Конструкция рулевых устройств буксирных судов

Рулевые устройства буксиров и толкачей-буксиров разнообразны. Эти устройства характеризуются типом рулевого органа и его приводом.

В качестве рулевого органа широко используют:

• а) рули пластинчатые на буксирах малой мощности и обтекаемые — на буксирах средней и большой мощности;
• б) поворотные направляющие насадки гребных винтов, оборудованные стабилизаторами: одним по оси насадки или двумя разнесенными по оси насадки так, чтобы было обеспечено снятие гребного винта на плаву.

Поворотные насадки нашли широкое применение на буксирных судахМорские буксирные суда, классификация и виды внутреннего плавания, а также на портовых и морских буксирных судах. Результаты эксплуатации показали, что движительно-рулевой комплекс этого типа способствует повышению маневренных качеств при различных скоростях переднего и заднего хода, а по гидродинамическим качествам превосходит все другие движительно-рулевые комплексы, применяемые на судах отечественной и зарубежной постройки.

Использование поворотных насадок с раздельным управлением еще более эффективно, вследствие чего они рекомендуются к широкому применению на буксирах, толкачах-буксирах и толкачах. Поворотные насадки хорошо работают в битом льду, что подтверждено практикой эксплуатации двухвальных толкачей-буксиров типа ОТ-800, Плевна и др. Применение для судов, работающих в битом льду, стационарных насадок гребных винтов нецелесообразно, так как они забиваются льдом.

Предлагается к прочтению: Конструкция корпуса и рубок буксирных судов внутреннего плавания

С целью более надежной эксплуатации морских буксиров в ледовых условиях стали применять конструктивные меры защиты насадок от попадания льда и других посторонних предметов. Перед неподвижными (стационарными) насадками, для отвода от них льда устанавливают балки обтекаемой формы. Эти балки закрепляют в корпусе судна и на входной кромке насадки. С кормы устанавливают крестообразные наделки, защищающие гребной винт и насадку во время заднего хода.

На одновальных судах при наличии кронштейна гребного вала поворотные насадки имеют нижнюю опору в пятке, закрепленную в лыжине, соединенной с кронштейном. Это позволяет повысить эксплуатационную надежность рулевого устройства.

Широкое применение в США получила схема, включающая рули переднего и заднего хода. Первые расположены за гребными винтами или за стационарными насадками, от одного до двух за каждым винтом. Рули заднего ходаМаневренные характеристики судна находятся перед гребными винтами. Общее количество рулей переднего и заднего хода на толкаче с трехвальной энергетической установкой достигает 12.

Вопросы проектирования поворотных насадок (рис. 1) освещены в литературе. В табл. 1 приведены основные характеристики поворотных насадок морских буксиров и толкачей-буксиров внутреннего плавания.

Речной Регистр в своих Правилах установил минимальные толщины обшивки поворотных насадок. Однако практически для судов внутреннего плавания толщину обшивки насадки принимают на 2—3 мм больше табличных значений, установленных Речным Регистром.

Внутренняя обшивка толще наружной на 1—2 мм. Это надбавка на эрозию металла. В целях повышения срока службы насадки, в районе расположения гребного винта во внутреннюю обшивку вваривают утолщенное кольцо, размеры которого регламентированы Регистром, или делают внутреннюю часть насадки литой на 0,6—0,7 ее длины.

 
Соединение подвесной поворотной насадки с баллером производится с помощью конуса баллера, резьбы его хвостовика и ступицы насадки.

Поворотные насадки, имеющие нижнюю опору (пятку), могут соединяться с баллером при помощи конуса или горизонтального фланцевого соединения, которое для плавания в битом льду должно быть защищено кожухом.

У судов с поворотными насадками, предназначенных для плавания в битом льду, диаметр баллера во всех случаях должен определяться расчетом; скорость заднего хода рекомендуется принимать равной 0,7—0,75 скорости переднего хода в битом льду.

Рули могут быть не балансирными у одновальных судов и балансирными у двухвальных. Конструкция и расчет рулей описаны в литературе.

В качестве рулевых приводов на буксирах и толкачах используют ручной, электрогидравлический и электрический приводы. Рулевое устройствоРулевое устройство и авторулевой буксирного судна должно иметь два привода: основной и запасной. Основной рулевой привод может быть ручным в комплексе со штуртросной или валиковой проводкой либо гидравлическим.

На вновь строящихся судах с электрической станцией ограниченной мощности целесообразно применять ручной гидравлический привод. В качестве рулевых машин могут быть рекомендованы стандартные рулевые машины с качающимися цилиндрами, обеспечивающие в случае ручного привода крутящий момент 0,16; 0,25; 0,40 тс-м при перекладке руля (насадки) от 35° с одного борта до 30° на другой борт за время, не превышающее 28 с; количество оборотов штурвала при перекладке руля на указанный угол не должно превышать 25.

Наряду с указанными рулевыми машинами получают применение гидравлические рулевые машины с ручным приводом насоса и плунжерно-реечным приводом баллера.

На буксирных судах морских и внутреннего плавания, имеющих электростанциюСудовые электростанции на буксирных судах достаточной мощности, применяют плунжерные одно или двухрулевые электрогидравлические машины, обеспечивающие момент на баллере руля (насадки):

• однорулевые — 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 16,0 тс-м;
• двухрулевые — 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0 тс-м.

Для синхронной и раздельной перекладки насадок в рулевом устройстве буксиров, толкачей и толкачей-буксиров целесообразно устанавливать две электрогидравлические однорулевые машины с дистанционным управлением из ходовой рубки. Кроме того, могут быть рекомендованы рулевые гидравлические машины с качающимися цилиндрами, имеющие приводной насос и запасной ручной привод. Их рекомендуется устанавливать на судах с нереверсивными главными двигателями. Машины этого типа изготовляют нескольких типоразмеров. Крутящий момент на их баллере составляет 0,16; 0,25; 0,40; 0,63; 1,0 и 1,6 тс-м.

Читайте также: Якорные устройства буксирных судов

В речном флоте применяют рулевые гидравлические машины с приводным насосом и плунжерно-реечным приводом баллера, обеспечивающие крутящий момент на баллере 0,25; 0,63; 1,6 и 4,0 тс-м.

Кроме основного и запасного рулевых приводов на морских судах предусматривают аварийный привод, если основной и запасной приводы находятся в помещении, полностью или частично расположенном ниже самой высокой грузовой ватерлинии. На буксирных судах такое положение весьма редко. В качестве аварийного привода используют румпель-тали, если валовая вместимость самоходного судна не превышает 500 рег. т. Однако в комплексе с электрогидравлическими рулевыми машинами румпель-тали не допускаются.

На вновь строящихся буксирах и толкачах рекомендуются рулевые комплексы:

• на судах мощностью до 300 л. с.— рули или поворотные направляющие насадки в комплексе с ручной гидравлической рулевой машиной (основной привод) и румпелем, насаженным на квадрат баллера;
• на судах мощностью от 300 л. с. и более — рули балансирные или поворотные направляющие насадки в комплексе с электрогидравлическими плунжерными рулевыми машинами (основной привод).

При двух рулевых электрогидравлических плунжерных машинах (каждая обслуживает свой рулевой орган) или одной плунжерной электрогидравлической рулевой машине с двумя насосными агрегатами, приводы которых питаются от разных источников энергии, запасной рулевой привод не требуется.

Площадь пера руля, его элементы, а также элементы поворотных насадок выбирают по расчету или по прототипу. Для буксирных судов площадь руля ориентировочно может быть принята по формуле:

$\Sigma F_p=\frac{LT}{A} {м}^2, Форм. 1$

• где L и Т — длина и осадка судна;
• А — коэффициент:
  • для океанских, морских, рейдовых буксиров и судов внутреннего плавания он соответственно равен 35—40; 20—25; 18—20 и 18.

Выбирая площадь руля, необходимо учитывать, что буксирные суда должны обладать повышенной маневренностью и управляемостью. Поэтому площадь их руля или боковая сила, создаваемая иным рулевым органом, должны обеспечивать на переднем и заднем ходу диаметр циркуляции буксира или толкача-буксира с составом, равный 3,0 L для морских буксиров и 2,0 L для рейдовых буксиров, буксиров внутреннего плавания и толкачей-буксиров. Угловая скорость циркуляции (поворота) морских и рейдовых буксиров на переднем и заднем ходу должна быть не менее 180 град/мин.

На буксирных судах, предназначенных для работы в тропиках, целесообразнее применять электрические секторные рулевые машины, требующие меньшего наблюдения и ухода по сравнению с электрогидравлическими. В работе электрогидравлических рулевых машин особое требование предъявляется к чистоте рабочей жидкости (масла) и ее температуре, которая не должна превышать 50°. Эти рулевые машины сложнее по конструкции. За ними, особенно за гидравлической системой, необходим повседневный квалифицированный уход. В эксплуатации при недостаточной фильтрации масла происходит нарушение работы распределителей насосов. Несмотря на указанное, этот тип рулевых машин является основным типом на вновь строящихся судах.