M027

gd/ic:

/■ Nilu hydrodynamiczna powstająca na storze |k( i|, |N|,

C współczynnik siły hydrodynamicznej /’, v prędkość statku [tn/s],

S pole powierzchni steru [tn²].

Tabela 2.5

Zależność bardzo przybliżonej wielkości współczynnika siły hydrodynamicznej steru C_s od wielkości kąta wychylenia dla najczęściej używanych kształtów sterów niezrównoważonych

Kąt wychylenia steru	10“	15°	20T	30P	35°
Statki jednośrubowe	19.0	29.7	37.0	46.8	50,5
Statki dwuśrubowe	6.6	11.7	16.3	25.6	27.7

Iładania modelowe wykonane dla najczęściej spotykanych kształtów sterów niezrównoważonych wykazały zależność współczynnika siły hydrodynamicznej C_s od wielkości kąta wychylenia steru. Tabela 2.5 wskazuje tylko bardzo przybliżone wielkości C_s. Zależność (2.53) wskazuje, iż wielkość siły Pjest wprost proporcjonalna do wielkości pola powierzchni steru. Na określonym statku natomiast wielkość omawianej siły zmienia się z kwadratem prędkości przepływu wody i wprost proporcjonalnie do kąta wychylenia steru. Rysunek 2.14c oraz wzór (2.53) pozwalają określić niektóre podstawowe zasady manewrowe:

na statku zatrzymanym i przy zatrzymanej śrubie napędowej ster staje się bezużytecz

ny;

małe prędkości statku powodują powstawanie odpowiednio małych sił na sterze; duże prędkości statku stwarzają warunki powstawania wielkich sił hydrodynamicznych;

— skoro wielkość siły P zależy od prędkości przepływu wody wokół steru, to nie jest ona zależna wprost od prędkości statku, lecz przede wszystkim od prędkości strumienia zaśrubowego; prędkość tego ostatniego jest proporcjonalna do kwadratu liczby obrotów śruby, może więc osiągać wielkość podwójnej prędkości statku przy maksymalnych obrotach [150];

zmniejszenie obrotów śruby o połowę zmniejsza siłę naporu na sterze do jednej czwartej [176],

Stwierdzenia te pozwalają wnioskować, że: na statku poruszającym się małą prędkością można wytworzyć dużą siłę na sterze, stosując chwilowe zwiększenie obrotów śruby napędowej;

na statku poruszającym się dowolną prędkością zmniejszenie liczby obrotów śruby lub jej zatrzymanie pociąga za sobą wydatne zmniejszenie siły powstającej na sterze: im większa jest prędkość strumienia zaśrubowego w stosunku do prędkości statku, tym większa jest siła naporu na sterze;

wychylenie steru o kąt 20° powoduje powstanie siły skręcającej o wielkości około 31% maksymalnej wielkości siły zatrzymującej; odpowiadająca temu wyłożeniu steru wielkość siły zatrzymującej wynosi tylko 11% wielkości maksymalnej;

>i vi hylcnic steru o ki|t 35° powoduje powstanie siły skręcającej o wielkości około 45% im.i/ /utrzymującej o wielkości 30% maksymalnej wielkości siły zatrzymującej. Pozwala tu wysunąć następujące wnioski:.

w lęks/anic kąta wychylenia steru od 0 do 20° pociąga za sobą efektywny wzrost siły l ki ająccj i umiarkowany wzrost siły zatrzymującej;

w lęks/anie kąta wychylenia steru z 20 do 35° powoduje tylko wzrost siły skręcającej u I I".. przy wzroście siły zatrzymującej o prawie 20%;

a celu utrzymania statku na żądanym kursie należy stosować małe kąty wychylania Mieni, zapewniające uniknięcie strat prędkości;

Mir i może być użyty w celu zmniejszenia prędkości statku, jeżeli zastosowane będąduże I.|t v wyłożenia steru;

możliwe jest zastosowanie większych kątów wyłożenia steru niż 30 do 40° w tych wypadkach, kiedy utrata prędkości statku jest nieistotna z punktu widzenia ekonomii żeglu-iu lub gdy jest ona wręcz pożądana ze względów manewrowych. Równorzędne wielko-ii i sit skręcających powstają bowiem przy kątach wyłożenia steru wynoszących 35° ' Przy większym z wymienionych kątów siła zatrzymująca osiąga około 70% swojej maksymalnej wielkości.

I lulychczasowe rozważania obejmowały tylko zagadnienie sił powstających na sterze. " , H mierne współdziałania tych sił z siłą naporu śruby, siłami oporu statku i siłą bezwładno-ł> i iiiii/mi przedstawić za pomocą wielu mniej lub bardziej ścisłych metod. Z punktu widze-iiin |"'ii/eb manewrowności statku wystarczające jest znacznie bardziej uproszczone wyja-|im mi Spośród poprzednio wymienionych pojęć zdefiniowania wymaga tak zwana siła bez-ii IhiIiuim i. W odniesieniu do statku jest to skłonność do utrzymania dotychczasowych parami li u u ruchu. Posługując się pierwszym prawem Newtona można także bezwładność zdefiniuj .u inaczej: każdy statek pozostaje zatrzymany lub porusza się prędkością jednostajną tkipuiy, dopóki działanie jakiejś siły nie wyprowadzi go z tego stanu. Można przyjąć, że na •i ni l< poi uszający się z pewną prędkością do przodu dowolnie ustalonym kursem przy sterze a |ii'lii/eniu środkowym działają tylko dwie siły. Jedną z nich jest siła oporu ośrodka wodne-|n H u drugą siła napędzająca T_N , (rys. 2.17a).

Matek poniszający się naprzód jest omywany strugami wody o kierunku przeciwnym do uli < i mywanego kursu. Z chwilą wyłożenia steru o dowolny kąt w prawo pojawia się na sterze d i liydiodynamiczna P, którą zgodnie z poprzednimi wyjaśnieniami można rozłożyć na skła-i ' kręcającą T_s i zatrzymującą R_s (rys. 2.17b). Jak wykazały badania modelowe [80], mii I n i' przyłożenia siły naporu zmienia się wraz z kątem wychylenia steru, wędrując ku Mtlnw' | krawędzi płetwy w miarę wzrostu tego kąta. Jego średnia pozycja dla różnych kątów i, i" i ma steru znajduje się w odległości około 0,26 długości płetwy sterowej od osi trzonu •ii i"ivego, w kierunku rufy [197].

, Stwierdzenie to odnosi się zarówno do jedno-jak i dwuśrubowców. Dla kąta wychylenia •u hi lv odległość ta wynosi przeciętnie 0,28 długości płetwy [197], Bez uszczerbku dla (u •< piuwadzanego rozumowania można jednak przyjąć, że miejscem przyłożenia siły P jest .* u/mm sterowego. Siła zatrzymująca R_s sumuje się z siłą oporu holowania, w związku # i m tu w chwili wychylenia steru następuje pewne zmniejszenie prędkości. Równocześnie •k Imlowii skręcająca, pokonując siłę bezwładności kursowej statku, wywołuje zwrot rufy ■ k li uniku przeciwnym niż wychylono ster. Działanie siły skręcającej w okresie od wyłoże-

67