Классификация средств управления судном

Средства управления судном подразделяются на:

- основные;

- вспомо­гательные.

К основным средствам, используемым для управления судном во время его движения, в свою очередь, относятся:

- пассивныерули;

- поворотные насадки,

- крыльчатые движители.

К вспомогательным средствам, используемым для управляемости судна на предельно малых ходах и при движении по инерции с неработающими главными двигателями, относятся:

- активные рули,

- подруливающие устройства.

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.

Схема рулевого устройства одновинтового транспортного судна с пассивным рулем приведена на рис. 201.

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;

Каждый из отмеченных элементов рулевого устройства выполняет определенное назначение:

- пероруля воспринимает давление воды и изменяет направление дви­жения судна;

- баллер передает вращающий момент для поворота руля;

- рулевая машина (двигатель) создает усилие для поворота баллера;

- система управления формирует командный сигнал и связывает мостик с рулевой машиной в румпельном отделении.

Активные рули (рис.202; 203) встроены в пассивный руль и представляют собой спе­циа­ль­ные движительно-руле­вые органы, предназна­ченные только для обеспечения управляемости судна при малых ходах, отсутствии хода, неработающих главных двигателях, отходах от стенки и швартовке к ней. К ним относятся: активные рули, подруливающие устройства (рис.203; 206, 207), поворотная насадка (рис.204), крыльчатый движитель; выдвижная винто-рулевая колонка.

Иногда судно может быть оборудовано несколькими движительно-рулевыми устройствами различных типов, например, поворотными насадками и подруливающим устройством.

Активный руль (рис.202; 203) представляет собой обычный судовой руль, в кормовую кромку которого встроен вспомогательный гребной винт небольшого размера в насадке. Винт руля приводится в движение электродвигателем, смонтированным внутри грушевидной пропульсивной наделки. Насадка увеличивает упор винта и защищает его от повреждений. Диаметр вспомогательного винта принимается обычно в пределах 0,20-0,25 основного винта, а его мощность – до 8-10% мощности главного двигателя. В зависимости от мощности приводного электромотора, упор вспомогательного винта может составлять от 800 кг до нескольких тонн.

Управление электродвигателем, его пуск, остановка и изменение числа оборотов производится дистанционно из рулевой рубки по кабелю, проложенному внутри баллера руля.

Конструкция основного рулевого привода должна допускать наибольший угол отклонения активного руля до 90⁰ на борт. При этом эффективное управление активным рулем на малых ходах обеспечивается на больших углах перекладки руля на борт (до 90⁰). На полном ходу, во избежание поломки руля максимальный угол перекладки ограничивается 35⁰ на один борт.

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. При аварии главного двигателя, при ходе судна в тумане и узкостях, заходе в порт активный руль может использоваться как движитель судна, обеспечивая скорость до 3-4 уз.

Недостаток активного руля – неко­торое (до 3-5 %) снижение скорости судна на полном ходу из-за торможения потока, отбрасываемого основным винтом. 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.204). Известно, если гребной винт заключить в направляющую насадку, то его тяговые характеристики и пропульсивные качества судна значительно возрастают. Особенно это качество важно для буксиров, траулеров, паромов. Если же направляющую насадку сделать поворотной, то ее можно использовать одновременно и в качестве руля, повысив тем самым маневренность судна.

Простая поворотная насадка устанавливается в раме ахтерштевня и представляет собой массивное кольцеобразное тело, укрепленное сверху на баллере, а снизу – на подпятнике. Консольная (подвесная) насадка крепится только сверху на баллере и не имеет нижней опоры.

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.

Подруливающее устройство (рис.205, 206, 207). На некоторых типах судов в силу специфики их эксплуатации (рыболовные траулеры, паромы, земснаряды и др.) кормовое расположение руля неэффективно, поэтому в целях повышения управляемости судна применяется подруливающее устройство (рис.205; 206) как дополнение к основному рулю. Чаще всего его устанавливают в носовой части судна, хотя на крупнотоннажных судах (особенно пассажирских) ставят и кормовые устройства. В этом случае при одновременной работе носового и кормового подруливающего устройств в разные стороны их эффективность действия резко возрастает. При работе обоих устройств в одном направлении судно легко швартуется лагом к стенке и отходит от причала без помощи буксиров.

Устройство состоит из поперечной трубы, соединяющей оба борта, и размещенных в ней одного или двух гребных винтов противоположного вращения с приводом от электродвигателя через редуктор и валиковую или иную передачу. Бортовые отверстия закрываются жалюзи. Поворот судна на месте или перемещение лагом осуществляется боковым упором, создаваемым силой реакции потока от гребного винта. Направление потока изменяют реверс-редуктором или системой заслонок-шиберов, перекрывающих гидравлическое сечение трубы.

Есть конструкции подруливающих устройств (рис.212), состоящие из двух поперечных каналов, соединенных между собой гидравлическим сечением гребного винта. Нижний канал является всасывающим, верхний – нагнетательным. Винт имеет вертикальный привод, поток воды направляется в нужную сторону с помощью шибера верхнего канала.

На небольших судах в трубу подается струя воды под большим напором от водо­метного или другого насоса. Вместо гребного винта могут устанавливаться лопастные движители мощных насосов. Подсчитано, что для удовлетворительной управляемости судна на малых ходах

Мощность приводных электромоторов подруливающих устрой­ств при диаметре винта до 2 м может достигать 700 и более кВт, а развиваемый винтом упор – 10 тонн.

Согласно расчетам удовлетворительная управляемость судна на малых ходах обеспечивается в том случае, если подруливающее устройство способно создать упор не менее 4-6 кгс на каждый квадратный метр площади подводной части ДП судна.

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 взаимно-перпендикулярными 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.