель представляет собой систему водопроточных каналов (в частном случае - один канал), расположенных внутри корпуса судна, по которым перемещается забортная вода с помощью специального насоса, чаще всего осевого.
Рис.Схема двухступенчатого водометного движителя:
1,2 - первая и вторая ступени (а - винт; б - контрпропеллер);
3 - сопло, обеспечивающее поджатие струи; 4 - водозаборник;
5 - водометная труба
С помощью заслонок поток воды направляется в те или иные каналы (в случае одного канала изменяется направление движения струи, выходящей из канала в корме), что позволяет изменять направление движения судна.
К характерным особенностям водометных движителей можно отнести:
- хорошую защищенность рабочего органа (расположенного в канале внутри корпуса; входное отверстие канала снабжено решеткой, которая препятствует попаданию крупных предметов в канал)
- прекрасные маневренные качества (возможность двигаться передним и задним ходом, разворачиваться почти на месте благодаря соответствующей установке заслонок).
Но:
- эти движители отличаются большой массой (в которую входит система водопроточных каналов с водой внутри корпуса),
- занимают большой объем, затрудняя размещение полезного груза,
- обладают сравнительно невысоким КПД.
Строго говоря, КПД водометного движителя - понятие достаточно условное, поскольку упор такого движителя создается на корпусе и не всегда удается точно разделить силы сопротивления и упора.
Грубо ориентировочно, КПД обычного водометного движителя может составлять примерно 30 %.
Положительными качествами водометных движителей являются:
- способность эффективно работать при малых осадках судна;
- хорошая защищенность от повреждений при движении судна по засоренному фарватеру;
- лучшие кавитационные и эрозионные качества,
- меньшие вибрация и шумность по сравнению с обычным гребным винтом;
- возможность использования без дополнительных передач мощных высокооборотных двигателей.
К недостаткам водометных движителей по сравнению с гребными винтами относятся:
- их более сложная конструкция
- невысокий КПД.
Наиболее эффективным способом повышения скорости судов является подъем корпуса судна из воды в воздух - в среду, почти в 800 раз менее плотную по сравнению с водой.
Маневренные качества судов с динамическими принципами поддержания значительно отличаются от маневренных качеств водоизмещающих судов.
К судам с динамическими принципами поддержания относятся:
- суда на подводных крыльях (СПК),
- глиссирующие суда (ГС) ;
- суда на статической воздушной подушке (СВП)
- суда на динамической воздушной подушке (экранопланы).
По своим ходовым качествам они значительно превосходят водоизмещающие суда, поэтому их относят к категории скоростных.
Глиссирование - это движение судна по поверхности воды с использованием как поворотного, так и подъемного действия водного потока на днище судна для подъема корпуса из воды.
При глиссировании сила веса судна D уравновешивается гидродинамической силой давления воды на днище Fп , а момент силы МД уравновешивается суммой моментов Мо - от силы упора винта, от струй воды на кормовую смоченную часть плоского днища и от подъемной силы воздушного потока, обтекающего днище.
К глиссирующим судам относятся теплоходы типа «Заря».
Теплоход "Заря", проект 946
У судна наподводных крыльях(СПК) при установившемся движении подъемные силы носового Yн и кормового Yк крыльев уравновешивают вес судна D.
Подводные крылья в плане могут быть эпилептической, прямоугольной и стреловидной формы.
СПК «Ракета», «Метеор» и «Буревестник» имеют стреловидные крылья.
СПК "Метеор"
СПК "Восход"
Подводное крыло СПК, как правило, имеющее сечение аэродинамического профиля, располагается относительно горизонтальной плоскости под определенным углом атаки α, на которое набегает поток воды со скоростью υ, который на нижней кромке крыла замедляется, а на верхней - ускоряется.
При этом в соответствие закону Бернули,
- на верхней стороне крыла давление уменьшается,
- под крылом давление увеличивается,
- от чего возникает подъемная сила крыла.
Примерно 1/3 подъемной силы создается повышением давления на нижнюю плоскость крыла, а 2/3 - разрежением давления на верхней плоскости.
Величины сил лобового сопротивления крыла Х и подъемной силы Y определяются следующими выражениями:
Х = Сх (0,5ρυ2)Ѕ; Y = Су (0,5ρυ2)Ѕгде: ρ- плотность воды; υ- скорость потока; Ѕ- площадь крыла; Сх и Су- опытные коэффициенты.
Судоводитель должен уделять внимание равномерному распределению груза(пассажиров) на глиссирующих судах и судах на подводных крыльях, т.к. подъемная сила корпуса и крыльев зависит от положения Ц.Т. судна, крена и дифферента.
Суда на воздушной подушке(СВП) нашли широкое распространение, как в нашей стране, так и за рубежом
Сфера их применения определяется экономическими показателями и путевыми условиями.
Их можно эксплуатировать круглый год, на мелководье и с минимальными затратами на причальное хозяйство.
Различают три типа СВП:
- со статической воздушной подушкой,
- с динамической воздушной подушкой
- со статической и динамической воздушными подушками.
Суда со статической ВП поднимаются и удерживаются над водой слоем сжатого воздуха, нагнетаемого под корпус вентиляторами и другими нагнетателями.
Сила веса судна G при этом уравновешивается равнодействующей сил давления сжатого воздуха под корпусом судна Рп.
СВП "Марс-700"
Для уменьшения расхода воздуха, нагнетаемого под корпус судна, у судов с полным отрывом от воды (суда амфибийного типа) по периметру судна выполняется гибкое ограждение - «юбка» из прочных материалов.
У судов с частичным отрывом от воды или без отрыва, «юбка» устанавливается в передней части корпуса, а по бортам продольные кили - скеги.
Кормовая часть с ДРК у этих судов находится в воде.
К судам первого типа относятся «Нева», «Сормович», к судам второго типа - «Зарница», «Орион».
СВП газотурбоход "Сормович"
Морское судно на воздушной подушке со скегами "ЧАЙКА" (проект 1879)
У судов с динамической воздушной подушкой отделение корпуса от воды возникает под действием подъемной силы воздушного крыла (как у самолета) и увеличения силы подъема крыла за счет экрана (т.е. расположенной близко от крыла поверхности воды или земли.
Эти суда - мощным маршевым двигателем разгоняется до скорости около 100км/ч, а затем за счет появления динамической воздушной подушки отделяется от воды и парит над ней на высоте 2-6 м, постепенно увеличивая скорость.
Экраноплан - судно со статической и динамической воздушными подушками.
Они отделяются от воды за счет статической воздушной подушки, затем с помощью маршевых двигателей набирается скорость, появляется динамическая воздушная подушка, которая в дальнейшем удерживает судно над водой, стартовые двигатели после набора скорости выключаются.
Экраноплан
Экраноплан - это многорежимное судно, которое[...]в своём основном эксплуатационном режиме летит с использованием «экранного эффекта» над водной или иной поверхностью, без постоянного контакта с ней, и поддерживается в воздухе, главным образом, аэродинамической подъёмной силой, генерируемой на воздушном крыле (крыльях), корпусе или их частях, которые предназначены для использования действия «экранного эффекта».
Экранопланы способны эксплуатироваться на самых различных маршрутах, в том числе и тех, которые недоступны для обычных судов.+
Наряду с более высокими гидроаэродинамическим качеством и мореходностью, чем у других скоростных судов, экранопланы обладают амфибийными свойствами.
Помимо водной глади они способны передвигаться над твёрдой поверхностью (земля, снег, лёд) и базироваться на ней. Экраноплан, таким образом, объединяет в себе лучшие качества морского (речного) судна и самолёта.
По классификации ИМО, экранопланы делятся на три типа:
А - высота полета не более размера хорды крыла,
В - способные кратковременно и ограниченно увеличивать высоту полета над экраном,
С - способные длительное время на длительное время отрываться от экрана и осуществлять полет на неограниченной высоте полета (экранолеты).
Все экранопланы подчиняются «Международным правилам предупреждения столкновений судов на море» и рассматриваются не как самолёт, способный плавать, а как судно, способное летать.
Важнейшей характеристикой этих судов является их аэродинамическое качество, т.е. отношение подъемной силы крыла YВ к силе лобового сопротивления Хв, или отношение аэродинамических коэффициентов крыла Сув и Схв : k =Yв/Хв = Сув/Схв .
Значение аэродинамического качества у траспортных самолетов достигает 16-17, вертолетов - 4, у судов на динамической подушке - 20-25, что говорит об их экономичности.
9.2. Особенности управляемости глиссирующих судов, судов на подводных крыльях, воздушной подушке и экранопланов
9.2.1. Маневренные качества глиссирующих судов зависят от скорости движения судна, при увеличении которой резко увеличивается диаметр циркуляции.
Находящийся в воде ДРК обеспечивает достаточную рулевую силу и судно хорошо слушается руля.
Инерционные характеристики глиссирующих судов зависят от водоизмещения судна, которое резко увеличивается при снижении скорости, поэтому тормозной путь и выбег у них невелики.
Все суда движущиеся в неводоизмещающем положении гораздо больше подвержены аэродинамическому воздействию, чем водоизмещающие суда.
9.2.2. Маневренные качества СПК отличаются от обычных судов резким увеличением (в 2-3 раза) диаметра циркуляции с увеличением скорости хода.
При ходе на крыльях угловая скорость поворота судов после перекладки руля очень быстро достигает установившейся величины, т.е. поворот выполняется с практически постоянной угловой скоростью.
Кривая линии пути судна при повороте на 90°, близка к усеченной по оси Х переходной кривой, называется кривой - радиоидой или клотхоидой.
Длина дуги клотхоиды L, или длина пути судна при движении в эволюционный период циркуляции определяется по формуле
L = √2υ3α/q .Знание характера кривой на участке циркуляции при ходе на крыльях от ее начала до поворота на 90°, позволяет судоводителю решать такие задачи как:
- определение возможности прохождения криволинейного участка с малым радиусом закругления;
- величину опасного расстояния до встречного и обгоняемого судна на котором выполнить поворот невозможно,
и т.п.
Знание величины диаметра циркуляции при различных режимах работы движителя позволяет правильно определить выбор начальной точки поворота.
При выполнении циркуляции с перекладкой руля более 15-20° кормовая часть судна начинает касаться воды, резко возрастает сопротивление движению, двигатель испытывая перегрузку снижает обороты и судно переходит в режим плавания на корпусе.
Во избежание этого следует плавно перекладывать руль не более 10-12° т/х «Ракета», и не более 20° т/х «Метеор».
Несмотря на большую скорость движения, СПК быстро гасят инерцию, как только корпус касается воды.
Это дает возможность выполнять маневры заканчивающиеся остановкой судна на более высоких скоростях.
9.3. Внешние факторы влияния на управляемость судов с динамическими принципами поддержания
Неправильные течения не оказывают влияния на управляемость СПК, но при волнении судно испытывает толчки и удары, ухудшающие управляемость и устойчивость на курсе.
Для предупреждения ухудшения управляемости и устойчивости на курсе следует снижать скорость.
Допустимая высота волны для т/х «Ракета» при движении на крыльях 0,8м, на корпусе 1,5м; для т/х «Метеор» соответственно 1,3м и 2,0м.
Различают три режима движения СПК:
- на крыльях,
- на корпусе
- переходный.
Движение на корпусе выполняется при небольшой частоте вращения движителя, при увеличении оборотов увеличивается подъемная сила крыльев, корпус начинает глиссировать и постепенно выходит из воды.
Период перехода из водоизмещающего положения в положение на крыльях называется переходным.
Он зависит от состояния судна и водной поверхности, размещения груза, его нельзя ускорять и затягивать (обычно 2-2,5 мин.).
При этом следует двигаться прямо, без лишних перекладок руля, при отсутствии крена и дифферента.
Для обеспечения безопасного расхождения судоводитель должен умело и быстро оценивать относительное перемещение судов, знать углы, поворот на которые делает поворот безопасным.
Если СПК находится в точке А и движется со скоростью υ1, а встречное судно, курс которого неизвестен, находится в точке В, на расстоянии D, и движется со скоростью υ2, если учитывать наихудший возможный курс судна из точки В, направленный перпендикулярно линии курса судна, находящегося в точке А, то зона курсовых углов, при которых возможно столкновение, лежит в пределах от 0° до α°.
Максимальный угол α ограничен касательной к окружности, радиус которой равен расстоянию, проведенному из точки В до момента встречи в точке М.
Из прямоугольного треугольника АМВ найдем:
tgαmax = υ2t/υ1t =υ2/υ1,где: t - время движения
Очевидно, если СПК сделает поворот вправо или влево от находящегося прямо по курсу судна в точке А на угол больший α, то столкновение судов невозможно.
Безопасными максимальными углами отворота для СПК при расхождении
- с пассажирскими судами является угол 25°,
- с грузовыми - 20°,
- с толкаемыми составами - 15°.
В практике движение судов под прямыми углами на реке редки и курс встречного судна определить легче.
Угол пересечения курсов обычно не превышает 40-45° и после определения курса угол отворота определяется решением косоугольного треугольника
Sin(α) = 0,7υ2/υ1 рекомендуемый угол отворота равен 10°.
9.2.3. Маневренные качества СВП
Суда на воздушной подушке (СВП) в качестве органа управления имеют:
- воздушные рули, устанавливаемые в отходящем от винтов потоке воздуха;
- бортовые жалюзи и захлопки;
- воздушные винты регулируемого шага, устанавливаемые на поворотных пилонах,
- на судах со скегами - водяные рули.
Изменение направления тяги винтов является очень эффективным способом управления СВП.
СВП более других скоростных судов подвержены воздействию ветра.
Диаметр циркуляции амфибийных СВП находится в прямой зависимости от скорости движения и определяется по формуле
D = 2υ2/g*tgθгде:
υ- скорость на циркуляции м/с;
g-ускорение свободного падения м/с2;
θ-угол крена, град.
Так при движении со скоростью 100-120 км/ч, диаметр циркуляции т/х «Сормович» увеличивается в 5-6 раз.
После создания воздушной подушки разгон СВП до полного хода 0,5-0,7 км
Величина пути гашения инерции
ЅТ = Рυ2о k/Fз.х.где:
Р- весовое водоизмещение;
υ - скорость хода;
Fз.х.- упор движителей на заднем ходу;
k -коэффициент (для СВП «Сормович» =0,035).
9.4. Водометные движители
Водометный движитель представляет собой систему водопроточных каналов (в частном случае - один канал), расположенных внутри корпуса судна, по которым перемещается забортная вода с помощью специального насоса, чаще всего осевого.
Рис.Схема двухступенчатого водометного движителя:
1,2 - первая и вторая ступени (а - винт; б - контрпропеллер);
3 - сопло, обеспечивающее поджатие струи; 4 - водозаборник;
5 - водометная труба
С помощью заслонок поток воды направляется в те или иные каналы (в случае одного канала изменяется направление движения струи, выходящей из канала в корме), что позволяет изменять направление движения судна.
К характерным особенностям водометных движителей можно отнести:
- хорошую защищенность рабочего органа (расположенного в канале внутри корпуса; входное отверстие канала снабжено решеткой, которая препятствует попаданию крупных предметов в канал)
- прекрасные маневренные качества (возможность двигаться передним и задним ходом, разворачиваться почти на месте благодаря соответствующей установке заслонок).
Но:
- эти движители отличаются большой массой (в которую входит система водопроточных каналов с водой внутри корпуса),
- занимают большой объем, затрудняя размещение полезного груза,
- обладают сравнительно невысоким КПД.
Строго говоря, КПД водометного движителя - понятие достаточно условное, поскольку упор такого движителя создается на корпусе и не всегда удается точно разделить силы сопротивления и упора.
Грубо ориентировочно, КПД обычного водометного движителя может составлять примерно 30 %.
Положительными качествами водометных движителей являются:
- способность эффективно работать при малых осадках судна;
- хорошая защищенность от повреждений при движении судна по засоренному фарватеру;
- лучшие кавитационные и эрозионные качества,
- меньшие вибрация и шумность по сравнению с обычным гребным винтом;
- возможность использования без дополнительных передач мощных высокооборотных двигателей.
К недостаткам водометных движителей по сравнению с гребными винтами относятся:
- их более сложная конструкция
- невысокий КПД.