Циркуляция

 

Движение судна с переложенным рулем по криволинейной траектории в 360º, называется циркуляцией. Циркуляция характеризует поворотливость судна. Обычно циркуляцию выражают в длинах корпуса судна при положении руля на борту — приблизительно 35º. Разумеется для каждого судна принимается его собственная длина между перпендикулярами.

Циркуляция характеризуется элементами, к которым относятся: выдвиг — l1;  прямое смещение — l2; обратное смещение — l3; угол дрейфа — a; тактический диаметр циркуляции — D, диаметр установившейся циркуляции — Dу.

циркуляция судна

Элементы циркуляции судна меняются при изменении посадки судна и при изменении угла перекладки руля. К элементам посадки судна относятся: дифферент, осадка, крен.

При изменение дифферента изменяется положение центра сопротивления воды при движении судна и следовательно сопротивление увеличивается или уменьшается. Увеличение дифферента на корму приводит к увеличению элементов циркуляции. Дифферент на нос уменьшает диаметр циркуляции и улучшает поворотливость судна, однако при этом затрудняется удержание судна на постоянном курсе.

Влияние осадки на циркуляцию судна неоднозначно. При одном и том же дифференте, уменьшение осадки улучшает поворотливость. Однако у большинства грузовых судов уменьшение осадки приводит к увеличению дифферента на корму, в результате чего диаметр циркуляции остается практически неизменным.

Крен оказывает существенное влияние на циркуляцию. Диаметр циркуляции увеличивается при повороте в сторону борта, на который кренится судно и уменьшается при повороте в противоположную крену сторону. Влияние крена объясняется тем, что возникает избыточное давление на скулу со стороны накренённого борта судна.

С уменьшением угла перекладки руля все элементы циркуляции возрастают. При угле перекладки всего на 15º, такие элементы циркуляции как выдвиг и тактический диаметр циркуляции увеличиваются в 1,5 — 2 раза.

Тактический диаметр циркуляции не зависит от скорости судна и для данной перекладки руля может быть принят постоянным. Например, при перекладке руля на 15º, на скорости в 15 узлов и на скорости в 10 узлов, тактический диаметр циркуляции судна будет примерно одинаковым.

Выдвиг увеличивается с увеличением скорости судна и с уменьшением угла перекладки руля. Например, судно следует со скоростью 15 узлов, при перекладке руля на 20º, выдвиг будет меньше, чем если на этой же скорости переложить руль на 10º. Если руль переложен на 20º, то на скорости в 10 узлов выдвиг будет меньше, чем на скорости в 15 узлов. Таким образом, чем меньше скорость и чем больше перекладка руля, тем меньше выдвиг и следовательно требуется меньше водного пространства для крутого поворота или разворота судна.

Поэтому если необходимо развернуть судно на ограниченной акватории, то подходят к месту начала поворота на самой минимальной скорости (обычно на расстоянии одной — двух длин корпуса судна до выхода на обратный курс), перекладывают руль на борт и увеличивают обороты главного двигателя, скажем, до среднего переднего хода и выполняют разворот судна на требуемый угол. разумеется необходимо принимать во внимание тактический диаметр циркуляции, направление и скорость течения и направление и скорость ветра. Совместное использование носового подруливающего устройства значительно ускорит поворот и ещё значительнее уменьшит выдвиг.

Если непосредственно перед поворотом уменьшить частоту вращения винта, то есть уменьшить обороты главного двигателя или соответственно изменить разворот лопастей винта регулируемого шага, то выдвиг увеличится и поворот будет более пологий.

Так как полюс поворота (pivot point), движущегося вперёд судна (мгновенный центр вращения судна), находится ближе к носовой части (примерно 0,3-0,4 длины судна  от форштевня), то на циркуляции (при повороте), корма судна переместится на сравнительно большую линейную величину, в противоположную повороту сторону, чем переместится нос судна в сторону поворота. Линейные перемещения необходимо учитывать при маневрировании на стеснённой акватории. Их можно вычислить по формулам:

lн = Хпн * sin a

lк = Хпк * sin a

где,

 — линейное перемещение носа судна в метрах

Хпнпримерное отстояние полюса поворота от форштевня

sin aсинус угла дрейфа а

 — линейное перемещение кормы в метрах

Хпк — примерное отстояние полюса поворота от ахтерштевня

sin a — синус угла дрейфа а

За счет линейного перемещения носа и кормы, корпус судна при любом угле дрейфа, движется в некоторой полосе, ширина которой зависит от величины угла дрейфа, от которой в свою очередь зависит величина линейного перемещения носа и кормы, которые в сумме и составляют ширину полосы перемещения корпуса судна. Она может быть вычислена по формуле:

W = B *cos a + L*sin a,

где,

W — ширина полосы в метрах

L — длина судна в метрах

B — ширина судна в метрах

cos a — косинус угла дрейфа а

sin a — синус угла дрейфа а

 

При движении на циркуляции у судна возникает крен на наружную от циркуляции сторону.  Крен вызван моментом, образованным парой сил: центробежными силами инерции и гидродинамическими силами бокового сопротивления воды.

На циркуляции у судна наблюдаются два этапа крена, в первый момент после перекладки руля возникает динамический угол крена, и крен на установившейся циркуляции. Динамический угол крена может быть в 1,5 — 2 раза больше крена на установившейся циркуляции. Суда с поперечной метацентрической высотой, не намного превышающей минимально допустимую, должны избегать больших перекладок руля на полном ходу, чтобы избегать большого динамического угла крена.

Так как у судна с винтом фиксированного шага правого вращения, при движении установившимся передним ходом, нос судна стремится уклониться по ходу вправо, то поэтому циркуляция вправо будет несколько меньше чем циркуляция влево.

3+