СРЕДСТВА АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ Приготовил доклад: Студент группы ДТЭАС-51, Морозов Даниил На большинстве морских судов установлены пассивные рули различных типов, располагаемые позади гребного винта в виде вертикального крыла. Они относятся к главным средствам управления. Пассивные рули являются составными элементами рулевых устройств, предназначенных для обеспечения управляемости судна при достаточно высоких скоростях хода, а активные – только для улучшения маневренности судна при предельно малых скоростях или при отсутствии хода; к ним относятся подруливающие устройства, или винты малой мощности, встроенные в перо пассивного руля. В состав взаимосвязанных между собой деталей рулевого устройства с пассивным рулем входят: а) перо руля (от гол.roer) с петлями для крепления к корпусу судна; б) фланец руля для соединения с баллером; в) баллер руля - вертикальный вал для поворота пера руля; г) подшипники баллера для создания опоры в корпусе судна; д) сальниковое уплотнение; е) румпель или сектор – рычаг для соединения баллера с рулевой машиной; ж) рулевая машина; з) гельмпортовая труба для водонепроницаемого прохода баллера через корпус в румпельное помещение; и) электрогидравлическая или телединамическая (телемоторная) система управления рулевой машиной с поста в рулевой рубке или с местного поста; На малых ходах судно плохо слушается пера руля. Это объясняется тем, что сила давления воды на перо руля пропорциональна квадрату скорости хода судна. Поэтому на малых ходах рулевое устройство работает ненадежно, в условиях ограниченной акватории порта или на рейде с большим числом расположенных близко друг от друга судов возможны навалы судна на причал или на другие суда. ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ МАНЕВРЕННОСТИ СУДОВ НА МАЛЫХ ХОДАХ ПРИМЕНЯЮТ СРЕДСТВА АКТИВНО ГО УПРАВЛЕНИЯ ( САУ ) СУДНОМ: 1. подруливающие устройства; 2. выдвижные поворотные винтовые колонки; 3. активные рули; 4. поворотные насадки; 5. крыльчатые движатели. Судовой крыльчатый движитель, известный также под названием движитель Фойта — Шнайдера — движительно-рулевое устройство с полностью погружённым в среду крыльчатым движителем с циклоидальным движением лопастей, создающее упор, направление которого может изменяться в пределах от 0° до 360° вправо или влево при изменении углов установки лопастей, что позволяет очень хорошо маневрировать судам и в состоянии почти мгновенно изменить его упор. ПОДРУЛИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО УПОРА, ПРИ КОТОРОМ СУДНО ДВИЖЕТСЯ ЛАГОМ ( БОРТОМ ) ВЛЕВО ИЛИ ВПРАВО, Т.Е. ПРИБЛИЖАЕТСЯ К ПРИЧАЛУ ИЛИ ОТХОДИТ ОТ НЕГО. Подруливающее устройство (а) и выдвижная поворотная движительно-рулевая колонка (б). Этот упор создается винтом (рис. 5.16, а) , расположенном в поперечном цилиндрическом туннеле в корпусе судна. Винт вращается при помощи электродвигателя. Сами винты бывают двух видов: с фиксированным и регулируемым шагом – соответственно ВФШ и ВРШ. Дуговой статор состоит из шихтованного ферромагнитного сердечника 1 с пазами 2, в которых размещены катушки, образующие в совокупности трехфазную обмотку 3. Обмотка дугового статора двухслойная, петлевая, всыпная и выполнена из круглого провода. Ротор 4 отделён от статора воздушным зазором. Магнитопровод ротора 5 набран из кольцеобразных пластин электротехнической стали и представляет из себя полый цилиндр. При пустотелой конструкции снижается расход электротехнической стали и увеличивается поверхность охлаждения, что повышает теплорассеяние ротора ДАД. Ступица ротора 8 соединена с магнитопроводом стальными спицами 7, которые придают конструкции ротора жесткость в осевом направлении, т.е. снижают величину упругих деформаций ротора. Это позволяет минимизировать воздушный зазор на уровне 0,4– 0,5 мм. К торцам спиц крепятся лопасти 10, которые улучшают циркуляцию воздуха внутри двигателя. Дугостаторный асинхронный двигатель содержит короткозамкнутый ротор и статор, магнитопровод которого выполнен в виде одного дугообразного сегмента. Дугообразный сегмент сдвинут на угол =30° относительно горизонтальной оси и прикреплен к корпусу статора с помощью болтовых соединений. Технический результат, получаемый от заявленной полезной модели, заключается в снижении нагрузки на подшипниковые узлы дугостаторного двигателя. Недостатками известных конструкций дугостаторного асинхронного двигателя являются: - Обычной запрессовки магнитопровода статора в корпус недостаточно, так как образуются силы одностороннего магнитного тяжения. В результате действия этих сил ротор и магнитопровод статора взаимно притягиваются, двигатель перегревается и выходит из строя. - В известных дугостаторных двигателях магнитопровод расположен в верхней части корпуса статора, следовательно, магнитное поле образуется над ротором, и сила магнитного тяжения ротора будет направлена вверх. Ремень приводного механизма тянет ротор влево (при правом расположении коробки выводов). Масса ротора (сила тяжести) будет давить вниз. Результирующая всех сил, действующих на ротор, будет направлена влево. При такой односторонней нагрузке долговечность подшипников значительно снижается. На судах с ВФШ поперечный упор регулируют путем изменения скорости электродвигателя. Для изменения направления действия упора двигатель реверсируют На судах с ВРШ поперечный упор регулируют изменением угла поворота лопастей винта ( угла атаки ). Для изменения направления действия упора лопасти поворачивают в другую сторону относительно нулевого положения. Поворот лопастей в ту или иную сторону на определенный угол выполняет гидропривод. Число подруливающих устройств - от одного до трех подруливающих устройств, одно – обязательно в носовой части, второе и третье - в середине судна и в кормовой части. Для того, чтобы вырезы ( отверстия ) в корпусе не создавали дополнительного сопротивления на ходу судна, они закрывается жалюзями. ВЫДВИЖНАЯ РУЛЕВАЯ КОЛОНКА Выдвижная рулевая колонка (рис. 5.16, б) может подниматься (на малых глубинах – чтобы не повредить её) и опускаться ( на больших ), а также поворачиваться влево-вправо в пределах 360º для обеспечения как переднего, так и заднего хода. Благодаря этому она обеспечивает упор в любом направлении. Используется на речных судах и судах типа река-море. Активный руль (а) и поворотная насадка (б): 1 - перо руля; 2 - вспомогательный винт; 3 - электродвигатель; 4 - баллер; 5 - электрокабелъ, 6 - гребной винт; 7 - насадка поворотам. Выдвижная винто-рулевая поворотная колонка (ВРПК) – наиболее эффективное средство управления, применяемое на небольших судах малой мощности. Она одновременно является средством движения и управления, выпускается в нескольких типоразмерах мощностью до 500 кВт. Смена направления движения судна осуществляется реверсирование гребного винта с помощью конического зубчатого зацепления с двумя взаимноперпендикулярными осями вращения. ВРПК представляет собой агрегат в виде единого модуля, состоящего из угловой зубчатой передачи, двигателя и винта в насадке, размещаемого за кормой судна в штатном или нештатном исполнении, управляется дистанционно от рулевого штурвала или вручную. Для повышения маневренности судна часто используют сдвоенные ВРПК. Винто-рулевая колонка с винтом регулируемого шага (фирма KAMEWA, Швеция): 1 - гидромотор, 2 - шестерня гидромотора, 3 - корпус зубчатого колеса, 4 - подшипник, 5 внешний корпус ВРК, 6 - подшипник, 7 фланец корпуса, 8-уплотнение, 9-приводной вал, 10 - подшипник, 11 - шестерня, 12-рычаг обратной связи, 13 - гидравлическая распределительная коробка, 14- корпус редуктора, 15 - подшипник, 16 - главная шестерня, 17 - подшипник, 18 - гребной вал, 19 - механизм изменения шага, 20 - корпус, 21 - поворотная лопасть, 22 - подшипник, 23 - поворотная насадка, 24 - поворотная труба (баллер), 25 - золотниковое устройство, 26 зубчатое колесо, 27 - соединительный вал. Активный руль (рис.5.17, а) - это установленный в пере руля небольшой вспомогательный винт с приводом от электродвигателя или гидродвигателя, находящегося в обтекаемой капсуле. Как следует из рисунка, капсула встроена в руль. При повороте пера руля на его плоскость действует сила давления воды, заставляющая корму судна поворачиваться в нужную сторону. При включении электродвигателя вспомогательный винт создает дополнительный (помимо давления воды) упор, ускоряющий поворот кормы в ту же сторону. При неработающем главном двигателе руль может поворачиваться до 90° и создавать упор в нужном направлении при работе вспомогательного винта. Иногда активный руль используют, чтобы при неработающем главном двигателе обеспечить малую скорость судна (2 – 4 узла). Активный руль (а): 1 - перо руля; 2 - вспомогательный винт; 3 - электродвигатель; 4 - баллер; 5 - электрокабелъ, 6 - гребной винт; Управление электродвигателем, его пуск, остановка и изменение числа оборотов производится дистанционно из рулевой рубки по кабелю, проложенному внутри баллера руля. При перекладке основного руля с работающим вспомогательным винтом, создаваемый им упор значительно увеличивает разворачивающее действие руля на самом малом ходу или даже при отсутствии хода судна, заставляя его поворачиваться на месте. Однако, грушевидная наделка на пере руля сводит эту потерю к минимуму, так как она улучшает пропульсивные качества судна в целом. Кроме того, в случае необходимости, когда требуется кратковременное увеличение скорости судна, вспомогательный винт может работать в паре с основным винтом. Активные рули нашли широкое применение на большом числе транспортных, промысловых и речных судов. Поворотная насадка (рис. 5.17, 6) представляет собой полый поворотный цилиндр, внутри которого вращается при помощи главного двигателя винт. Используется на речных судах и судах типа река-море. С начала 90-х годов ХХ века на мощных электроходах стали применяться т.н. азиподные установки, представляющие собой комбинацию рулевого устройства и гребной электрической установки, которые значительно повышают маневренность судна ( см. раздел 6 «Судовые энергетические установки и общесудовые системы» ). Поворотная насадка (б): 4 - баллер; 6 - гребной винт; 7 - насадка поворотам. При повороте насадка изменяет направление потока, отбрасываемого гребным винтом, и обеспечивает необходимую поворотливость судна в условиях, когда обычный руль недостаточно эффективен. На буксирах для увеличения упора винта часто применяются и неподвижные насадки, однако управление судном в этом случае осуществляется обычным рулем, устанавливаемым позади насадки.
