Максимальный момент на рулевой орган, полученный по результатам расчета, используют для определения диаметра баллера.
Диаметр баллера (м):
dб = 
= 
= 0,12÷0,104 м.
где: Мб 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.
| 2.3. Расчет диаметра баллера, крепление рулевого органа к корпусу судна. |
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.
Рулевой привод служит для передачи усилия с рулевой машины на баллер руля.
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
Масса машины, 390 кг
Расчет проектирования рулевой машины.
Мощность двигателя приводящего насос гидравлической системы (кВт):
Р = 
= 
= 1,7 кВт.
Pmax – давление рабочей жидкости, Н/м2;
Pmax = 6,5 МПа = 65*105 Н/м2.
Q – объёмная подача жидкости, Н/м2;
Q = 11 л/мин = 18*10-5 м3/сек.
ɧ – общий кпд, равный 0,65-0,7 при рабочем давлении в системе 6-9 МПа.
2.5 Техническая эксплуатация рулевого устройства, рулевых приводов.
| 2.5 Техническая эксплуатация рулевого устройства, рулевых приводов |
Рулевое устройство. Назначение рулевого устройства — удержание судна на заданном курсе и выполнение маневра курсом.
Различают два типа рулей - балансирные и небалансирные. Ось вращения небалансирного руля проходит по передней кромке пера руля, а балансирного — через перо руля.Основным элементом рулевого устройства ( 9) является перо руля, или руль, представляющий собой гидродинамическое крыло. При перекладке на тот или иной борт руль создает момент силы, разворачивающий судно по курсу в сторону перекладки руля.
Небалансирный руль, у которого центр гидродинамического давления находится позади оси его вращения, требует большой мощности рулевой машины, но он быстро и легко возвращается в нейтральное положение. Для балансирного руля ввиду наличия впереди баллера балансирной части требуется рулевая машина меньшей мощности (это его главное достоинство), но он медленнее возвращается в исходное положение
Перо руля на современных судах делают пустотелым, обтекаемым. Его несущую основу составляет рамная конструкция, обшитая листовой сталью, что позволяет сделать перо руля легким, прочным, обтекаемым. Верхний конец баллера выводится на одну из палуб в румпельное отделение, где установлен приводной механизм.
В соответствии с Правилами Регистра СССР на судне, кроме основного, должен быть запасной рулевой привод, не зависимый от основного, что обусловлено первостепенной ролью рулевого устройства в жизни судна.
Рулевые машины. В настоящее время широко применяются рулевые машины двух типов — электрические и гидравлические. Управляют работой рулевых машин дистанционно из рулевой рубки, исполь- .зуя тросовую, валиковую, электрическую или гидравлическую передачу. На современных судах наиболее распространены две последние.
Резервный пост управления размещается непосредственно в румпель- ном отделении у рулевой машины.
Для улучшения маневренных характеристик судна крупные суда оборудуют специальными подруливающими устройствами. К ним относятся следующие: навесные подруливающие устройства, устанавливаемые на специальных кронштейнах; туннельные" подруливающие устройства, основу которых составляет туннель от борта до борта в носовой части и винт регулируемого шага внутри; активный руль, вмонтированный в перо руля и приводимый во вращение электродвигателем.
Авторулевые. На современных судах авторулевые удерживают судно на заданном курсе, а также осуществляют плавание по заданной программе.
Первичным управляющим сигналом является угол рассогласования курса судна (ИК) и заданного курса (ЗК). Разностный сигнал ф = ЗК- ИК в форме напряжения со сравнивающего устройства 2 поступает на индикатор угла рассогласования 3. Затем он подается на дифференцирующее устройство 4, на интегрирующее устройство 5, после чего сигналы с блоков 3, 4, 5 суммируются и поступают на сравнивающее устройство 6. Сумма сигналов, пропорциональных углу рассогласования, производной и интегралу от него, образует управляющий сигнал. Сигнал с блока 3 будет тем больше, чем больше угол рассогласования истинного и заданного курсов. При изменении стороны отклонения судна от заданного курса К3 фаза сигнала изменится на 180°.
Блок 4 выполняет дифференцирование входного сигнала, поэтому на его выходе имеем ф' = ЗК - ИК'. При постоянном заданном курсе ЗК' = 0, а выходной сигнал с блока 4 описывается выражением ф' = = -ИК'. Это означает, что сигнал с блока 4 пропорционален угловой скорости рыскания судна ИК' по курсу. Этот сигнал позволяет учесть при перекладке руля угловую скорость, с которой судно движется к заданному курсу или от него.
Сумма сигналов с блоков 3, 4, 5 имеет малую величину и по напряжению и по мощности, поэтому, пройдя сравнивающее устройство 6, сигнал поступает на усиление по напряжению и мощности в блоке 7. Усиленный сигнал с выхода блока 7 поступает на рулевую машину, в результате чего руль начинает разворачиваться в соответствующую сторону. Сигнал с рулевой машины 9 об отклонении пера руля поступает на датчик руля 10, а с него в форме электрического напряжения - на сравнивающее устройство 6. Этот сигнал ограничивает величину перекладки руля, компенсируя сигналы с блоков 3, 4, 5. Под действи
ем переложенного руля судно разворачивается в сторону заданного курса. Гирокомпас 1 выдает сигнал об изменении курса судна Кс, и угол рассогласования ф при этом уменьшается. Когда угол рассогласования ф равен нулю и не меняется, на рулевую машину не поступает никаких сигналов, а перо руля находится в среднем положении..Демпфирующий блок 8 служит для подавления возможных колебаний в схеме.
Оптимальная настройка авторулевого на судах различных размеров осуществляется подбором соответствующих соотношений между сигналами с блоков 3, 4, 5,8 м 10.
При хорошей погоде авторулевому обеспечивают повышенную чувствительность к углам рассогласования, а при плохой во избежание перегрузки рулевой машины - пониженную.
Блоки 2, 3, 4, 5, 6, частично 7, 8, 10 находятся в пульте авторулевого, установленном на ходовом мостике.
