Цурбан А.И. Парусно-моторные суда. Вооружение парусномоторных судов типа трехмачтовой баркентины и шхуны
 Скачать 9.19 Mb.
|
|
§ 17. КУРСЫ СУДНА ОТНОСИТЕЛЬНО ВЕТРА На парусных судах, кроме курса по компасу, обязательно отмечают курс судна относительно ветра. Курсом судна относительно ветра называют угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью судна, считая его от направления прямо поносу клевому или правому бортам. В зависимости от величины этого угла различают четыре основных курса судна относительно ветра бейде винд, галфинд, бакштаг и фордевинд. Бей дев индо м называют курс судна относительно ветра, при котором угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью будет меньше 8 румбов. Если этот угол равен 8 румбам, то курс судна относительно ветра называется га л фин дБ а к шт а го м называются курсы, при которых угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью судна находится в пределах между 8 и 16 румбами меньше 16 и больше 8). Наконец, форде вин дом называют курс судна, при котором ветер дует прямо в корму, те. угол между его направлением и диаметральной плоскостью судна равен 16 румбам. Курсы бейдевинд и бакштаг, в свою очередь, разделяются 125 1) на крутой бейдевинд, когда направление ветра и диаметральная плоскость судна составляют угол от 4 до 6 румбов, и полный бейдевинд, когда этот угол находится в пределах от 6 до 8 румбов 2) на крутой бакштаг — при угле от 8 до 12 румбов и полный бакштаг, когда этот угол больше 12 и меньше 16 румбов. Рис. 67. Курсы судна относительно ветра. Так как угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью судна может отсчитываться в зависимости от направления ветра клевому или правому бортам, то курсы бейдевинд, галфинд и бакштаг могут быть левого и правого бортов. Курсы судна относительно ветра, отсчитываемые клевому борту, принято называть курсами левого Крутой бейдевинд считают с четырех румбов, потому что круче, те. под более острым углом к ветру, морские суда не ходят. 126 галса. В этом случае говорят, что судно идет левым галсом. Курсы, отсчитываемые к правому борту, называют курсами правого галса. В данном случае судно идет правым галсом. Таким образом, курсы судна относительно ветра получают следующее полное наименование крутой бейде винд левого галса, крутой бейдевинд правого галса полный бейдевинд левого галса, полный бейдевинд правого галса галфинд левого галса, галфинд правого галса и т. д. (рис. 67). Ветер, дующий прямо поносу судна, называется противным. Положение парусов, когда ветер дует вдоль них, называется леве н тих. ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ МАНЕВРИРОВАНИИ ПАРУСНОГО СУДНА При движении судна угол между его диаметральной плоскостью и направлением ветра может изменяться по двум причинам Рис. 68. Ветер заходит. Рис. 69. Ветер отходит. 1) за счет изменения направления ветра при неизменном направлении движения судна 2) за счет изменения направления движения судна при неизменном направлении ветра. 127 Если судно идет, не меняя своего направления, а угол между диаметральной плоскостью судна и направлением ветра уменьшается за счет изменения направления ветра, то принято говорить, что ветер заходит или отходит — когда этот угол увеличивается (рис. 68, 69). Если же при постоянном направлении ветра судно изменяет направление своего движения, уменьшая угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью, то говорят, что судно привелось или пошло круче если же угол увеличивается, то говорят, что судно пошло полнее или «увалилось» (рис. 70, 71). Рис. 70. Судно приводится. Рис. 71. Судно «уваливается». В зависимости от определенных качеств парусные суда при прямо положенном руле или приводятся, и тогда это свойство судна называется «рыскливостью», либо ували ваются — это свойство судна называется «увальчи востью». Рыскливость и увальчивость парусных судов — качества, имеющие большое значение как для управления парусным судном, таки для производства на нем различных маневров. Считается, что небольшая рыскливость является выгодным маневренным качеством парусного судна. Поэтому парусные суда проектируются обычно так, чтобы они обладали небольшой рыскливостью. 128 Изменяя курс судна относительно ветра, следует всегда помнить 1) любое судно, идя полным ветром, может нести значительно большую парусность, чем идя бейдевинд; 2) почти всякое парусное судно обладает некоторой, а иногда и значительной рыскливостью и гораздо легче идет на ветер, чем под ветер. Эти обстоятельства необходимо учитывать при выполнении маневров по изменению курса относительно ветра. Чтобы привестись к ветру, на баркентине отводят, а если этого недостаточно, то перекладывают руль на ветер, следя затем, чтобы судно не слишком резко бросилось к ветру. Затем брасопят реи фок-мачты в бейдевинд. По мере того как судно приводится, подбирают грот и бизань-гика-шкоты. Бизань-гика-шкот следует иметь всегда немного слабее, чем грота-гика-шкот. Заметив по прямым парусам, что судно легло бейдевинд, одерживают его рулем и подбирают до места гика-шкоты. Если маневр производится в свежий ветер, необходимо заранее убавить парусов. На шхуне маневр выполняется потому же принципу. Первым добирают до места фока-гика-шкот, чтобы фок не давал судну возможности слишком сильно броситься к ветру. Когда судно начнет приводиться, подбирают шкоты остальных парусов, следя, чтобы судно не слишком резко шло на ветер. При необходимости увалиться действуют в обратном порядке вначале растравливают грот и бизань-гика- шкоты и перекладывают руль под ветер. Если в результате этого судно под ветер не пойдет или пойдет очень медленно, что часто наблюдается на рыскливых судах, убирают бизань. Передние паруса держат наполненными с туго выбранными шкотами. Когда судно увалится до бакштага, травят фока-гика-шкот на шхуне и брасопят на бакштаг реи на баркентине. Поворот на парусном судне. Под поворотом на парусном судне понимают такое изменение направления движения судна, при котором изменяется галс. Различают два вида поворотов на парусном судне 1) поворот оверштаг, когда судно пересекает линию ветра носом 9 АИ. Цурбан. 129 2) поворот через фордевинд», когда линия ветра пересекается кормой. Лавировка. Естественно, что парусное судно немо жет двигаться прямо против ветра. Если при движении к какому-то определенному пункту судно встречает противный ветер, то оно вынуждено для достижения цели двигаться по ломаной линии (курсами бейдевинд), изменяя на каждом отрезке этой линии свой галс. Эти отрезки пути иногда называют «галсами». Такое движение парусного судна и называется лав и ров кой рис. 72). Рис. 72. Судно идет в лавировку. Лежание в дрейфе Иногда на парусном судне встречается необходимость остановить движение судна, не убирая парусов. Например, в ожидании улучшения видимости при подходе к узкости, при падении человека за борт и т. п. Остановка судна в таких случаях осуществляется с помощью особого маневра, называемого лечь в дрейф. Прилежании в дрейфе паруса располагаются таким образом, что одна часть их работает на передний хода вторая — на задний ход. Для продолжения движения нужно сняться с дрейфа, те. расположить паруса так, чтобы вновь все работали на передний ход. § 19. ДЕЙСТВИЕ ВЕТРА НА ПАРУСА. ЦЕНТР ПАРУСНОСТИ. ЦЕНТР БОКОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Маневренные качества парусного судна прежде всего зависят от взаимного расположения центра парусности 130 и центра бокового сопротивления, поэтому следует кратко остановиться на определении этих понятий. Центром парусности (Ц. П) какого-либо паруса называется точка приложения равнодействующей всех сил ветра, действующих на каждую отдельную часть данного паруса. Говоря о центре парусности судна в целом, подразумевают точку приложения равнодействующей всех сил ветра, действующих на общую площадь парусов данного судна. Сравнительно небольшая площадь каждого отдельного паруса позволяет считать, что давление ветра распределяется равномерно по всей площади паруса. Давление ветра на парус можно изобразить силой, приложенной к центру парусности данного паруса. Предположим, что прямая АВ (рис. 73) изображает сечение како го-либо паруса, точка О — центр его парусности, а отрезок ОС направление и силу ветра, действующего на данный парус. Разложим силу ОС на две составляющих силу ОА, направленную вдоль сечения паруса, и силу О перпендикулярную ей, и проанализируем действие этих сил на судно. Сила ОА, направленная вдоль сечения паруса, будет скользить по его поверхности, не оказывая никакого влияния на судно, и поэтому в дальнейшем можно ее не рассматривать. Остается сила О которую, в свою очередь, разложим на две составляющих О направленную вдоль диаметральной плоскости судна, и силу ОЕ, перпендикулярную ей. Первая из этих сил — сила О будет стремиться двигать судно вперед, те. будет являться 9* 131 Рис. 73. Действие ветра на парус. полезной силой, вторая сила ОЕ будет стремиться дать судну боковое движение, те. дрейф. Известно, что продольная поверхность подводной части корпуса судна намного превышает его поперечную поверхность, а поэтому сила ОЕ будет встречать значительно большее сопротивление воды и частично им погашаться. Оставшаяся часть силы ОЕ будет давать судну некоторое боковое движение (дрейф. Ранее упоминалось, что сравнительно небольшая площадь отдельного паруса практически позволяет считать, что давление ветра по поверхности паруса распределяется равномерно. Следовательно, центр парусности всякого паруса будет совпадать с центром его тяжести. Рассмотрим, как определяется положение центра парусности отдельных парусов, а также положение общего центра парусности парусного судна. 1. Центр парусности треугольного паруса расположен на пересечении его медиан (риса. Графически центр парусности треугольного паруса находится следующим образом. Разделив стороны паруса АВ и ВС пополам, обозначим полученные точки буквами D и Е Соединим вершину паруса Ас точкой Е а вершину С сточкой. Пересечение линий АЕ и Си даст местонахождение центра парусности треугольного паруса. 2. Чтобы графически найти положение центра парусности четырехугольного косого паруса, сделаем следующее построение (рис. б. Разделим две противоположные стороны паруса ВС и А пополам и обозначим полученные точки буквами Е и F. Соединим точку Е с вершинами Аи а точку F — сверши нами В и С. На линиях АЕ и Е отложим от точки Е отрезки, равные 1 / 3 длины этих линий и обозначим полученные точки буквами k и l. На линиях В и С отложим от точки отрезки, равные 1 / 3 длины этих линий и обозначим полу Риса. Центр парусности треугольного паруса. ченные точки буквами тип Соединим точку k сточкой, а точку l сточкой т На пересечении линий тип будет располагаться центр парусности четырехугольного косого паруса. 3. Чтобы найти положение центра парусности прямого паруса, делается следующее построение (рис. в. Разделив пополам оба основания Аи ВС, проведем ось симметрии паруса Е Соединим точку Е с вершиной Аи точку F с вершиной С На линии АЕ отложим от точки Е отрезок, равный 1 / 3 длины этой линии, и обозначим полученную точку буквой k. На линии С отложим от точки F отрезок, равный 1 / 3 длины этой линии, и обозначим полученную точку, буквой l. Соединим точку k сточкой. Пересечение линии kl с осью симметрии Е дает местоположение центра парусности прямого паруса. 4. Чтобы определить положение центра парусности судна в целом, вычерчивают в произвольно взятом масштабе судно со всеми парусами (рис. 75). Проводят также произвольно горизонтальную ось АО и вертикальную ось ВОЗа горизонтальную ось обычно принимают действующую ватерлинию. Вертикальную ось удобнее проводить так, чтобы она не делила судно на две части, а располагалась с одной из сторон чертежа судна. Обе оси разбивают на части в том же масштабе, в каком вычерчено судно. Определив положение центра парусности каждого паруса способами, указанными выше, наносят их на чертеж. Затем составляют таблицу для вычисления последующей форме 133 Рис. б. Центр парусности косого четырехугольного паруса. Название парусов Кливер Площадь парусов м Расстояние Ц.П.от оси АО м 45 | 4,5 ΣS Момент М) относительно оси (АО) 202,5 М Расстояние Ц.П. от оси ВО м 30 Момент М) относительно оси ВО 1350 МВ первой колонке проставляют названия всех парусов. Во второй колонке — площадь каждого паруса в мВ третьей колонке — расстояние в метрах от Ц. П. Рис. в. Центр парусности прямого паруса. каждого паруса до оси АО снятые с чертежа. В четвертой колонке проставляют момент каждого паруса относительно оси АО полученный в результате умножения площади паруса на расстояние его Ц. Пот оси АО. В пятой колонке проставляют расстояния от Ц. П. каждого паруса до оси ВО снятые с чертежа. В шестой колонке проставляют момент каждого паруса относительно оси ВО полученный в результате умножения площади паруса на расстояние его Ц. Пот оси ВО. Затем складывают по вертикали цифры, записанные во второй, четвертой и шестой колонках, и получают во второй колонке—сумму площадей всех парусов ΣS; в четвертой колонке — сумму моментов М всех парусов относительно оси АО в шестой колонке — сумму моментов М всех парусов относительно оси ВО. Разделив сумму моментов относительно оси АО на общую площадь парусности М , получают расстояние 134 общего Ц. Пот оси АО Разделив сумму моментов относительно оси ВО на общую площадь парусности М , получают расстояние общего Ц. Пот оси ВО Эти расстояния наносят на чертеж по осям АО и ВО считая от точки О и получают две точки Си. На пересечении перпендикуляров, восстановленных в точках Си к осям АО и ВО и будет находиться общий Ц. П. судна. Рис. 75. Определение Ц. П. судна. Положение общего центра парусности судна не является неизменным. Его перемещение осуществляется очень легко путем постановки или уборки части парусов или даже путем растравливания шкотов отдельных парусов, так как при растравленных шкотах паруса становятся по ветру и перестают работать. Второй точкой, с положением которой связана маневренность парусного судна, является центр бокового сопротивления (Ц. Б. С ) . 135 При разложении силы ветра, действующей на паруса, было указано, что под действием одной из составляющих этой силы, направленной перпендикулярно к диаметральной плоскости, судно будет стремиться передвигаться в боковом направлении. При этом продольная поверхность подводной части судна будет встречать сопротивление масс воды, действующих на погруженную вводу продольную поверхность судна в направлении, обратном тому, по которому судно будет стремиться передвигаться. Рис. 76. Центр бокового сопротивления. Рис. 77. Перемещение судна под действием силы, приложенной к Ц. Б. С. Точка приложения равнодействующей всех сил давления воды на продольную поверхность погруженной вводу части корпуса судна при его боковом перемещении называется центром бокового сопротивления рис. 76). Положение центра бокового сопротивления совпадает с положением центра тяжести погруженной вводу части диаметральной плоскости. Если к центру бокового сопротивления приложить какую-либо силу F (рис. 77), действующую перпендикулярно диаметральной плоскости судна аа, то судно под действием этой силы будет передвигаться так, что положение диаметральной плоскости сохранится параллельным первоначальному, те аа || а 1 а 1 || а 2 а 2 . 136 Положение центра бокового сопротивления постоянно приданной осадке судна. При изменении осадки, крена, а также дифферента, положение Ц. Б. Сменяется с увеличением осадки Ц. Б. С. понизится, с уменьше- Рис. 78. Изменение Ц. Б. Сот изменения дифферента. нием — повысится. Очевидно, что если судно получает дифферент нанос, центр бокового сопротивления сместится к носу, а если судно получит дифферент на корму, центр бокового сопротивления сместится к корме (рис. 78). При изменении крена положение Ц. Б. С. изменяется весьма сложно и зависит от обводов подводной части корпуса и величины его. Так как центр парусности всегда располагается выше центра бокового сопротивления, а силы, действующие на эти точки, направлены в противоположные стороны, действия этих сил создают крен судна, те. отклоняют диаметральную плоскость от отвесной линии. Таким образом, Рис. 79. Угол крена. углом крена называется угол θ, образованный диаметральной плоскостью судна и отвесной линией (рис. 79). 137 Рассмотрим, какое влияние оказывает взаимное расположение центра парусности и центра бокового сопротивления на маневренные качества судна. Для этого спроектируем обе эти точки на линию, полученную от пересечения диаметральной плоскости судна с действующей ватерлинией, и построим силы, приложенные к ним Проанализируем, как будет вести себя судно в случаях а) если Ц. П. располагается впереди Ц. Б. С. риса б) если Ц. П. располагается позади Ц. Б. С. рис. 80, б. Рис. 80. Влияние взаимного расположения Ц. Б. Си Ц. П. на маневренные качества судна. Очевидно, что в первом случае нос судна будет идти под ветер, те. судно будет уваливаться, или, как говорят, обладать «увальчивостью». Во втором случае нос судна будет итти на ветер те судно будет приводиться, или обладать «рыскливостью» Таким образом, рыскливость и увальчивость парусного судна являются следствием определенного взаимного расположения центра парусности и центра бокового сопротивления. 138 Существует и ряд других причин, вызывающих явление рыскливости парусных судов. Первой из этих причин является то, что парусные суда, как правило, имеют крен. Как известно из теории корабля, каждое судно, имеющее крен, на ходу стремится идти носом в сторону повышенного борта, те. в каждом конкретном случае парусное судно стремится итти в сторону наветренного борта. В результате этого судно приобретает рыскливость. Второй причиной, вызывающей рыскливость парусного судна, является то обстоятельство, что центр парусности при крене выходит из вертикальной плоскости, в которой остается центр бокового сопротивления. В этом случае тяговая сила составит по отношению к силе бокового сопротивления парусил, стремящуюся развернуть судно в сторону ветра. Третьей причиной, вызывающей рыскливость парусного судна, является то, что тяговая сила создает дифферент судна нанос. Вследствие этого центр бокового сопротивления перемещается вперед, опережая иногда центр парусности, что также вызывает рыскливость судна. Таким образом, становится ясным, что чем сильнее ветер, тем больше увеличивается рыскливость парусного судна. В силу перечисленных обстоятельств при проектировании парусных судов центр парусности обычно располагают несколько впереди центра бокового сопротивления. При этом на судах с прямым вооружением, ввиду меньшего перемещения центра парусности, его выносят несколько меньше вперед от центра бокового сопротивления, чему судов с косым вооружением. В среднем, это расстояние устанавливается для судов с прямым вооружением 0,067L (L — длина судна, а для судов с косым вооружением — 0,039 L. Как рыскливость, таки увальчивость, строго говоря, являются отрицательными качествами парусного судна Чрезмерная рыскливость и увальчивость должны быть устранены путем изменения площади носовой или кормо- 1 В томи в другом случае необходимо действовать рулем, чтобы добиться перемещения судна по прямой линии. Всякое же отклонение руля от прямого положения вызывает потерю скорости хода. 139 Правильное положение паруса при курсе бейдевинд характеризуется тем, что парус около передней шкаторины слегка дрожит, ноне заполаскивает. При курсе фордевинд паруса теоретически должны располагаться под прямым углом к диаметральной плоскости судна. Однако в практике такого положения обычно добиться не удается, так как паруса лягут на снасти стоячего такелажа (ванты, фордуны) раньше, чем займут требуемое положение. Поэтому, ложась на фордевинд, нужно травить гика- шкоты настолько, чтобы гик не ложился на снасти стоячего такелажа своей мачты. Курс фордевинд невыгоден для парусных судов, так как при нем передние паруса перекрываются задними и работает лишь часть парусов. Идя на фордевинд на шхунах, для увеличения площади работающих парусов иногда располагают паруса бабочкой, те. фок выносят на один борта грот — на другой. Если имеется при этом бизань, ее рекомендуется убрать совсем, чтобы переместить центр парусности ближе к носу судна. В таком положении судно будет меньше рыскать и легче удерживается на курсе. Расположение парусов на трехмачтовой баркентине Как известно, баркентина представляет собой судно со смешанным вооружением, те. она имеет косые и прямые паруса. Наивыгоднейшее расположение косых парусов относительно ветра на баркентине при различных курсах ничем не отличается от расположения этих же парусов на шхуне. Поэтому здесь остановимся лишь на вопросе правильного расположения прямых парусов относительно ветра. При курсах галфинд и бакштаг реи трехмачтовой баркентины должны быть обрасоплены так, чтобы они делили пополам угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью судна. При курсе фордевинд реи располагаются под прямым углом к диаметральной плоскости судна. При курсе бейдевинд на баркентинах, а также и на шхунах паруса должны располагаться так, чтобы не 141 вой парусности или изменением дифферента, если это возможно. Однако незначительная рыскливость не только допустима, но и желательна, так как она облегчает выполнение поворота оверштаг, о чем будет сказано в дальнейшем. Нормальной считается такая рыскливость, когда при полной парусности, всех правильно поставленных парусах и руле, незначительно положенном (около четверть борта) под ветер, судно, идя курсом бейдевинд, будет передвигаться по прямой линии. |