Глава VI. Судовые палубные механизмы и устройства
Ранее указывалось, что главным средством, обеспечивающим управляемость судна, является рулевое устройство (см. § 9). В состав рулевого устройства входят: руль с баллером; рулевой привод и рулевая машина.
Типы рулей. Рули, применяемые на судах, можно классифицировать по трем признакам: по форме профиля, форме боковой проекции и расположению площади пера руля относительно оси вращения. По форме профиля, т. е. по контуру фигуры, образуемой при сечении руля горизонтальной плоскостью, различают плоские и профилированные рули. Плоские, или однослойные, рули из-за плохого взаимодействия их с гребным винтом и снижения вследствие этого скорости судов в настоящее время почти не применяются. Профилированные, или двухслойные, рули имеют обтекаемую форму, контуры которой получают при испытании моделей пера руля в аэродинамической трубе. Форма боковой проекции, или боковой контур пера руля, в значительной степени определяет эффективность руля при обеспечении максимальной поворотливости судна. Характеристикой бокового контура является отношение высоты пера руля к его ширине. Для современных рулей это отношение составляет 1,0—3,0.
В зависимости от того, каким образом площадь пера руля располагается относительно оси его вращения, различают обычные, балансирные и полубалансирные рули. Обычный, или небалансирный, руль (рис. 106, а) отличается тем, что у него ось вращения практически совпадает с его передней кромкой. Обычные рули могут быть как однослойными, так и двухслойными. Устройство и крепление обычного однослойного (плоского) руля были показаны на рис. 12.
Рис. 106. Основные типы рулей.
Плоский руль имеет перо, изготовленное из стального листа с приваренными к нему ребрами жесткости. Такие рули сохранились лишь на судах старой постройки, а также на небольших несамоходных судах. Двухслойные обтекаемые рули имеют полое перо, образуемое двусторонней обшивкой, подкрепленной двумя вертикальными и несколькими горизонтальными диафрагмами. В диафрагмах выполняют отверстия, которые облегчают конструкцию и в то же время позволяют заполнить всю внутреннюю полость каким-либо легким пористым материалом, предотвращающим попадание воды внутрь руля. Верхнюю и нижнюю торцевые диафрагмы изготовляют сплошными; они служат для закрепления в них отливок, образующих верхний горизонтальный фланец (поз. 5 на рис. 12) и нижний штырь (поз. 17 на рис. 12). Как у однослойных, так и у двухслойных рулей верхний фланец предназначен для соединения пера руля с баллером, а нижний штырь — для крепления руля в пятке ахтерштевня.
Балансирные рули (рис. 106) бывают простые (б), типа Симплекс (в) и подвесные (г). Ось вращения у всех балансирных рулей смещена на некоторое расстояние от передней кромки пера руля к его середине, что значительно уменьшает вращающий момент, необходимый для поворота баллера.
Наибольшее распространение получил балансирный руль типа Симплекс (рис. 107). Руль опирается на съемную ось 5, неподвижно закрепленную в пятке 8 ахтерштевня при помощи конусного соединения 9. В верхней части ось крепится к ахтерштевню 2 при помощи вертикального фланца 3 и болтов. Внутри пера руля 6 вертикально расположена круглая труба 10. В ней размещают съемную ось и литые или кованые втулки (верхнюю 4 и нижнюю 7), посредством которых руль опирается на съемную ось. Иногда труба 10 образуется двумя непроницаемыми вертикальными диафрагмами и обшивкой пера руля. Соединение пера руля с баллером 1 производится, как и у обычного руля, горизонтальным фланцем.
Рис. 107. Балансирный руль типа Симплекс.
Достоинством рулей типа Симплекс является то, что съемная ось образует с нижней частью ахтерштевня замкнутую раму, благодаря чему уменьшается податливость опоры на пятке ахтерштевня. Кроме того, такая конструкция руля позволяет уменьшить удельное давление на опору и тем самым значительно снизить износ опорных поверхностей.
Полубалансирный руль (рис. 106, д) до недавнего времени использовался в основном на двухвинтовых судах. В настоящее время такие рули стали все чаще применяться и на одновинтовых транспортных судах. Особенность полубалансирного руля в том, что он, как и балансирный, имеет смещение оси вращения от передней кромки к середине пера руля, но в то же время условно может быть разделен на две части: балансирную (нижнюю) и небалансирную (верхнюю). Нижняя опора этих рулей по высоте располагается на кронштейне в районе центра тяжести площади руля, поэтому она воспринимает основную нагрузку, благодаря чему разгружается опора на баллере. Кронштейн, на котором располагается нижняя опора руля, имеет обтекаемую форму и прочно связан с ахтерштевнем и набором кормовой оконечности. Такая конструкция руля и кронштейна имеет несомненные преимущества, так как позволяет смещать руль в корму и тем самым увеличивать зазоры между винтом и корпусом судна, уменьшать вибрацию корпуса. Одновременно упрощается и конструкция ахтерштевня, так как практически сохраняется только часть, расположенная над осью гребного винта.
Судостроение
- Классификация и устройство судов
- Судовые паровые котлы и теплообменные аппараты
- Главные судовые двигатели
- Судовой валопровод и его основные элементы
- Судовые вспомогательные механизмы
- Судовые палубные механизмы и устройства
- Электрооборудование судов
- Судовые системы и трубопроводы
- Технология изготовления и монтажа трубопроводов
- Монтаж главных и вспомогательных механизмов
- Монтаж линии валопровода
- Монтаж палубных механизмов и устройств
- Спуск судна на воду. Испытания судна
- Организация производства. Техника безопасности
Источник
9.Рулевое устройство судов. Классификация, типы. Аварийное управление судном.10. Назначение и конструктивные части рулевого устройства. Типы рулей и рулевых приводов.
Рулевое устройство служит для изменения направления движения судна, обеспечивая перекладку пера руля на некоторый угол в заданный промежуток времени. Основными его частями являются:
- Пост управления;
- Рулевая передача от поста управления к рулевому двигателю:
- Рулевой двигатель;
- Рулевой привод от рулевого двигателя к баллеру руля;
- Руль или поворотная насадка, непосредственно обеспечивающие управляемость судна.
Основные элементы рулевого устройства показаны на рис. 3.5.1.
Рис.3.5.1 Рулевое устройство
1 – перо руля; 2 – баллер; — 3 – румпель; 4 – рулевая машина с рулевым приводом; 5 – гельмпортовая труба; 6 – фланцевое соединение; 7 – ручной привод.
Руль — основной орган, обеспечивающий работу устройства. Он действует только на ходу судна и в большинстве случаев располагается в кормовой части. Обычно на судне один руль. Но иногда для упрощения конструкции руля (но не рулевого устройства, которое при этом усложняется) ставят несколько рулей, сумма площадей которых должна быть равной расчетной площади пера руля.
Основной элемент руля — перо. По форме поперечного сечения перо руля может быть: а) пластинчатым или плоским, б) обтекаемым или профилированным.
Преимущество профилированного пера руля в том, что сила давления на него превосходит (на 30% и более) давление на пластинчатый руль, что улучшает поворотливость судна. Отстояние центра давления такого руля от входящей (передней) кромки руля меньше, и момент, необходимый для поворота профилированного руля, также меньше, чем у пластинчатого руля. Следовательно, потребуется и менее мощная рулевая машина. Кроме того, профилированный (обтекаемый) руль улучшает работу винта и создает меньшее сопротивление движению судна.
Форма проекции пера руля на ДП зависит от формы кормового образования корпуса, а площадь — от длины и осадки судна (L и d), У морских судов площадь пера руля выбирается в пределах 1,7—2,5% от погруженной части площади диаметральной плоскости судна. Ось баллера является осью вращения пера руля. Баллер руля в кормовой подзор корпуса входит через гельмпортовую трубу. На верхней части баллера (голове) крепится на шпонке рычаг, называемый румпелем, служащий для передачи вращательного момента от привода через баллер на перо руля.
Судовые рули принято классифицировать по следующим признакам:
По способу крепления пера руля с корпусом судна различают рули:
а) простые — с опорой на нижнем торце руля или со многими опорами на рудерпосте;
б) полуподвесные – с опорой на специальном кронштейне в одной промежуточной точке по высоте руля;
в) подвесные – висящие на баллере.
По положению оси вращения относительно пера руля различают рули:
а) небалансирные – с осью, размещенной у передней (входящей) кромке пера;
б) балансирные – с осью, расположенной на некотором расстоянии от передней кромки руля.
Рис.3.5.2 Простой небалансирный руль.
Рис.3.5.3 Полуподвесной небалансирный руль.
Рис.3.5.4 Подвесной небалансирный руль.
Рис.3.5.5 Простой балансирный руль.
Рис.3.5.6 Полуподвесной балансирный руль (полуподвесной)
Рис.3.5.7 Подвесной балансирный руль.
Рулевой привод предназначается для передачи команд от штурмана из рулевой рубки к рулевой машине в румпельном отделение. Наибольшее применение находят электрическая или гидравлическая передачи. На малых судах применяются валиковые или тросовые приводы, в последнем случае этот привод называют — штуртросовым.
Контрольные приборы следят за положением рулей и —исправным действием всего устройства.
Приборы управления передают приказания рулевому при управлении рулем вручную.
Рулевое устройство — одно из самых важных устройств, обеспечивающих живучесть судна. На случай аварии рулевое устройство имеет дублирующий пост управления рулем, состоящий из штурвала и ручного привода, расположенных в румпельном отделении или вблизи от него.
При малых скоростях судна рулевые устройства становятся недостаточно эффективными и порой делают судно совершенно неуправляемым. Для повышения маневренности на современных судах некоторых типов (промысловых, буксирах, пассажирских и специальных судах) устанавливают активные рули, поворотные насадки, подруливающие устройства или крыльчатые движители. Эти устройства позволяют судам самостоятельно выполнять сложные маневры в открытом море, а также проходить без вспомогательных буксиров узкости, входить на акваторию рейда и гавани и подходить к причалам, разворачиваться и отходить от них, экономя на этом время и средства.
Источник