Механизмы рулевого устройства на морских судах

Мореплавание с древних времен является одним из самых сложных и требовательных видов человеческой деятельности. Открытый океан не прощает ошибок, и безопасность судна, его экипажа и груза напрямую зависит от способности капитана точно и надежно управлять движением. Ключевым устройством, обеспечивающим эту возможность, являются рулевые машины судна.

Рулевое устройство – это не просто руль или штурвал. Система рулевого управления судна представляет собой критически важный комплекс механизмов. Ее основная задача – преобразовать управляющее воздействие с мостика в физическое отклонение пера руля, что позволяет эффективно менять курс судна. Эффективность, быстродействие и, главное, безотказность рулевого устройства критически важны, поскольку оно определяет маневренность корабля в стесненных водах, его способность следовать заданным курсом в открытом море и, в экстренных ситуациях, уклоняться от опасностей.

В данном материале мы подробно рассмотрим, как устроены эти жизненно важные системы. Мы начнем с общих сведений, разберем составные части любого рулевого устройства и проанализируем жесткие требования, предъявляемые к ним морскими регистрами. Далее мы перейдем к изучению рулевых машин – «сердца» всего устройства, которые исторически и технологически делятся на паровые и современные электрические. Понимание принципов работы и конструкции этих механизмов необходимо для каждого, кто связан с эксплуатацией и обслуживанием морского флота.

Общие сведения о рулевых устройствах, их составные части и предъявляемые к ним требования

В данном пункте рассмотрим основные характеристики, и какие требования предъявляются к рулевым устройствам морских судов. Рулевое устройство и авторулевой системы управления судномРулевое устройство предназначено для сохранения заданного курса судна или изменения его в нужном направлении. В состав рулевого устройства входят:

• руль;
• рулевой привод;
• рулевая машина;
• передача управления рулевой машиной с поста управления судном.

Рули, являющиеся исполнительной частью устройства, выполняются:

• простыми,
• полубалансирными,
• балансирными,

и имеют плоскую или обтекаемую форму.

Руль закрепляется на баллере и связывается с рулевой машиной посредством рулевого привода. Рулевые приводы подразделяются на две группы:

1. приводы с гибкой связью (штуртросные, цепные);
2. приводы с жесткой связью (зубчатые, винтовые, гидравлические).

Выбор типа рулевого привода обусловливается расположением рулевой машины на судне. У многих паровых рыболовных траулеров рулевая машина располагается в рулевой рубке или под ней на уровне верхней палубы. При таком расположении рулевой машины ее связь с баллером руля осуществляется обычно через гибкую цепную или тросовую передачу. Цепь, охватывающая тяговый барабан машины, направляется через ролики вдоль бортов и присоединяется своими концами к сектору, закрепленному на баллере.

На прямолинейных участках цепь часто заменяют стальными штангами. В бортовую проводку включаются талрепные стяжки для выборки слабины и амортизирующие буферные пружины, работающие на сжатие.

К недостатку гибких рулевых приводов следует отнести неизбежную слабину в штуртросах, вследствие которой при ударе волны о перо руля возникают рывки. С другой стороны, при расположении Рулевые машины – классификация и особенности эксплуатации на морских судахрулевой машины возле мостика достигается:

• удобство ее обслуживания;
• надежность связи машины со штурвалом;
• быстрая реакция на движение штурвала.

Расположение рулевой машины на корме в специальном румпельном отделении обеспечивает надежную связь машины с рулем, но при этом требуется довольно длинная кинематическая передача управления машиной с мостика.

В современном судостроении более широкое распространение имеют рулевые приводы с жесткой связью, у которых рулевые машины расположены в непосредственной близости от рулевого привода. Приводы с гибкой связью используются на маломерных судах с небольшим крутящим моментом на баллере руля.

Принцип работы системы рулевого управления судна заключается в преобразовании слабой команды (управляющего воздействия) с ходового мостика в мощное движение, которое отклоняет перо руля. Передачи управления рулевой машиной с ходового мостика бывают четырех типов:

• механические,
• гидравлические,
• электрические,
• электрогидравлические.

Механическая передача состоит из:

• ряда стальных стержней, соединенных между собой при помощи муфт;
• конических шестерен;
• карданных шарниров, обеспечивающих проводку валиков по ломаной линии.

Для уменьшения усилий, прилагаемых к штурвалу, подшипники валиков рекомендуется выполнять шариковыми и обеспечивать надлежащей смазкой. При проходе через водонепроницаемые переборки валики должны иметь уплотнительное устройство.

Вследствие неизбежных зазоров в шестернях и шарнирах механическая валиковая передача не обеспечивает мгновенной реакции рулевой машины на поворот штурвала и подвержена заклиниванию в связи с деформацией корпуса судна.

Разновидностью механической передачи управления рулевой машиной является тросовая передача, состоящая из двух барабанов, охватываемых гибким тросом или цепью. Преимуществом этого вида передачи является удобство ее проводки и простота устройства, недостатком – слабина в передаче, образующаяся вследствие вытягивания троса.

Гидравлическая передача представляет собой замкнутую систему, заполненную жидкостью и состоящую из передатчика и приемника, связанных между собой трубопроводами.

Вращение штурвала через передатчик, установленный на мостике, и приемник, находящийся в румпельном отделении, передается пусковому устройству рулевой машины. Гидравлическая передача может быть применена для управления как гидравлическими, так и паровыми рулевыми машинами, работает точно и плавно и не реагирует на деформацию Принципы проектирования конструкций корпуса суднакорпуса судна. К недостаткам гидравлической передачи следует отнести потребность в тщательном уходе и сравнительно сложное конструктивное выполнение.

Электрические передачи управления, применяемые в электрических и гидравлических рулевых машинах, могут быть прямого и следящего типа.

В системах прямого управления при выводе из нулевого положения задающего рычага или штурвала на мостике электродвигатель рулевой машины начинает работать и перекладывать руль до тех пор, пока рычаг или штурвал не будет возвращен в нулевое положение. Для возвращения руля в диаметральную плоскость нужно поворачивать задающий орган управления в противоположном направлении и по достижении рулем требуемого угла снова установить орган управления в нулевое положение.

В следящих системах управления при повороте задающего органа на какой-либо угол от нулевого положения электродвигатель перекладывает руль в соответствующую сторону и автоматически останавливается при достижении рулем заданного угла.

Для возврата руля в диаметральную плоскость достаточно рычаг или штурвал вернуть в начальное положение.

Число манипуляций рулевого с задающим органом при следящей системе вдвое меньше, чем при прямой системе управления.

В электрогидравлических системах управления с мостика, применяемых исключительно в гидравлических рулевых машинах, задающий орган на мостике через специальную электроцепь воздействует на распределительные органы особой вспомогательной гидравлической системы. Жидкость системы воздействует на поршень приемника, от которого в свою очередь через систему рычагов и тяг управляются насосы переменной производительности, подающие жидкость в гидравлический рулевой привод.

При такой смешанной системе управления электрическая часть получается более простой и система управления в целом является более надежной, чем при чисто электрическом управлении рулевой машиной с мостика.

Правилами Регистра РФ и технической эксплуатации судов морского флота предъявляются следующие требования к рулевым устройствам:

• надежность и безотказность в работе;
• обеспечение заданного угла и достаточной скорости перекладки руля;
• возможность нескольких независимых вариантов управления судном (не менее двух);
• наличие ограничительных устройств, которые не дают отклоняться рулю более чем на 2-3° против допускаемых углов перекладки;
• наличие тормозного устройства, обеспечивающего надежное закрепление баллера в штормовую погоду при переходе с одного рулевого привода на другой;
• наличие на всех постах управления тщательно выверенных указателей положения руля с допускаемой ошибкой показаний 1-2° при отклонении руля от среднего положения на каждый борт;
• обеспечение удобства управления и безопасность обслуживания.

К рулевым машинам предъявляются (кроме упомянутых выше) следующие дополнительные требования:

• запуск из любого положения, при этом машина должна развивать полную мощность;
• обеспечение перекладки руля с борта на борт не более чем за 28 сек при полном переднем ходе судна;
• возможность автоматической остановки (во избежание поломки рулевого устройства), когда руль еще не дойдет на 2-3° до палубных ограничителей;
• обеспечение поворота судна, совпадающего со стороной вращения штурвала;
• простой и быстрый переход с основного управления на запасное.

Перед каждым выходом в море части рулевого устройства необходимо осмотреть и хорошо смазать, рулевое устройство проверить в действии на перекладку руля на оба борта; рулевые указатели необходимо проверить на совпадение их показаний с действительным положением руля.

Во время нахождения судна в море части рулевого устройства ежедневно осматриваются Организация штурманской службывахтенными штурманами и механиками. При каждой постановке судна в док руль должен быть осмотрен судовой администрацией совместно с инспектором Регистра РФ.

Особое внимание при осмотре следует обращать на величину проседания руля и на возможное скручивание баллера. Запрещается выпускать судно в море, если:

Паровые и электрические рулевые машины судна

Паровые рулевые машины судна

Наиболее старым типом судовой рулевой машины является паровая рулевая машина, начало применения которой почти совпадает с появлением паровых судов.

Рассмотрим устройство и принцип действия паровой рулевой машины на судне. В качестве двигателя рулевой машины используется двухцилиндровая паровая машина, работающая без расширения пара и реверсируемая дифференциальным золотником.

Паровые рулевые машины судна различной конструкции работают по общему принципу и имеют узел, называемый сервомотором.

Сервомоторы также различны по конструкции, но подавляющее большинство их имеет винтовую пару.

На рис. 1 показана кинематическая схема горизонтальной паровой рулевой машины, устанавливаемой на паровых рыболовных траулерах типа «Урал».

Рулевую машину устанавливают в специальном помещении под ходовым мостиком, на котором имеется штурвал 1 для механической перекладки руля. Штурвал через конические шестерни 2, 3 связан с вертикальным валиком 4, проходящим через палубу и имеющим нарезной участок, на котором насажена ползушка 5 и закреплены ограничители 6, 7 перекладки руля. Маховичок 8 служит для управления машиной в случае поломки верхнего штурвала.

На конце валика 4 закреплена коническая шестерня 9, сцепляющаяся с шестерней 10, закрепленной при помощи скользящей шпонки на сервомоторном валике 11. Правый конец сервомоторного валика имеет ленточную резьбу и входит в нарезную ступицу небольшой червячной шестерни 12, не имеющей осевого перемещения и сцепляющейся с червяком 13.

С червяком 13, приводимым в действие двухцилиндровой горизонтальной паровой машиной, сцепляется также червячное колесо 14, насаженное свободно на одном валу с тяговым барабаном 15 и закрепляемое при механической перекладке руля кулачковой муфтой 16.

К сервомоторному валику 11 шарнирно крепится верхний конец рычага 17, имеющего ось качания посредине и присоединяемого другим концом к тяге 18 дифференциального золотника. К рычагу 17, выше оси качания, приварен поводок 19, связанный тягой 20 и рычагами 21 к 22 с клапаном экономии 23.

Для механической перекладки руля необходимо открыть запорный паровой вентиль и закрепить кулачковой муфтой 16 червячное колесо 14. Вращение штурвала на мостике в этом случае вызовет вращение сервомоторного валика 11, который начнет ввертываться нарезной частью в резьбу ступицы червячной шестерни 12 и в результате этого получит осевое перемещение. Сервомоторный валик соединяется с рычагом 17 таким образом, что одновременно обеспечивается возможность вращательного и поступательного движения валика.

Сервомоторный валик, двигаясь поступательно, поворачивает рычаг 17 и сдвигает дифференциальный золотник, открывающий доступ пара к распределительным золотникам Главные паровые машины на судахпаровой машины.

При повороте рычага 17 поворачивается и поводок 19, вызывающий через тягу 20 и рычаги 21, 22 открытие клапана экономии, который пропускает пар к дифференциальному золотнику машины. С поступлением пара в цилиндры машины начинает вращаться червяк 13, червячное колесо 14 и тяговый барабан 15, охватываемый несколькими витками цепного штуртроса.

Одновременно начинает вращаться червячная шестерня 12 сервомотора, направление вращения которой всегда совпадает с направлением вращения сервомоторного валика. Через некоторое время после начала работы машины число оборотов шестерни 12 становится равным числу оборотов сервомоторного валика, и они начинают вращаться как одно целое.

Поступательное перемещение сервомоторного валика при этом прекратится, и дифференциальный золотник остановится на определенном открытии окон, обеспечивая впуск в цилиндры машины соответствующего количества пара.

Если рулевой ускорит вращение штурвала, то возрастет число оборотов сервомоторного валика и он, вращаясь быстрее шестерни 12, приобретет дополнительное перемещение, которое вызовет дополнительный сдвиг дифференциального золотника.

При открытии паровпускного окна на большую величину увеличивается количество пара, поступающего в цилиндры, и машина, ускорив вращение, доводит обороты шестерни 12 до нового числа оборотов сервомоторного валика. При совпадении оборотов сервомоторного валика и шестерни 12 перемещение дифференциального золотника вновь прекратится, и он, остановившись на большем открытии паровых окон, обеспечит ускоренный режим работы рулевой машины.

Если рулевой остановит штурвал, вращение сервомоторного валика прекратится, а рулевая машина, продолжая работать и вращая сервомоторную шестерню 12, как гайку, вокруг неподвижного винта, сообщит сервомоторному валику обратное перемещение и дифференциальный золотник подойдет к среднему положению.

При обратном движении сервомоторного валика через поводок 19, тягу 20, рычаги 21, 22 осуществляется посадка на гнездо клапана экономии, перекрывающего доступ пара к дифференциальному золотнику, и машина останавливается.

При обратном вращении штурвала дифференциальный золотник смещается в другую сторону от среднего положения, при этом изменяется направление подвода пара и вращения рулевой машины.

Для автоматической остановки рулевой машины при подходе руля к крайним положениям служат ползушка 5 и ограничители 6, 7, закрепленные на валике 4. При вращении валика 4 ползушка, не имеющая вращения, перемещается по резьбе в ту или иную сторону и к моменту, когда руль не доходит до крайнего положения на 2-3°, упирается в соответствующий ограничитель. Дальнейшее вращение штурвала, а, следовательно, и сервомоторного валика становится невозможным, и машина останавливается, как при обычной остановке штурвала.

Для ручной перекладки руля предназначен большой штурвал 24, вращение которого через две пары цилиндрических шестерен с общим передаточным отношением 1:25 передается валу тягового барабана. Для перехода на ручное управление необходимо вывести из зацепления с червячным колесом двустороннюю кулачковую муфту 16 и закрепить с помощью ее шестерню ручного привода.

Рекомендуется к прочтению: Гидродинамические силы, влияющие на рулевое устройство малотоннажного судна

При ручном управлении ограничительная ползушка не перемещается и ее положение не соответствует положению руля. Поэтому при переходе с ручного управления на механическое необходимо обращать внимание на указатель положения руля и в соответствии с его показаниями производить вращение штурвала механического привода.

При остановке штурвала дифференциальный золотник, возвращаемый машиной в среднее положение, перекрывает проходное сечение паровпускного окна, уменьшая количество пара, поступающего в цилиндры, и снижая его давление на поршни.

При этом наступит момент, когда количество пара, поступающего в цилиндры, окажется настолько малым, что он не сможет совершить работу по преодолению сопротивлений, и машина остановится, не поставив дифференциальный золотник в строго среднее положение. Через оставшуюся щель пар будет просачиваться в цилиндры машины, и конденсироваться там.

При реверсе рулевой машины пар, проникший в цилиндры, выпускается в трубу отработавшего пара и таким образом теряется, не совершив работы. Так как рулевая машина подвергается очень частым реверсам, то потери пара по этой причине будут весьма значительными.

Кроме того, вследствие смешивания свежего пара с влажным, просочившимся в цилиндры, понижается среднее индикаторное давление, и машина становится менее чувствительной к действиям дифференциального золотника в первые моменты пуска ее в ход. Для прекращения доступа пара к дифференциальному золотнику после остановки рулевой машины последняя снабжается клапаном экономии.

Устройство клапана экономии, установленного на описанной выше рулевой машине, показано на рис. 2.

Клапан экономии состоит из цилиндра 1, прикрепленного к корпусу дифференциального золотника двумя вертикальными стойками 2. В цилиндре помещается поршень 3 с чугунными уплотнительными кольцами, закрепляемый на штоке 4, который выходит из цилиндра через сальниковое уплотнение.

На нижнем конце штока закрепляется конический клапан 5, пригоняемый по гнезду 6, запрессованному в корпусе дифференциального золотника. Свежий пар по каналу 7 подводится под клапан и по каналу 8 поступает к дифференциальному золотнику. В положении, показанном на рисунке, клапан 5 перекрывает пар на дифференциальный золотник и рулевая машина не работает.

К цилиндру 1 крепится коробка 9, в которой помещается цилиндрический распределительный золотничок 10, связанный со штоком 11. Конец штока 11 шарнирно крепится к рычагу 12. Ось качания рычага закреплена на кронштейне 13. На другом конце рычага 12 выфрезерован плавно расходящийся паз, в который входит палец, закрепленный на конце вертикального рычага 14. К другому концу рычага 14 шарнирно присоединена тяга 15, связанная с поводком сервомоторного валика.

При неработающей рулевой машине рычаг 14 занимает вертикальное положение и его палец находится в вершине углового паза. В соответствии с этим распределительный золотничок 10 занимает верхнее положение, обеспечивая внутреннее открытие канала 16 и внешнее открытие канала 17. Канал 18, расположенный между полями распределительного золотничка, связан латунной трубкой с Ремонт трубопроводов и арматурытрубопроводом свежего пара, поэтому кольцевая полость между полями золотничка всегда заполнена свежим паром.

При верхнем положении золотничка 10, соответствующем остановке машины, свежий пар, поступающий по каналу 16 в верхнюю полость цилиндра 1, действует на поршень 3 и прижимает к гнезду клапан 5.

Если штурвал на мостике привести во вращение, то сервомоторный валик начнет перемещаться и через поводок и тягу 15 сообщит вращение рычагу 14. Палец рычага 14, действуя на ту или другую сторону наклонного паза, поворачивает рычаг 12 и опускает распределительный золотничок 10 в нижнее положение, показанное на рисунке пунктиром. Так как при этом осуществляется внутреннее открытие канала 17 и внешнее открытие канала 16, то свежий пар поступит в нижнюю полость цилиндра 1, а из верхней полости – выйдет по каналу 19 в трубку 20, сообщающуюся с каналом отработавшего пара.

Под действием разности давлений поршень 3 пойдет вверх и поднимет клапан 5, открывающий пар к дифференциальному золотнику машины. Рулевая машина заработает, сервомоторный валик остановится, поворот рычага 14 прекратится, и распределительный золотничок будет удерживаться в нижнем положении. Как только вращение штурвала прекратится, сервомоторный валик, двигаясь в обратном направлении, подведет рычаг 14 к среднему положению.

Распределительный золотничок при этом поднимется в верхнее положение и произведет впуск пара в верхнюю полость цилиндра 1 и выпуск из нижней полости. Поршень 3 опустится, посадит клапан 5 на гнездо, и доступ пара к дифференциальному золотнику прекратится.

Электрические рулевые машины судна

Электрические рулевые машины применяются в основном на теплоходах и электроходах.

Они имеют более простую механическую часть по сравнению с рулевыми машинами других типов, но электрическая часть их, необходимая для управления электродвигателем в широком диапазоне изменения скоростей, сравнительно сложна.

Для электрических рулевых машин применяются электромоторы постоянного тока, работающие по электрической схеме генератор-двигатель.

Поскольку все современные суда предназначены для работы с переменным током, то для Электрические и электрогидравлические рулевые машиныэлектрических рулевых машин необходима установка специальных преобразователей.

Электрические рулевые машины устанавливаются чаще всего в румпельном отделении на корме судна, и управление ими с ходового мостика производится через электрическую схему следящего типа.

На рис. 3 схема электрической рулевой машины с зубчатым секторным рулевым приводом, установленная на большой серии траулеров типа «Атлантик».

Рулевое устройство траулеров типов «Атлантик» и «Тропик» снабжено активным рулем типа «Фостра», представляющим собой трехлопастный винт диаметром 800 мм, установленный в насадке пера руля.

Винт приводится во вращение через водонепроницаемый угловой редуктор и длинный вал, проходящий в пустотелом баллере, от электродвигателя 1 мощностью 70 кВт, установленного на румпеле 2, который закреплен на баллере руля 3.

Румпель через буферные пружины 4 связан с зубчатым сектором 5, с зубьями которого находится в зацеплении ведущая шестерня, получающая вращение от электродвигателей 6 через червячный редуктор 7.

Ведущая шестерня, помещенная в кожухе 8, отключается с помощью маховичка 9.

Читайте также: Выбор вспомогательных механизмов для комплектации судна

Румпель рулевого устройства может стопориться зажимным устройством, действующим от маховика 10. Один из электродвигателей 6 является резервным и обычно пускается автоматически при остановке работающего электродвигателя.

В румпельном отделении установлены также два преобразователя 11, один из которых является резервным. Эта рулевая машина может производить перекладку руля на 35° и на 88° на каждый борт.

Если судно идет с большой скоростью, перекладка руля ограничивается до 35° на каждый борт стопорами-выключателями 12. Если при движении судна с большой скоростью перо руля отклонится на угол больше 35°, сектор нажимает на концевой выключатель стопора 12, в результате чего электромагнитные муфты, соединяющие главные двигатели с гребным валом, разобщаются. Этим предотвращается перегрузка деталей в рулевом устройстве, которая может возникнуть при отклонении руля на угол, превышающий 35°, при больших скоростях движения судна.

При работе с орудиями лова или при швартовках к плавбазам, когда судно движется с небольшими скоростями (до 5 узлов), перо руля может отклоняться от диаметральной плоскости на угол 88°.

В этом случае стопоры-выключатели 12 отодвигаются, и сектор проходит мимо стопоров. Отодвигание стопоров производится дистанционно с помощью электродвигателей 13, управляемых с ходового мостика.

Ограничение перекладки руля на угол более 88° осуществляется также стопором-выключателем 14. В процессе эксплуатации рулевых машин этого типа необходимо контролировать уровень масла в червячном редукторе, производить периодическую смазку зубьев сектора и подшипника баллера и систематически проверять состояние электрооборудования.

Тяговый расчет рулевой машины со штуртросным приводом

Расчет рулевых устройств и их эксплуатация на суднеРасчет рулевой машины (рис. 4) можно вести в следующем порядке.

где:

• L – длина судна, м;
• T – осадка судна, м;
• μ – коэффициент, равный 1,2 для рулей, не находящихся непосредственно за гребным винтом и 1,0 – для рулей, расположенных за винтом.

Для буксиров погруженную площадь рекомендуется увеличивать на 25 %.

где:

• F – площадь погруженной части руля, м²;
• v – скорость судна, узлы;
• x – ширина пера руля, м;
• α – угол перекладки руля;
• z – расстояние между передней кромкой балансирного руля и осью баллера.

где:

• F – площадь пера руля, м²;
• r – расстояние от оси вращения руля до центра тяжести, м.

где:

• M₁ – крутящий момент на баллере, Н·м;
• R – радиус сектора, м;
• η_б – КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках баллера, равный 0,8-0,85.

Тяговое усилие в штуртросе не должно составлять больше 1/4 разрывного усилия.

где:

• k – общее число направляющих блоков в штуртросной проводке;
• η_н – КПД направляющего блока, зависящий от угла обхвата его штуртросом, равный 0,88-0,9.

где:

• d_ц – калибр цепного штуртроса, мм;
• l = 2,6d_ц – внутренняя длина звена, мм;
• z = 7-9 – число кулаков или зубьев звездочки;
• T₂ – нагрузка цепи, Н.

где:

• η_з – КПД, учитывающий потери на трение штуртроса в звездочке и подшипниках, равный 0,88-0,9.

где:

• $i_{ч. \mathrm{п}}=\frac{z_{к}}{z_{ч}}$ – передаточное отношение червячной пары, лежащее в пределах 30-60;
• ${\eta }_{ч. \mathrm{п}}=0,9\frac{tg \beta }{tg\left(\beta + \rho \right)}$ – КПД червячной пары и подшипников червячного вала;

Для рулевых машин применяются обычно однозаходные или двухзаходные червяки, у которых угол подъема витка больше угла трения.

Будет интересно: Составные части рулевых устройств и предъявляемые к ним требования

откуда:

где:

• φ – общий угол перекладки руля с борта на борт, град;
• t – время перекладки руля, сек.

где:

• n_б – число оборотов баллера в минуту;
• R – радиус баллера, м;
• R₁ – радиус штуртросного барабана, м;
• z_к – число зубцов червячного колеса;
• z_ч – число заходов червяка.

где:

• M₃ – крутящий момент на червячном валу, Н·м;
• n_ч – число оборотов червячного вала в минуту.

Расчет рулевой машины с секторным приводом

Расчет рулевой машины с секторным приводом ведется следующим образом (рис. 5).

где:

• M₁ – крутящий момент на баллере, Н·см;
• R_с – радиус сектора, см;
• η_б – КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках баллера.

где:

• T₁ – окружное усилие, Н;
• $\psi =\frac{b}{t}=2–2,5$ – отношение длины зуба к шагу;
• $c=\frac{R_b}{15}$ – коэффициент, зависящий от допускаемого напряжения на изгиб.

где:

• R_с – радиус сектора, см;
• m – модуль зацепления, см.

где:

• z₁ – число зубцов малой шестерни, принимаемое в пределах 15-20.

где:

• η_{з. п} – КПД зубчатой передачи, равный 0,93-0,95;
• η_п – КПД подшипников и подпятников вертикального вала, равный 0,9-0,92.

где:

• $i_{ч. \mathrm{п}}=\frac{z_{к}}{z_{ч}}$ – передаточное число червячной пары;
• η_{ч. п} – КПД червячной пары и подшипников червячного вала.

У электрических рулевых машин рекомендуется применять однозаходные самотормозящие червяки с углом подъема меньше угла трения и, несмотря на это, снабжать рулевую машину электромагнитным тормозом для гашения Судовой якорь и его применение при швартовкеинерции якоря электромагнита.

где:

• $n_{б}=\frac{\phi }{6t}$ – число оборотов баллера в минуту.

Мощность, определенная по этой формуле, будет излишне большой, так как она рассчитана по наибольшему крутящему моменту, соответствующему подходу руля к борту при полной скорости судна. Средняя мощность двигателя окажется значительно меньше расчетной. Так как электродвигатель допускает работу с перегрузкой, то нормальный крутящий момент на валу его принимают на 30-40 % меньше расчетного момента. Нормальное число оборотов при этом увеличивают на 15-30 %.

Таким образом, нормальная мощность электродвигателя рулевой машины будет равна:

По нормальной мощности и нормальному числу оборотов выбирают из каталога подходящий электродвигатель.

Автор

Ольга Коцофан

Фрилансер

Список литературы

1. Аристов Ю. К. Судовые вспомогательные механизмы. М., Речной транспорт. М., 1963.
2. Арцыков А. П., Воронов В. Ф. Судовые вспомогательные механизмы. Л., Судпромгиз, 1963.
3. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика. М., ГНТИМЛ, 1963.
4. Богомольный А. Е. Судовые вспомогательные и рыбопромысловые механизмы. Л., Судостроение, 1971.
5. Валдаев М. М. Гидравлические приводы судовых палубных механизмов. Л., Судостроение, 1973.
6. Власьев Б. А., Резчик Ю. И. Судовые вспомогательные механизмы. Л., Судостроение, 1979.
7. Жаров В., Жеребенков Ю., Кадильников Ю., Кузнецов В. Тунцы и их промысел в Атлантическом океане. Калининградское книжное издательство, 1964.
8. Завиша В. В. Гидравлические рулевые машины. Изд-во Транспорт, 1965.
9. Коваленко В. Ф., Лукин Г. Я., Рогалев В. М. Водоопреснительные установки морских судов. Изд-во Транспорт, 1964.
10. Колесников О. Г. Судовые вспомогательные механизмы и холодильные установки. М., Транспорт, 1964.
11. Лукин Г. Я., Колесник Н. Н. Опреснительные установки промыслового флота. М., Пищевая промышленность, 1970.
12. Попов Р. И. Судовые вспомогательные механизмы. М., Пищевая промышленность, 1970.
13. Российский морской регистр судоходства, Санкт-Петербург, 2017.
14. Терентьев А. В., Миллер Б. Н., Чернигин Н. Ф. Гидравлическая механизация в рыбной промышленности. Пищепромиздат, 1956.
15. Торбан С. С. Судовые и береговые промысловые установки и механизмы. М., Пищевая промышленность, 1972.
16. Торбан С. С. Комплексная механизация дрифтерного лова рыбы. М., Пищевая промышленность, 1966.
17. Шмаков М. Г. Судовые устройства. М., Транспорт, 1971.
18. Шмаков М. Г., Климов А. С. Якорные и швартовные устройства. Л., Судостроение, 1964.
19. Юткевич Р. М., Савин К. А., Волегов В. А. Судовые сепараторы топлива и масла. Л., Судостроение, 1967.