Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Концепции регламентирования и обеспечения маневренных качеств судов 13
Глава 2. Существующие способы обеспечения маневренных качеств судов внутреннего и смешанного плавания при их проектировании 21
Глава 3. Принципы построения метода выбора и расчета движительно-рулевого комплекса, обеспечивающего судну заданные маневренные качества. Корпусные диаграммы судов 28
Глава 4. Разработка метода выбора и расчета движительно-рулевого комплекса, обеспечивающего судну регламентируемые маневренные характеристики 43
4.1 Поворотливость судна 43
4.2 Устойчивость судна на прямом курсе 46
4.3 Управляемость судна при ходе с неработающими движителями 50
Глава 5. Динамические характеристики управляемости судна на переднем ходу 53
5.1 Начальная поворотливость 53
5.2 Одерживание поворота 57
5.3 Эксплуатационная устойчивость движения судна на заданном курсе 67
Глава 6. Управляемость на заднем ходу 90
Глава 7. Характеристики движительно-рулевых комплексов судов внутреннего и смешанного плавания 103
Заключение 120
Библиографический список 121
Приложения. 131
- Существующие способы обеспечения маневренных качеств судов внутреннего и смешанного плавания при их проектировании
- Устойчивость судна на прямом курсе
- Управляемость судна при ходе с неработающими движителями
- Эксплуатационная устойчивость движения судна на заданном курсе
Введение к работе
В рамках общей проблемы безопасности плавания судов проблема обеспечения их маневренных качеств представляет собой одну из наиболее важных и сложных.
По данным международной статистики навигационные аварии: столкновения, навалы, удары и посадки на мель, т.е. аварии, связанные с низкими маневренными качествами судов или с маневрированием, не соответствующим из-за этого навигационной обстановке, составляют на морском флоте более 2/3 от общего числа аварий. Из них столкновения судов составляют около 25%, т.е. около 15% от общего числа аварий. По данным статистического исследования, выполненного ЛИВ Том по материалам 2280 аварий и аварийных происшествий на флоте внутреннего и смешанного "река-море" плавания в Европейской части России за 20-летний период с 1970 по 1990 г.г. [55], навигационные аварии грузовых судов и толкаемых составов составили 95 % от общего числа аварий и, в том числе, столкновения - 27%, удары и навалы - 54%, посадки на мель - 19%.
В то же время, не взирая на огромную роль маневренных качеств судов в обеспечении безопасности плавания и очевидную необходимость их регламентирования и обеспечения, до настоящего времени ни одно Классификационное общество из числа входящих в МАКО, кроме Российского Морского Регистра Судоходства, практически вообще не уделяло внимания маневренным качествам судов. Единственные попытки повлиять на маневренные качества судов содержатся только в Правилах Германского Ллойда и det Norske Veritas в виде нормативов для площади руля.
IMO занялась проблемой маневренных качеств судов лишь в 1968г. после аварии супертанкера "Torry Canyon", вызвавшей огромные убытки и неисчислимые экологические последствия (Resolution 160. IMO A/ES IY. 1968.) И только в последние 10-12 лет IMO стала уделять внимание этой проблеме (Resolution 751А 1993), хотя и значительно меньшее, чем она того заслуживает.
Для того, чтобы проанализировать сегодняшнее состояние проблемы оценки, регламентирования и обеспечения маневренных качеств судов при их проектировании и наметить пути ее решения, необходимо прежде всего раскрыть объективные причины недостаточного участия IMO, Классификационных обществ, Речного Регистра в решении этой проблемы.
В общем случае оценка, регламентирование и обеспечение при проектировании какого-либо качества любого изделия начинается с установления некоторых граничных, предельно допустимых или критических ситуаций, за пределами которых для рассматриваемого изделия наступают нежелательные последствия.
Применительно к судну в качестве таких нежелательных последствий, в первую очередь, выступает нарушение безопасности плавания, аварийные ситуации, аварии. Вследствие этого в основе оценки и регламентирования любого мореходного качества судна, обеспечивающего его безопасность, будь то плавучесть, остойчивость, прочность или любое иное, лежит анализ действительных или моделируемых критических, т.е. аварийных ситуаций. Такой подход позволяет установить причины возникновения опасности, ее симптомы, границы допустимых воздействий и реакций. Затем вводятся критерии, позволяющие численно оценить степень приближения данного качества к опасному пределу, и нормативы, обеспечивающие безопасность плавания. В качестве примера можно привести последовательность анализа ситуации (действительной или моделируемой) при рассмотрении остойчивости судна (блок-схема рис.1).
Нормативы внешнего воздействия.
Нормативы конструктивных особенностей и нагрузки.
Рис. 1 Блок-схема анализа остойчивости судна
В основе оценки и регламентирования маневренных качеств судов также должен был бы лежать анализ обычных и критических ситуаций и реакции судна на те или иные внешние воздействия или внешние обстоятельства. Однако, в этом случае последовательность анализа, которая может быть представлена блок-схемой рис.2, существенно отличается от последовательности приведенного выше анализа остойчивости судна (блок-схема рис.1)
Реакция судоводителя
Судно, как объект управления
Действия системы судно-судоводитель
Рис.2 Блок-схема анализа маневрирования судна.
Как видно из рис.2, действия судоводителя при маневрировании судна, которые всегда носят индивидуальный, субъективный характер, вклиниваются между внешним воздействием и реакцией судна, вследствие чего выделить в реакции системы судно-судоводитель реакцию самого судна в общем случае оказывается сложно, а часто, и невозможно. В результате оказывается невозможной и прямая оценка маневренных качеств судна как объекта управления, их достаточности для обеспечения безопасности судна в рассматриваемой ситуации.
Положение усугубляется еще и тем, что на практике анализ маневрирования в той или иной и, особенно, в аварийной ситуации сводится, как правило, не к анализу свойств судна, их соответствия ситуации, а к анализу действий судоводителя, их' соответствия МППСС, Правилам плавания, хорошей морской или речной практике и т.д. и т.п. и, практически, никогда не содержит анализа собственно маневренных качеств судна.
В качестве характерного примера такого подхода к анализу аварийной ситуации можно привести широко известное в мировой морской практике столкновение пассажирских лайнеров «Стокгольм» и «Андрея Дориа» 25 июля
1956 года и гибель последнего. В расследовании гибели суперсовременного пассажирского лайнера участвовали лучшие морские эксперты мира. И все они искали причины аварии только в тех или иных действиях судоводителей. Маневренные качества обоих судов не рассматривались и их соответствие требованиям безопасности во внимание не принималось.
В действительности же, в критической ситуации, когда расстояние между судами составляло около 2 миль, и «Стокгольм» шел на пересечение курса «Андреа Дориа», капитан «Андреа Дорна» был вынужден отказаться от реверса, понимая его бесполезность. Путь выбега его судна при экстренном торможении составлял не менее трех миль т.е. 35(!) длин судна (почти в 2,5 раза больше существующего норматива «Interim Standards» ІМО). Можно полагать, что если бы путь выбега «Андреа Дориа» хотя бы удовлетворял нормативу «Interim Standards» (15 длин судна), который и без того считается излишне либеральным, то столкновения можно было бы избежать или его последствия могли бы быть не такими ужасными.
Тем не менее, как и в большинстве подобных случаев, анализ маневренных качеств судна, их соответствия требованиям безопасности, их роли в данной ситуации не производился.
Такое отношение к роли маневренных качеств в обеспечении безопасности плавания судов свойственно широким судоводительским кругам.
Так, в известной монографии А.Б.Юдовича «Предотвращение навигационных аварий морских судов» [95] перечислены 10 возможных причин столкновений судов: различная интерпретация ситуации на встречных курсах, ошибочная оценка ситуации и вероятных действий другого судна, нарушения при обгоне, чрезмерная скорость в стесненных условиях, нарушения при плавании в узкостях, неудовлетворительное наблюдение, запоздалый маневр, неиспользование или неправильное использование РЛС, неучет или ошибочная оценка гидрометеорологических условий, столкновения из-за выхода из строя рулевого устройства.
Как не трудно заметить, плохие маневренные качества судов в этом перечне причин столкновений вообще не фигурируют.
В то же время в исследовании Nobukava [105], построенном по данным Японской Ассоциации морских лоцманов, и послужившем затем основой IMO "Interim Standards for Ship Manoeuvrability" (Резолюция IMO A-751, 1993) плохая управляемость рассматривается как один из основных факторов, делающих судно объективно опасным для других судов.
Выходом из сложившегося противоречия, связанного с невозможностью разделить в реальной системе последствия поведения человека-оператора и поведения судна как объекта управления, может быть только формализация процесса маневрирования судна, исключающая из рассмотрения субъективные действия судоводителя.
В этом случае блок-схема построения системы регламентирования маневренных качеств судов могла бы быть представлена в виде:
Рис.3. Блок-схема анализа маневренных качеств судов.
Предлагаемая схема носит общий характер и каждый из ее блоков нуждается в детальной проработке применительно к каждой конкретной ситуации, к каждому конкретному случаю маневрирования судна. Наибольшие трудности в этой схеме регламентирования и обеспечения маневренных качеств судов представляют формализация внешних воздействий, внешней обстановки и управления.
Основной задачей диссертационной работы являлась попытка найти решение задачи обеспечения безопасности плавания судов в рамках второго, третьего и четвертого блоков, задавая определенные виды управления, исследуя реакцию судна на эти управления и выбирая наиболее рациональные критерии для оценки реакции судна на задаваемые управления.
Проблема формализации внешних воздействий на судно и внешней обстановки, равно как и проблема назначения нормативов, в диссертации не рассматривалась.
Исследованию проблем управляемости судов внутреннего и смешанного "река-море" плавания посвящено большое число работ отечественных и зарубежных ученых, одно перечисление имен которых заняло бы несколько страниц. Здесь необходимо упомянуть вклад в эту область науки А.М.Басина, А.В.Васильева, А.Д.Гофмана, С.Б.Ольшамовского, В.Г.Павленко, Р.Я.Першица, Л.М.Рыжова, Е.Б.Юдина, M.Hirano, S.Inoue, H.Schmidt-Stiebitz и других.
Главной проблемой теории управляемости судов и, особенно, судов внутреннего и смешанного "река-море" плавания сегодня остается разработка методов оценки управляемости, создание критериев, определяющих отдельные маневренные характеристики и методов их расчета, нормирование управляемости как мореходного качества, обусловливающего безопасность плавания судов.
Диссертационная работа посвящена решению ряда вопросов этой проблемы, причем основное внимание в ней уделено разработке методов оценки управляемости, выбора и расчета ее критериев.
Основные задачи и этапы исследования.
Существующие способы обеспечения маневренных качеств судов внутреннего и смешанного плавания при их проектировании
Сложившаяся в течение многих десятилетий практика проектирования судов внутреннего и смешанного плавания свидетельствует о том, что задача обеспечения маневренных качеств проектируемого судна возникает перед проектантом, как правило, лишь после того, как закончены этапы проектирования, обеспечивающие ходовые качества судна, т.е. когда завершены построение теоретического чертежа, выбор двигателя и проектирование движителя. Таким образом, к моменту решения задачи обеспечения судну заданных техническим заданием маневренных качеств в распоряжении проектанта остается только выбор типа средств управления, в свою очередь, ограниченный типом устанавливаемого движителя. На рис. 2.1 показана схема наиболее распространенных сочетаний типов движителей и средств управления современных судов внутреннего и смешанного плавания.
В период до 70-х годов возможности выбора вообще ограничивались, в основном, правой частью схемы. Существенное расширение возможностей выбора произошло в 60-х годах с появлением насадок как элемента движителя, сначала неподвижных, а затем и поворотных. Широкое применение в качестве движителей гребных винтов в насадках привело к появлению целого ряда новых типов движительно-рулевых комплексов, обладающих специфическими особенностями, не свойственными обычным средствам управления. Соответственно, маневренные качества судов, оборудованных новыми движительно-рулевыми комплексами, стали существенно отличаться от маневренных качеств обычных судов.
Сказанное крайне усложнило положение проектантов, особенно, если учесть, что в отсутствие четко сформулированных требований к маневренным качествам судов, сами технические задания на их проектирование содержали, как правило, недостаточно четкие определения.
Из числа методов, применявшихся в этих условиях для обеспечения маневренных качеств проектируемых судов следует прежде всего отметить простейший из них - метод прототипа. При проектировании по этому методу в качестве прототипа для выбора средств управления обычно принимается судно, имеющее сходное назначение, близкие главные размерения и скорость. Важную роль при этом играют традиции проектирования, сложившиеся на протяжении длительного времени в той или иной проектной организации. Позволяя использовать опыт проектирования, постройки и эксплуатации лучших судов, метод прототипа, в то же время, не может не служить тормозом на пути внедрения новых, более совершенных средств управления. Начавшееся в 70-х годах широкое строительство новых типов большегрузных судов и танкеров внутреннего и смешанного плавания, гигантских толкаемых составов, 3-х и 4-х палубных речных пассажирских лайнеров, скоростных пассажирских судов на крыльях и на воздушной подушке, способных эксплуатироваться в сложных навигационных условиях внутренних водных путей, заставило проектантов перейти к экспериментальному выбору оптимальных средств управления. В исследовательских организациях, на опытных базах проектантов испытывались десятки крупномасштабных моделей судов и составов с самыми различными вариантами движительно-рулевых комплексов. Однако и этот весьма дорогостоящий путь не всегда давал желаемые результаты. Масштабный эффект, связанный с неизбежным различием коэффициентов нагрузки движителей натуры и модели, приводил к значительным различиям в их поворотливости и устойчивости на курсе и, соответственно, к определенным просчетам в оценке маневренных качеств проектируемых судов.
С внедрением в практику проектирования расчетных методов оценки и моделирования маневренных качеств судов основным методом выбора средств управления стал метод вариантных поверочных расчетов. Однако и этот метод нельзя было бы назвать идеальным вследствие недостаточной точности базы данных математического моделирования. Кроме того, как всякий вариантный метод, он требует большого объема вычислительной работы. Естественно, что интерес проектантов всегда вызывала возможность создания метода прямого проектирования движительно-рулевого комплекса, обеспечивающего судну заданные маневренные качества.
Первая попытка создания такого метода была предпринята Р.Я.Першицем [61, 62]. Принцип предложенного им метода заключается в построении так называемой «кривой вторых критических точек». Здесь под второй критической точкой подразумевается такая установившаяся циркуляция судна, при которой угол атаки руля OIR И, соответственно, его подъемная сила равны нулю. Угол перекладки руля 8R, соответствующий нулевому углу атаки руля определяется из уравнения
Устойчивость судна на прямом курсе
Устойчивость на курсе - одна из самых сложных и наименее определенных маневренных характеристик судна.
Наиболее четко определено понятие теоретической устойчивости движения судна на прямом курсе, рассматриваемое с позиций теории устойчивости Ляпунова, т.е. устойчивости неуправляемого прямолинейного движения судна с неподвижным рулем, установленным с так называемым "истинным нулевым углом перекладки". Диаграммы управляемости теоретически устойчивого и теоретически неустойчивого на прямом курсе судна, построенные относительно истинного нуля перекладки руля, приведены на рис.4.3. численной характеристикой теоретической устойчивости (неустойчивости) судна на прямом курсе является производная dco/dS , т.е. наклон диаграммы управляемости судна в точке 5 = 0,03 = 0.
Величина этой производной, достаточно просто определяемая с помощью линеаризованной математической модели судна, с большим трудом поддается определению при натурных испытаниях неустойчивых на курсе судов, требуя для построения участка диаграммы OCD специальной аппаратуры (авторулевого, обеспечивающего движение судна с заданной постоянной угловой скоростью). Самое же главное заключается в отсутствии видимой связи между теоретической устойчивостью движения судна с неподвижным рулем и безопасностью управляемого движения судна при его удержании на прямом курсе, что затрудняет использование показателей теоретической устойчивости для оценки этой важнейшей маневренной характеристики судна.
В связи с этим рядом исследователей для оценки устойчивости судна на курсе было использовано понятие частоты автоколебательного процесса удержания неустойчивого судна на прямом курсе, т.е. частоты перекладок руля, используемых человеком-рулевым в этом процессе. При этом была сделана попытка установить однозначную связь между показателями теоретической устойчивости с одной стороны и частотой процесса удержания судна на прямом курсе с другой. С этой целью в качестве параметра, характеризующего теоретическую устойчивость была принята косвенно связанная с упомянутой выше производной dco/dSs=0 высота петли диаграммы управляемости т.е. величина ю0, или обратная ей величина R/L=l/co0 относительного радиуса установившейся циркуляции судна с непереложенным рулем 5=0. Несмотря на косвенный характер связи величин dco/dSL и ш0, эта попытка оказалась достаточно перспективной. Т. В. Соболевым теоретически [78], и А.Д. Гофманом экспериментально [20] было подтверждено наличие корреляции между величиной со0 и частотой п перекладок руля при удержании неустойчивого судна на прямом курсе. В исследованиях [20] рис.11 показано существование этой корреляции для судов внутреннего и смешанного плавания. Полученные результаты позволили рассматривать величину 0 как условный критерий для оценки устойчивости судов на курсе. Эта точка зрения была принята ведущими специалистами в области управляемости судов (Е.Б.Юдин, Р.Я.Першиц [61]). Величина 0 была введена в качестве критерия для оценки устойчивости судов на курсе в РТМ212.0137-86, а затем в неявной форме - в Правилах Российского Регистра Судоходства. В обоих документах, а также в [61] в качестве общепринятого норматива, принимается величина ю0=0,2, обеспечивающая по данным практической эксплуатации судов удовлетворительную устойчивость судна на курсе. При этом необходимо подчеркнуть, что величина со0 представляет собой не более, чем один из параметров статической характеристики судна и не учитывает ни инерционных характеристик судна, ни производных угловой скорости и угла дрейфа, ни скорости перекладки руля, т.е. важнейших параметров, определяющих автоколебательный процесс удержания неустойчивого судна на прямом курсе. Попытка выполнить детальное исследование процесса ведения неустойчивого судна на прямом курсе и разработать метод его объективной оценки предпринята автором в 5-й главе диссертации. В то же время оценка устойчивости судна на курсе с помощью величины го0 остается обязательной в соответствии с РТМ212.013 7-86 и Правилами Российского Регистра Судоходства и осуществляется с помощью корпусной диаграммы способом, аналогичным описанному выше способу определения величины comax. Зная тип ДРК и рассчитав величину развиваемой им безразмерной поперечной силы CYR(co) при 5=0 и ряде значений со и соответствующих им на корпусной диаграмме значений рк и vK , можно построить кривую CYR(OD), точка пересечения которой с кривой С (со) определяет величину со0 при установке на судне ДРК данного типа (рис.4.4). И наоборот, для определения типа ДРК и параметров его работы, обеспечивающих судну устойчивость на курсе, зададим на оси абсцисс корпусной диаграммы необходимое значение безразмерной угловой скорости со0 и получим на кривой С (ю) значение той безразмерной поперечной силы, которую должен развивать ДРК при нулевом угле перекладки руля 5=0 и соответствующих значениях местного угла дрейфа (Зк и скорости натекания воды в районе ДРК VK, определенных в той же точке корпусной диаграммы.
Управляемость судна при ходе с неработающими движителями
Эта точка зрения, основанная на опыте судовождения, совпадает с результатами, полученными ранее А.Д.Гофманом. Как показано в [20, 21], у устойчивых на курсе судов, характеризуемых диаграммой управляемости, изображенной на рис, 4.3, процесс управления судном при его движении на прямом курсе и, соответственно, частота перекладок руля носят случайный характер и связаны со случайными внешними возмущениями.
У неустойчивых на курсе судов движение на прямом курсе представляет собой автоколебательный процесс, частота которого, в соответствии с данными Г.В.Соболева [77, 78], А.Д.Гофмана и других исследователей, связана с величиной ю0 безразмерной угловой скорости судна на установившейся циркуляции с непереложенным рулем, представляя собой характеристику данного судна.
Автоколебательный характер процесса ведения неустойчивого судна на прямом курсе подтверждается данными сопоставительного исследования этого процесса при управлении судном рулевым и авторулевым. Теоретическое исследование этого вопроса, выполненное Г.В.Соболевым [78], также подтвердило автоколебательный характер движения неустойчивых судов на прямом курсе. При этом было показано, что возникновение автоколебаний является следствием нелинейности самого объекта управления, а не способа ведения судна и что частота этого процесса функционально связана с величиной со0, являющейся свойством судна. Экспериментальное исследование, выполненное А.Д.Гофманом при испытаниях большого числа неустойчивых судов внутреннего и смешанного плавания, подтверждает существование этой связи [20, рис. 11]). Сказанное дает основание рассматривать среднюю частоту процесса удержания неустойчивого судна на прямом курсе как характеристику его устойчивости на курсе, как это было сделано в четвертой главе. В то же время необходимо отметить, что представление о наличии функциональной связи между средней частотой процесса управления неустойчивым на курсе судном и величиной ю0 не имеет достаточных оснований. Величина ю0 представляет собой один из параметров статической характеристики, не зависящий ни от инерционных характеристик судна, ни от производных угловой скорости и угла дрейфа, ни от скорости перекладки руля, т.е. от величин, в существенной степени определяющих процесс маневрирования при удержании судна на прямом курсе. Вследствие этого величина со0 принятая в Российских национальных документах в качестве критерия для оценки устойчивости судна, определяющего частоту процесса управления при удержании судна на прямом курсе, может рассматриваться в этом качестве лишь как условная.
Ответ на вопрос об оценке эксплуатационной устойчивости может быть получен только путем исследования процесса маневрирования при удержании судна на прямом курсе.
Первые попытки изучения поведения судна вблизи прямого курса были связаны с исследованием его движения на фазовой плоскости со = f (со). Пример фазового портрета судна как автономной динамической системы приведен на рисунке 5.8, который представляет процессы самопроизвольного уклонения судна к устойчивым установившимся циркуляциям при различных значениях угла перекладки руля. На этом же рисунке показана соответствующая статическая характеристика судна (диаграмма управляемости).
При этом предполагалось, что фазовый портрет такого вида определяет все переходные процессы, происходящие при удержании судна вблизи прямого курса. Исследования, выполненные нами путем численного решения во времени полной системы уравнений движения судна, показали ошибочность этого утверждения, не учитывающего, в частности, ускорений, возникающих при перекладках руля. На рис. 5.9 представлена последовательность графиков со = fj (ю) - со = f2 (9) - со = f3 (t), характеризующих изменение углового ускорения с углом курса и временем при движении изображающей точки вдоль фазовых траекторий с малыми углами перекладки руля. Очевидна чрезмерная затянутость движения при уклонении от неустойчивых положений равновесия, вследствие чего одерживание уклонения не может не сопровождаться очень большими углами зарыскивания.
Отсутствие в настоящее время единой точки зрения на проблему оценки и обеспечения эксплуатационной устойчивости на курсе лишний раз свидетельствует о ее сложности. В то же время наличие большого числа параметров, с одной стороны определяющих процесс маневрирования судна при удержании его на прямом курсе (допускаемые углы уклонения от курса, углы перекладки руля, углы упреждения), а с другой стороны характеризующих качество процесса (частота перекладок руля, углы зарыскивания) затрудняет чисто теоретический подход к решению этой проблемы.
Поэтому в качестве основного пути для определения понятия эксплуатационной устойчивости судна на курсе и выделения параметров, на базе которых было бы возможно построение критерия эксплуатационной устойчивости судна или хотя бы, для начала, способа ее оценки, нами было принято сочетание анализа статистических данных натурных испытаний судов и теоретического исследования маневрирования неустойчивых на курсе судов при удержании на заданном курсе.
Эксплуатационная устойчивость движения судна на заданном курсе
По данным натурного эксперимента и наблюдений амплитудные значения курсового угла при удержании судов на заданном курсе лежат в очень узком диапазоне 6укл=0,9о-1,2 (рис. 5.22). На всех графиках рис. 5.18-5.22 нанесены соответствующие рассмотренным судам натурные значения частот перекладок руля. Нетрудно заметить, что именно этим натурным значениям частот перекладок руля соответствует практически совпадающий с натурным для этих судов диапазон расчетных значений 9укл=1,20-1,3. Совпадение расчетных и натурных параметров процесса маневрирования при удержании судна на заданном курсе, полученное, таким образом, для рассмотренного ряда серийных судов внутреннего и смешанного плавания подтверждает адекватность предлагаемого способа оценки эксплуатационной устойчивости.
Таким образом, частоту перекладок руля, соответствующую определенному значению угла 0укл, можно было бы рассматривать как критерий для оценки эксплуатационной устойчивости судна. В то же время, рассматривая данные по большому числу судов, можно убедиться в том, что значения 6укл лежат у разных судов в достаточно широком диапазоне и инструментом для оценки эксплуатационной устойчивости судна должна служить не конкретная точка, а вся кривая п=(0укл, 0упр).
Сравнивая зависимости вида п=Т(6укл, 0упр), можно говорить о качестве процесса удержания судна на прямом курсе. Так, например, судно пр.21-88 (рис. 5.22) можно удерживать на заданном курсе с частотой перекладок руля 2,5 мин"1 в диапазоне углов уклонения 1,2-1,3, используя для этого относительно позднее упреждение 9упР«0,5. В тоже время судно пр.576 можно удерживать на заданном курсе в тех же пределах уклонений только посредством раннего упреждения, причем этот процесс сопровождается чрезмерно высокой частотой перекладок руля, равной 6 мин" . Раннее упреждение требует от судоводителя особого внимания, что, совместно с высокой частотой перекладок руля ведет к большой утомляемости судоводителя.
Таким образом, характеристика вида п=ґ(9укл, 0УпР) отражает свойства собственно судна и может успешно использоваться для сравнительной оценки качества управления судном при удержании его на заданном курсе с помощью того или иного движительно-рулевого комплекса. Ее построение дает проектанту возможность решить задачу выбора ДРК, обеспечивающего судну заданный уровень эксплуатационной устойчивости на курсе. В то же время характеристика вида n=f(9yra, буп?) еще не может рассматриваться как численный критерий эксплуатационной устойчивости судна на курсе. Основанный на ее применении способ оценки эксплуатационной устойчивости на курсе носит поверочный характер и, соответственно, требует многочисленных расчетов. Его использование для оценки эксплуатационной устойчивости на курсе в натурных условиях крайне затруднительно, так как не позволяет в процессе испытаний выделить в поведении системы судно -конкретный рулевой искомые свойства собственно судна. Тем не менее, мы рассматриваем разработанный способ как шаг на пути создания численного критерия эксплуатационной устойчивости судна на курсе.
Управляемость судна при движении задним ходом ни IMO, ни национальными классификационными обществами, как регламентируемая маневренная характеристика, вообще не рассматривается. Главной причиной этого является практически полное отсутствие способности не только маневрировать, но и просто удерживаться на заданном курсе на заднем ходу у подавляющего большинства судов и, прежде всего, у судов, оборудованных рулями за гребными винтами. Кроме того, процесс динамического маневрирования судна при движении задним ходом чрезвычайно сложен и поддается исследованию с большим трудом.
В то же время суда, проходящие внутренними водными путями, при работе в узкостях, в акваториях портов, при шлюзовании зачастую вынуждены сталкиваться с необходимостью движения задним ходом. Маневрирование на заднем ходу при этом, как правило, сопровождается значительным ухудшением управляемости по сравнению с передним ходом, что во многих случаях приводит к возникновению аварийных ситуаций, ударам и навалам. Поэтому обеспечение маневренности на заднем ходу является одной из важнейших задач управляемости судна.
Из числа рассмотренных выше официальных документов, управляемость судна на заднем ходу регламентируется только в TRANS/SC.3/WP.3/R.60/Rev.l, и то одной только маневренной характеристикой - способностью удерживаться на заданном курсе на заднем ходу.
В действительности же, понятие управляемости судна на заднем ходу, также как и на переднем ходу, включает в себя целый ряд маневренных характеристик, таких как поворотливость, устойчивость на курсе, способность к одерживанию поворота и другие.
Анализ особенностей управляемости судна при движении задним ходом удобно начинать с рассмотрения статической корпусной кривой. Пример такой корпусной кривой, построенной для теплохода пр.2-95, приведен на рис.8.
