История техники: Успокоители качки морских судов

качка судна

Для снижения качки судов используются успокоительные цистерны Фрама, выполненные в виде системы сообщающихся сосудов. Система состоит из двух относительно узких бортовых цистерн, которые установлены по обоим бортам корабля и заполнены до половины водой. Цистерны в нижней части соединяются каналом для перетекания воды, а в верхней части — воздушным трубопроводом.

Соответствующим выбором диаметров водяного канала можно добиться того, чтобы вес переливающейся в цистернах воды во время качки судна противодействовал раскачивающему действию волн. Наилучший эффект наблюдается при равенстве трех периодов: периода качки на тихой воде, периода колебаний переливающегося столба воды в цистернах и периода возмущающей силы волн.

Опыты показали, что уменьшение размахов качки от применения успокоительных цистерн достигает в среднем 50%.

Преимуществами цистерн Фрама являются простота, дешевизна их устройства и эксплуатации при достаточной эффективности.

Недостатками следует считать:

неблагоприятное влияние на устойчивость судна из-за наличия свободной поверхности воды в цистернах;
неодинаковость действия при различных условиях волнения и нагрузки корабля;
невозможность использовать цистерны в тех случаях, когда судно имеет почему-либо крен на один борт;
значительные вес и объем.


Фрамом была предложена также другая схема цистерн, в которой взамен водяного соединительного канала бортовые цистерны имеют сообщение через отверстия в бортах судна с забортной водой. Успокоительный эффект цистерн второго рода — того же порядка, что и в случае внутреннего канала.

Гироскопический стабилизатор представляет систему, состоящую из массивного гироскопа (волчка), вращающегося в солидной раме, подвешенной на цапфах в плоскости поперечного сечения корабля. При вращении рамы в своих цапфах гироскоп в силу присущих ему свойств развивает кренящее усилие, действующее в плоскости поперечного сечения корабля, направление которого зависит от направления вращении рамы.

При раскачивании рамы действие гироскопа будет вызывать боковую качку судна. В наиболее распространенных теперь активных гироскопических установках Сперри раскачивание рамы производится с помощью особого механизма таким образом, что направление кренящих сил, развиваемых гироскопом, всегда противодействует качке, уменьшая ее размахи. Управление механизмом, раскачивающим раму, осуществляется автоматически действующим устройством, основной частью которого является небольшой контрольный гироскоп, особенно чувствительный к качке.

Преимущество гироскопического стабилизатора заключается в его высокой эффективности. С его помощью при достаточных размерах маховика можно полностью уничтожить боковую качку. К недостаткам можно отнести: сложность конструкции и эксплуатации, дороговизну, большой объем и масса. Отмеченные недостатки успокоителей качки судна сильно ограничивают область их применении. Успокоители качки судна устанавливаются преимущественно на увеселительных яхтах, пассажирских судах, на некоторых поенных судах.

В 30-е годы 20 века было предложено несколько новых устройств для успокоения качки: активизированные цистерны Фрама, управляемые боковые рули инженера Мотора. перемещающийся поперек корабля твердый груз и другие.