На переднем установившем ходу при расположении вертикального руля в диаметральной плоскости на управляемость подводной лодки влияют силы реакции воды вращению гребного винта и попутного потока. Определяющей является сила реакции воды вращению гребного винта, под влиянием которой корма подводной лодки смещается в сторону вращения винта, а сама подводная лодка отклоняется от заданного курса в противоположную сторону. Для компенсации этого явления и удержания подводной лодки на заданном курсе вертикальный руль должен быть переложен на некоторый угол в сторону вращения винта. Одновальная подводная лодка лучше и с меньшим диаметром циркуляции разворачивается в сторону противоположную вращению винта.
На заднем ходу за счет появления силы винтовой отработки повышается эффективность вертикального руля, сила набрасываемой струи действует в сторону противоположную вращению гребного винта и частично компенсирует силу реакции воды вращению гребного винта.
На переднем ходу подводная лодка с вертикальным рулем, находящимся в диаметральной плоскости, уклоняется влево под действием силы реакции воды гребному винту Ррв. Сила попутного потока Рпп по своей величине незначительная и существенного влияния на отклонение кормы не оказывает (рис. 26а).
Рис. 26 Управляемость на переднем и заднем ходу
На заднем ходу (рис. 26б) подводная лодка с вертикальным рулем, находящимся в диаметральной плоскости, под действием той же силы реакции воды гребному винту Rpв, но изменившей свое направление, будет уклоняться вправо, так как противодействующая ей сила набрасываемой струи Fнс гораздо меньше ее. Таким образом, на переднем ходу подводная лодка при руле, расположенном впереди гребного винта и находящемся в диаметральной плоскости, уклоняется с курса влево, а на заднем ходу вправо. Поворотливость подводной лодки на переднем ходу будет лучше в сторону, обратную шагу винта, т. е. лодка будет быстрее и с меньшим диаметром циркуляции разворачиваться в сторону, обратную стороне вращения винта.
На подводных лодках с рулем, расположенным впереди гребного винта на переднем ходу основным фактором, определяющим ее поворотливость, является гидродинамическая сила вертикального руля Рвр, а силы винтовой отработки отсутствует. Сила всасываемой струи Qвс влияет на поворотливость только на переднем ходу. Она прилагается к центру давления пера вертикального руля и отклоняет корму подводной лодки в сторону, обратную перекладке вертикального руля, складываясь с гидродинамической силой Рвр. Таким образом, на переднем ходу на выведенный из диаметральной плоскости вертикальный руль действуют две силы: гидродинамическая сила вертикального руля Рвр и сила всасываемой струи Qвс. Причем первая прекращает свое действие с остановкой движения, а вторая — с прекращением работы винта. На заднем ходу на вертикальный руль кроме гидродинамической силы Рвр влияет сила винтовой отработки Fво. Гидродинамическая сила Рвр и сила винтовой отработки Fво, складываясь, действуют в сторону перекладки вертикального руля.
Сила набрасываемой струи Fнс на переднем ходу отсутствует, а на заднем ходу, действуя на кормовые обводы, отклоняет корму подводной лодки вправо, так как площадь вертикального стабилизатора ниже ступицы винта значительно больше площади стабилизатора, расположенного выше ступицы винта.
Рассмотрим действия указанных сил при развороте одновальной подводной лодки в стесненных условиях.
На переднем ходу при вертикальном руле, положенном «право на борт», подводная лодка начнет разворачиваться под действием трех сил — гидродинамической силы вертикального руля Рвр, силы всасываемой струи Qвс и попутного потока Рпп (рис. 27а). Как только будет дан ход назад, сила реакции воды гребному винту Rpв изменит свое направление и под ее влиянием резко увеличится угловая скорость разворота вправо, сила всасываемой струи Qвс исчезнет.
Пока будет иметь место инерция переднего хода, гидродинамическая сила вертикального руля Рвр продолжает содействовать развороту, но через небольшой промежуток времени компенсируется силой винтовой отработки Fво и силой набрасываемой струи Fнс (рис. 27б).
Для того чтобы не замедлить скорость разворота вправо, необходимо после дачи заднего хода сразу же переложить вертикальный руль «лево 20°», и тогда корма под действием силы реакции воды гребному винту Rpв, силы винтовой отработки Рво и гидродинамической силы вертикального руля Рвр с еще большей скоростью пойдет влево (рис. 27в). Забросив корму в нужном направлении и сообразуясь с обстановкой, снова дают ход вперед. Сила винтовой отработки Fвo сразу же прекратит свое существование, а гидродинамическая сила вертикального руля Рвр до затухания инерции назад будет продолжать уклонять корму подводной лодки влево.
Рис. 27. Схема действий сил при развороте вправо
С дачей хода вперед сила реакции воды гребному винту Rpв изменит свое направление и, имея максимальную величину в начальный период до начала движения вперед, резко затормозит разворот подводной лодки вправо. Чтобы уменьшить влияние этой силы на разворот вправо, необходимо после дачи хода вперед переложить руль «право на борт».
Для разворота подводной лодки влево необходимо вертикальный руль переложить «лево на борт» и дать ход вперед. Подводная лодка под действием силы реакции воды гребному винту Rpв, силы всасываемой струи Qвс и гидродинамической силы вертикального руля Рвр (рис. 28а) начнет разворачиваться влево. Этим трем силам будет противодействовать незначительная по величине сила попутного потока Рпп. Затем, не меняя положения вертикального руля, дают ход назад.
Рис. 28. Схема действий сил при развороте влево
С дачей хода назад сила реакции воды гребному винту Rpв изменит свое направление и начнет противодействовать развороту, но ее вредное влияние частично компенсируется во время инерции вперед гидродинамической силой вертикального руля Рвр (рис. 28б). Чтобы не допустить дальнейшей потери скорости разворота под действием силы реакции воды гребному винту Rpв, нужно сразу же после дачи хода назад переложить вертикальный руль «право 20°». После перекладки вертикального руля сила набрасываемой струи Fнс, сила винтовой отработки Fвo и гидродинамическая сила вертикального руля Рвр будут содействовать развороту (рис. 28в).
Забросив корму в нужном направлении, дают ход вперед, перекладывают вертикальный руль «лево на борт», и подводная лодка под действием силы реакции воды гребному винту Rpв, силы всасываемой струи Qвс и гидродинамической силы вертикального руля Рвр будет разворачиваться влево.
Таким образом, у одновинтовых подводных лодок с вертикальным рулем, расположенным впереди гребного винта, разворот на месте не получается. Поворотливость таких подводных лодок на переднем ходу вправо и влево примерно одинакова. При повороте вправо поворотливость хуже в начальный период
При движении двухвинтовой подводной лодки только под одним из бортовых двигателей циркуляция ее будет более пологой в сторону работающего на винт двигателя, так как момент от силы тяги MТ и сила реакции воды работающему гребному винту Rрв будут противодействовать повороту подводной лодки.
Для разворота подводной лодки на месте необходимо вертикальный руль положить в сторону разворота, после чего внешней машиной дать передний, а внутренней — задний ход, соответствующий по эффективности переднему, т. е. работать машинами «враздрай» (рис. 30).
Рис. 30. Силы и моменты действующие на подводную лодку при работе машин «враздрай»
При работе «враздрай» подводная лодка разворачивается под действием не только боковых сил, создаваемых гребными винтами, но и их результирующего момента. Практикой установлено, что при значительной инерции переднего хода в момент циркуляции подводной лодки дача хода назад внешней машиной заметно содействует развороту, при этом руль должен быть оставлен переложенным в сторону поворота. Объясняется это явление тем, что винт, работая на задний ход, создает зону разрежения, которую подводная лодка заполняет своим корпусом, парализуя вредное действие сил набрасываемой струи Fнс и реакции воды гребному винту Rpв, а также момента силы тяги гребного винта Мт.
Выводы:
вертикальный руль является лишь инициатором поворота, определяя движение подводной лодки лишь в начальный период, в дальнейшем движение подводной лодки на циркуляции определяется гидродинамическими силами на ее корпусе;
подводная лодка совершает циркуляцию на заданной глубине с некоторым углом дифферента на корму и переложенными на погружение кормовыми горизонтальными рулями;
крен подводной лодки при установившейся циркуляции прямо пропорционален квадрату скорости хода и обратно пропорционален поперечной метацентрической высоте и радиусу циркуляции;
в результате сложного гидромеханического взаимодействия системы «корпус—винт—руль» случае возникает целый ряд сил, влияющих на управляемость подводной лодки, которые необходимо командиру учитывать и рационально использовать, управляя кораблем в различных условиях.
Добавить комментарий