2.7. Влияние ветра на управляемость судна

Рис. 2.14. Схема действия сил при движении судна с постоянным углом ветрового дрейфа

На надводную часть корпуса движущегося судна действует поток воздуха, создающий давление (аэродинамическую силу). равнодействующая которого приложена к центру давления ЦД (рис. 2.14). Центр давления в общем случае не совпадает с центром парусности и центром тяжести судна. В зависимости от формы корпуса, расположения палубного груза и дифферента центр парусности может располагаться как впереди, так и позади центра тяжести, а положение центра давления относительно центра парусности зависит от направления кажущегося ветра. Центр давления совпадает с центром парусности только при боковых ветрах. При носовых курсовых углах кажущегося ветра центр давления перемещается в нос от центра парусности, при кормовых — в корму. Чем острее курсовой угол ветра, тем дальше от центра парусности отстоит центр давления. Направление аэродинамической силы не совпадает с направлением кажущегося ветра и составляет с диаметральной плоскостью угол, больший курсового угла ветра. Продольная составляющая R_ax аэродинамической силы увеличивает или уменьшает сопротивление движению судна. Поперечная составляющая R_ay вызывает дрейф судна в подветренную сторону и создает момент M_a = R_аyl_i, который в зависимости от положения центра давления относительно центра тяжести разворачивает судно на ветер или под ветер, тем самым уменьшая или увеличивая угол дрейфа. С появлением угла дрейфа из-за косого натекания потока на корпус точка приложения гидродинамической силы несколько переместится в нос судна и возникнет поперечная составляющая R_ку. Сила R_Ky стремится сместить судно в противоположную сторону, а момент силы M_K = R_куl₂ уменьшить угол дрейфа.

Таким образом, во время ветра судно находится под одновременным воздействием взаимно противоположных сил R_ay, R_ку и моментов этих сил М_а, М_к. Сила R_ay всегда больше силы R_ку иначе бы судно дрейфовало на ветер. Суммарный момент М_к+М_а может быть как положительным (приводящим судно к ветру), так и отрицательным (уваливающим судно под ветер). Исследования показывают, что для большинства грузовых судов существуют следующие три закономерности.

1. Если центр парусности располагается впереди миделя, что свойственно судам в балласте, то при курсовых углах кажущегося ветра 0—60° аэродинамический момент отрицательный и больше гидродинамического момента (М_а>М_к), вследствие чего суммарный момент М_к—М_а также отрицательный (уваливающий). Чтобы удержать судно на курсе, руль нужно переложить на ветер (рис. 2.15, а), такие суда называют уваливающимися.

2. П

   Рис. 2.15. Реакция судна на воздействие ветра:

   а — уваливающееся судно; б — самоприводящееся судне

   ри положении центра парусности впереди миделя и курсовых углах ветра 60—180° аэродинамический момент либо положительный, либо отрицательный, но меньше гидродинамического момента (М_к>М_а) и, следовательно, суммарный момент М_к±М_а положительный (приводящий). Для удержания судна на курсе руль нужно переложить под ветер. Суда такого типа называют самоприводящимися.

3. Если центр парусности располагается позади миделя, то на всех курсовых углах ветра аэродинамический момент положительный, а если и отрицательный, то меньше гидродинамического момента (М_к>М_а), вследствие чего суммарный момент М_к±М_а всегда положительный (приводящий). Для удержания судна на курсе руль нужно также переложить под ветер (рис. 2.15,6).

Однако подчеркнем, что это справедливо для обычных грузовых судов. Судно с большой парусностью в носовой части будет уваливаться и при ветре, дующем позади траверза.