Циркуляция судна, её элементы. Скорость судна и угол дрейфа при циркуляции. Полюс поворота и учёт его при выполнении поворотов.

За начало циркуляции принимают момент начала перекладки руля. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными. Процесс циркуляции принято делить на три периода.

Первый период − маневренный, продолжается в  течение времени перекладки руля.

Второй период − эволюционный, начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда характеристики циркуляции примут установившиеся значения.

Трерий период − установившийся, начинается с  момента окончания второго периода и продолжается до тех пор, пока руль остаётся в переложенном положении.

Геометрически траектория характеризуется следующими элементами циркуляции:

выдвиг l ₁ − расстояние, на которое смещается ЦТ судна в направлении первоначального курса от начальной точки циркуляции до точки, соответствующей изменению курса на 90°;

прямое смещение l ₂ − расстояние от линии первоначального курса по нормали до ЦТ судна к моменту изменения курса на 90°;

обратное смещение l ₃ − максимальное смещение ЦТ судна от линии первоначального курса в сторону, обратную направлению поворота, происходящее в начале циркуляции под влиянием боковой силы руля, вызывающей дрейф судна (обратное смещение обычно не превышает ширины судна, а на некоторых судах не наблюдается вовсе);

диаметр установившейся циркуляции D _уст − расстояние между положениями ДП судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180° при установившемся движении.

Переложенный на угол δ_р руль развивает силу P _рy. В первый период после начала циркуляции под влиянием поперечной силы P _рy ЦТ судна приобретает боковое перемещение во внешнюю сторону циркуляции − обратное  смещение. Возникает угол дрейфа α и поперечная гидродинамическая сила на корпусе R_y, направленная внутрь циркуляции. Её точка приложения в соответствии со свойствами крыла смещена в нос от ЦБС (центра бокового сопротивления − центра проекции подводной части судна на ДП), положение которого при отсутствии большого дифферента можно считать совпадающим с ЦТ судна. Момент силы R_y − M_R  в  этом первоначальном периоде циркуляции имеет тот же знак, что и момент руля M _р, пэтому появляется и начинает быстро возрастать угловая скорость. В дальнейшем под влиянием поперечной силы R_y траектория ЦТ начинает постепенно искривляться в сторону перекладки руля, т.е. радиус циркуляции начинает  уменьшаться.

При движении ЦТ по криволинейной траектории с радиусом R_G  каждая точка по длине судна описывает относительно общего центра циркуляции O свою траекторию, радиус кривизны которой отличается от R_G. При этом каждая точка имеет свой угол дрейфа, значение которого возрастает по мере удаления в сторону кормы. В нос от ЦТ углы дрейфа соответственно уменьшаются.

Если из центра циркуляции O опустить перпендикуляр на ДП, то в полученной точке ПП угол дрейфа равен нулю. Эта точка носит название центра вращения или полюса поворота (ПП). Полюс поворота при циркуляции для большинства судов располагается вблизи носовой оконечности на расстоянии примерно 0.4 длины судна от ЦТ, принимаемого на мидель-шпангоуте.

Угол дрейфа ЦТ судна на циркуляции:

,

где l _ПП − расстояние ПП от ЦТ.

Для произвольной по длине судна точки a угол дрейфа:

,

где l_a − расстояние точки a от ЦТ (в нос со знаком «+», в корму «−»).

Под углом дрейфа судна на циркуляции подразумевается угол дрейфа ЦТ судна.

Чем лучше поворотливость судна, т.е. чем большую кривизну имеет траектория, тем больше снижается скорость судна на циркуляции. В среднем на крупнотоннажных морских судах во время циркуляции с рулём на борту при повороте на 90° скорость снижается приблизительно на 1/3, а при повороте на 180° − вдвое.