Выбор типа рулевого органа, число и расположения. Расчет размеров пера руля

Расчет размеров пера руля.

Определяем площадь пера руля:

м².

Принимаем к установке 2 руля, площадь каждого из них будет:

м².

Рисунок 4. Перо руля.

Высота пера руля

h_p = 0,6T = 0,6*0,8 = 0,48 м.

Ширина пера руля:

b_p = = = 1,2 м.

Относительное удлинение пера:

λ_p = = = 0,5 м.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 005 ПЗ

Разраб.

Чакин

Провер.

Заболотский

Реценз.

Сметанин

Н. Контр.

Костицын

Утверд.

2. Выбор типа рулевого органа, число и расположения.

Лит.

Листов

КОГПОАУ НПТ

Ширина балансирной части:

b_б = х_б*b_p = 0,2*1,3 = 0,26 м.

где: х_б = 0,2

Толщина профиля руля:

t_p = t`_p*b_p = 0,2*1,3 = 0,26 м.

t`_p = 0,2

Расчет размеров поворотной насадки со стабилизатором.

Длина поворотной насадки (м):

l_нас = (0,8÷0,9)D_в = 0,72÷0,81 м.

D_в = 0,9 – диаметр винта, м.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 005 ПЗ

Относительная длина насадки (м):

l`_нас = ₌ = 0,9 м.

Баллер от входного отверстия насадки ставят на расстоянии (м):

l_б = (0,42÷0,43)*l_нас = 0,34÷0,35 м.

Длина стабилизатора (м):

b_c = (0,60÷0,65)*l_нас = 0,54÷0,59 м.

Внутренний диаметр насадки = высоте стабилизатора (м):

D_н = h_с = 1,01*D_в = 1,01*0,9 = 0,909 м.

Зазор между винтом и насадкой (м):

0,01*D_в = 0,01*0,9 = 0,009 м.

Площадь стабилизатора (м²):

S_с = h_с*b_с = 0,909*0,59 = 0,54 м².

Рулевые приводы.

Рулевой привод служит для передачи усилия с рулевой машины на баллер руля.

В гидравлическом приводе плунжерного типа поворот баллера производится румпелем, который соединен с поршнями (плунжерами) двух цилиндров. При перекачке жидкости из одного цилиндра в другой, поршни перемещаются и поворачивают румпель, амортизатором в гидравлическом приводе является перепускной клапан, установленный на дополнительном трубопроводе, который соединяет оба цилиндра. При ударе волны в перо руля давление в одном из цилиндров повышается, клапан автоматически пр

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 006 ПЗ

Разраб.

Чакин

Провер.

Заболотский

Реценз.

Сметанин

Н. Контр.

Костицын

Утверд.

2.1. Рулевые приводы.

Лит.

Листов

КОГПОАУ НПТ

иоткрывается и некоторое количество жидкости переходит из одного цилиндра в другой.

Согласно требованиям Речного Регистра суда имеют два рулевых привода — главный и аварийный. Все приводы должны действовать на баллер руля независимо друг от друга и только в виде исключения допускается, чтобы они имели некоторые общие детали. Главный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля при максимальной скорости переднего хода судна с 35° одного борта до 30° другого борта не более чем за 28 с. Для аварийного привода время перекладки руля не регламентируется, но требуется, чтобы он обеспечивал перекладку руля с борта на борт при скорости переднего хода не менее 4 уз. Главный привод должен работать от источника энергии. Управление главным рулевым приводом должно быть предусмотрено с ходового мостика и из румпельного отделения. Для удержания руля на месте, что необходимо при аварийном ремонте и при переходе с одного привода на другой, рулевое устройство имеет стопор (тормоз). В гидравлических приводах роль стопора выполняют клапаны, с помощью которых перекрывают трубопроводы. Для ограничения угла перекладки рулевое устройство имеет ограничители, допускающие перекладку руля на угол не более 35°. Все механические рулевые приводы имеют конечные выключатели, которые отключают механизм, прежде чем руль дойдет до упора в ограничители.

Около поста управления главным и вспомогательным приводами устанавливают рулевые указатели — аксиометры, которые показывают угол перекладки руля. На секторе привода или на других деталях также наносят шкалу для определения действительного положения руля.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 007 ПЗ

Разраб.

Чакин

Провер.

Заболотский

Реценз.

Сметанин

Н. Контр.

Костицын

Утверд.

2.2. Расчет гидродинамических сил, действующих на рулевой орган и момента на баллер.

Лит.

Листов

КОГПОАУ НПТ

2.2. Расчет гидродинамических сил, действующих на рулевой орган и момента на баллер.

Руль.

Сила, давящая на перо руля:

Такой расчет будет верным, если на каждый руль устанавливается отдельный привод. Если же один двигатель – исполнитель будет приводить оба руля, то в формулу силы необходимо подставить суммарную площадь рулей, т.е.

S = 1,67 м²

График 1. Зависимость силы давления на перо руля от угла перекладки.

Расстояние от центра приложения силы до оси баллера:

Момент на баллере руля:

График 2. Зависимость момента на баллере руля от угла перекладки.

Максимальный момент на баллере руля для привода одного руля:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 007 ПЗ

Поворотная насадка со стабилизатором.

Величина подъёмной силы, развиваемой комплексом винт + поворотная насадка, определяется зависимостями (Н):

Y = σ_y* *F_в,

σ_у = q_e*σ_e0* + µδ,

где: σ_у – коэффициент нагрузки комплекса по подъемной силе;

U_р – скорость натекания воды на комплекс с учетом попутного потока трения;

q₁, q_e, δ^* – коэффициенты определяют в зависимости от угла перекладки δ по графикам:

δ = 10˚ => q₁ = 1,02; q_e = 0,95; δ^* = 10˚

δ = 20˚ => q₁ = 1,12; q_e = 0,84; δ^* = 20˚

δ = 30˚ => q₁ = 1,24; q_e = 0,69; δ^* = 28˚

δ = 40˚ => q₁ = 1,28; q_e = 0,57; δ^* = 33˚

σ_р0 = 1; σ_е0 = 1– коэффициенты нагрузки при не переложенной насадке.

U_p = U*(1-ѱ) = 16,9*(1-0,1) = 15,21 км/ч.,

где U – скорость судна, км/ч.;

ѱ = (0,58÷0,1) – коэффициент попутного потока.

F_в = = = 0,64 м² – площадь диска гребного винта.

где: D – диаметр винта.

σ_у = 0,95*1* + 4,3*10 = 39,8;

σ_у = 0,84*1* + 4,3*20 = 83,3;

σ_у = 0,69*1* + 4,3*30 = 128,9;

σ_у = 0,57*1* + 4,3*35 = 149,7.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 007 ПЗ

График 3. Коэффициенты нагрузки комплекса по подъемной силе.

Y = 39,8* *0,64 = 2949 Н.

Y = 83,3* *0,64 = 6137 Н.

Y = 128,9* *0,64 = 9552 Н.

Y = 149,7* *0,64 = 11093 Н.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 007 ПЗ

График 4. Величина подъемной силы, развиваемой комплексом винт + поворотная насадка.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 008 ПЗ

Разраб.

Чакин

Провер.

Заболотский

Реценз.

Сметанин

Н. Контр.

Костицын

Утверд.

2.3. Расчет диаметра баллера, крепления рулевого органа к корпусу судна.

Лит.

Листов

КОГПОАУ НПТ

2.3. Расчет диаметра баллера, крепление рулевого органа к корпусу судна.

Максимальный момент на рулевой орган, полученный по результатам расчета, используют для определения диаметра баллера.

Диаметр баллера (м):

d_б = = = 0,12÷0,104 м.

где: М_{б max} = 5742 – максимальный момент на баллере;

[τ]_к = (20÷25)*10⁶ Па – допускаемое напряжение на кручение.

Баллер руля в кормовой подзор корпуса входит через гельмпортовую трубу. Перо руля с баллером соединяется конусным соединением и крепится гайкой. Полость пера руля, в которой размещена гайка, проницаемая и закрывается. На верхней части баллера (голове) крепится на шпонке рычаг, называемый румпелем, служащий для передачи вращательного момента от привода через баллер на перо руля.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.260205.015. 009 ПЗ

Разраб.

Чакин

Провер.

Заболотский

Реценз.

Сметанин

Н. Контр.

Костицын

Утверд.

2.4. Рулевая машина.

Лит.

Листов

КОГПОАУ НПТ

2.4. Рулевая машина.

Рулевая гидравлическая машина с плунжерно - реечным приводом баллера, типа РГ-1,6 одинарная.

Машина с основным насосом электроагрегата А 02-31-4 (220В) и запасным насосом от электроагрегата (24В), предназначена для синхронного привода рулей (насадок).

Номинальный крутящий момент на каждом баллере, 15,7 кН*м

Номинальный угол поворота от ДП, ± 35 град.

Время поворота каждого рулевого органа при номинальной частоте вращения насоса, 16-25 с

Насос НШ-10

Номинальное давление насоса, 6,5 МПа

Объёмная подача, 11 л/мин

Частота вращения, 2400 об/мин

Масса машины, 390 кг