Rudder Lifting Force

Приветствую! В этой статье мы продолжим разбираться в силах, которые действуют на судно. Поговорим о Rudder lifting force или подъемная сила пера руля.

Если вы пропустили первый урок о поперечной силе вращения винта, обязательно посмотрите его здесь: https://educationmarine.co/499Alx6

Читайте статью или смотрите видео, чтобы узнать больше о безопасном управлении судном в сложных условиях. ⬇️ 🚢

Ни для кого не секрет, что для того, чтобы на пере руля возникла подъемная сила, мы должны перо руля повернуть на какой-то угол, и самое главное, вдоль пера руля должен быть проток воды.

Таким образом на пере руля возникнет подъемная сила, которая будет направлена примерно перпендикулярно к перу руля.

Главное от чего зависит значение этой силы:

от угла, на который мы переложили перо руля,
от площади пера руля и
от скорости протока воды вдоль пера руля. Чем больше скорость потока воды, тем у нас будет больше подъемная сила на пере руля.

Именно поэтому, если судно потеряло инерцию, главный двигатель остановлен, рулевой докладывает, что судно не слушается руля, нам требуется дать толчок машиной вперед, чтобы опять выйти на требуемый курс.

Мы можем разложить подъемную силу пера руля на две составляющих:

поперечная составляющая или Transverse Force, это именно та полезная сила, которая заставляет курс судна изменяться в нужном для нас направлении.
и побочная составляющая, это продольная составляющая – Braking Force, это та побочная сила, которая наше судно тормозит от того, что мы виляем рулем вправо или влево. Чем больше мы отклоняем перо руля, тем значение Braking Force будет больше, то есть таким образом мы больше будем тормозить наше судно.

Но в то же время, чем больше мы отклоняем перо руля, тем больше будет возникать подъемная сила на пере руля.

И тут возникает вопрос, если мы перо руля переложим на 80 градусов? Почему у нас, как правило, перо руля можно переложить на 35 градусов, почему мы не можем переложить его на 80 градусов. Да, есть рули, которые можно перекладывать и на 90 градусов, это Flap Rudder, но мы сейчас говорим об обычных, Conventional Rudders. Почему конструктивно не продумано, что можно его переложить на 80 градусов?

Давайте в этом разберемся.

Дело в том, что для того, чтобы перо руля создавало подъемную силу, поток воды вдоль пера руля должен быть ламинарным, то есть прямым, а если, к примеру, мы переложим перо руля на 70 градусов или как в данном примере, переложили на угол более 45 градусов, то поток воды уже будет турбулентным.

А турбулентный поток воды не создаст разницу в давлении на двух поверхностях пера руля и, соответственно, не создаст подъемную силу.

Ведь что такое вообще подъемная сила пера руля? Это разница в давлении (на правой и левой поверхности пера руля).

Мы назвали Breaking force побочной силой, то есть сила, которая нам мешает. Потому что когда мы перекладываем руль вправо-влево, у нас судно теряет ход, это плохо. Но иногда этой силой мы можем на самом деле очень удобно пользоваться.

Как тормозить пером руля?

Маневр торможения судна пером руля следующий:

Этап 1. Мы перекладываем руль, к примеру, вправо и ждем, как только судно начнет набирать угловую инерцию вращения вправо. Как только мы это почувствовали, мы сразу перекладываем руль влево. То есть мы не даем судну сильно отклониться вправо.

Этап 2. Мы переложили руль лево на борт и чувствуем, что судно начинает понемногу отклоняться влево. В этот момент мы опять сразу перекладываем руль право на борт.

То есть идея состоит в том, чтобы делать большие перекладки руля право на борт, лево на борт, но при этом не дать судну возможности набрать инерцию вращения вправо или влево.

Таким маневром очень удобно пользоваться, если вам нужно быстро погасить инерцию судна, но при этом вы не хотите давать реверс, то есть не хотите давать задний ход.

Можно ли управлять судном рулем на заднем ходу?

Давайте разберемся.

Например, мы хотим следовать по каналу задним ходом.

Набрали какую-то инерцию заднего хода и остановили двигатель. И теперь хотим как-то рулем управлять. То есть нам нужно двигаться по каналу назад.

Насколько эффективна будет работа пером руля? Мы видим, что наше судно сильно идет вправо. Нам нужно выйти на ось канала.

Давайте попробуем переложить руль лево на борт и посмотрим, выйдет ли у нас корма судна на ось канала.

Есть ли какой-то проток воды вдоль пера руля? Да, есть. У нас судно имеет инерцию заднего хода. Но, насколько сильный будет этот проток воды? Сколько у нас может быть скорость заднего хода? К примеру, даже два узла это уже достаточно много. Но это такая скорость судна, которая не будет создавать серьезного протока воды вдоль пера руля для того, чтобы на нем возникла подъемная сила.

Давайте посмотрим, как это будет работать.

Да, на пере руля возникнет подъемная сила, но ее значение будет настолько мало, что подъемная сила не сможет особо изменить курс судна.

Более того, не забывайте, что когда у нас судно имеет инерцию заднего хода, полюс поворота смещается в кормовую часть судна. И плечо между полюсом поворота и подъемной силой на пере руля будет уже меньше, чем если бы судно имело ход вперед и полюс поворота находился больше в носовой части судна. То есть, вращательный момент будет не сильно эффективным.

Делаем вывод, что особо эффективно управлять судном рулем на заднем ходу без инерции мы не можем.

Но все-таки нам нужно двигаться по каналу задним ходом. У нас нет буксира, у нас нет подруливающего устройства.

Как управлять судном на заднем ходу без подруливающего устройства?

Для этого мы будем пользоваться следующей методикой.

Итак, у нас судно движется по каналу задним ходом. Мы уже отработали главным двигателем назад. Мы набрали инерцию заднего хода. И вот мы видим, что у нас корма судна уже скоро приблизится к правой бровке канала.

Давайте попробуем как-то эффективно изменять курс судна. Чтобы у нас курс судна эффективно изменялся пером руля, вдоль пера руля должен быть хороший проток воды. Как мы его можем создать? Дав только толчок двигателем вперед. И такой техникой мы и будем пользоваться.

Мы перекладываем руль вправо на борт и даем толчок машины вперед.

У нас на пере руля возникнет серьезная подъемная сила, которая эффективно сможет изменять курс судна, в данном случае вправо, чтобы отбить корму от правой бровки канала.

Здесь очень важно не переработать главным двигателем, иначе можно оказаться в ситуации ниже.

Тогда, вам придется перекладывать руль уже лево на борт, а машина-то у вас работает вперед, то есть вы погасите инерцию заднего хода, а двигаться нам нужно по каналу назад.

Поскольку судно вращается вокруг Pivot Point, имея ход назад, “занос” носовой части судна будет больше, чем кормовой. Это нужно принимать во внимание на ограниченной для маневра акватории.

Поэтому практический совет следующий: контролируйте толчок машины. Руль перекладываем, к примеру, вправо на борт, даем маленький толчок машины и смотрим за реакцией судна.

Как только судно начало изменять курс вправо, мы можем остановить главный двигатель, но также зависит от того, какого размера у вас судно и особенностей двигателя и движителя.

Если это CPP (Controllable Pitch Propeller), вы можете делать постоянно толчки на 0-10% вперед, на 0-20% вперед.

Если у вас винт фиксированного шага, то здесь ситуация посложнее, но, в любом случае, главная задача – это быть очень внимательным. Лучше несколько раз сделайте Kick-ahead (толчок вперед), чем один раз долго и сильно отработать двигателем, и затем ловить корму, которая уже полетела к другой бровке канала.

ОТЗЫВЫ О КУРСЕ «Ships Handling»: