Стабилизатор (корабельный)
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2009 г. ) |
Судовые стабилизаторы (или стабилизаторы ) — это плавники или роторы, установленные под ватерлинией и выступающие сбоку от корпуса корабля для уменьшения крена из-за ветра или волн. Активные плавники управляются гироскопической системой управления . Когда гироскоп определяет крен корабля, он меняет угол атаки плавников так, что движение корабля вперед создает силу, противодействующую крену. [1] Неподвижные плавники и трюмные кили не двигаются; они уменьшают крен за счет гидродинамического сопротивления, возникающего при крене корабля. Стабилизаторы в основном используются на океанских судах.
Функция [ править ]
Плавники работают, создавая подъемную или прижимную силу , когда судно находится в движении. Подъемная сила, создаваемая плавниками, должна противодействовать моменту крена судна. Для этого используются два крыла, каждое из которых установлено под водой по обе стороны корабля. Стабилизаторы могут быть:
- Выдвижной — все средние и большие круизные и паромные суда. [ нужна ссылка ] иметь возможность убирать плавники в пространство внутри корпуса во избежание лишнего расхода топлива и уменьшения необходимого клиренса корпуса, когда плавники не нужны
- Невыдвижной – используется на небольших судах, например яхтах.
Движение стабилизатора аналогично движению авиационных элеронов . Некоторые типы плавников, особенно те, которые устанавливаются на более крупные суда, снабжены закрылками, увеличивающими подъемную силу плавников примерно на 15%. Управление стабилизатором должно учитывать множество быстро меняющихся переменных: ветер, волны, движение судна, осадка и т. д. Плавники-стабилизаторы гораздо более эффективны при более высоких скоростях и теряют эффективность, когда судно движется со скоростью ниже минимальной. [2] Решения по стабилизации на якоре или на низкой скорости включают активно управляемые плавники (например, система стабилизации в состоянии покоя, разработанная Rolls-Royce). [3] которые колеблются, противодействуя волновому движению), и вращающиеся цилиндры, использующие эффект Магнуса . Последние две системы являются выдвижными, что позволяет сделать профиль судна более тонким при швартовке и уменьшить сопротивление во время движения.
История [ править ]
Военно-морской архитектор Реувен Леопольд пишет, что современная разработка морской стабилизации началась с танков стабилизатора поперечной устойчивости, установленных на британских военных кораблях в конце 19 века. [4] Еще одной ранней технологией стабилизации был гироскоп , или гироскопическая стабилизация. В 1915 году гироскопический стабилизатор был установлен на американском эсминце USS Worden (DD-16) . [4] Транспортный корабль времен Первой мировой войны USS Henderson , построенный в 1917 году, был первым большим кораблем с гиростабилизаторами. массой 25 тонн (23 т) и диаметром 9 футов (2,7 м), Он имел два маховика установленных недалеко от центра корабля, которые вращались со скоростью 1100 об / мин двигателями переменного тока мощностью 75 л.с. Корпуса гироскопов крепились на вертикальных подшипниках. Когда небольшой сенсорный гироскоп на мостике обнаруживал крен, серводвигатель поворачивал гироскопы вокруг вертикальной оси в таком направлении, чтобы их прецессия противодействовала крену. В ходе испытаний эта система смогла снизить крен до 3 градусов в самом сильном море. Около 20 лет эффективность стабилизаторов была неясна (отчасти из-за усовершенствованных наводчиков огня ), а в ВМС США эта функция оставалась экспериментальной (гиростабилизатор на USS Osborne (DD-295) , активно-танковый стабилизатор на USS Hamilton ( ДМС-18) ) до 1950-х годов. [5] Одним из самых известных кораблей, впервые использовавших противокачковый гироскоп, был итальянский пассажирский лайнер SS Conte di Savoia , который впервые вышел в море в ноябре 1932 года. Он имел три маховика диаметром 13 футов (4,0 м) и весом около 100 тонн. (91 тонна). [6] Стабилизация гироскопа была заменена стабилизацией плавника из-за ее меньшего веса и размера, но с 1990-х годов интерес к ней возобновился (Seakeeper и т. д.). [ нужна ссылка ]
Стабилизатор плавника был запатентован японской компанией Motora Shintaro в 1922 году. [7] [8] Впервые стабилизаторы плавников на корабле были применены на японском круизном лайнере в 1933 году. [9] С конца 1930-х годов британцы активно устанавливали на свои военные корабли стабилизаторы киля Денни-Брауна (к 1950 году было установлено более 100 установок). [7] ВМС США продолжали безуспешные эксперименты с кренящимися танками до тех пор, пока не были успешно установлены стабилизаторы киля на авианосцы USS Gyatt (1956 г.) и USS Bronstein (DE-1037) (1958 г.). [10]
В 1934 году голландский лайнер представил одну из самых необычных в мире систем стабилизации корабля, в которой две большие трубы были установлены с каждой стороны корпуса корабля, причем нижняя часть трубок была открыта в море. В верхнюю часть трубок закачивался сжатый воздух или пар. Когда корабль катился, сторона, куда он катился, заполнялась водой, а затем впрыскивался сжатый воздух или пар, чтобы толкать воду вниз, противодействуя крену. [11]
занимающаяся ракетно-космическими технологиями, В 2018 году компания Blue Origin, приобрела Stena Freighter , грузовой корабль с роликовой опорой для использования в качестве посадочной платформы для New Glenn ракеты-носителя разгонных ступеней . По состоянию на конец 2018 года [update] корабль проходит ремонт , чтобы подготовиться к выполнению роли десантника ракет. [12] Ракетные ускорители будут подняты ниже стартовой площадки в Атлантическом океане , пока гидродинамически стабилизированный корабль находится на ходу . Технология стабилизации корабля призвана повысить вероятность успешного восстановления ракеты в условиях волнения на море , а также помочь провести пуски по графику. [13] [14]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ ИМД 1961 .
- ^ «Квантовые поворотные стабилизаторы» (видео) . Ютуб . 2 июня 2009 г. [ мертвая ссылка на YouTube ]
- ^ «Стабилизация в состоянии покоя» . Продукты . ООО «Роллс-Ройс Груп» .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Леопольд 1977 , с. 35.
- ^ Леопольд 1977 , стр. 35–36.
- ^ "Итальянский лайнер, бросающий вызов волнам", Popular Mechanics, апрель 1931 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Леопольд 1977 , с. 36.
- ^ США 1533328
- ^ «Плавники для остановки качки корабля, управляемого гироскопом» . Популярная механика . Апрель 1933 г. с. 509.
- ^ Леопольд 1977 , с. 36-37.
- ^ «Стабилизатор сжатого воздуха останавливает крен корабля» . Популярная механика . Октябрь 1934 г. с. 573.
- ^ Трибу, Ришар (24 октября 2018 г.). «Грузовой корабль для запуска New Glenn компании Blue Origin прибывает во Флориду» . Орландо Сентинел . Проверено 25 ноября 2018 г.
- ^ Бургхардт, Томас (20 сентября 2018 г.). «Опираясь на New Shepard, Blue Origin вложит миллиард долларов в готовность New Glenn» . NASASpaceFlight.com . Проверено 22 сентября 2018 г.
- ^ Бернс, Мэтт (7 марта 2017 г.). «Blue Origin раскрывает последовательность взлета и посадки «Нового Гленна» в новом видео» . ТехКранч . Проверено 26 ноября 2018 г.
Источники [ править ]
- Керхове, Рене де барон (1961). «Стабилизатор Денни-Брауна». Международный морской словарь: энциклопедический словарь полезных морских терминов и фраз вместе с эквивалентами на французском и немецком языках (2-е изд.). Ван Ностранд Рейнхольд. п. 213. ИСБН 978-0-442-02062-0 . OCLC 1039382382 .
- Леопольд, Реувен (декабрь 1977 г.). «Внедрение инноваций в проектирование военных кораблей». Журнал военно-морских инженеров . 89 (6): 35–42. дои : 10.1111/j.1559-3584.1977.tb05537.x . eISSN 1559-3584 . hdl : 1721.1/16291 . ISSN 0028-1425 .