Винт и руль как взаимодействующая система

Винт и руль выполняют разные функции: винт создает тягу, а руль отклоняет воду в сторону и тем самым влияет на направление движения. При традиционном расположении в корме поток от винта направлен на руль. Поэтому оба элемента воздействуют на одно и то же поле течения и возникающие в нем силы.

Винт создает тягу

Вращающиеся лопасти разгоняют воду в кормовом направлении. Одновременно в потоке за винтом возникают закрутка и вихри, поэтому характер течения у руля уже определяется работой движителя. Оно отличается от спокойной, неускоренной воды. Руль находится в этом потоке и пересекает его, поэтому работа винта и положение руля совместно влияют на силы, действующие в кормовой части судна.

Руль влияет на направление движения

При отклонении руля он отводит воду в сторону. Возникающие при этом силы и моменты способствуют вращению судна. Во время маневра действуют также боковые силы винта, поэтому изменение курса нельзя объяснить только отклонением руля. В свою очередь, руль влияет на поток от винта: его поверхность входит в этот поток и частично прерывает его.

Так возникает взаимное влияние: поток от винта изменяет обтекание руля, а руль воздействует на поток и силы, действующие на кормовые элементы. Степень этого взаимодействия зависит от конкретной компоновки: количество рулей и расположение кормовых выступающих элементов влияют на течение и способность судна поворачиваться.

Взаимодействие зависит от компоновки

В ходе испытаний модели двухвинтового танкера сравнивали варианты кормовой компоновки с одним или двумя рулями и измененной конфигурацией скегов. Исследованные варианты значительно различались по способности судна поворачиваться. В гидродинамических исследованиях также рассматривают силы и моменты, действующие на руль, и его взаимодействие с винтом во время маневра. Этот пример показывает, почему винты, расположение рулей и другие кормовые элементы необходимо оценивать в совокупности, а не приписывать эффект только одному элементу.

Взаимодействие дополняют и другие элементы: подвесные поворотные колонки с вращающимися винтовыми гондолами и носовые подруливающие устройства и поперечные движители представляют собой другие элементы движительной установки; форма корпуса и сопротивление воды также являются частью общей гидродинамической картины.