Корпус и винты корабля создают завихрения, мешающие работе руля. Стоит переместить рулевое перо вперед, и оно окажется в чистом потоке. Так?
Несмотря на это, подавляющее большинство кораблей имеют рулевое устройство на корме, а не в носу (вспомогательные подруливающие устройства не в счет). На практике же в вопрос о том, где лучше разместить руль, вмешиваются несколько пять неочевидных факторов.
Задача руля не столько поворачивать, сколько удерживать корабль на прямой
Когда судно ложится на курс, корабельные рули выступают в роли стабилизатора, аналогичного хвостовому оперению самолета, объясняет Джейсон Уилсон, член экипажа исследовательского судна. Перенесите его вперед, и он, напротив, будет стремиться увести корабль с курса.
Передний руль работает мощнее – это миф
Когда судно поворачивает, сумма всех сил, действующих на корпус, складываются таким образом, что его равнодействующая находится ближе к корме, чем к носу, говорит офицер. В результате, оно поворачивает вокруг точки, находящейся примерно на 2/3 его длины от носа.
Корабль поворачивает вокруг оси, находящейся примерно на 2/3 его длины от носа.
Вспомним физику, понятия рычага и момента силы. Носовой руль действовал бы с удвоенным рычагом: с одной стороны, чем больше рычаг, тем больше момент силы, вращающий корпус, тем легче судну повернуть.
С другой, носовой руль двигался бы по дуге вдвое большего радиуса, а значит, его придется повернуть на больший угол, чем если бы руль находился в корме – иначе он бы стал сдерживать вращение корпуса. Однако чем сильнее повернут руль, тем больше он тормозит корабль.
Руль – самая уязвимая подводная часть корабля
Существует риск, что корабль натолкнется на незамеченное подводное препятствие – мель, айсберг или полузатонувший объект. Передний руль в таком случае неминуемо получил бы повреждения, и судно стало бы неуправляемым. В корме же он защищен от ударов.
На большой скорости судно задирает нос
Это касается не только глиссеров, но и больших кораблей, объясняет Уильям Симс, капитан ВМФ США. Раздвигая воду, форштевень создает волну, на которую судно все время взбирается, а корма при этом приседает. Чем глубже находится руль, тем эффективнее он работает.
На малой скорости рулю помогают винты
Руль работает тем эффективнее, чем больше скорость потока воды, обтекающего перо. Когда судно движется на малой скорости – например, в порту – поток воды очень слабый и руль почти не работает.
Вот почему винт обычно располагают прямо перед рулем, объясняет Уилсон. Перо руля перенаправляет реактивную струю, отбрасываемую его лопастями – за счет этого даже на нулевой скорости судно сохраняет управляемость.
Получается, что на высокой, что на низкой скорости задний руль дает выигрыш.
Корабли с рулем в носу все же бывают
На рубеже семидесятых-восьмидесятых годов 20 века в Великобритании были построены три железнодорожных парома, вошедших в истории как тип «Святых», поскольку они назывались Saint David, Saint Christopher и Saint Anselm, рассказывает Норман Макэй, корабельный механик. Они работали в Ла-Манше и Северном проливе, соединяя Британию с Ирландией и континентальной Европой.
Правила одного из портов требовали, чтобы суда разворачивались прямо в гавани, а затем подходили к причалу кормой. Для этого у головного судна Saint David сделали два ходовых мостика, спереди и сзади.
Чтобы на заднем ходу судно нормально управлялось, на форштевне установили дополнительный руль: при нормальном плавании судно использовало свои кормовые сдвоенные рули, как и любой обычный паром, но после разворота в гавани кормовые рули устанавливали на стопор, а носовой руль использовали, чтобы подойти к причалу.
Позже паром Saint David был переименован в Stena Caledonia и переведен на другие линии. Носовой руль сняли, чтобу удовлетворить условиям Стокгольмского соглашения, а форму форштевня изменили для лучшей обтекаемости, добавив бульбу.