Конструкция рулевого устройства (стр. 4 из 6)

В тех случаях, когда на судне установлена рулевая машина, имеющая, два приводных агрегата, действующих независимо один от другого и способных обеспечить за 28 с перекладку руля с 35° одного борта на 30° другого борта, запасной рулевой привод можно не предусматривать. Это допущение полностью применимо к рулевым устройствам пассажирских судов. Для прочих транспортных и промысловых судов запасной привод можно не предусматривать, если устанавливается рулевая машина с двумя независимыми агрегатами, каждый из которых способен переложить руль с 20° одного борта на 20° другого борта за 60 с. Суммарная мощность этих двух aгpeгaтов должна отвечать требованию, предъявляемому к основному рулевому приводу.

При определении степени независимости двух приводных агрегатов рулевой машины или независимости основного и запасного приводов допускается наличие у них некоторых общих частей, например, румпеля, сектора, редуктора, цилиндрового блока и тому подобное.

Основной рулевой привод должен действовать от источника энергии (то есть иметь электрическую, гидравлическую или иную рулевую машину). Однако для небольших судов допускается применение ручного основного привода, если на штурвале достаточна работа одного, человека с усилием 117,5 Н, а частота вращения штурвала не превышает 25 об/мин для того, чтобы переложить руль с 35° одного борта на 30° другого борта.

Основной и запасной рулевой приводы или один из них рекомендуется располагать в месте, находящемся всегда выше самой высокой грузовой ватерлинии судна. Если это оказывается невозможным, то на судне предусматривают аварийный рулевой привод, располагаемый выше палубы переборок, то есть палубы, до которой доведены главные поперечные водонепроницаемые переборки деления судна на отсеки.

Аварийный рулевой привод должен обеспечивать возможность перекладки руля с борта на борт при скорости переднего хода судна не менее 4 уз (2,06 м/с). Требования по времени перекладки к аварийному приводу не предъявляются.

При проектировании производятся уточнение характеристик основных элементов привода, окончательный выбор гидравлического насоса и электродвигателя, а также определение суммарного времени перекладки руля. Осуществляется проверка двигателя на нагрев и допустимое число включений. Выполняется расчет перегрузок электропривода при заклинивании руля.

В электрогидравлических рулевых приводах обычно применяют плунжерные электрогидравлические машины типов Р01 – Р10 с насосом постоянной подачи или типов Р11—Р22 с насосом регулируемой подачи, которые изготовляются двух- или четырехцилиндровыми. Связь плунжера с баллером осуществляется с помощью шарнира, что обеспечивает возможность перемещения плунжера относительно румпеля в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Электрогидравлические машины могут выполняться с параллельным и перпендикулярным относительно диаметральной плоскости судна расположением цилиндров. Установки с параллельным расположением четырех цилиндров применяются на крупных судах и обычно имеют два самостоятельных (резервный и основной) гидравлических насоса, работающих каждый на свою пару цилиндров.

Основные технические характеристики плунжерных электрогидравлических машин типов Р01—Р22 с электроприводом постоянного или переменного тока приведены в таблице 3.

Электрогидравлические плунжерные машины с одним, двумя или четырьмя исполнительными гидроцилиндрами требуют преобразования поступательного движения плунжеров во вращательное движение баллеров, что усложняет конструкцию привода.

Имеются рулевые электрогидравлические машины одинарного и сдвоенного типов РГ и 2РГ с плунжерно-реечным приводом баллера с моментами 2,5—80 кНм. Малые габариты и масса рулевых машин с плунжерно-реечным приводом баллера достигнуты благодаря высокому рабочему давлению в цилиндрах (6,5—8,5 МПа), небольшим размерам румпеля (шестерни) и возможности установки двух и более моментных цилиндров.

В электрогидравлических рулевых приводах применяют также лопастные электрогидравлические машины. Поворот баллера руля в таких приводах производится в самом исполнительном цилиндре. Цилиндр делится перемычками и лопастями на четыре полости. В одну пару полостей жидкость подводится от насоса под давлением, из другой пары полостей вытесняется во всасывающую часть насоса. Лопасти поворачиваются вместе с баллером, производя перекладку руля. Описанный привод представляет собой по существу высокомоментный реверсивный неполноповоротный гидравлический двигатель. Такие двигатели могут быть одно-, двух- и четырехлопастными. Рулевая лопастная электрогидравлическая машина РЭГ-ОВИМУ-7 работает при давлении рабочей жидкости 3,5—5 МПа и развивает вращающий момент на баллере 70—100 кНм.

Исходя из этих рекомендаций, основных технических характеристик рулевых машин (таблица 3) и исходных данных (номинальный крутящий момент рулевой машины М_е =560 кНм), выберем рулевую плунжерную электрогидравлическую машину типа Р18, которая полностью удовлетворяет условия эксплуатации.

Таблица 3.

Тип	Число рулей	Номинальный крутящий момент, кНм	Число цилиндров рулевой машины	Можность электропривода, кВт		Габариты рулевой машины, мм	Масса рулевой машины с электрооборудованием без рабочей жидкости, кг
									перемен-ного тока (220/380 В)	постоян-ного тока (220 В)	постоян-ного тока	перемен-ного тока
													P01	1	6,2	2	0,7	0,4	970 X 1160 X 885	570	650
				P02	2		6,2	2					0,7	0,4	970 X 880 X 885	580	660
				P03	1		9,8	2					0,7	0,6	870 X 1300 X 885	690	770
				P04	2		9,8	2	0,7	0,6	1950 X 850 X 885	710	790
				P05	1		15,7	2	2,2	0,75	1650 X 1450 X 980	850	940
P06	2	15,7	2	2,2	0,75	2200 X 985 X 1010	800	890
P07	1	24,5	2	2,2	1,4	1850 X 1480 X 1010	1040	1040
P08	2	24,5	2	2,2	1,4	2120 X 1035 X 1010	1040	1040
P09	1	39,2	2	3,2	2,2	2210 X 1070 X 1030	1465	1630
P10	2	39,2	2	3,2	2,2	3000 X 1075 X 1080	1595	1705
P11	1	61,8	2	8	4,2	3240 X 1520 X 915	2510	2690
P12	2	61,8	2	8	4,2	3800 X 1100 X 915	2440	2690
P13	1	98	2	8	4,2	3600Х 1700Х 1365	3030	3230
P14	2	98	2	8	4,2	4400 X 1100 X 950	3150	3350
P15	1	157	4	11	7	3390 X 2020 X 1427	4750	5000
P16	1	245	4	19	8,5	3760 X 2190 X 1539	6450	6750
P17	1	329	4	27	16	4380 X 2550 X 1710	11500	12100
P18	1	620	4	55	27	5090 X 2855 X 1735	13650	14250
P21	1	1220	4	72	-	6200 X 3680 X 1095	-	25400
P22	1	1570	4	95	-	6430 X 4045 X 1095	-	28200

Определение эффективности руля

Эффективность выбранного руля Е_р определяется по формуле:

где:

;

W – коэффициент, для руля, расположенного в диаметральной плоскости судна за гребным винтом, W=0,3C_HB;

А₂–площадь подводной части диаметральной плоскости судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, м²;

А – площадь пера руля, м²;

А_В – часть площади руля, находящаяся в непереложенном положении в струе гребного руля, м²;

h_p– средняя высота части пера руля, расположенной в корму от оси его вращения, м;

С_В – коэффициент общей полноты судна при его осадке по летнюю грузовую ватерлинию;

С_НВ – определяется по формуле:

где:

Т – упор винта, кН, при скорости V;

D_В– диаметр винта, м;

V₁ – скорость, уз, определяемая по формуле:

V₁=V(1-W):

W – средний коэффициент попутного потока;

Δ – объемное водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую ватер линию, м³;

n– число винтов;

V – наибольшая скорость переднего хода, уз, при осадке по летнюю грузовую ватерлинию;

Данные для расчета:

Δ=36897,7 м; n=1; С_В=0,789; D_В=4,9 м; V=15 уз., А₂=1708,4 м²; А=24,91 м²; А_В=16,9 м²; h_р=7,07 м; Т=2938,3 кН.

;

уз.;

;

Нормы эффективности рулей

Сумма эффективностей всех установленных на судне рулей должна быть не менее большего из значений эффективностей Е₁, Е₂ или Е₃.

Е₁ определяется в зависимости (рисунок 5) от С_р и σ_к. Для промежуточных значений С_р определяется линейной интерполяцией между кривыми для двух ближайших значений С_р;

где:

С_р – коэффициент продольной полноты подводной части корпуса судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, определяемый по формуле: С_р=С_в/С_м=0,789/0,993=0,795;