Сдвоенные рули нередко можно встретить даже на лодках, относящихся к крейсерскому типу. Появление механизмов такого типа-вполне логическое последствие применения в дизайне судов современных обводов.
Раньше двойные рули можно было встретить только на некоторых представителях типа гоночных лодок или в специализированных судах. Сейчас количество лодок с установленным сдвоенным рулем существенно увеличилось, и его очень часто применяют и на простых лодках не для соревнований. Его можно встретить и в небольших спортивных судах типа Seascape, в лодках вроде Dufour 310 и в лучших представителях классов судов вроде Bavaria 56.
На судах с двумя перьями руля есть огромное количество преимуществ, и их использовать данную технологию намного логичнее и выгоднее одиночного руля, не обошлось и без недостатков. Их не всегда практично применять, и на это влияет ряд условий. Во-первых, человек, разрабатывающий данное судно, должен на высшем уровне понимать теорию движения парусного судна и физику данного процесса. Помимо этого, для управления судном нужно учитывать ряд особенностей, даже если оно просто стоит в гавани.
Больше всего преимуществ после распространения данной технологии получили гоночные суда для открытого моря. В качестве примера можно привести суда класса Open 60. Данные суда обладают широкими и плоскими кормовыми обводами, благодаря чему становится возможным отличное глиссирование при попутном ветре. С увеличением ширины кормы увеличивается и эффективность использования двойных перьев руля. Данное правило работает и для судов крейсерского типа. Они, в большинстве случаев, оснащены очень широкой кормой. Однако она используется для того, чтобы повысить подпалубный объем, а не для возможности глиссирования.
Однако использование сдвоенного руля имеет огромное количество плюсов и без данной возможности.
Основные преимущества
Для начала стоит отметить острые курсы. С увеличением смещения пера руля в корму повышается его эффективность. Помимо того, благодаря этому становится доступным улучшение курсовой устойчивости судна. Чем сильнее увеличивается ширина судна, тем больше усилия придется прилагать при работе штурвалом во время крена. Когда судно кренится, наветренный борт практически полностью покидает воду, а корма судна становится намного выше носовой. За счет вдавливания носовой части в воду на судно влияет приводящий момент. Человек за штурвалом судна должен создать компенсацию приводящего момент.
При высокой скорости передвижения руль переживает серьезное воздействие силы воды. Она оказывает на перо влияние таким образом, что кормовая часть судна поднимается вверх с еще большей силой. Из-за этого верхняя часть пера руля, которое установлено в динамическое позиционирование судна, возвышается над водой. С увеличением смещения руля в сторону корму увеличивается и этот эффект. Вследствие этого гидродинамические свойства руля изменяются. Когда верхняя часть судна покидает воду, вероятность того, что срыв потока воды случится, повышается. Кроме того, повышается шанс попадания воздуха к перу руля. Из-за этого его возможность сопротивляться силе воды серьезно снижается. В результате этого над судном теряется контроль.
Данные негативные эффекты, которые проявляются на судах с широким корпусом, можно уменьшить несколькими способами, один из которых-сместить перо руля в сторону носа судна. Данное решение получило распространение при создании конструкции скоростных крейсеров (пример такого судна-ХР33). Лучше всего данную технологию можно заметить на гоночных лодках типа TP52. Несмотря на уменьшение негативных эффектов, данные меры имеют несколько недостатков. Для начала стоит отметить, что ширина корпусов при использовании данной технологии имеет свои ограничения. Кроме того, перо руля, перемещенное ближе к носу, требует перемещения в это же место же рулевого поста. Это нельзя отнести к минусам – к примеру, для судов гоночного класса это, наоборот, достаточно серьезное преимущество – у рулевого увеличится обзор стакселя.
Но на судах крейсерского типа данное изменение в конструкции доставит некоторые неудобства. Для перемещения рулевого ближе к носу судна необходимо полностью изменить конструкцию и внешние характеристики лодки, удлинить кокпит и изменить размер надстройки. На судах этого типа лучше всего устанавливать рулевые посты ближе к корме судна. Это экономит место, благодаря чему становится возможным увеличение размера некоторых помещений. Эти условия попросту необходимо соблюдать, и, к примеру, на судне XP 33 руль вращается сзади баллера, который получает усилие с помощью совершенно другого механизма.
Данная технология занимает немало пространства, и для того, чтобы качественно его установить, необходимо потратить немало средств.
Альтернатива данной технологии – установка пера руля, который будет намного больше обычного и более глубоко погруженным в воду. Данную конструкцию сейчас используют во многих современных яхтах, и она показала свою состоятельность. Однако есть и другая альтернативная технология – установка сдвоенного пера руля.
Когда судно кренится, то с увеличением наклонения лодки сдвоенный руль не выходит из воды, а наоборот – руль с подветренной стороны погружается под воду еще сильнее, и его эффективность только увеличивается. Когда большинство судов сильно кренится, то происходит брочинг, а лодки с установленными на них сдвоенными рулями пера намного устойчивее. На судах с установленным сдвоенным пером руля намного легче происходит контроль над судном, и многие яхтсмены начали задавать вполне резонный вопрос: почему такая отличная технология все еще не установлена на всех крейсерских судах?
Сотрудник конструкторского бюро Judel, проживающий в немецком городе Бремерхафен, заявил, что двойные рули удваивают контроль над судном. Несмотря на огромное количество положительных качеств, с физической точки зрения данная технология далека от идеала. Конструкторы должны будут проводить индивидуальную работу с каждым судном, на котором планируется установить сдвоенное перо руля. Дело в том, что корпус яхты обтекается водой не параллельно, а достаточно сложными изогнутыми линиями, которые напоминают ватерлинии на теоретических чертежах. С отдалением линии протока воды от системы динамического позиционирования линия начинает все больше изгибаться.
Для того, чтобы перо руля обтекалось правильно, с минимальным сопротивлением воды, нужно установить наветренное перо таким образом, чтобы оно отличалось от находящегося с другой стороны. Но даже при установке руля под разным углом необходимо учитывать факт увеличения индуктивного сопротивления. У данной технологии есть еще один, достаточно существенный недостаток: если наветренное перо руля покидает воду, то возникает флаттер. Данный недостаток можно исправить, изменив угол атаки руля.
Демонстрация недостатков
Ситуация, когда все недостатки данной технологии видны в одном судне, отлично показана на примере Dufour 310. Перья сдвоенного руля этого судна конструировал известный конструктор из Италии Умберто Фелчи, и конструкция имеет недостаток. Перья сдвоенного руля на тридцать процентов меньше, чем в одиночном руле, необходимом для судов данного типа. Судно, на котором установлено сдвоенное перо руля, может увеличить скорость лишь при соблюдении ряда условий, которые совпадают не так часто.
К примеру, для того, чтобы судно с двумя рулями стало лучше одиночного пера руля, необходимо сделать так, чтобы наветренный руль полностью вышел из воды. Этого можно достигнуть лишь тогда, когда судно кренится на двадцать пять градусов. При слабом ветре или определенном направлении передвижения судна данный крен невозможен. Пример данной лодки отлично показывает то, что перо руля, для установки которого необходимо провести немало расчетов и потратить время вкупе с материалами, дает преимущество только в определенных ситуациях, которые случаются не так часто.
Двойной руль на гоночных и крейсерских яхтах
Для гоночных судов ситуация кардинально отличается. На гоночной яхте Open 60, о которой говорилось в начале статьи, установлен сдвоенный руль. Его конструкция позволяет откидывать наветренные перья, благодаря чему излишнее сопротивление не создается. Данный эффект достигнут благодаря тяжелой работе конструкторов. Благодаря этому негативные стороны технологии двойного пера руля практически полностью исчезают, а ходкость судна становится намного выше.
В подобных ситуациях применять технологию сдвоенных рулей намного выгоднее обычных.
Для владельцев крейсерских яхт данная технология также дает целый ряд преимуществ, одно из которых – улучшение контроля над судном. К примеру, благодаря установке сдвоенного пера руля уменьшается осадка яхты. Если скомбинировать это с подходящим килем, то появится возможность посещения акваторий на мелководье. Данные особенности больше всего помогают при посещении определенных морей или во время постановки для осушки судна.
Помимо того, у этих схем отсутствуют оси в системе динамического позиционирования судна, благодаря чему в области кормы появляется свободное место для создания ангара. У сдвоенного пера руля есть еще один существенный плюс – при использовании данной технологии на лодках крейсерского типа существенно повышается уровень безопасности. Разумеется, одиночное перо руля, находящееся в системе динамического позиционирования, защищается с помощью плавника фальшкиля от возможной поломки, однако двойное перо уменьшает шанс поломки вдвое: дело в том, что сдвоенный руль, по сути, является дублированием одиночного. Конечно, это работает только в том случае, когда другие части рулевой системы также дублируются.
Производство рулевых систем
Понятие «рулевое устройство» на судне охватывает все вещи, которые как-либо относятся к системе управления судна. Сюда входят различные элементы управления, включая баллеры, рули и другие устройства. Разработка новых систем управления судном – очень сложное дело, особенно если компания-производитель заказывает специальную конструкцию, и об этом не понаслышке знает Армин Гайслер. Он руководит отделом продаж основной компании по производству устройств управления судна-нидерландской компании Jefa.
Мужчина заявил, что каждое судно имеет ряд особенностей конструкции, под которые нужно разрабатывать новые рулевые системы. В современном мире нужно соблюдать целый ряд высоких требований для производства массовых продуктов. К примеру, рулевой пост должен располагаться как можно дальше в сторону кормы, из-за чего механизмы привода попросту негде устанавливать. Помимо этой проблемы, существует еще один элемент, усложняющий разработку: разнообразие видов систем управления судном. Есть огромное количество комбинаций и просто элементов судна: штурвал или румпель, количество штурвалов, количество перьев руля и так далее. Под все это нужно подстраиваться сотрудникам компании, которые, к тому же, вынуждены соблюдать все высокие требования заказчика.
Большая часть производителей судов не разрешает делать стоимость системы управления больше определенного предела, из-за чего страдает качество. Еще одно требование – подпалубные механизмы управления не должны ничему мешать. Если посмотреть на суда с различным установленным рулевым приводом, то можно заметить, что суда с установленным сдвоенным пером руля отличаются тем, что в корпусе выделяется слишком много места для механизма управления. Конструкторам нельзя поступить иначе, ведь двойной руль увеличивает занимаемое место. Сдвоенный руль редко встречается в современных серийных яхтах еще и из-за того, что требует больших финансовых вложений при ситуативной выгоде.
Тросовый привод – рулевой механизм, требующих наименьших финансовых вложений со стороны производителя. Его установка сопутствуется самыми большими среди рулевых механическими потерями и очень сложной надстройкой.
По заявлению Армина Гайслера, самый часто задаваемый вопрос – «С каким натяжением нужно устанавливать тросы?» Мужчина дал достаточно простой, но в то же время емкий и полезный ответ. Если погода тихая, то необходимо пребывать в просторном месте, при этом перекладывая руль на борт. Далее необходимо идти на судне назад, постепенно увеличивая скорость передвижения. Такой способ передвижения сильнее всего нагружает перо руля. Скорость судна нужно регулировать до тех пор, пока на штурвал (если у вас установлен румпель-то на него) не начнет действовать серьезная нагрузка.
Согласно нормам Европейского Союза, максимальное усилие, которое может воздействовать на управляющего судном – 20 килограммов. Однако данное число все равно очень большое, и для нормального управления нужно усилие поменьше. Во время увеличения скорости второй человек, находящийся на судне, должен внимательно следить за тем, как натягивается трос. Если заметна слабина, то с помощью регулировки необходимо выбрать именно ее. Это самое правильное натяжение троса, которое передает большую часть усилия на надежный сектор. Натяжение должно быть строго определенным – нужно отрегулировать его так, чтобы трос не соскальзывал с сектора. Этот эффект достигается за счет наличия слабины. Во время надстройки судна нельзя терять управление штурвалом или румпелем, потому что это может привести к необратимым последствиям.
По заявлению Армина, чаще всего рули ломаются именно из-за пиковых нагрузок во время надстройки.
В гавани также нужно следить за судном. Были проведены испытания сразу на двух судах: упомянутом выше Dufour 310 и SQ25. В результате проверки выяснилось, что они удивительно маневренны. Наибольшее удивление вызвало то, что даже при наличии сдвоенного пера руля становится вполне ощутимым набегание на перо руля со стороны винта. Благодаря этому эффекту суда с установленным одним пером руля могут повернутся в необходимую сторону даже без начала движения. Но на двухрулевых судах строение судна заметно отличается: в большинстве случаев эту схему ставят на очень маневренных и современных судах с коротким килем. Радиус циркуляции обоих судов равен аналогичным моделям с одним рулем. Не обошлось и без отличий: во время проведения маневров начальный импульс становится в разы слабее, и при управлении судном и совершении маневров необходимо учитывать это обстоятельство.
К примеру, данную особенность строения необходимо учитывать в том случае, если судно отходит лагом от марины, при этом заводя со внешней стороны судна кормовой шпринг. Данный маневр легко и достаточно хорошо можно провести на судах с установленным обычным рулем, а на лодках со сдвоенным пером руля из-за нехватки давления маневр становится намного сложнее.
При совершении маневров в гавани на судах со сдвоенным рулем нет каких-либо критических проблем. Конечно, есть и исключения. В качестве примера можно привести судно Moody 45DS с двойным пером руля. Для нормального совершения маневра пришлось установить несколько подруливающих устройств на носу и корме. Без их использования попросту невозможно совершить описанный выше маневр. Данную технологию применяют в зависимости от общей стоимости судна и желаний заказчика. Если вы все же сомневаетесь, то целесообразнее будет немного уменьшить скорость передвижения судна, но сделать его более управляемым. Это поможет при передвижении на острых курсах.
Различные схемы рулевого устройства
Толкающие штанги
Плюсы:
- Простая установка на судно;
- Усилия передаются прямо;
- Настраивать намного легче в сравнении с аналогами;
- Подходит для передвижения на коротких и средних дистанциях.
Минусы:
- На длительных переходах использование нецелесообразно.
Зубчатая передача
Плюсы:
- «Отзывчивость» штурвала;
- Люфты полностью отсутствуют;
- Желательно использовать при совершении длительных по времени переходов;
- Один из лучших передаточных механизмов вообще, очень популярен на гоночных яхтах.
Минусы:
- Высокая стоимость приобретения;
- Высокая стоимость монтажа.
Тросовая передача
Плюсы:
- Подходит для совершения коротких переходов;
- Очень низкая стоимость в сравнении с остальными схемами.
Минусы:
- Непригодна для переходов на средних и больших дистанциях;
- Настраивать очень сложно в сравнении с более дорогими аналогами;
- Штурвал неотзывчивый из-за трения о трос.
В области подшипников присутствует очень высокая нагрузка, которая влияет на обшивку днища. Происходит ее медленное разрушение.