Стабилизаторы судна (или стабилизаторы ) представляют собой плавники или роторы, установленные под ватерлинией и выходящие сбоку от корпуса , чтобы уменьшить крен судна из-за ветра или волн. Активные плавники управляются гироскопической системой управления . Когда гироскоп определяет крен судна, он изменяет угол атаки плавников таким образом, чтобы поступательное движение судна оказывало силу, противодействующую крену. [1] Неподвижные плавники и скуловые кили не двигаются; они уменьшают крен за счет гидродинамического сопротивления, оказываемого при качке судна. Стабилизаторы в основном используются на океанских судах.
Плавники работают, создавая подъемную или прижимную силу, когда судно находится в движении. Подъемная сила, создаваемая плавниками, должна работать против момента крена судна. Для этого используются два крыла, каждое из которых устанавливается под водой по обе стороны судна. Стабилизаторы могут быть:
Движение стабилизатора похоже на движение элеронов самолета . Некоторые типы плавников, особенно те, что установлены на более крупных судах, снабжены закрылками, которые увеличивают подъемную силу плавника примерно на 15%. Управление стабилизатором должно учитывать многочисленные переменные, которые быстро меняются: ветер, волны, движение судна, осадка и т. д. Плавниковые стабилизаторы гораздо более эффективны на более высоких скоростях и теряют эффективность, когда судно находится ниже минимальной скорости. [2] Решения по стабилизации на якоре или на низкой скорости включают активно управляемые плавники (например, система стабилизации в состоянии покоя, разработанная Rolls-Royce [3] , которая колеблется для противодействия движению волн), и вращающиеся цилиндры, использующие эффект Магнуса . Последние две системы являются убирающимися, что позволяет сделать профиль судна более тонким при стыковке и уменьшить сопротивление во время крейсерского движения.
Военно-морской архитектор Реувен Леопольд пишет, что современная военно-морская стабилизационная инженерия началась с установки антикачковых цистерн на британских военных кораблях в конце 19 века. [4] Другой ранней технологией стабилизации был антикачковый гироскоп , или гироскопическая стабилизация. В 1915 году гироскопический стабилизатор был установлен на американском эсминце USS Worden (DD-16) . [4] Транспорт времен Первой мировой войны USS Henderson , построенный в 1917 году, был первым крупным судном с гиростабилизаторами. Он имел два 25-тонных (23 т) маховика диаметром 9 футов (2,7 м) , установленных около центра корабля, вращавшихся со скоростью 1100 об/мин двигателями переменного тока мощностью 75 л. с. Корпуса гироскопов были установлены на вертикальных подшипниках. Когда небольшой сенсорный гироскоп на мостике обнаруживал крен, серводвигатель вращал гироскопы вокруг вертикальной оси в направлении, чтобы их прецессия противодействовала крену. В ходе испытаний эта система смогла уменьшить крен до 3 градусов в самых бурных морях. В течение примерно 20 лет эффективность стабилизаторов была неясна (отчасти из-за улучшенных приборов управления стрельбой ), и в ВМС США эта функция оставалась экспериментальной (гиростабилизатор на USS Osborne (DD-295) , стабилизатор с активными баками на USS Hamilton (DMS-18) ) до 1950-х годов. [5] Одним из самых известных кораблей, впервые использовавших гироскоп для стабилизации качки, был итальянский пассажирский лайнер SS Conte di Savoia , который впервые отправился в плавание в ноябре 1932 года. Он имел три маховика диаметром 13 футов (4,0 м) и весом около 100 тонн (91 тонна). [6] Гироскопическая стабилизация была заменена плавниковой стабилизацией из-за ее меньшего веса и объема, но с 1990-х годов к ней вновь проявился интерес (Seakeeper и т. д.). [ необходима цитата ]
Плавниковый стабилизатор был запатентован Моторой Синтаро из Японии в 1922 году. [7] [8] Первое использование плавниковых стабилизаторов на судне было на японском круизном лайнере в 1933 году. [9] С конца 1930-х годов британцы активно устанавливали плавниковые стабилизаторы Денни-Брауна на свои военные корабли (более 100 установок к 1950 году). [7] ВМС США продолжали безуспешные эксперименты с креновыми цистернами до успешной установки плавниковых стабилизаторов на USS Gyatt (1956) и USS Bronstein (DE-1037) (1958). [10]
В 1934 году голландский лайнер представил одну из самых необычных в мире систем стабилизации судна, в которой две большие трубы были установлены на каждой стороне корпуса судна, а нижняя часть труб была открыта в море. В верхнюю часть труб был закачан сжатый воздух или пар. Когда судно кренилось, сторона, в которую оно кренилось, заполнялась водой, а затем сжатый воздух или пар впрыскивались, чтобы толкать воду вниз, противодействуя качке. [11]
В 2018 году компания Blue Origin, занимающаяся ракетно-космическими технологиями, приобрела Stena Freighter , грузовое судно с системой ролкерной погрузки/выгрузки , для использования в качестве посадочной платформы для ступеней ракеты-носителя New Glenn . По состоянию на конец 2018 года судно проходит переоборудование для подготовки к выполнению своей роли посадочных ракет. [12] Ракетные ускорители будут подняты вниз по дальности от стартовой площадки в Атлантическом океане , пока гидродинамически стабилизированное судно находится в пути . Технология стабилизации судна предназначена для повышения вероятности успешного подъема ракеты в бурных морях , а также для содействия выполнению запусков по расписанию. [13] [14][обновлять]
