Руль и рулевые устройства

Все самоходные, парусные и гребные суда, в том числе шлюпки и лодки, а также несамоходные баржи, лихтеры, грунтоотвозные шаланды и т. д. должны быть управляемыми.

Управляемость — очень важное свойство судов. В понятии «хорошая управляемость» объединяются два качества: поворотливость и устойчивость на курсе. С одной стороны, необходимо, чтобы судно было маневренным, т. е. послушно и достаточно быстро выполняло повороты и более сложные маневры на возможно меньшем водном пространстве; с другой,— судно должно устойчиво держаться на курсе, с меньшими уклонениями идти по заданному прямому направлению, независимо от силы ветра, воздействия течения волн и т. д.

Управлять судном можно с помощью его движителей: весел, парусов, гребных винтов или колес; однако самым распространенным средством управления судном является руль, точнее,— рулевое устройство.

У многомачтовых океанских парусников прошлого века рули были деревянные, очень больших размеров. Чтобы справиться с таким рулем при помощи ручных штурвалов, румпельталей, штуртросов и других приспособлений, в штормовую погоду к огромным штурвальным колесам становилось по нескольку самых сильных рулевых.

Рули современных морских лайнеров — это огромные стальные махины, весом в десятки тонн и площадью в несколько десятков квадратных метров. Рулевой свободно перекладывает такой руль легким усилием руки на маленькое колесо штурвала или кнопку электрического переключателя: сложные рулевые устройства обслуживаются целой системой разных машин, механизмов, вспомогательных передач и приборов.

В некоторых устройствах руль состоит из нескольких частей, шарнирно соединенных одна с другой. Иногда к одному большому рулю по бокам, на некотором расстоянии, прикрепляют еще два одинаковых руля меньших размеров. Имеются суда с двумя, тремя и даже четырьмя рулями. В отдельных случаях рули ставят и в корме и в носу судна.

Встречаются и такие устройства, которые вообще не похожи на рули. Например, два металлических полукольца специальной формы подвижно соединены между собой и укреплены так, что они как бы окружают гребной винт. Придавая каждому полукольцу (насадке) различные положения, можно не только выполнять сложные маневры, но и переводить судно на задний ход, хотя гребной винт в это время и не изменяет направления вращения и продолжает работать «вперед».

На многих современных морских и некоторых речных судах применяют гирорулевые автоматы и полуавтоматы, а также сложные радиоэлектронные устройства, которые ведут судно точно по заданному курсу почти без вмешательства людей.

Конечно, у мелких судов рулевые устройства значительно проще. Небольшие суда с подвесными двигателями руля, как такового, не имеют: маневрирование осуществляется поворотами всего двигателя вместе с гребным винтом.

На шлюпках и лодках руль чаще всего бывает деревянный (рис. 47). Он состоит из плоской пластины — пера — с утолщением вверху (голова руля). Эти рули — съемные. Поэтому для навешивания такого руля на нем, на передней кромке пера, а также на ахтерштевне или транце судна делают совпадающие металлические крюки и петли. На морских шлюпках на случай аварии или во время плавания при сильном волнении руль дополнительно привязывают к шлюпке страховочным концом — сорлинем — из тонкого, но прочного пенькового тросика.


Рис. 47. Рулевые устройства: а — руль морской шлюпки; б — типы румпелей; в — рулевое устройство прогулочной лодки.
1 — перо руля: 2 — голова руля; 3 — крюк; 4 — петля; 5 — чека; 6 — румпель; 7 — деревянный румпель; 8—9 — металлические румпели морского яла; 10 — поперечный румпель вельбота; 11 — штуртрос; 12 — деревянный поперечный румпель.

Формы и размеры пера и других частей руля у разных типов шлюпок различные.

На гребных и парусных шлюпках для поворота руля в нужное положение имеются деревянные или металлические рычаги — румпели. Некоторые из них показаны на рисунке. Изогнутый румпель применяется на морских ялах при плавании на веслах. Выгиб делается для того, чтобы движениям румпеля не мешал флагшток с кормовым флагом, вставленный в металлическую скобу — гнездо на внутренней стороне транца или ахтерштевня.

На вельботах с заостренной узкой кормой более удобен румпель другого типа, который ставится поперек пера. В этом случае рулевой перекладывает руль при помощи специальных тяг — штуртросов. На рис. 47,6 изображено рулевое устройство с поперечным румпелем.

Как же управляют судном? Прежде всего заметим, что ни один моряк или судостроитель не скажет «повернуть» руль: руль «кладут» или «перекладывают».

Положения руля — прямо, право, лево,— всегда определяется относительно бортов или диаметральной плоскости по ходу судна.

Разберемся в схеме на рис. 48. Если на переднем ходу судна переложить руль из прямого положения на один из бортов, например на правый (рис. 48,а), то струи воды, обтекающие судно, будут давить на отклоненную пластину руля. В результате с правой стороны на руль будет действовать боковая сила (на рисунке обозначена латинской буквой Р). Она стремится возвратить руль в прежнее прямое положение. Но руль надежно прикреплен к судну и посредством рулевого устройства удерживается в заданном положении, поэтому действие воды на руль передается корпусу судна.


Рис. 48. Действие руля: а — возникновение силы на руле; б — общая схема сил, действующих на судно и руль; в — действие руля на переднем ходу; г — то же на заднем ходу.

Тогда корма судна уклонится влево от среднего положения, а его нос пойдет в сторону поворота руля. То же самое произойдет, если переложить руль к левому борту: нос судна уклонится влево.

По законам механики в точке, расположенной на одной вертикали с центром тяжести судна, приложены две одинаковые, но противоположные по направлению силы Р1 и Р2 (рис. 48,6). Каждая из них по величине также равна силе давления на руль — Р, а по направлению действия параллельна ей.

Силы Р1 и Р2 взаимно уравновешиваются и сами по себе на судно не влияют. Но сила Р2, вместе с давлением на руль Р, образуют пару сил, которая стремится повернуть судно.

Если руль был положен вправо, то, как видно из рисунка, пара сил будет поворачивать судно по часовой стрелке. Очевидно, если руль переложить в другую сторону (т. е. если сила Р будет действовать в обратном направлении), то новая пара сил Р—Р1 повернет судно против часовой стрелки. Таким образом, основное действие руля — это изменение курса судна. Из сказанного можно сделать и практический вывод: руль надо класть в ту же сторону, куда необходимо повернуть судно.

Но, кроме пары сил, осталась еще сила Р1 (или, если руль переложен влево,— сила Р2). Разложим ее на две составляющие Т и К. Сила Т тормозит ход шлюпки. Нетрудно догадаться, что, чем больше угол перекладки руля, тем сильнее уменьшение скорости.

Вторая сила К вызывает крен судна. Она влияет меньше, так как ей противостоит давление воды на всю подводную часть борта. Она уменьшается с увеличением угла перекладки, но если на быстром ходу резко и намного переложить руль, то судно получит значительный крен на противоположный повороту борт. На рис. 48,в показаны очередные положения руля и судна в начале поворота на переднем ходу.

На заднем ходу (кормой вперед) положения руля и уклонение носа (кормы) судна будут обратными (рис. 48,г). На заднем ходу руль вообще работает плохо, его влияние на судно уменьшается, а торможение при перекладке руля возрастает.

Чем больше перо, тем сильнее действие руля. Отсюда следует, что короткие шлюпки с малой осадкой, имеющие большие рули, поворотливее, чем длинные, глубоко сидящие в воде, но с маленькими рулями.

Если положить руль на борт до возможного предела, то судно движется по кривой, похожей на окружность, или, как принято говорить в морском деле, описывает циркуляцию. Полная циркуляция показана рис. 49.


Рис. 49. Циркуляция судна.

D — диаметр неустановившейся циркуляции; Dу — диаметр установившейся циркуляции.

Руль действует только на ходу. Чем быстрее вода обтекает судно, тем больше становится давление на перо руля и тем лучше, надежнее он действует.

Если судно идет против сильного течения, то по отношению к берегам оно движется медленно, но руль работает хорошо. Из-за скорости течения вода может создать значительное давление на руль. Наоборот, при движении по течению шлюпка будет слушаться руля только тогда, когда ее скорость станет больше скорости течения.

До сих пор мы говорили о поворотливости судна. А как же с устойчивостью на курсе? Для обеспечения устойчивости тоже важно, чтобы площадь пера руля была больше. Тогда легче удерживать судно на заданном направлении. Но при одинаковых размерах руля длинные узкие суда с большой осадкой устойчивее на курсе, чем короткие широкие, мелкосидящие.

В точных исследованиях и расчетах рулевых устройств судостроители обязательно учитывают формы обводов корпуса судна и самого руля, влияние на руль со стороны работающих гребных винтов и многое другое, что может повлиять на маневренность и устойчивость судна.

Научиться хорошо управлять шлюпкой труднее, чем освоить один из видов гребли.

В морских и озерных походах, если судно удалилось от берегов, курс держат по шлюпочному компасу, картушка (подвижная шкала) которого разделена по окружности на 360 градусов. В этом случае направление судну задают так: «Курс 180°»; «Курс 96°» и т. д.

При плавании на реках, озерах, прудах, а также в морских заливах, бухтах, проливах в пределах хорошей видимости берегов можно править по береговым ориентирам: отдельно стоящим деревьям, башням, столбам, зданиям, характерным очертаниям берега, по другим неподвижным судам, надводным скалам, островкам и пр.

В таких случаях отдаются другие приказания, например: «Курс на маяк», «Держать на скалу Медведь», «Курс на дом со шпилем».

Прямой курс лучше всего держать «на створ», т. е. на видимое совмещение двух близких по очертанию предметов, расположенных на линии курса. Для этой цели на судоходных фарватерах устанавливаются специальные створные знаки.

На рис. 50 показано, как нужно держать курс, если требуется преодолеть сильное боковое течение или ветер.


Рис. 50. Дрейф шлюпки на течении.

Чтобы попасть с островка А к причалу Б, рулевому шлюпки придется выбрать ориентир выше по течению — домик с башней В — и держать курс на него. Тогда вследствие дрейфа (сноса) судно пойдет к причалу. Рулевому придется не только умело действовать рулем, но и хорошо управлять работой гребцов. Но вот шлюпка уже подходит к причалу Б (рис. 51). Этот маневр всегда выполняется против течения. Если шлюпка имеет большой ход, то на некотором расстоянии от причала рулевой должен отдать команду: «Суши весла» (положение I). Далее шлюпка будет двигаться по инерции. Рассчитав, что она может так дойти до причала, рулевой командует: «Шабаш» (положение II), т. е. убрать весла. Весла убираются внутрь шлюпки; за борт навешивают кранцы, и рулевой, действуя только рулем, точно и плавно подводит судно бортом к причалу (положение III).


Рис. 51. Подход на шлюпке к причалу.