Учебн. пособие по СВМ с тит стр.. Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства
 Скачать 6.42 Mb.
|
|
110 нение и располагается над гельмпортовой трубой 10. Верхняя опора вос- принимает осевые усилия. К голове 4 баллера крепится румпель 5, руль 1 крепится к баллеру фланцевым 2 или конусно-шпоночным соединением. Рис. 4.1. Схема рулевого устройства: 1 –перо руля; 2 – фланец; 3 – опоры баллера руля; 4 – голова баллера руля; 5 – рулевой привод (румпель); 6 – рулевая машина; 7 – штурвал ручного управления; 8 – передачи; 9 – баллер руля; 10 – гельмпортовая труба; 11 – петли пера руля; 12 – штырь рудерпоста; 13 – петля рудерпоста; 14 – рудерпост; 15 – пятка ахтерштевня Примечание. * 1. Румпель – специальный рычаг, закрепленный в головной части бал- лера руля перпендикулярно его оси. 2.Перо руля – это плоский двухслойный обтекаемый щит с внутренни- ми подкрепляющими ребрами, площадь которого у морских судов состав- ляет 1/40–1/60 площади погруженной части ДП (диаметральной площади). Внутреннюю полость пера руля заполняют пористым материалом, предот- вращающим попадание воды внутрь. Основу пера руля составляет рудерпис – массивный вертикальный стержень, к которому крепят горизонтальные ребра пера руля. Вместе с рудерписом отливают (или отковывают) петли для навешива- ния руля на рудерпост. 3.Баллер – это стержень, при помощи которого поворачивают перо ру- ля. Нижний конец баллера имеет обычно криволинейную форму и закан- чивается лапой-фланцем, служащим для соединения баллера с пером руля при помощи болтов. Это разъемное соединение баллера с пером руля необходимо для съема руля при ремонте. Иногда вместо фланцевого со- единения применяют замковое или конусное соединение. Баллер руля входит в кормовой подзор корпуса через гельмпортовую трубу и поддерживается специальным упорным подшипником, располо- женным на одной из платформ или палуб. Верхняя часть баллера проходит через второй подшипник и соединяется с румпелем. 4.2. Действие руля на судно Руль, установленный на судне, должен обеспечивать его управляемость в любых условиях эксплуатации. Под управляемостью понимают два ос- 111 новных качества судна – поворотливость и устойчивость на курсе. Поворотливостью называют способность судна подчиняться дей- ствию руля, а устойчивостью на курсе – способность сохранять избран- ное (заданное) направление при неизменном положении руля или при ми- нимальном его воздействии. Некоторое представление о действии руля на судно дает рис. 4.2. На прямом курсе на корпус судна действует сопротивление R воды его дви- жению со скоростью V, которое преодолевается работой движителя, со- здающего силу упора Р в (рис. 4.2а). При повороте руля на некоторый угол р (рис. 4.2б) на руль начинает действовать набегающий поток, в результа- те чего возникает сила гидродинамического давления воды на руль. Со- ставляющую этой силы, действующую по нормали к поверхности пера ру- ля, обозначим Р п . Точка приложения гидродинамических сил называется центром давления (ЦД). Ее положение зависит от угла поворота руля. Рис. 4.2 Схема действия руля на судно Рис. 4.3. Схема циркуляции судна Действие силы Р п согласно законам механики можно заменить дей- ствием пары сил Р п с плечом ?????? с , создающей момент М = Р П· ?????? с , и еще одной силой Р п , приложенной в центре тяжести (ЦТ) судна О. Пара сил заставля- ет судно отклониться от прямолинейного курса (судно начинает развора- чиваться), а сила Р п своей составляющей Р 1 = Р п· sin р увеличивает сопро- тивление воды движению судна (проявляется тормозящее действие руля), а другой своей составляющей Р 2 = Р п· соs р вызывает дрейф судна в сторону, противоположную направлению перекладки руля. Эта составляющая со- здает боковую силу R б сопротивления воды движению судна. Таким обра- зом, перекладка рулевого органа вызывает не только изменение курса суд- на, но и его торможение и дрейф. Центр тяжести (ЦТ) судна находится приблизительно на середине его длины L, поэтому для плеча пары сил можно написать выражение 112 ?????? c = 0,5L·соs p + ??????, где ?????? — расстояние от оси вращения руля до центра дав- ления воды на руль. Следовательно, М = Рп· ?????? c = Р п ·(0,5L·cos p + ??????). Так как расстояние ?????? по отношению к L мало, то им обычно пренебре- гают. Тогда М = Рп· ?????? c ≈ 0,5Р п ·L·cos p. На рис. 4.3 показано движение судна при отклоненном вправо руле. Как видно, в начале маневра ЦТ судна перемещается несколько влево, т. е. в сторону, противоположную перекладке руля, а затем вправо. Если откло- ненный руль удерживать с постоянным углом α р , то ЦТ судна О будет дви- гаться по некоторой криволинейной траектории, называемой циркуляцией. Угол , образованный между вектором скорости V центра тяжести судна и его ДП, называется углом дрейфа судна. Когда наступает устано- вившееся движение, угол дрейфа достигает своего максимального значе- ния β mах и кривая циркуляции переходит в окружность радиуса R ц .Диа- метр D ц этой окружности носит название диаметра установившейся циркуляции. Расстояние D т от первоначального прямолинейного курса судна до точки, в которой завершается его поворот на 180°, есть такти- ческий диаметр циркуляции. На рис. 4.3 обозначены: ?????? 1 – выдвиг, ?????? 2 – пря- мое смещение и ?????? 3 – обратное смещение судна. Угол дрейфа обычно не превышает 8–20°. Он считается положитель- ным, если вектор скорости направлен наружу от центра циркуляции, и от- рицательным, если вектор скорости направлен внутрь центра циркуляции. С уменьшением размеров D ц и D т улучшается управляемость судна. Поворотливость судна считается удовлетворительной для пассажирских и грузовых судов, если D т 2L; для транспортных судов, толкачей и букси- ров, оборудованных поворотными насадками, если D т ≈ (1,2–4,0)L; для транспортных судов смешанного плавания, когда D т ≈ (2,0–4,0). Важным показателем управляемости служит также относительный пе- риод преодоления инерции при движении судна. Этот критерий представ- ляет собой отношение времени от начала перекладки руля до начала пово- рота судна к времени перекладки руля из нулевого положения на борт. 4.3. Основные типы рулей Основные типы рулей, применяемые на судах, представлены на рис. 4.4. Балансирные рули – рули, у которых перо разделено осью вращения на две неравные части: большая – в корму от оси, меньшая – в нос; Полубалансирные рули отличаются от балансирных тем, что балансир- ная часть сделана не по всей высоте руля. Балансирные и полубалансирные рули характеризуются коэффициен- том компенсации, то есть отношением соответствующих площадей руля. При выборе типа руля следует отдавать предпочтение балансирным и полубалансирным рулям, так как на их перекладку требуется меньше уси- лий и менее мощная рулевая машина, затрачивается меньшая мощность, |