Использование штурвала на судне: история развития, техники и методы управления
Управление судном
История штурвала
Первые прототипы штурвала были разработаны в древности. Они представляли собой деревянный брусок, который прикреплялся к задней части судна и позволял морякам поворачивать его в нужном направлении. Этот первобытный инструмент назывался румпель (руль).
Со временем штурвал стал использоваться в качестве более удобной и эффективной альтернативы румпелю. Первые прототипы штурвала, использующие вертикальный штифт и качающийся руль, появились в Средиземном море в 1700 году. Эти штурвалы имели довольно ограниченный угол поворота, что ограничивало их использование в более сложных условиях.
В 19 веке штурвалы стали более усовершенствованными, когда был разработан вертикальный штурвал с горизонтальным рулем, который имел возможность поворачиваться на 360 градусов. Это позволило управлять судном в более сложных условиях и обеспечило большую безопасность при маневрировании в портах и на узких реках.
В настоящее время штурвалы на судах используются в различных вариантах и модификациях. Существуют как ручные, так и автоматические штурвалы, которые позволяют управлять судном с высокой точностью и эффективностью. Кроме того, новые технологии, такие как системы дистанционного управления и автоматизированные штурвалы, позволяют управлять судном с высокой точностью и безопасностью.
Развитие конструкции и технологий
Конструкция штурвала на судне продолжает развиваться и усовершенствоваться, чтобы обеспечивать более точное и эффективное управление судном. Одним из ключевых направлений развития является автоматизация штурвала и улучшение его точности.
Современные штурвалы оснащены электрическими или гидравлическими механизмами, которые обеспечивают более точное и быстрое управление. Это позволяет капитану судна лучше контролировать его движение и уменьшить риск аварийных ситуаций.
Кроме того, существуют автоматические системы управления, которые могут контролировать штурвал и автоматически корректировать направление судна. Эти системы позволяют капитану сосредоточиться на других задачах, связанных с управлением судна.
Существуют также инновационные решения, такие как электронные штурвалы и джойстики, которые обеспечивают более точное и легкое управление судном. Эти системы позволяют капитану более быстро и точно реагировать на изменения ветра и течения, что может повысить безопасность и эффективность управления судном.
Кроме того, современные штурвалы имеют возможность удаленного управления, что позволяет капитану управлять судном из любого места на палубе или даже из кабины управления.
Устройство
Штурвал на судне состоит из нескольких компонентов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Ниже описаны основные компоненты штурвала и их функции:
- Рулевое колесо — это основной компонент штурвала, который используется для управления направлением судна. Рулевое колесо может быть выполнено в различных размерах, в зависимости от размера и типа судна.
- Рулевая колонка — это вертикальная конструкция, которая соединяет рулевое колесо и рулевой двигатель. Рулевая колонка передает движение рулевого колеса на рулевой двигатель, который затем поворачивает руль.
- Рулевой двигатель — это механизм, который вращает руль судна вправо или влево, в зависимости от направления поворота рулевого колеса. Рулевой двигатель может быть гидравлическим, электрическим или механическим.
- Гидравлический насос — это компонент, который используется для управления гидравлической системой штурвала. Насос обеспечивает подачу гидравлической жидкости в рулевой двигатель, что позволяет поворачивать руль.
- Шкивы и тросы — это компоненты, которые используются для передачи движения от рулевого колеса до рулевого двигателя. Шкивы направляют тросы, которые передают движение от рулевого колеса к рулевой колонке и рулевому двигателю.
- Рулевой механизм — это система, которая обеспечивает соединение руля с рулевым двигателем. Рулевой механизм может быть выполнен в виде цепи или шестерен.
- Рулевой редуктор — это компонент, который используется для уменьшения силы, необходимой для поворота руля. Рулевой редуктор уменьшает входящую силу на выходе, что облегчает управление судном.
Использование штурвала
Штурвал — колесо, с помощью которого управляют рулевым пером судна, а значит и изменяют направление судна в движении.
В отличие от румпеля, штурвал привязан к носу судна, как в автомобиле — при вращении штурвала вправо, нос судна поворачивает вправо, а при вращении влево — поворачивает влево. Благодаря этому многие находят управление штурвалом более понятным.
Но есть и определенные сложности при работе со штурвалом:
- При начале движения (особенно учитывая запаздывание реакции) не всегда понятно положение рулевого пера, которое было оставлено до остановки или швартовки.
- Почти все штурвалы (как и рули автомобилей) имеют люфт — то есть небольшие вращения штурвала не меняют положение руля, поскольку соединение штурвала с рулём, особенно при исполнении тягами (штуртросами), может быть ослабленным.
- Штурвалы имеют намного меньшую обратную связь от руля — нагрузки от потока на руль могут не восприниматься рулевым.
- Также необходимо помнить, что приложение значительных усилий на штурвал в крайних положениях может приводить к чрезмерным нагрузкам на механизм соединения штурвала с рулем, что может приводить к увеличению люфта, износу и даже обрыву штуртросов.
Управление
Процесс управления штурвалом на судне начинается с капитана, который вращает рулевое колесо в нужном направлении. Это движение передается через шкивы и тросы на рулевую колонку и далее на рулевой двигатель.
Если рулевой двигатель гидравлический, то гидравлический насос начинает подавать гидравлическую жидкость в рулевой двигатель, что вызывает поворот руля в нужном направлении. Если рулевой двигатель электрический или механический, то он просто поворачивается в нужном направлении.
Капитан продолжает вращать рулевое колесо до тех пор, пока судно не достигнет нужного направления. Когда судно достигает нужного направления, капитан возвращает рулевое колесо в нейтральное положение. Это приводит к возвращению руля в центральное положение.
Если капитану нужно изменить направление судна на противоположное, он поворачивает рулевое колесо в другую сторону, и процесс повторяется.
Допуск капитана к штурвалу
Капитан судна, который управляет судном с помощью штурвала, должен обладать определенной квалификацией и опытом, чтобы обеспечить безопасное и эффективное управление судном.
В соответствии с Международной конвенцией по стандартам обучения, сертификации и вахтенной работы для моряков (STCW), капитан судна должен иметь сертификат квалификации моряка, соответствующий его должности и уровню ответственности. Для должности капитана судна это обычно сертификат Master Unlimited, который требует обширных знаний и опыта в области морской навигации, морской техники, безопасности судоходства и управления судном.
Кроме того, капитан должен иметь опыт управления судном с помощью штурвала. Обычно требуется, чтобы капитан имел опыт работы в качестве офицера на мостике управления судном, где он мог бы практиковаться в управлении штурвалом под наблюдением опытного капитана.
Для управления судном с помощью штурвала капитан должен также иметь хорошее знание морских правил, регуляций и процедур, которые регулируют управление судном. Капитан должен уметь оценивать маневренность судна в различных условиях, учитывая факторы, такие как скорость ветра, глубина воды, течение и другие параметры, которые могут повлиять на движение судна.
Кроме того, капитан должен обладать хорошими коммуникативными навыками и уметь работать в команде с другими членами экипажа, чтобы обеспечить эффективное управление судном и обеспечить безопасность на борту.
Сложности управления судном
Управление судном в экстремальных условиях, таких как сильный ветер, высокие волны или ограниченное пространство для маневрирования, может быть сложным и требовательным квалификации и опыта капитана и его экипажа.
Одна из главных сложностей при управлении судном в экстремальных условиях — это оценка силы и направления ветра и волн. Капитан должен уметь оценить, как сильно ветер и волны воздействуют на судно и как они влияют на его маневренность. Это может потребовать от капитана принятия решений о скорости и направлении движения судна, чтобы обеспечить безопасность и предотвратить повреждения судна.
Другая сложность заключается в управлении судном в ограниченном пространстве, таком как портовый бассейн или канал. Капитан должен уметь оценить маневренность судна в этих условиях, учитывая скорость ветра, течение и габариты судна. Кроме того, капитан должен обладать навыками управления движением судна вблизи других судов, чтобы предотвратить столкновения и обеспечить безопасность на борту.
Другие сложности могут включать работу с оборудованием, таким как рулевая машина и система управления двигателем, в условиях экстремальных нагрузок и напряжений. Капитан должен быть готов к быстрому и эффективному реагированию на любые проблемы с оборудованием и уметь принимать решения, чтобы обеспечить безопасность на борту.
Техника управления штурвалом в шторм
Управление штурвалом в сложных условиях, таких как шторм или сильный ветер, требует от капитана и его экипажа определенных техник и методов, которые позволят им безопасно маневрировать судном.
Один из ключевых методов управления штурвалом при шторме или сильном ветре — это использование малых углов поворота. Это означает, что капитан должен медленно и постепенно поворачивать рулевое колесо в маленьких шагах, чтобы судно могло сделать плавный поворот. Это позволяет снизить риск опрокидывания судна, особенно в условиях высоких волн.
Еще один метод — это использование курсовых изменений для управления направлением судна. Капитан может изменять курс на небольшие углы, чтобы управлять направлением судна в условиях сильного ветра или течения. Это также позволяет более плавно маневрировать судном и снизить риск опрокидывания.
Другой метод — это использование экипажа для управления штурвалом. Капитан может попросить одного из членов экипажа, обычно рулевого, чтобы тот помогал ему управлять штурвалом. Это может быть особенно полезным при маневрировании в узких каналах или в условиях ограниченной видимости.
Кроме того, важно иметь в виду особенности конструкции судна и его характеристики при управлении штурвалом в сложных условиях. Например, суда с высоким центром тяжести могут быть более склонны к опрокидыванию в условиях сильного ветра или высоких волн, поэтому капитан должен учитывать это при управлении штурвалом.
Источник