Особенности испытания судов, снабженных успокоителями бортовой качки. Методы и средства уменьшения качки судна при бурении на шельфе Устал от качки

Скуловые кили.

Скуловые кили - это длинные пластины, устанавливаемые в районе скулы по линии тока (рис.5.6). Представляя весьма простую конструкцию, не зани­мающую полезных объемов внутри корабля, и создавая вместе с тем заметный успокоительный эффект, скуловые кили получили самое широкое распространение и в настоящее время применяются во всех фло­тах мира.

Действие скуловых килей заключается в искусственном увеличении сопротивления качке, поэтому оно проявляется наиболее эффективно при больших амплитудах качки в зоне резонанса.

Рис. 5.6 . Скуловые кили

Обычно суммарная площадь скуловых килей берется от 2 до 4% от L В , высота килей от 0,3 до 1,2 м в зависимости от типа корабля, в сред­нем 3-5% от ширины корабля. Длина их обычно составляет от 25 до 75% от длины корабля. Место установки - скуловое закругление, при­чем так, чтобы кили не выступали за габариты миделя. Линия киля должна быть согласована с линией тока струй, определяемой испы­таниями модели.

Конструктивно кили выполняются в виде листа, установленного на ребро. При высоте киля, превышающей 400 мм, на свободную кромку листа ставится полосовое или полукруглое железо. При высоте киля более 600 мм киль выполняется в виде двугранника, внутрь которого для жесткости ввариваются ребра.

Влияние боковых килей на скорость хода судна невелико. Для быстроходных кораблей уменьшение скорости на тихой воде не превос­ходит 2-3%. На волнении же это уменьшение скорости еще меньше.

Боковые управляемые рули.

Боковые управляемые рули представляют крылья малого удлине­ния, которые выступают с обоих бортов из обшивки корабля и могут поворачиваться на баллерах (рис. 5.7). Баллеры через водонепроницаемые саль­ники проходят внутрь корпуса судна и вращаются при помощи спе­циального автоматически управляемого привода.

Рис.5.7. Боковые управляемые рули

Пусть корабль идет со скоростью v . При отклонении правого руля на угол ψ от среднего положения на нем развивается подъемная сила Р . Если на левом борту корабля симметрично расположен руль, отклоненный на такой же угол ψ , но в противоположную сторону, то на нем также должна развиться подъемная сила Р , однако направленная книзу (рис. 5.8). При этом возникает момент, который можно сделать противоположным по направлению возмущающему (в противофазе). Частота перекладки рулей делается равной частоте возмущающего момента, т.е. успокоитель можно настраивать. Управление перекладкой производится автоматически.

Эффективность таких успокоителей хорошая, но они занимают много места и очень дороги, поэтому применяются обычно на больших пассажирских лайнерах, совершающих плавание через океан.

Крупный недостаток этих успокоителей – это слабая эффективность на малых скоростях и невозможность работы на стоянке.

Рис. 5.8. Силы, возникающие на боковых рулях

Успокоительные цистерны.

Первыми успокоителями жидкостного типа были плоские цистерны, в которых находилась жидкость со свободной поверхностью (рис.5.9). За счет свободной поверхности уменьшалась остойчивость корабля, увеличивался период его свободных колебаний, и для корабля, расположенного лагом к волне, резонанс смещался в сторону более длинных, а сле­довательно, и менее крутых волн. Кроме того, поскольку длинные волны на нерегулярном волнении обладают меньшей повторяемостью, чем короткие, уменьша­лась вероятность наступления резонансного режима.

Рис.5.9. Плоские успокоительные цистерны

Дальнейшим развитием жидкостных успокои­телей являются пассивные цистерны. Они представляют своего рода гидравлический маятник, состоящий из соединенных между собой цистерн, расположенных у бортов корабля.

Различают цистерны первого и вто­рого рода. Цистерны первого рода (за­крытые) соединяются снизу жидкостным, а сверху воздушным каналами (рис. 5.10). У цистерн второго рода (открытых) так­же имеется воздушный канал, а вместо водяного канала делают отверстия в бортах, и жидкостное сообщение осу­ществляется через забортную воду (рис. 5.11). Та­ким образом, цистерны первого рода в случае необходимости могут быть использованы как топливные, а для цистерн второго рода такая возможность отсутствует.

Рис. 5.10. Пассивные цистерны первого рода Рис.5.11. Пассивные цистерны второго рода

Стабилизирующее действие пассивных цистерн основано на прин­ципе так называемого вторичного (или двойного) резонанса. Суть этого принципа заключается в следующем. При резонансе бортовой качки вынужденные колебания корабля отстают по фазе от возмущающей силы на 90°. Если период собст­венных колебаний жидкости в цистернах равен периоду собствен­ных колебаний корабля, то здесь также имеет место резонанс (вто­ричный) и колебания жидкости, в свою очередь, отстают на 90° от колебаний корабля. Таким образом, в рассматриваемом случае сдвиг фаз между колебаниями жидкости в цистернах и возмущаю­щим действием волны составляет 180°, в результате чего и создается стабилизирующий момент.

В настоящее время пассивные цистерны применяют редко из-за низкой эффективности на нерегулярном волнении, увеличения амплитуд качки в нерезонансных условиях, снижения грузоподъем­ности и грузовместимости и других недостатков. Кроме того, от­крытые цистерны заметно снижают скорость корабля, так как часть мощности силовой установки расходуется на придание вте­кающей воде кинетической энергии, которая при вытекании без­возвратно теряется.

Активизация цистерн может быть достигнута установкой компрессора в воздушном канале или насоса переменной производитель­ности в жидкостном. Компрессор может ставиться как в открытых, так и в закрытых цистернах, а насос, перекачи­вающий жидкость из цистерны в цистерну - только в закры­тых.

Активные цистерны оказываются значительно эффективнее пас­сивных. Они создают стабилизирующий момент не только при ре­зонансе, но и при любом соотношении частот, что играет существенную роль в условиях нерегулярного волнения. Их можно использовать для стабилизации корабля, имеющего статический крен, для раскачки на тихой воде и т. п. Од­нако вследствие своей сложности, боль­шой стоимости, необходимости затрачи­вать мощность, чтобы привести в дви­жение стабилизирующую жидкость, высоких требований к системе автоматического управления, активные ци­стерны на кораблях устанавливаются редко.

Чаще, чем пассивные цистерны, при­меняют другой вид успокоителей гравита­ционного типа - цистерны типа «Флюм» (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Цистерны типа «Флюм»

«Флюм» - система состоит из двух бортовых цистерн, соединенных каналом, высота которого одинакова с высотой цистерн. В средней части канал имеет уширенный отсек. Цистерны и канал заполняются жидкостью так, что в них всегда имеется свобод­ная поверхность. Систему проектируют таким образом, чтобы пе­риод свободных колебаний стабилизирующей жидкости равнялся периоду свободных колебаний корабля при некотором характер­ном для условий его эксплуатации состоянии нагрузки. Изменение уровня налива жидкости на периоде ее свободных колебаний от­ражается слабо. Таким образом, цистерны типа «Флюм» сочетают в себе свойства, присущие плоским цистернам, уменьшающим остой­чивость, и пассивным цистернам закрытого типа, стабилизирую­щий эффект которых основан на принципе вторичного резонанса. Поток жидкости в этих цистернах по меньшей мере дважды резко изменяет площадь своего сечения, испытывая внезапное сужение и расширение. При этом поток теряет часть своей кинетической энергии, т. е. имеет место демпфирование колебаний стабилизирующей жидкости. Это, с одной стороны, ослабляет нежелательные удары жидкости в крышки цистерн, а с другой, уменьшает их раскачивающее воздействие при нерезонансных режимах.

Тема 2.1 Качка.

Успокоители качки.

Пассивные успокоители. К числу пассивных успокоителей качки относятся скуловые кили и пассивные успокоительные цистерны .

Скуловые кили являются наиболее простым и эффективным средством умерения бортовой качки и потому находят самое широкое применение. стабилизирующее действие скуловых килей обусловлено ростом демпфирующего момента, создаваемого дополнительными силами сопротивления качке, которые наиболее ощутимы при резонансе. Кроме того, при качке на килях правого и левого бортов, как на крыльях, возникают подъемные силы противоположного направления, создающие дополнительный стабилизирующий момент.

В конструктивном отношении скуловые кили (Рис.51) представляют собой пластины, установленные вдоль судна в районе скулы. Кили располагают так, чтобы они не выходили за габариты судна. Суммарная площадь килей на обоих бортах составляет от 3% до 6% произведения LB. Эффективность бортовых килей в большой степени зависит от удачно выбранного отношения их ширины к протяженности. Ширина Рис.51 Скуловые кили. килей колеблется в пределах от 200 до 1200 мм. В среднем

отношение ширины килей к ширине судна составляет 0,03 – 0,05, а их длина к длине судна – 0,25 – 0,60. Установка килей большей площади приводит к уменьшению амплитуды резонансной качки на 45 – 50%. В условиях нерегулярного волнения бортовые кили нормальной площади уменьшают амплитуду бортовой качки в среднем на 20 – 30%.

Пассивные успокоительные цистерны. Пассивные успокоительные цистерны могут быть двух типов: закрытого , не сообщающегося с забортной водой (цистерны первого рода) (Рис. 52а), и открытого , сообщающегося с забортной водой (цистерны второго рода) (Рис. 52б). Они представляют собой две плоские бортовые цистерны, расположенные поперек судна. Цистерны на половину заполнены водой (у цистерн 1 рода – иногда топливом) и соединены каналами. Цистерны 1 рода имеют два канала – водяной (внизу) и воздушный (вверху). снабженный клапаном. У цистерн второго рода водяной соединительный канал отсутствует, т.к. в бортовых стенках имеются отверстия, которые сообщаются с забортной водой.

Принцип действия таких цистерн основан на создании стабилизирующего момента за счет перемещения массы жидкости из одного бортового отсека в другой. Перемещение жидкости вызывается качкой судна и не требуют дополнительных энергетических Рис. 52 Пассивные успокоительные цистерны: затрат. Подбором элементов цистерн, 1 – бортовые цистерны; 2 – воздушный канал размеров каналов и регулировкой 3 – клапан; 4 – водяной канал. клапана можно добиться равенства

периода колебаний жидкости в цистернах и периода собственных колебаний судна. Вследствие этого при резонансной качке возникает явление двойного резонанса: судно отстает по фазе от колебаний волны на 90 0 , а жидкость в цистернах – на 90 0 от колебаний судна. Суммарное отставание по фазе составляет 180 0 , цистерны работают в противофазе с водой (Рис.53), а возникающий стабилизирующий момент оказывается противоположным по знаку возмущающему моменту и противодействует наклонению судна.

Пассивные успокоительные цистерны наиболее эффективны при резонансной качке и менее эффективны на нерезонансных волнах. При некоторых условиях и режимах нерегулярного волнения такие успокоители могут привести к увеличению амплитуд качки.

Рис. 53 Последовательное положение воды в успокоительных цистернах при резонансной

качке судна.

Наличие свободной поверхности жидкости в цистернах также неблагоприятно влияет на остойчивость судна. Вследствие указанных причин пассивные цистерны в настоящее время практически не применяются.

Активные успокоители. К активным успокоителям качки относятсябортовые управляемые рули, активные успокоительные цистерны и гироскопические успокоители – стабилизаторы .

Бортовые управляемые рули являются весьма эффективным средством умерения

бортовой качки и получили широкое распространение на транспортных и особенно на пассажирских судах. Они представляют собой крылья малого удлинения, которые устанавливаются по бортам судна в районе скуловой части. Крылья размещены на специальных приводах, обеспечивающих изменение углов атаки по определенному закону, выдвижение их из корпуса и уборку внутрь корпуса(Рис. 54). Размеры и площадь управляемых рулей определяют путем соответствующего расчета в зависимости от наименьшей скорости судна, при которой предлагают их использовать.

Принцип действия бортовых управляемых рулей основан на возникновении стабилизирующего момента, противодействующего качке, путем надлежащей перекладки рулей. Стабилизирующий момент создается подъемными силами, образующимися на рулях правого и левого бортов при их обтекании потоком.

При положении, когда судно кренится с левого Рис. 54 Управляемые бортовые рули. борта на правый, а рули переложены так, что

хвостовая часть руля правого борта опущена вниз, а хвостовая часть левого борта поднята кверху, то в таком положении на руле правого борта возникает подъемная сила, направленная вверх, а на руле левого борта – подъемная сила, направленная вниз. Благодаря этому создается момент, противодействующий размаху качки.

Управление приводами рулей осуществляется комплексом специальных автоматических приборов, которые обеспечивают непрерывное измерение гироскопическими датчиками параметров качки судна (угла крена, угловой скорости и углового ускорения), вычисление подъемной силы и угла атаки руля и последующую подачу

команд на гидравлический привод, который обеспечивает необходимую перекладку рулей. Пост управления всей системой находится на мостике судна, а блоки силовых и исполнительных механизмов – в непосредственной близости от рулей в машинном отделении.

Эффективность работы бортовых управляемых рулей зависит от скорости судна, поскольку силы, создаваемые каждым рулем, пропорциональны квадрату скорости набегающего потока. Практика показала, что целесообразно применять бортовые рули при скоростях, превышающих 10 – 15 уз.

Вопросы для самоконтроля:

1.Для чего на судне устанавливают успокоители качки?

2.На какие виды делятся успокоители качки?

3.Что представляют собой скуловые кили и их принцип действия?

4.Конструкция и принцип действия пассивных успокоительных цистерн?

5.Какие средства относятся к активным успокоителям качки?

6.Что представляют собой бортовые управляемые рули и их принцип действия?

Тема 2.2. Ходкость судна

2.2.1 типы судовых движителей и принцип их работы.

На морских судах чаще всего используют винты фиксированного шага (ВФШ) или виты регулируемого шага (ВРШ).

Гребной винт (ВФШ) представляет собой систему лопастей (от 2 до 8), каждая из которых является участком винтовой поверхности. Поверхность лопастей, обращенная в нос, называется засасывающей,. Поверхность, обращенная в корму – нагнетающей . Передняя кромка лопастей называется входящей, задняя – выходящей. ВФШ бывают цельнолитые и со съемными лопастями. Они делятся на винты левого и правого вращения. Винт правого вращения на переднем ходу, если смотреть с кормы, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения – наоборот.

Сила упора, создаваемая винтом при его вращении с заданной частотой, зависит от его основных геометрических характеристик,

1. D В диаметр винта - диаметр окружности, описываемой наиболее удаленными точками лопастей (до 5 метров);

2. H геометрический шаг винта – линейное расстояние по оси винта, которое проходила бы ступица за один полный оборот при вращении в плотной среде. (величина шагового отношения H/D колеблется 0.8 – 1.8)

3. Θ дисковое отношение Θ= А/А d - для тихоходных судов ≈0.35

для быстроходных ≈ 1.2

А – суммарная площадь спрямленной поверхности всех лопастей винта;

А d – площадь круга, ометаемого гребным винтом при его вращении.

4. Z число лопастей.

а так же от скорости самого судна.

Существенное влияние на силу упора винта оказывает взаимодействие винта с корпусом судна. Силу упора без учета такого взаимодействия называют упором изолированного винта. С учетом такого взаимодействия – полезным упором или тягой . Для ВФШ изменение направления упора достигается реверсированием двигателя. ВФШ имеет максимальный коэффициент полезного действия только при одном режиме движения (как правило, полный передний ход).

В отличии от гребных винтов фиксированного шага, винты регулируемого шага (ВРШ) имеют в ступице приводной механизм, с помощью которого осуществляется разворот лопастей от положения «ППХ» до положения «ПЗХ». Таким образом, без изменения направления вращения ГД, осуществляется изменение не только величины, но и направление упора винта. ВРШ могут быть трехлопастными и четырехлопастными. В последнем случае лопасти располагаются по парно и смещены вдоль оси винта (ВРШ типа «тендем»). Угол разворота лопастей при переходе с ППХ на ПЗХ составляет 40 – 50 0 . Время разворота лопастей ВРШ составляет 10 – 15 сек.. Использование ВРШ позволяет получить полную мощность ГД на режимах, отличных от расчетных, обеспечивает увеличение скорости судна и экономичность работы его двигательной установки.. ВРШ развивает значительно большую тягу на малых ходах и на 40 – 50% сокращает время и длину тормозного пути. Установка ВРШ позволяет осуществлять дистанционное управление судном и использовать на реверсивные двигатели, что значительно повышает их моторесурс. К недостаткам ВРШ следует отнести сложность конструкции как самого винта, так и валопровода, их большую, по сравнению с ВФШ, чувствительность к ударным нагрузкам.

Вопросы для самоконтроля:

12. Какие типы движителей используются на морских судах?

13. Что представляет собой гребной винт (ВФШ)?

14. От чего зависит сила упора, создаваемая ВФШ при его вращении с заданной частотой?

15. Что собой представляет и как осуществляется разворот регулируемого винта (ВРШ)?

Тема 2.3. Управляемость.

2.3.2 Крен судна на циркуляции .

Если на судне, идущем прямым курсом, внезапно переложить руль, то в первый момент после начала перекладки траектория движения судна искривится в направлении. обратном направлению перекладки руля. В этот момент на судно действуют следующие силы (Рис.55а):

Рис. 55 а – схема сил, накреняющих б – схема сил, накреняющих судно

судно после начала перекладки руля. в период установившейся циркуляции.

Р у – поперечная составляющая сил, действующих на руль;

R y – поперечная составляющая сил, действующих на погруженную часть корпуса судна;

F ц – поперечная составляющая центробежных сил инерции судна, линия действия этой

силы направлена в сторону поворота судна;

Сила Р у приложена в центре давления руля, возвышение которого над основной плоскостью определяется аппликатой z′ d ; сила R y приложена на высоте z d , а сила F ц – в центре тяжести судна, определяемом аппликатой z g .

Момент центробежной силы F ц вызывает небольшой крен на тот борт, на который переложен руль (моментом силы R y пренебрегаем в виду малым действием этой силы в начальной стадии циркуляции). Этот крен усиливается моментом силы Р у , действующей на руль.

Итак, в первый момент после перекладки руля судно будет крениться на тот борт, на который переложен руль, т.е. внутрь циркуляции.

По мере изменения кривизны траектории центробежная сила уменьшается, а затем меняет знак, т.е. изменяет направление действия на противоположное (Рис.55б). Одновременно происходит нарастание момента от силы R y вследствие увеличения угла дрейфа и уменьшения момента от силы Р у из – за снижения скорости судна. В результате изменения характера действия указанных сил и моментов судно сначала выпрямляется, а затем начинает крениться в сторону, обратную направлению перекладки руля, причем наклонение судна оказывается тем больше, чем больше был угол крена в сторону перекладки руля. Изменение направления крена носит динамический характер.

Максимальное наклонение в сторону, обратную направлению перекладки руля, называют динамическим углом крена судна на циркуляции .

При дальнейшем движении судна угол крена уменьшается. Судно делает одно – два колебания, и после того как элементы движения устанавливаются, угол крена приобретает некоторое постоянное значение на установившейся циркуляции. Этот угол совпадает по знаку с динамическим углом крена, но последний, как правило, превышает угол крена на установившейся циркуляции в 1,5 – 2,0 раза.

Морской Регистр в действующих «Правилах классификации и постройки морских судов» предписывает определять кренящий момент на циркуляции по формуле:

m кр = 0,238 (z g ) (2.3)

где: – масса судна с учетом присоединенной массы воды. участвующей в движении, т;

Скорость судна при выходе на циркуляцию, равная 80% скорости полного хода;

Длина судна.

Отсюда после соответствующих преобразований получим формулу для определения

угла крена на установившейся циркуляции:

θ 0 1,4 (z g ) (2.3.1)

Выражение (2.3.1), представляющее известную формулу Г.А. Фирсова, показывает, что угол крена, возрастающий пропорционально квадрату скорости при выходе на циркуляцию, обратно пропорционален метацентрической высоте h .

Расчеты дают хорошие результаты для транспортных морских судов, диаметр циркуляции которых обычно не превышает пяти длин судна при максимальном угле перекладки руля.

Согласно «Правилам классификации и постройки морских судов» морского Регистра», угол крена пассажирских судов от совместного действия кренящих моментов, возникших в результате скопления пассажиров на одном борту и действия внешних сил на установившейся циркуляции, не должен превышать 3 / 4 угла заливания или угла, при котором палуба надводного борта входит в воду или скула выходит из воды – смотря по тому, какой угол меньше; во всяком случае угол крена не должен превышать 12 0 .

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие силы действуют на судно при перекладке руля на циркуляции?

2. Как действуют силы, накреняющие судно после начала перекладки руля и в период

установившейся циркуляции?

3. Как определяется кренящий момент на циркуляции, предписанный Регистром судоходства?

4. Как определяется угол крена на установившейся циркуляции?

5.Требования Регистра судоходства о максимальной величине угла крена у пассажирских судов?

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ф.Н. Белан, А.М. Чудновский.Основы теории судна. – Л: Судостроение, 1978

2. И.И.Бендус. Теория и устройство судна.Часть 1.2-е изд. перераб.и доп.-Керчь.:КГМТУ, 2006

3. В.Д. Кулагин. Теория и устройство промысловых судов.- Л.; Судостроение, 19861. Л.Р. Аксюткин. Контроль остойчивости морских судов.- Одесса:Фенікс,2003

4. А.М. Горячов,Е.М. Подругин. Устройство и основы теории морских судов.- Л.;Судостроение,1981

5. Судовые документи: БМРТ « Николай Островский » , РТМА « Прометей »

6. В.Л. Фукельман. Основы теории корабля.- Л.;Судостроение,1977

ПРИЛОЖЕНИЕ I.

Понятие об остойчивости судна

При плавании в море на суда постоянно воздействуют различные кренящие нагрузки и в первую очередь ветер и волнение. Каким же образом может сравнитель­но небольшое судно противостоять шквальному ветру и обрушивающимся на палубу волнам, накреняясь то на правый, то на левый борт, но не опрокидываясь? Ответ па эти вопросы дает учение об остойчивости.

Остойчивостью называется способность судна, выве­денного из положения равновесия воздействием внеш­них кренящих нагрузок, вновь возвращаться в первона­чальное положение после прекращения этого воздейст­вия.

Остойчивость - одно из основных мореходных ка­честв, сохранение и поддержание ее является важней­шей задачей экипажа судна.

Термин «остойчивость» произошел от понятия об устойчивости равновесия тел, однако он имеет более ши­рокий смысл. При рассмотрении устойчивости обычно имеют в виду только малые отклонения от положения равновесия, а при рассмотрении остойчивости судна - как малые, так и большие. Отклонение судна от равно­весного положения в поперечной плоскости называется креном, в продольной - дифферентом.

Различают остойчивость при малых наклонениях (начальную) и остойчивость на больших углах крена. Выделение начальной остойчивости в самостоятельный раздел позволяет ввести ряд допущений, значительно упрощающих математические зависимости при ре­шении различных практических задач. Формулы началь­ной остойчивости могут быть применены до углов крена, соответствующих входу кромки палубы в воду в том случае, если скула не выходит из воды. Эти углы для обычных судов составляют 8-12° и более. Формулы начальной остойчивости следует рассматривать как частный случай зависимостей, относящихся к остойчи­вости на больших углах крена.

При рассмотрении остойчивости подразумевается, что судно наклоняется под действием пары сил; величи­на силы поддержания не изменяется. При этом объем подводной части сохраняется постоянным, а меняется только ее форма. Такие наклонения и соответствующие им ватерлинии, отсекающие одинаковые объемы, назы­ваются равнообъсмными. В задачах о начальной остой­чивости равнообъемные ватерлинии проводят через центр тяжести исходной ватерлинии.

Специальные устройства, устанавливаемые на судах для умерения качки. Применяются свыше 100 лет и весьма разнообразны по принципу действия и конструкции. У. К. классифицируют по направлению действия стабилизирующего момента, по природе сил, создающих этот момент, по принципу управления. По 1-му признаку различают успокоители бортовой и продольной качки судна. Первые получили весьма широкое распространение. По 2-му признаку У. К. разбивают на 3 типа: гравитационные, гироскопические и гидродинамические. У гравитационных У. К. стабилизирующий момент создается перемещением внутри судна твердого тела или жидкости. В последнем случае У. К. выполняются в виде успокоительных цистерн разных типов. Наиболее часто применяются закрытые цистерны, состоящие из 2 бортовых секций, соединенных водыми и воздушными каналами. За рубежом широкое распространение получили цистерны типа "Флюм", характерной особенностью которых является соединительный канал, имеющий ту же высоту, что и бортовые секции. Если водный и воздушный каналы отсутствуют, а бортовые ветви сообщаются между собой через забортную воду и атмосферу, цистерны называются открытыми. Гироскопический У. К. состоит из тяжелого диска (гироскопа), вращающегося с большой скоростью вокруг оси, соединенной с рамой. Ось качаний рамы расположена горизонтально в поперечной плоскости судна и специальными цапфами соединена с его корпусом. При качке судна и вращении гироскопа возникает сложное движение рамы - прецессия, приводящая к появлению в цапфах реакций, создающих стабилизирующий момент. В настоящее время У. К. этого типа используются только для местной стабилизации различных установок на судах. Гидродинамические У. К. представляют собой специальные выступающие части (пластины или крылья), устанавливаемые на корпусе судна. Для успокоения бортовой качки применяются скуловые кили и бортовые управляемые рули. Последние могут быть неразрезными и разрезными, неубирающимися, втягивающимися внутрь судна, заваливающимися вдоль корпуса. Скуловые кили создают стабилизирующий момент за счет разности давлений на верхних и нижних поверхностях при обтекании киля в поперечной плоскости, а бортовые рули - благодаря возникающей на них подъемной силе, пропорциональной квадрату скорости судна. Поэтому бортовые рули непригодны для судов, требующих умерения качки в дрейфе или при малых скоростях движения, тогда как скуловые кили в этих условиях обладают максимальной эффективностью. Гидродинамичные У. К. в виде носовых неподвижных килей или крыльев могут использоваться и для умерения продольной качки, но они не получили широкого распространения из-за сравнительно невысокой эффективности и возникающей при их установке вибрации носовой оконечности судна. По 3-му признаку У. К. делятся на активные, пассивные и частично активизированные. Первые снабжены приводом, обеспечивающим принудительное изменение стабилизирующего момента в соответствии с сигналом, вырабатываемым специальной системой управления. К этому типу относятся бортовые управляемые рули. Активные успокоительные цистерны на современных судах не применяются, т. к. принудительная перекачка жидкости требует слишком больших энергетических затрат. Пассивные У. К. не имеют приводов и систем управления; к ним относятся скуловые кили, носовые кили и крылья, а также большая часть успокоительных цистерн. Применяются и частично активизированные цистерны, управляемые специальными клапанами, перекрывающими водный и воздушный каналы.

Успокоителями качки принято называть устройства, которые применяются для уменьшения амплитуды качки судна.

Действие установленных на судне успокоителей качки состоит в том, что они создают переменный стабилизирующий момент, противоположный по знаку возмущающему моменту волны. В настоящее время применяются успокоители только бортовой качки. Уменьшить амплитуды килевой и вертикальной качки с помощью успокоителей практически трудно, т.к. еще не созданы успокоители, способные развивать значительно большие, чем при бортовой качке, стабилизирующие моменты.

Успокоители качки делятся на пассивные и активные. Действие рабочих органов пассивных успокоителей основано на создании стабилизирующего момента за счет колебательных движений судна во время качки, т.е. при их использовании отпадает необходимость в специальных источниках энергии. В активных успокоителях переменный стабилизирующий момент создается принудительно с помощью особых механизмов, управляемых специальным регулирующим устройством, которое, в свою очередь, реагирует на колебания судна. Активные успокоители более эффективны, но на их работу нужно затрачивать дополнительную мощность.

Пассивные успокоители. К числу пассивных успокоителей качки относятся скуловые кили и пассивные успокоительные цистерны.

Скуловые кили являются наиболее простым и эффективным средством уменьшения бортовой качки и потому находят самое широкое применение.

Пассивные успокоительные цистерны могут быть двух типов: закрытого, не сообщающегося с забортной водой (I рода) и открытого, сообщающегося с забортной водой (II рода). Цистерны наполовину заполнены водой (иногда, топливом) и соединены каналами. Пассивные успокоительные цистерны наиболее эффективны при резонансной качке. При некоторых условиях и режимах нерегулярного волнения такие успокоители могут привести к увеличению амплитуд качки. Наличие свободной поверхности жидкости в цистернах также неблагоприятно влияет на остойчивость судна. Вследствие указанных причин пассивные цистерны в настоящее время практически не используются.

Активные успокоители. К активным успокоителям качки относятся бортовые управляемые рули, активные успокоительные цистерны и гироскопические успокоители-стабилизаторы.

Бортовые управляемые рули являются весьма эффективным средством уменьшения бортовой качки и получили широкое распространение на транспортных и особенно на пассажирских судах. Они размещены на специальных приводах, обеспечивающих изменение углов атаки по определенному закону, выдвижение их из корпуса и уборку внутрь корпуса.

Практика показывает, что бортовые рули целесообразно применять при скоростях, превышающих 10-15 узл. В этом случае бортовые рули приводят к значительному (в несколько раз) снижению амплитуд бортовой качки.

Активные успокоительные цистерны обычно выполняют в виде цистерн I рода. Для регулирования движения воды применяют либо насосы, установленные в водяном канале, либо воздуходувы, расположенные в воздушном канале. Управление насосом или воздуходувкой осуществляется с помощью специальной автоматики таким образом, чтобы можно было регулировать подачу воды из одной цистерны в другую и обеспечивать требуемое изменение стабилизирующего момента. Эффективность установки не зависит от скорости судна: цистерны одинаково умеряют качку на ходу и на стоянке. Недостатки активных цистерн: сложность конструкции, высокая стоимость, применение сложной регулирующей аппаратуры, снижение грузоподъемности судна необходимость затрат дополнительной энергии.

Гироскопический успокоитель качки представляет собой мощный гироскоп, вращающийся на оси в раме. Гироскоп устанавливают вертикально. Крен судна при бортовой качке вызывает поворот оси гироскопа - так называемую прецессию гироскопа. Вследствие этого возникает гироскопический момент, который является стабилизирующим моментом успокоителя. Гироскопические успокоители могут быть как пассивными, так и активными. У пассивного успокоителя прецессия возникает как реакция на качку судна. В активных успокоителях прецессия создается принудительно за счет передачи внешней энергии электродвигателю, управляемому автоматическим регулятором, реагирующим на режим качки судна. Недостатки: значительная масса, большая стоимость, сложность устройства и эксплуатации.