Стерно́ — пристрій для утримування обраного курсу судна або зміни курсу. Замість стерна на човнах могли використовувати довгі кермові весла — «прави́ла» або «корми́ла».
Назва Поряд зі стерно, використовуються також терміни кермо́, руль, рідше деме́но, як застаріле вживається назва корми́ло.
Етимологія Слово стерно є давнім запозиченням з («кермо»), що походить від сер.-нім. stiure («стерно», «кермо», «кормило»). Слово кермо походить від корма (), що зазнало зближення з керувати; руль — через російське посередництво від («стерно, кермо», звідси також і румпель); демено — від , що сходить до .
Історія
Стародавній світ Попередником стерна було кермове весло, яке з'явилося, судячи з настінних розписів, ще в Стародавньому Єгипті, задовго до часів Менеса (3100 до н. е.)William F. Edgerton: «Ancient Egyptian Steering Gear», The American Journal of Semitic Languages and Literatures, Vol. 43, No. 4. (1927), pp. 255. У часи Стародавнього царства (2686—2134 рр. до н. е.) на пасажирських човнах використовувалося від 1 до 5 кермових весел з кожного борту і 1 або 2 на вантажних. Румпель, спершу у вигляді маленького стрижня, пропущеного через руків'я, може бути простежений з часів V династії (2504—2347 рр до н. е.)William F. Edgerton: «Ancient Egyptian Steering Gear», The American Journal of Semitic Languages and Literatures, Vol. 43, No. 4. (1927), pp. 257. І впровадження румпеля, і узвичаєння спрямованого догори руків'я привели до зменшення кермових весел до двох: по одному з кожного бортуWilliam F. Edgerton: «Ancient Egyptian Steering Gear», The American Journal of Semitic Languages and Literatures, Vol. 43, No. 4. (1927), pp. 260. Окрім весел, закріплених по бортах, були й одинарні весла, укріплені на кормі — знайдені моделі таких човнів у гробницяхLawrence V. Mott, The Development of the Rudder, A.D. 100—1600: A Technological Tale, Thesis May 1991, Texas A&M University, p.84, 92Francesco Tiradritti (ed.): «The Treasures of the Egyptian Museum», The American University in Cairo Press, Cairo 1999, , p.92f., а також на рельєфах часів Середнього царстваMohamed Ata: «Egypt from Past to Present. Through the Eyes of an Egyptian», Cairo 2007, p.68. Перша письмова згадка з'являється в працях Геродота (484—424 рр. до н. е.), який провів кілька місяців у Єгипті: «Вони роблять одне кермо, і воно проходить через кіль» (очевидно, він мав на увазі виріз у кормовій частині кіля; див. фреску)Геродот: Історія, 2.96William F. Edgerton: «Ancient Egyptian Steering Gear», The American Journal of Semitic Languages and Literatures, Vol. 43, No. 4. (1927), pp. 263.
Деяку схожість з давньоєгипетськими кермовими веслами має стерно «піо́тр» (), вживане на баржах, які курсують по річці Луарі . Воно кріпиться прямо на кормі, і його вісь (billette) розташовується похило. На одному кінці осі жорстко закріпляється широка лопать-перо — «ампано́н» (empannon), з другого донизу спускається вертикальний важіль — руків'я (cheville, manchette), вісь опирається на стілець у вигляді хрестовини — «мені́клі» (ménicles).
Пізніше на досить великих суднах кермові весла стали кріпити ближче до корми з правого борту: для стернових-правшів це було оптимальним розташуванням. Ця особливість залишила слід і в сучасній морській термінології: слово «штирборт» походить від , що буквально означає «стерновий борт» .
У часи Античності використовувались бортові стерна (ними, зокрема, обладнувались триреми). Вони являли особою весла з широкими плоскими лопатями, закріплені за допомогою виносних брусів на кормі по обох бортах корабля. На відміну від звичайного кермового весла, поворот здійснювався поворотом їхнього веретена (аналог пізнішого балера) навколо поздовжньої осі (отже, за рахунок центрального положення осі лопаті таке стерно аналогічне сучасному надбалансирному). На верхньому кінці веретена весел під прямим чи непрямим кутом кріпився поперечний важіль-румпель. Існували два типи розташування румпеля: перпендикулярно і паралельно площині лопаті. У першому випадку обидва румпелі сходилися разом і ними міг управляти один стерновий (за винятком особливо різких поворотів). При паралельному до лопатей розташуванні румпелів були потрібні додаткові важелі чи троси, за допомогою яких стерно повертали «усередину» чи «назовні». Довжина веретен стерна-весла визначалась міркуваннями ефективності, пристосовуваності і простоти. Античні бокові стерна залишалися майже без змін протягом раннього СередньовіччяLawrence V. Mott The Development of the Rudder: A Technological Tale .
Існують свідчення, що в Стародавньому Римі бокові стерна були звичайним елементом суднового обладнання. Рельєф із надгробку часів імператора Адріана показує портовий буксир в Остії з довгим кермовим весломLionel Casson: Harbour and River Boats of Ancient Rome, The Journal of Roman Studies, Vol. 55, No. 1/2, Parts 1 and 2 (1965), pp. 31-39 (plate 1). Буксир також має носове вітрило-блінд, яке підвищує маневреність портового суднаLionel Casson, Harbour and River Boats of Ancient Rome, The Journal of Roman Studies, Vol. 55, No. ½, Parts 1 and 2. (1965), pp. 35 (Pl. I); 36, Fn.43 (Pl.II,1). Існують багато прикладів використання кермових весел давніми римлянами: на буксирних баржах, транспортах для перевезення барил з вином та інших типах суденLionel Casson: «Ships and Seamanship in the Ancient World», , S.XXVIII, 336f.; Fig.193Tilmann Bechert: Römisches Germanien zwischen Rhein und Maas. Die Provinz Germania inferior, Hirmer, München 1982, , p.183, 203 (Fig.266). Добре відома річкова баржа з Зваммердама, знайдена в гирлі Рейну, споряджена закріпленим на кормі стерновим пристроємM. D. de Weerd: Ships of the Roman Period at Zwammerdam / Nigrum Pullum, Germania Inferior, in: Roman Shipping and Trade: Britain and the Rhine Provinces. (The Council for) British Archaeology, Research Report 24, 1978, 15ff.M. D. de Weerd: Römerzeitliche Transportschiffe und Einbäume aus Nigrum Pullum / Zwammerdam, in: Studien zu den Militärgrenzen Roms II (1977), 187ff.. Згідно з новітніми дослідженнями, кораблі озера Немі — палацові баржі імператора Калігули (37—41 рр. н. е.) могли мати кермові весла до 14 м довжиною.
Середньовічна Європа
Бічні кормові стерна використовувалися в Європі з доби Античності і до пізнього Середньовіччя. По мірі того як розміри кораблів збільшувалися, росла і висота борту, що робило такі пристрої незручними.
З історичного погляду, докорінна концепція середньовічного вертлюгового стерна на ахтерштевні не виникла раптом і нізвідки. Це було радше поєднання ідей минулого, дедалі ближчих до логічного завершення — стерна на прямому ахтерштевні із залізними вертлюгами, що встановлювалося на ганзейських когах.
Якщо раніші зразки встановлювалися на кормі за допомогою вертикальних валів чи блоків, використовування залізних завіс вперше уможливлювало кріпити стерно до ахтерштевня на більш-менш постійний час. Найстаріші відомі зображення кораблів із таким стерном знайдені на церковних рельєфах у Зедельгемі і Вінчестері, що датуються приблизно 1180 рокомAdshead, Samuel Adrian Miles. (2000). China in World History. London: MacMillan Press Ltd. New York: St. Martin's Press. . Page 156.. Повністю ці стерна розкрили свої можливості тільки в XIV ст. — після впровадження вертикального ахтерштевня і повного вітрильного оснащення.
Виникнення в Європі ідеї стернового пера, закріпленого на задньому штевні судна, відносять до XIII—XIV століть. Проте, у Китаї такі стерна були відомі, очевидно, на 1000 років раніше: знайдена глиняна модель джонки зі стерном позаду корми, датована I століттям нашої ери (династія Хань). Спосіб підвішування китайських стерен до кормового бруса відрізнявся від європейського: замість гаків і петель застосовувались затискачі чи гнізда, для підіймання з води великих стерен використовувались блоки. Перші надійні свідчення використовування стерна замість кермового весла датуються V століттямJohnstone, Paul and Sean McGrail. (1988). The Sea-craft of Prehistory. New York: Routledge. . Page 191.
Багато істориків сходяться на думці, що технологія з укріпленим за кормою стерном проникла до ісламського світу і до Європи з КитаюTom, K.S. (1989). Echoes from Old China: Life, Legends, and Lore of the Middle Kingdom. Honolulu: The Hawaii Chinese History Center of the University of Hawaii Press. . Page 103–104.Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology, Part 3, Civil Engineering and Nautics. Taipei: Caves Books Ltd. Pages 627–628.. Проте, Лоуренс Мотт у своїй головній роботі The Development of the Rudder стверджує, що способи кріплення китайських і європейських стерен розрізняються, викликаючи в нього сумнів щодо запозичення арабами і європейцями китайської системиLawrence V. Mott, p. 84, p. 92.
Поява стерна з пером змінила й форму корабля. Якщо в суден ранішого періоду конструкція носового і кормового штевнів, а разом із тим форма носа і корми була однаковою, то судна з новим стерном вимагали іншого кута нахилу заднього штевня до кіля — так з вигнутого розвинувся прямий ахтерштевень, до якого вертикально підвішували перо за допомогою стернових гаків і вертлюгів. На печатці порту Дувр 1284 року зображений корабель, на якому вже помітні відмінні між собою форштевень і ахтерштевень.
Середньовічний Близький Схід
Кораблі арабів теж використовували стерна на ахтерштевні. На них «стерно управлялось двома мотузками, прикріпленими до краспиці, встановленої на головці стерна і перпендикулярної площині пера»Lawrence V. Mott, p.93. Найраніше свідчення міститься в праці «Агсан аль-Такасім фі Маріфат аль-Акалім» («Найкращі ділення для пізнання країн»), написаній Аль-Мукаддасі в 985 році.
Новий і Новітній час
Перекладання пера стерна спочатку здійснювалось безпосередньо повертанням румпеля, таким стерновий пристрій залишається досі на невеликих суднах. Зі зростанням розмірів кораблів, появою кількох рівнів палуб стали з'являтися механізми для полегшення роботи стернового. У XVI—XVII століттях для повертання румпеля з палуби застосовувався вертикальний важіль — колдершток. У XVIII (за іншими даними — вже в XVI ст.) починають використовуватися штурвали. До XIX ст. їхня будова засновувалася на принципі коловорота: довгі спиці кермового колеса забезпечували виграш у силі, обертаючи барабан з намотаним на нього тросом, кінці якого з'єднувались з румпелем під палубою. Потім барабан замінила черв'ячна передача, а на дуже великих суднах для повертання румпеля з'явилися стернові машини. Першим судном, обладнаним стерновою машиною зі зворотним зв'язком, став SS Great Eastern. Розроблена інженером Джоном Макфарланом Ґреєм, вона являла собою паровий механічний підсилювач, що повертав перо відповідно до поворотів штурвала: обертання веретена кермового колеса через зубчасту передачу передавалося на вали з черв'яками (водночас вали переміщали вказівник аксіометра), з'єднані з важелем золотника, що подавав пару в одну чи другу частину циліндра. На сучасних суднах для повертання балера стерна використовують електричні чи гідравлічні стернові машини.
Для автоматичного додержання курсу застосовуються системи регулювання («автостерновий»).
Конструкція і принцип дії
Принцип дії стерна — відхилення набіжного потоку води і передача протилежно спрямованого обертального моменту кормі судна. При перекладанні стерна його перо піддається тиску потоку води, що обтікає судно. Цей тиск, докладений перпендикулярно до площини пера, дає судну початковий поворот . Для визначення тиску води на стерно користуються найуживанішою формулою :
де S — площа пера в м², v — швидкість судна в м/сек., k — коефіцієнт, рівний 20 для швидкостей до 21 вузла і 25 — для більш високих швидкостей, α — кут перекладання стерна.