Любое перо руля, большое или малое, свободно подвешенное или находящееся за массивным дейдвудом, образует поперечную силу лишь в том случае, если оно обтекается водой. Если катер стоит на якоре на течении, то он очень чувствителен к отклонению руля. Если же перо руля не встречает течения, то нельзя ожидать и действия руля.
Это положение давно используют, располагая перо руля за гребным винтом в его струе. Раньше часто допускали ошибку, устанавливая на двухвинтовых катерах один руль в диаметральной плоскости. Исходили из неправильного положения, что двухвинтовая установка сама по себе обладает лучшей маневренностью и поэтому требует лишь одного руля. Кроме того, средний руль создает как будто бы меньшее сопротивление, так как он не располагается в струе винта.
О том, как прочно установились такие взгляды, можно убедиться на примере моторной яхты (длиной 20 м), построенной на одной из известных европейских верфей. Когда владелец пожаловался на плохую маневренность, ему предложили заменить большой средний руль двумя небольшими рулями, которые располагались бы в струях от винта.
Установка двух рулей была выполнена, что значительно улучшило маневренные качества.
Рассмотренный пример свидетельствует о том, что высокие маневренные качества могут достигаться не за счет увеличения площади руля, а с уменьшением пера руля. Большое перо руля затрудняет управление, вызывает ненужное сопротивление трения и увеличение массы катера и, кроме того, в случае посадки на мель легче повреждается.
Напрашивается вопрос: какой должен быть размер пера руля, чтобы добиться высокой устойчивости на курсе и лучшего маневрирования на спортивных моторных судах или больших моторных яхтах? В качестве исходной величины выбирают площадь бокового сопротивления (площадь погруженной части диаметрали, профиль) катера без руля и определяют процентное отношение площади пера руля к указанной площади. Уже при площади руля, равной 1% площади бокового сопротивления, у нормальных катеров достигается достаточная устойчивость на курсе. На рис. 1 показаны наиболее часто используемые рули на моторных катерах с умеренной скоростью. Речь идет в любом случае об испытанных конструкциях с хорошей управляемостью. На рис. 1, а—г изображены катера с сильно обрезанным в кормовой части профилем. Они, несмотря на малую площадь пера руля, обладают высокими маневренными качествами. На рис. 1, д, е изображены относительно большие рули, поскольку площадь бокового сопротивления создает увеличенное сопротивление сносу кормы. Руль вплотную подходит к гребному винту.
Рис. 1. Проверенные типы расположения балансирных рулей:
а — один винт, один подвесной руль; б — один винт, один руль с ограждением винта; в — два винта, два подвесных руля; г — двухвинтовой туристский катер; д — руль за кормой; е — судовой балансирный руль. На схемах а к в показан часто применяемый подвесной руль, на схемах б, д, е нижняя опора руля совмещена с защитой гребного винта.
При очень неблагоприятных формах площади бокового сопротивления надо увеличить площадь руля. Если катер должен пройти в узкости сотни метров задним ходом, то увеличением пера руля достигается компенсация не существующей на заднем ходу струи от гребного винта. Удивительно, как хорошо реагирует катер на управление на заднем ходу, если перо руля увеличено до 5 или 6% площади бокового сопротивления.
Рис. 2. Свободно подвешенное перо руля, применяемое на многих катерах и моторных яхтах (Л), и профили (б):
а — устаревшего пера руля с насаженным баллером; б — узкого, эффективного профиля руля; в — пластинчатого пера руля; г — руля за стационарной наделкой; д — суперкавитирующего руля для гоночных катеров; е — руля, аналогичного предыдущему, но в форме контрпропеллера.
Форма очертаний пера руля имеет второстепенное значение. Можно легко доказать, что узкое высокое перо руля более эффективно, чем короткое и широкое. Но поскольку сюда добавляются конструктивные соображения: диаметр баллера руля, повышенная уязвимость глубоко расположенного руля, — обычно применяют форму, близкую к квадрату. При этом необходимо следить за тем, чтобы струя от гребного винта омывала по возможности большую часть поверхности пера руля.