Современные морские суда являются сложнейшим техническим сооружением, для создания которого, используются накопленный веками опыт, а также новейшие достижения науки и техники.
Определяющую роль в обеспечении надежной и эффективной эксплуатации морских судов, а также в обеспечении безопасности находящихся на борту людей играют судовые устройства. Традиционные судовые устройства и их функции следующие:
- — рулевое устройство, включая подруливающие, с помощью которых осуществляется управление судном;
- — якорные устройства, обеспечивающие постановку судна на якорь;
- — швартовное устройство, обеспечивающее подтягивание судна к береговым или другим причальным сооружениям и судам, надежное их крепление к ним;
- — буксирное устройство — комплекс механизмов и приспособлений, предназначенных для обеспечения буксировки плавучих средств;
- — кранцевое устройство — судовое устройство, служащее для амортизации ударов корпуса судна о причал или другое судно при проведении швартовных и буксирных операций;
- — грузоподъемное устройство — совокупность установленных на судне средств, предназначенных для погрузки, выгрузки и перемещения грузов (судовые грузовые стрелы, краны, подъемные лифты и т. п.);
- — спасательные устройства — оборудование, состоящее из спасательных средств, предназначенных для поддержания людей на плаву в аварийных ситуациях, их хранение на судне и спуск на воду.
К судовым устройствам относятся также люковые закрытия, ограждение и средства для закрепления тентов, разнообразные специальные средства промысловых судов, успокоители качки и др.
штатное рулевое управление мотолодки ОБЬ-М под плм TOHATSU 25,30,40
В настоящем разделе рассмотрены только основные общесудовые устройства.
Судовые устройства обеспечивают выполнение весьма ответственных и трудоемких операций. Поэтому их усовершенствование очень важно для повышения эффективности эксплуатации морских судов.
Рулевое устройство
Рулевое устройство является главным средством, обеспечивающим управление судном, т. е. поворотливость и устойчивость на курсе. Для этой цели используется собственно руль и подруливающие устройства. Кроме рулей управление судном осуществляется другими средствами (рис. 5.19).
Рассмотрим основные элементы рулевого устройства. Классическим таким устройством является устройство, показанное на рис. 5.18а.
Одним из признаков для классификации рулей является форма их профиля и их конструкция. В зависимости от того, каким образом площадь руля располагается относительно оси вращения, различают рули обычные, балансирные и полубалансирные (рис. 5.186).
Взаимное расположение винта и рулевого устройства (винторулевой комплекс) показан на рис. 5.20, состав рулевого устройства — на рис. 5.21.
Состав рулевого устройства:
Руль — позволяет удержать судно на заданном курсе и изменять направление его движения. Он состоит из стальной плоской или обтекаемой пустотелой конструкции — пера руля — 3, и вертикального поворотного вала — баллера — 4, жестко соединенного с пером руля.
РОЯЛ АВТО ПОЛЕЗНОЕ: Как подобрать длину рулевого троса для лодочного мотора на примере троса М66
Рис. 5.18а. Схема рулевого устройства с обыкновенным рулем:
- 1 — перо руля; 2 — фланцевое соединение руля и баллера; 3 — опоры баллера; 4 — голова баллера; 5 — сектор; 6 — рулевая машина; 7 — штурвал ручного управления; 8 — рулевая передача; 9 — баллер; 10 — гельмпортовая труба; 11 — петля рулевого пера; 12 — штырь; 13 — петля рудерпоста;
- 14 — рудерпост; 15 — пятка ахтерштевня
Рис. 5.186. Типы рулей: а — обыкновенный; б — балансирный простой; в — полуподвесной; г — подвесной. Обозначения:
1 — перо руля; 2 — опора баллера; 3 — румпель; 4 — опора пера; 5 — рудерпост; 6 — пятка ахтерштевня; 7 — кронштейн
Рис. 5.19. Активный руль (а) и поворотная насадка (б):
- 1 — перо руля; 2 — винт подруливающего устройства; 3 — гидравлический двигатель; 4 — баллер; 5 — трубопровод; 6 — гребной винт;
- 7 — поворотная насадка
На верхний конец баллера насажен сектор или рычаг — румпель, к которому прикладывается внешнее усилие, поворачивающее баллер.
Рулевая машина — (рис. 5.21-J) через привод поворачивает баллер, что обеспечивает перекладку руля. Двигатели бывают паровые, электрические и электрогидравлические.
Пост управления служит для дистанционного управления рулевым двигателем. Он установлен в рулевой рубке. Органы управления обычно монтируют на одной колонке с авторулевым.
Рис. 5.20. Винторулевой комплекс
Рис. 5.21. Состав рулевого устройства полубалансирного подвесного руля:
- 1 — рулевая машина; 2 — опорный подшипник; 3 — перо руля;
- 4 — поворотный вал баллера
Для контроля за положением пера руля относительно диаметральной плоскости судна служат указатели — аксиометры.
Подруливающее устройство обычно бывает двух типов: выдвижное подруливающее устройство (рис. 5.22) и подруливающее устройство тоннельного типа (рис. 5.23).
Рис. 5.22. Выдвижные подруливающие устройства. Элементы динамических систем стабилизации
Рис. 5.23. Тоннельные подруливающие устройства
Выдвижное азимутальное подруливающее устройство — в судостроении — гребной винт, расположенный в поворачивающейся на 360° колонке. Такое устройство заменяет руль и позволяет швартоваться в стесненных условиях, не привлекая буксир.
Выдвижные подруливающие устройства используются для динамического позиционирования на морских платформах в качестве швартового подруливающих устройств на перегрузочных танкерах, и в качестве аварийного вспомогательного движителя на военно- морских судах и танкерах, работающих в прибрежной зоне.
Азимутальное подруливающее устройство может быть как дополнительным движителем корабля, так и основным. Основным часто является на современных специализированных судах: буксирах, ледоколах. Недостатком является увеличение осадки при выдвинутом устройстве. Работа во льдах требует специальной надежной защиты движителя.
Тоннельное подруливающее устройство — судовое устройство, предназначенное для активного управления судном; рабочий орган (винт) в сквозном канале, проходящем от одного борта судна к другому борту, перпендикулярно его диаметральной плоскости (рис. 5.23).
Устанавливается в носовой части судна или в носовой и кормовой частях одновременно.
Позволяет улучшить управляемость судном на малых скоростях или при остановленном главном двигателе, при сравнительно больших скоростях хода (ориентировочно более 5 узлов) подруливающее устройство теряет эффективность.
Устанавливаются на судах любых типов. На рис. 5.24 показано носовое подруливающее устройство крупного пассажирского лайнера «Oasis of the Seas».
Достоинства тоннельного подруливающего устройства: надежность, высокая эффективность, износостойкость; недостатки: неэффективно при скорости более 5 узлов.
Рис. 5.24. Носовое подруливающее устройство лайнера «Oasis of the Seas»
Источник: studme.org
Рулевое устройство
Рулевое устройство служит для изменения направления движения судна, обеспечивая перекладку пера руля на некоторый угол в заданный промежуток времени. Основными его частями являются:
· Рулевая передача от поста управления к рулевому двигателю:
· Рулевой привод от рулевого двигателя к баллеру руля;
· Руль или поворотная насадка, непосредственно обеспечивающие управляемость судна.
Основные элементы рулевого устройства показаны на рис. 3.10.
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.
Рис.3.10 Рулевое устройство
1 – перо руля; 2 – баллер; — 3 – румпель; 4 – рулевая машина с рулевым приводом; 5 – гельмпортовая труба; 6 – фланцевое соединение; 7 – ручной привод.
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.3.11 Простой небалансирный руль.
Рис.3.12 Полуподвесной небалансирный руль.
Рис.3.13 Подвесной небалансирный руль.
Рис.3.14 Простой балансирный руль.
Рис.3.15 Полуподвесной балансирный руль (полуподвесной)
Рис.3.16 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.
Активный руль (рис.3.17) представляет собой перо обтекаемого руля, на задней кромке которого установлена насадка с гребным винтом, приводящимся в движение от валиковой конической передачи, проходящей через пустотелый баллер и вращающийся от электродвигателя, установленного на голове баллера. Существует тип активного руля с вращением винта от электродвигателя водяного исполнения (работающего в воде) вмонтированного в перо руля. При перекладке активного руля на борт, работающий в нем винт создает упор, разворачивающий корму относительно оси поворота судна. При работе гребного винта активного руля на ходу судна скорость судна увеличивается на 2—3 узла. При остановленных главных двигателях от работы гребного винта активного руля судну сообщается малый ход до 5 узл.
Рис.3.17 Активный руль с конической передачей на винт.
Поворотная насадка, установленная вместо руля, при перекладке на борт отклоняет отбрасываемую гребным винтом струю воды, реакция которой вызывает разворот кормовой оконечности судна. Поворотные насадки представляют собой направляющую насадку гребного винта, укрепленную на вертикальном баллере, ось которого пересекается с осью гребного винта в плоскости диска винта (рис.29).
Поворотная направляющая насадка является частью движительного комплекса и одновременно служит органом управления, заменяя руль. Выведенная из ДП насадка работает как кольцевое крыло, на котором возникает боковая подъемная сила, вызывающая поворот судна. Возникающий на баллере насадки гидродинамический момент (как на переднем, так и нa заднем ходу) стремится увеличить угол ее перекладки. Чтобы снизить влияние этого отрицательного момента, в хвостовой части насадки устанавливается стабилизатор с симметричным профилем. Угол поворота насадки относительно ДП корабля составляет, как правило, 30—35°.
Рис.3.18. Поворотная насадка.
Подруливающие устройства выполняются обычно в виде туннелей, проходящих через корпус, в плоскости шпангоута в кормовой и
Рис.3.19 Принципиальная схема подруливающего устройства
1– движители (противоположно вращающие винты); 2- защитная решетка;
3– труба; 4 – двигатель; 5 – вертикальный вал; 6 – конический редуктор;7 – горизон-тальные валы.
носовой оконечностях судна. В туннелях размещается гребной винт, крыльчатый или водометный движитель, создающие струи воды, реакции которых, направленные от противоположных бортов, разворачивают судно. При работе кормового и носового устройства на один борт судно перемеща-ется лагом (перпендикулярно диаметральной плоскости судна), что очень удобно приподходе или отходе судна от стенки.
Выдвижная движительно-рулевая колонка (рис. 3.20) Движителем в ВДРК является винт «1», расположенный в направляющей насадке «2». Мощность к винту передается от электродвигателя «3» через вертикальный вал «4», верхний цилиндрический редуктор «5», вертикальный шлицевой вал «6» расположенный внутри баллера колонки «7», и нижний угловой редуктор «8». Механизм поворота «9» обеспечивает разворот комплекса винт — насадка на любой угол. Подъем и опускание комплекса производятся с помощью механизма подъема «10» в виде телескопического гидроцилиндра.
Рис.3.20 Принципиальная схема выдвижной движительно-рулевой колонки.
Поворотные колонки по своему принципиальном устройству схожи с ВДРК, но не имеют механизма подъема. В ряде случаев используются откидные поворотные колонки.
Из перечисленных выше САУ наиболее эффективны ВДРК. Они могут убираться на ходу судна и не создают дополнительного сопротивления.
Эффективность любого САУ характеризуется удельной тягой, т. е. тягой на единицу затраченной мощности Обычно она составляет не менее 10 кгс/л. с.
САУ может использоваться как совместно с главных движительно-рулевым комплексом, так и самостоятельно. Они находят широкое применение для швартовки, разворота в узкости при отсутствии скорости и малых скоростях.
Рулевое устройство должно иметь систему ограничителей поворота руля, допускающую его перекладку на угол не более 36,5°. Система управления рулевым приводом должна быть такой, чтобы перекладка руля прекращалась раньше, чем руль дойдет до ограничителя, и во всяком случае не позднее момента, соответствующего перекладке его на угол 35°.
Около каждого поста управления рулевым приводом должен быть указатель положения пера руля. Такие указатели должны быть и в румпельном отделении. Точность показаний относительно истинного положения пера руля должна быть не менее: 1° — при положении руля в диаметральной плоскости; 1,5° — при углах перекладки от 0 до 5°; 2,5° — при углах перекладки от 5 до 35°.
Источник: studopedia.su
Рулевые приводы и передачи
Рулевые приводы. Для передачи усилия рулевого двигателя баллеру или обеспечения поворота руля вручную применяются рулевые приводы, типы и конструкции которых определяются в основном размерами судна и расположением рулевого двигателя.
Секторный рулевой привод со штуртросом (рис. 62) встречается только на небольших судах. Перекладка руля осуществляется вручную штурвалом или рулевым двигателем при помощи штуртросовой передачи и сектора. На барабан 1 штурвала или двигателя намотано несколько шлагов короткозвенной цепи 2.
Ее концы, проведенные через направляющие блоки — роульсы 3, присоединены к стальным штангам 4, проложенным по палубе на роликах или деревянных вкладышах. Концы штанг присоединены к корпусам жестких стальных пружин — амортизаторов 5. На головке баллера 10 жестко закреплена ступица сектора 9, имеющего на ободе два желоба для штуртросной цепи.
Цепи 6 и 11 одними концами присоединены к шайбам, сжимающим пружины, а другими — проведены через направляющие роульсы по желобам сектора и присоединены соответственно к талрепам 8, закрепленным на ступице. Талрепы служат для обтягивания штуртроса.
Перекладка руля на угол более 35° ограничивается приваренными к палубе кницами 7. В местах прохода по грузовой палубе штуртрос защищен металлическим кожухом. При повороте барабана штурвалом или рулевым двигателем одна ветвь штуртроса ослабляется, а другая выбивается, сектор разворачивается и поворачивает баллер.
Секторный привод со штуртросом имеет существенные недостатки: сложная и громоздкая проводка штуртроса, быстрый износ цепи и других трущихся частей, неудобство ухода за ним при перевозке палубного груза и др.
рис. 63 Секторно-румпельный привод
Поэтому более широкое применение получили секторно- румпельные приводы (рис. 63) с рулевым двигателем, установленным вблизи от сектора руля. Сектор, свободно насаженный на баллер, имеет зубчатый обод 1, входящий в зацепление с зубчатой шестерней 2 рулевого двигателя. Через буферные пружины — амортизаторы 3 сектор связан с румпелем 4, жестко насаженным на головку баллера.
Перекладка руля осуществляется рулевым электродвигателем, который поворачивает сектор, а он через пружины поворачивает румпель и баллер руля. Электрогидравлические рулевые приводы получили широкое применение на судах любого тоннажа.
Такой привод в комплексе с электродвигателем представляет собой электрогидравлическую рулевую машину. На судах обычно устанавливаются плунжерные двух- или четырехцилиндровые электрогидравлические машины.
рис. 64 Схема двухцилиндровой рулевой машины
Схема устройства двухцилиндровой рулевой машины довольно проста (рис. 64). На головку баллера руля 1 жестко насажен румпель 2, на котором установлен ползун 3, имеющий с боков сферические углубления. В них входят и свободно упираются штоки 4 от плунжеров 5 двух гидроцилиндров 6. Цилиндры соединены трубопроводами 7 с насосом 9, который приводится в действие электромотором 10 Вся система заполняется маслом.
При работе электромотора насос отсасывает масло из одного цилиндра и нагнетает в другой, в результате чего плунжер цилиндра, находящегося под давлением, своим штоком давит на ползун и через него поворачивает румпель и баллер руля. Оба цилиндра соединяются между собой дополнительным трубопроводом с перепускным клапаном 8, который является амортизатором.
При ударах волн о перо руля давление в одном из цилиндров повышается, перепускной клапан открывается и перепускает часть масла в другой цилиндр. Кроме электрогидравлического привода плунжерного типа, нашли применение лопастные и винтовые гидравлические приводы.
Для удержания пера руля в фиксированном положении на случай ремонта или перехода с одного привода на другой рулевое устройство имеет стопоры. В гидравлических приводах стопорение руля обеспечивается перекрытием масляных трубопроводов при помощи специальных клапанов.
Ручные рулевые приводы (гидравлические, секторные с валиковой передачей и винтовые) применяются как, запасные или аварийные. Широкое применение на судах получил ручной поперечно-румпельный с винтовым механизмом перекладки руля привод Дэвиса.
рис. 65 Винтовой рулевой привод Дэвиса
Привод Дэвиса (рис. 65) устанавливается в румпельном отделении в непосредственной близости от румпеля. Винтовой шпиндель 4, приводимый во вращение штурвалом 6, имеет на одной половине винта правую нарезку, на другой левую. На шпиндель навинчены два ползуна 5 и 7, имеющих в приливах отверстия, через которые проходят гладкие направляющие стержни 3 и 8, укрепленные в станине. Стержни обеспечивают перемещение ползунов вдоль шпинделя без перекосов.
Стальными тягами 2 и 9 ползуны соединены с поперечным румпелем 1, жестко насаженным на головку баллера. При вращении штурвала ползуны перемещаются по шпинделю в разные стороны и через тяги поворачивают румпель. Винтовой привод повышает усилие, передаваемое от штурвала на баллер, в 25 — 30 раз.
Рулевые передачи. Существуют механические1 (валиковые, штуртросовые, стержневые и др.), гидравлические и электрические рулевые передачи.
Гидравлическая передача применяется для управления пусковым устройством электрогидравлического рулевого привода. Она представляет собой систему из поршневого насоса, приемника гидравлической передачи — цилиндра и тонких медных трубок, соединяющих между собой соответствующие полости цилиндров насоса, и приемника.
Поршень насоса получает движение от штурвала, с которым он связан непосредственно, а поршень цилиндра приемника связан через тяги с пусковым устройством гидравлического рулевого привода. Вся система цилиндров и трубопроводов заполнена незамерзающей смесью воды с глицерином или минеральным маслом.
Поворот штурвала приводит в движение поршень насоса, который сжимает рабочую жидкость в одной из полостей, в результате чего поршень приемника перемещается и через тяги вводит в действие электрогидравлический рулевой привод.
Электрическая передача, как наиболее совершенная, получила широкое применение в судовых рулевых устройствах. Она предназначена для дистанционного управления рулевым электродвигателем. В зависимости от устройства последнего на судах применяются различные схемы электрической передачи. Подробное описание схем и инструкция по обслуживанию передачи приводится в технической документации рулевого устройства.
Источник: sea-library.ru