Теоретические вопросы управления судном. Антонов В.А - 48 стр.

судна в балласте) будет более устойчиво, чем тогда, когда оно находится на
ровном киле.
       Если же движение судна происходит не в состоянии равновесия, что яв-
ляется общим случаем, возникает не только разбалансирование тормозящих
сил, но также и гидродинамических сил, связанных с дополнительной инерцией
водных масс, обтекающих корпус. Поэтому при неизменном положении руля
судно будет стремиться к новому стабильному равновесию. Если положение
руля меняется (кладется на другую сторону), направление судна на кривой
равновесия становится обратным и первоначальная тенденция к повороту ком-
пенсируется своевременной перекладкой руля. Способность сохранять
направление движения или устойчивость на курсе зависит, очевидно, от замк-
нутой системы, в которую входят не только судно и руль, но также и
погрешности курсоуказателя и системы управления. Поэтому допустимая вели-
чина собственной динамической нестабильности снижается при увеличении
скорости (количество проходимых длин судна за данный период увеличивает-
ся). Это происходит потому, что человек-рулевой ограничен в способности
восприятия и своей реакцией. Этот факт находит отражение в Стандартах
ИМО, в которых критерий приемлемого значения первого угла зарыскивания
при выполнении испытания зигзаг включает зависимость от отношения L/V,
т.е. фактора, характеризующего «постоянную времени» судна и временное
развитие процесса.
       Для управления в техническом смысле допустимое значение собственной
нестабильности может быть выражено с помощью «запаздывания по фазе».
Если руль отклоняется с заданной амплитудой, то и направление судна откло-
няется также с этой амплитудой и с этой частотой. Однако, вследствие
инерционности и затухания в судовой динамике и временных задержек в руле-
вой машине, эта амплитуда будет по значению меньшей, а частота — более
высокой, означая, что ответная реакция судна будет все больше и больше за-
паздывать от кладки руля. При каком-то определенном значении частоты
реакция судна на перекладку руля все еще достаточно велика для управления
отклонением его движения, прежде чем колебания окончательно разойдутся
(т.е. фазовое расхождение с реакцией судна должно быть менее 180°). Если
курсом управляет рулевой-человек, замыкая систему обратной связи, то он
фактически будет способен противодействовать отклонению судна, используя
некоторую «фазу опережения». Различные исследования показывают, что эта
фаза опережения может быть порядка от 10° до 20°. В настоящее время нет
прямых методов оценки фазовых значений при выполнении обычных испыта-
ний маневренности.
       Очевидно, что устойчивость судна на курсе будет зависеть не только от
своевременности перекладки руля, но также и от того, насколько эффективно
руль может создать момент, достаточный для предотвращения чрезмерных
амплитуд отклонений от курса. Величина угла зарыскивания сама по себе еще
недостаточна для выделения факторов, противодействующих нестабильности, а
также эффективности руля, поэтому требуются дополнительные характеристи-
ки. Такие, как например «время до выполнения второго действия», которое
                                     48