10.4. Диаграмма управляемости судна

Характеристикой управляемости судна на тихой глубокой воде служит диаграмма управляемости, изображающая зависимость кривизны установившейся циркуляции от угла перекладки руля. Диаграмма управляемости имеет различный вид у судов, обладающих устойчивостью на курсе (рис.10.5 а), и у судов, неустойчивых на курсе (рис.10.5 б). По горизонтальной оси диаграммы откладывается угол перекладки руля , а по вертикальной – кривизна циркуляции, определяемая безразмерной угловой скоростью вращения судна :

, (10.3)

где – скорость на установившейся циркуляции, которая может быть определена по формуле (10.4), полученной аппроксимацией натурных испытаний судов:

– радиус установившейся циркуляции;

(10.4)

Р

а б

Рисунок 10.5. Диаграммы управляемости судна: а – устойчивого на курсе; б – неустойчивого на курсе

ис.10.5 а показывает, что для судна, устойчивого на курсе, каждому углу перекладки руля соответствует единственная кривизна установившейся циркуляции. Воздействие внешнего возмущения на такое судно, идущее прямым курсом, вызовет у него появление угловой скорости вращения и угла дрейфа, что приведет к изменению курса судна. Однако, после прекращения возмущения с течением времени угловая скорость и угол дрейфа будут убывать, асимптотически стремясь к нулю, и судно выйдет на новый прямой курс, отличный от первоначального на угол, зависящий от величины возмущения, и будет двигаться новым курсом до следующего возмущения. Судно, неустойчивое на курсе, при прямом положении руля будет разворачиваться по траектории либо вправо, либо влево и для его удержания на курсе необходимо маневрирование рулем.

Предположим, что судно, неустойчивое на прямом курсе (рис.10.5б), описывает установившуюся циркуляцию при руле, переложенном на угол на правый борт. Будем уменьшать угол перекладки , пережидая, пока судно при каждом новом угле перекладки не войдет в установившийся режим движения с увеличившимся диаметром циркуляции. По достижении нулевого угла перекладки руля судно будет попрежнему описывать циркуляцию в правую сторону, далее руль перекладывается в сторону левого борта, однако судно попрежнему будет осуществлять установившуюся циркуляцию в правую сторону со все большим диаметром. Так будет до тех пор, пока угол перекладки не достигнет критического значения на левый борт, соответствующего максимально возможному для данного судна диаметру циркуляции. При дальнейшем увеличении угла перекладки на левый борт судно выйдет из циркуляции в правую сторону и войдет в циркуляцию в левую сторону с диаметром, определяемым точками нижней ветви диаграммы рис.10.5б. При медленной перекладке руля в противоположную сторону весь процесс повторится, но по другой ветви диаграммы. Степень неустойчивости судна на курсе может характеризоваться наклоном касательной к пунктирному участку диаграммы в начале координат, т.е. производной . Заметим, что экспериментально, при натурных испытаниях, эту величину можно определить только для судов, устойчивых на курсе (рис.10.5 а).