Винторулевой комплекс морских судов, как правило, не обеспечивает их необходимую маневренность при движении на малых скоростях. Поэтому на многих судах для улучшения маневренных характеристик используются средства активного управления (САУ), которые позволяют создавать силу тяги в направлениях, отличных от направления диаметральной плоскости судна. К ним относятся: крыльчатые движители, активные рули, подруливающие устройства, поворотные винтовые колонки и раздельные поворотные насадки.
Крыльчатые движители (КД). Применяются в качестве основного движителя на буксирах, паромах, плавкранах, рыболовных судах и в виде вспомогательного средства управления на больших пассажирских судах и танкерах. КД позволяет создавать силу тяги в любом направлении и изменять ее величину.
Конструктивно КД представляет собой диск с вертикальной осью вращения, размещенный в днищевой части корпуса, на котором
установлены вертикальные поворотные лопасти (от четырех до восьми). В воде находятся только лопасти, а механизмы вращения иска и поворота лопастей размещены внутри корпуса судна. КД сочетает в себе функции винта и руля. На судах, имеющих его в качестве основного движителя, отсутствует рулевое устройство, а хорошая поворотливость судов обеспечивается изменением направления силы тяги. Суда, оснащенные КД, обладают хорошими тормозными качествами. Время торможения у них значительно меньше, чем у судов с гребными винтами, а длина тормозного пути не превосходит длины корпуса.
К недостаткам КД относятся следующие: сложность конструкции и его относительно большая масса; суда, имеющие КД в качестве
основного движителя, не приспособлены для плавания в открытом море, т.к. на волнении диск и лопасти подвергаются большим напряжениям; при плавании во льдах КД требует надежной конструктивной защиты; фактическая осадка судна увеличивается на длину лопасти.
Активные рули (АР). Это рули с установленными на них вспомогательными винтами, расположенными обычно на задней кромке пера руля. Активными рулями оборудовано большое количество транспортных и промысловых судов. АР перекладывается с борта на борт обычной рулевой машиной, но с целью повышения эффективности руля предельные углы его перекладки увеличиваются до 70°—90°. АР используется на малых скоростях до 5 уз. При больших скоростях винт АР отключается, и перекладка руля осуществляется в обычных пределах — до 35° на каждый борт.
АР позволяет осуществлять повороты не только на малых скоростях, но и при отсутствии хода. При маневрировании на стесненных
акваториях винт АР может использоваться в качестве основного движителя, что обеспечивает высокие маневренные качества судна. К недостаткам АР относится усложнение конструкции пера руля и повышение сопротивления движению судна при больших скоростях.
В последнее время получила распространение электродвижущаяся система Azipod (Azimuth Pod – азимутальная гондола), которая включает в себя дизель-генератор, электромотор и винт.
Элетромотор, обеспечивающий вращение винта, расположен в специальной гондоле. Винт находится на горизонтальной оси, уменьшается количество механических передач – в результате достигается максимальный двигательный эффект. Винторулевая колонка имеет угол разворота до 3600, что значительно повышает управляемость судна.
Достоинства Azipod:
• уменьшается расход топлива на 10 – 20%;
• уменьшается вибрация корпуса судна;
• из-за того, что диаметр гребного винта меньше – эффект кавитации снижен;
• отсутствует эффект резонанса гребного винта.
Одновременно внедряется CRP (contra-rotating propeller) технология. В этом случае винты располагаются друг против друга и имеют противоположное направление вращения, чем достигается наибольший двигательный эффект. Данная система используется на судах, обслуживающих регулярные линии, для которых очень важна скорость доставки груза или пассажиров.
Подруливающие устройства (ПУ). Необходимость создания эффективных средств управления носовой оконечностью судна привела к оборудованию судов подруливающими устройствами. ПУ создают силу тяги в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости судна независимо от работы главных движителей и рулевого устройства. Подруливающими устройствами оборудованы большое количество судов самого разного назначения, в том числе практически все суда типа Ро—Ро.
В сочетании с винтом и рулем ПУ обеспечивают высокую маневренность судна: возможность разворота на месте при отсутствии хода, при этом центр вращения располагается позади ЦТ судна на расстоянии, примерно равном 0,15 длины судна; отход или подход к причалу практически лагом.
При движении судна малыми скоростями совместная работа винта, руля и ПУ обеспечивает высокую поворотливость, поскольку сила тяги ПУ может создавать дополнительный момент, способствующий развороту судна в ту или иную сторону.
Раздельные поворотные насадки (РПН). Поворотная насадка — это стальное кольцо, профиль которого представляет элемент крыла. Площадь входного отверстия насадки больше площади выходного. Гребной винт располагается в наиболее узком ее сечении. Поэтому увеличивается скорость протекания жидкости через сечение винта и, следовательно, повышается его КПД. Поворотная насадка устанавливается на баллере и поворачивается до 40° на каждый борт, заменяя руль, причем в этом качестве насадка имеет большую эффективность, чем обычный руль, поскольку боковая сила, разворачивающая судно, создается за счет изменения направления силы тяги винта, которая существенно больше боковой силы руля.
РПН устанавливаются на двухвинтовых судах и имеют конструкцию привода, позволяющую выполнять раздельную их перекладку. РПН установлены на многих транспортных судах, главным образом речных и смешанного плавания, и обеспечивают их высокие маневренные характеристики.
