Приближенное определение значений действующих сил

Назовем силы, действующие на судно, и определим их эф­фект при различных условиях. Принимая в расчет положение ЦВ, каждое движение судна можно рассматривать как ре­зультат воздействия на него различных сил, а отсюда можно объяснить, предугадать или предупредить кажущуюся ирра­циональность в поведении суд­на.

Пример: Каждые 100 л. с. эффек­тивной мощности создают тягу в швар­товном режиме 1 те. Лобовое сопротив­ление судна при движении с постоян­ной скоростью составляет 25 % общего сопротивления движению судна,

Поперечная сила на гребном винте, работающем назад, составляет от 5 до 10 % буксировочной мощности.

Эти цифры приблизительны. Они будут использоваться, что­бы получить представление об их величине по сравнению с другими' силами, одновременно действующими на судно. Вели­чина других сил будет рассмат­риваться в соответствующих главах.

При маневрировании нет вре­мени для расчетов. Более того, трудно измерить силы при ме­няющихся условиях. Судоводи­тель постоянно наблюдает и оценивает движение судна, так же как и силы, действующие на него, и в меру своего опыта мо­жет предвидеть последующее его перемещение без вычисле­ний.

Глава 1. Центр вращения и его перемещение

"Более дюжины сил могут действовать одновре­менно и результат этого зачастую непредсказу­ем. в том числе из-за силы, которую не удалось определить. Это не "мистика", а недостаток ис­следований, которые переводят искусство управ­ления в точный мир прикладной науки". П. Ф. Уиллвртон "Основы управления судном"

Движение поворачивающего­ся судна можно рассматривать как комбинацию продольного, поперечного и вращательного движений, в которой продоль­ное и поперечное движения мо­гут быть равны нулю. Враща­тельное движение происходит вокруг вертикальной оси. Поло­жение этой оси на судне зави­сит от формы судна, движения судна, величины и точки прило­жения различных сил, действу­ющих на судно. Поскольку при изменении движения судна и изменении сил, воздействую­щих на него, ось перемещается в диаметральной плоскости (ДП) судна, можно говорить о подвижной оси. Если бы эту вертикальную ось можно было наблюдать, мы бы видели ее верхнюю часть в виде пятна; эту условную точку обычно называют центром вращения.

В следующих параграфах бу­дет проведено исследование влияния изменения движения судна на положение ЦВ и воз­действие различных сил, дейст­вующих на судно, по отноше­нию к этому центру. Мы уви­дим, что нельзя говорить о ЦВ как фиксированном, он — след­ствие движения судна и факти­чески перемещается вдоль кор­пуса судна.

Положение центра вращения

Как правило, можно считать, что на судне, не имеющем хода относительно воды, ЦВ нахо­дится по другую сторону миделя, от силы, действующей на судно. Например, руль или дру­гая поперечная сила, действую­щая в кормовой части судна, образует ЦВ впереди миделя,

Когда судно получает про­дольное движение относительно воды, то это результат воздей­ствия движущей силы, которой может быть сила, создаваемая гребным винтом судна, либо инерция судна, а лобовое сопро­тивление действует в противо­положном направлении. Лобо­вое сопротивление — это сопро­тивление воды впереди судна, которая должна вытесняться движущимся судном. Чем быст­рее идет судно относительно во­ды, тем больше лобовое сопро­тивление. Величину •лобового сопротивления можно считать равной примерно 1/4 движу­щей силы, кода судно идет с по­стоянной скоростью. Это в чем-то произвольная оценка, по­скольку величина лобового со­противления воды изменяется в зависимости от формы судна и его скорости. При увеличении сопротивления трения, вызываемого обрастанием корпуса, бу­дет уменьшаться скорость судна и вследствие этого снижаться доля лобового сопротивления в общем сопротивлении воды. Од­нако используем среднее значе­ние, равное 25 %, для пред­ставления о лобовом сопротив­лении, выражаемом в цифрах, которые, можно использовать в ситуациях, когда силы, действу­ющие на судно, представлены численными величинами. Тогда временное понижение или уве­личение процентного отноше­ния укажет на ускорение или замедление движения судна.

Отношение / (где - лобовое сопротивление; - движущая сила) игра­ет важную роль при установле­ний положения ЦВ, когда суд­ну, имеющему продольное дви­жение относительно воды, при­дается вращательное движение.

Начальный ЦВ на судне, сле­дующем передним ходом с по­стоянной скоростью, будет на­ходиться примерно в 1/4 длины судна от носа; на заднем ходу он располагается примерно в 1/4 длины от кормы.

Вращательное движение мо­жет быть результатом несколь­ких сил, действующих на судно одновременно. Тогда положение ЦВ зависит от величины и точ­ки приложения этих сил. По­скольку ЦВ смещается с изме­нением величины или при сдви­ге точки приложения одной си­лы, действующей на судно, не­сколько сил создают усилие, степень которого меняется в за­висимости от положения ЦВ.