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
hp = 0,6T = 0,6*0,8 = 0,48 м.
Ширина пера руля:
bp = 
= 
= 1,2 м.
Относительное удлинение пера:
λp = 
= 
= 0,5 м.
| 2. Выбор типа рулевого органа, число и расположения.
|
Ширина балансирной части:
bб = хб*bp = 0,2*1,3 = 0,26 м.
где: хб = 0,2
Толщина профиля руля:
tp = t`p*bp = 0,2*1,3 = 0,26 м.
t`p = 0,2
Расчет размеров поворотной насадки со стабилизатором.
Длина поворотной насадки (м):
lнас = (0,8÷0,9)Dв = 0,72÷0,81 м.
Dв = 0,9 – диаметр винта, м.
Относительная длина насадки (м):
l`нас = 
= 
= 0,9 м.
Баллер от входного отверстия насадки ставят на расстоянии (м):
lб = (0,42÷0,43)*lнас = 0,34÷0,35 м.
Длина стабилизатора (м):
bc = (0,60÷0,65)*lнас = 0,54÷0,59 м.
Внутренний диаметр насадки = высоте стабилизатора (м):
Dн = hс = 1,01*Dв = 1,01*0,9 = 0,909 м.
Зазор между винтом и насадкой (м):
0,01*Dв = 0,01*0,9 = 0,009 м.
Площадь стабилизатора (м2):
Sс = hс*bс = 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
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.
| 2.2. Расчет гидродинамических сил, действующих на рулевой орган и момента на баллер.
|
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:
Поворотная насадка со стабилизатором.
Величина подъёмной силы, развиваемой комплексом винт + поворотная насадка, определяется зависимостями (Н):
Y = σy* 
*Fв,
σу = qe*σe0* 
+ µδ,
где: σу – коэффициент нагрузки комплекса по подъемной силе;
Uр – скорость натекания воды на комплекс с учетом попутного потока трения;
q1, qe, δ* – коэффициенты определяют в зависимости от угла перекладки δ по графикам:
δ = 10˚ => q1 = 1,02; qe = 0,95; δ* = 10˚
δ = 20˚ => q1 = 1,12; qe = 0,84; δ* = 20˚
δ = 30˚ => q1 = 1,24; qe = 0,69; δ* = 28˚
δ = 40˚ => q1 = 1,28; qe = 0,57; δ* = 33˚
σр0 = 1; σе0 = 1– коэффициенты нагрузки при не переложенной насадке.
Up = 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.
Fв = 
= 
= 0,64 м2 – площадь диска гребного винта.
где: D – диаметр винта.
σу = 0,95*1* 
+ 4,3*10 = 39,8;
σу = 0,84*1* 
+ 4,3*20 = 83,3;
σу = 0,69*1* 
+ 4,3*30 = 128,9;
σу = 0,57*1* 
+ 4,3*35 = 149,7.
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.
График 4. Величина подъемной силы, развиваемой комплексом винт + поворотная насадка.
| 2.3. Расчет диаметра баллера, крепления рулевого органа к корпусу судна.
|
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):
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.
2.4. 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
