Маневрирование – изменение направления движения судна и его скорости с помощью руля, движителей, подруливающих устройств и другого в целях обеспечения безопасности мореплавания или решения эксплуатационных задач (швартовка, постановка на якорь,
проход узкостей и т.п.).
Маневренность определяется такими качествами судна, как скорость, ходкость, управляемость, устойчивость на курсе и поворотливость, а также инерционными характеристиками судна.
Маневренность судна не является постоянной. Изменение ее происходит под влиянием различных факторов (загрузки, крена, дифферента, ветра и т. д.), которые надлежит учитывать судоводителям при управлении судном.
Под ходкостью понимается способность судна преодолевать сопротивление окружающей среды и перемещаться с требуемой скоростью при наименьшей затрате мощности главных машин.
Скорость судна — одна из важнейших характеристик маневренных элементов судна. Скоростью судна считается та скорость, с которой оно перемещается относительно воды.
Управляемость — способность судна двигаться по заданной траектории, т.е. удерживать заданное направление движения или изменять его под действием управляющих устройств. Главными управляющими устройствами на судне являются средства управления рулем, средства управления движителем, средства активного управления.
Управляемость объединяет два свойства: устойчивость на курсе и поворотливость.
Устойчивость на курсе — это способность судна сохранять направление прямолинейного движения.
Поворотливость — способность судна изменять направление движения и описывать траекторию заданной кривизны.
Устойчивость на курсе и поворотливость находятся в противоречии друг с другом. Чем более устойчиво прямолинейное движение судна, тем труднее его повернуть, т. е. ухудшается поворотливость. Но с другой стороны, улучшение поворотливости судна затрудняет его движение в постоянном направлении: в этом случае удержание судна на курсе связано с напряженной работой рулевого или автору левого и частой перекладкой руля. При проектировании судов стремятся найти оптимальное сочетание этих свойств.
Управляемость судна в основном определяется взаимным расположением трех точек: центра тяжести (ЦТ), центра приложения всех
сил сопротивления движению (Р) и центра приложения движущих сил.
Если центр тяжести при определенном состоянии загрузки судна остается неподвижным, то центр приложения сил сопротивления не имеет постоянного местоположения. В зависимости от движения судна суммарный вектор сил сопротивления водной и воздушной сред изменяется, и точка его приложения к судну обычно перемещается вдоль диаметральной плоскости.
При поворотах судно разворачивается вокруг вертикальной оси (центра вращения), проходящей через центр сил сопротивления (Р).
Если ЦТ располагается впереди центра сил сопротивления, то судно устойчиво на курсе и, наоборот, если ЦТ располагается позади центра сил сопротивления, то судно неустойчиво на курсе и более подвержено рысканию. Расположение центра приложения движущих сил зависит от режима работы движителей, положения руля, воздействия ветра, течения и т. п. В зависимости от расположения указанных трех точек, при движении судна могут произойти сопутствующие явления: крен, дифферент, поперечное смещение.
В результате взаимодействия обтекающих масс воды и ветра на корпус, винт и руль даже при спокойном море и слабом ветре судно не остается постоянно на заданном курсе, а отклоняется от него.
Отклонение судна от курса при прямом положении руля называется рыскливостью.
Амплитуда рыскания судна в тихую погоду небольшая. Поэтому для удержания его на курсе требуется незначительная перекладка руля вправо или влево. При сильном ветре и волнении устойчивость судна на курсе значительно ухудшается.
На рыскливость судна большое влияние оказывает расположение надстройки. На тех судах, где надстройки на корме, рыскливость
увеличивается, так как почти всегда корма идет «под ветер», а нос —«на ветер». Если надстройка в носу, то судно уклоняется «от ветра».
Уклонение судна под ветер называется увальчивостью. Это свойство так же, как рыскливость, является недостатком судна, его всегда приходится учитывать при осуществлении различных маневров, особенно в стесненных условиях.
Силы и моменты, действующие на судно. Все силы, действующие на судно, разделяются на три группы:
• движущие;
• внешние;
• реактивные.
К движущим силам относятся силы, создаваемые средствами управления: тяга винта, боковая сила руля, силы, создаваемые средствами активного управления.
К внешним силам относятся силы давления ветра, волнения моря, давления течения.
К реактивным силам относятся силы, возникающие в результате движения судна под действием движущих и внешних сил. Они разделяются на инерционные — обусловленные инертностью судна и присоединенных масс воды и возникающие только при наличии ускорений. Направление действия инерционных сил всегда противоположно действующему ускорению. Неинерционные силы обусловлены вязкостью воды и воздуха и являются гидродинамическими и аэродинамическими силами.
Тяга винта и сопротивление движению судна. Чтобы судно двигалось с определенной скоростью, к нему необходимо приложить движущую силу, преодолевающую сопротивление движению. Полезная мощность, необходимая для преодоления сопротивления, определяется формулой Nn = RV, где R — сила сопротивления; V— скорость движения.
Движущая сила создается работающим винтом, который, как и всякий механизм, часть энергии тратит непроизводительно.
Отношение полезной мощности к затрачиваемой называется пропульсивным коэффициентом комплекса корпус — движитель. Пропульсивный коэффициент характеризует потребность судна в энергии, необходимой для поддержания заданной скорости движения.
Максимальная тяга винта развивается в швартовном режиме (в случае, когда судно стоит на швартовых, а его машине дали полный передний ход). Эта сила примерно на 10 % больше тяги винта в режиме полного хода. Сила тяги винта при работе на задний ход для различных судов составляет примерно 70—80 % от тяги винта в режиме полного хода.
