Исследование эффективности средств активного управления

В настоящее время большое число судов оборудуется вспомогательными средствами активного управления (САУ), обеспечивающими этим судам управляемость при движении малым ходом, а также самостоятельное, без помощи буксиров, выполнение таких операций, как швартовка и движение в узкостях. Наиболее распространенными типами САУ являются поворотные угловые колонки, вспомогательные крыльчатые движители и так называемые подруливающие устройства, представляющие собой гребной винт или крыльчатый - движитель, работающий в поперечном  канале.

Средства активного управления используются обычно при малых скоростях движения судна, когда силы, обусловленные влиянием ветра, оказывают определяющее влияние на параметры движения. В то же время сила и направление ветра, как правило, меняются во времени. Поэтому условия, в которых осуществляется тот или иной маневр, оказываются нестабильными, а вследствие практической возможности регистрации лишь осредненных характеристик ветра до некоторой степени и неопределенными.

Именно поэтому иногда отказываются от проверки эффективности САУ путем осуществления характерного маневра, а ограничиваются проверкой величины тяги, создаваемой данным устройством. Для этой цели прибегают к проведению тяговых динамометрических испытаний.

В тех случаях, когда судно оборудовано поворотными колонками или крыльчатыми движителями, расположенными таким образом, что величина создаваемой ими тяги мало зависит от ее направления, допускается проведение этих испытаний по обычной схеме с закреплением судна за корму.

Однако и для этих типов САУ возможна определенная зависимость величины тяги от ее направления за счет изменения взаимодействия движителя с корпусом. Поэтому при проверке эффективности САУ желательно определять величину их тяги, перпендикулярной к диаметральной плоскости судна. Применительно к подруливающим устройствам, которые создают только тягу, направленную перпендикулярно к диаметральной плоскости, указанный способ проверки эффективности устройства является единственным.

Принципиально возможно осуществлять измерение поперечной тяги путем закрепления троса с динамометром на борту в месте расположения САУ. Однако не всегда имеются надлежащие устройства для закрепления троса, а кроме того, точка приложения тяги может не совпадать с точкой расположения устройства. Поэтому, предпочтительнее соединять судно со стенкой при помощи двух тросов с динамометрами, поскольку измерение тяги в этих тросах при известном расстоянии между ними позволит определить также точку приложения силы тяги. Подобная схема измерений должна быть применена и в тех случаях, если на судне установлено два САУ.

Судно в процессе измерения тяговых характеристик должно располагаться на достаточном расстоянии от стенки с таким расчетом, чтобы отсутствовало взаимодействие со стенкой струи, отбрасываемой движителями. Учитывая относительно малую мощность САУ, минимальное расстояние может быть принято равным длине судна.

Испытания должны проводиться в благоприятных метеорологических условиях, должно быть обращено особое внимание на отсутствие ветра, который может внести в результаты измерений очень сильную погрешность. Испытания проводят при нескольких значениях тяги устройства вплоть до максимальной, регулирование тяги производится в зависимости от конструкции устройства либо за счет изменения частоты вращения гребных валов, либо путем изменения шага лопастей винта. В тех случаях, когда регулируется частота вращения, линейная зависимость отношения от п является обычно свидетельством правильно произведенных измерений.

Рис. 79. Зависимость относительного диаметра циркуляции от скорости судна.

1 — управление рулем; 2 — управление рулем и подруливающим устройством.

Испытания, связанные с выполнением характерных маневров, по отмеченным выше причинам не являются вполне объективными, но они иногда проводятся.

Одним из возможных способов оценки эффективности подруливающего устройства в зависимости от скорости судна является измерение диаметра установившейся циркуляции при различных скоростях как с работающим, так и с выключенным подруливающим устройством. Результаты таких испытаний, проведенных В. Б. Липисом на судне «Новомиргород», приведены на рис. 79. Как следует из этого графика, при малых скоростях управляемость судна определяется главным образом ПУ, при скоростях судна 7 уз и выше действие ПУ практически не сказывается на величине диаметра циркуляции. Видимо, наиболее распространенным испытанием является определение времени полного разворота судна под действием САУ, которые могут проводиться как при неработающих главных двигателях, так и при различных режимах работы последних. Измерения производят с помощью компаса и секундомера — фиксируется угол разворота через определенные промежутки времени, а также время, необходимое для разворота судна на 180°. Поскольку результаты испытаний зависят от направления ветра, обычно каждый маневр повторяется дважды, а именно осуществляется поворот судна как на правый, так и на левый борт. Результаты подобных испытаний судна «Новомиргород» приведены на рис. 80.

Рис. 80. Время разворота судна с подруливающим устройством на 180° при различных режимах управления.

1 — vs=0, руль в ДП; 2 —vs=3,2, руль на борту; 3 — vs=6,0, руль на борту; 4 — время разворота судна на ,180°.