Файл: Баснин Р.В. Конструкция корпуса и рулевое устройство надводного корабля.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 75
Скачиваний: 0
ник (А )— шариковый радиально-упорный — установлен в корпусе (16), прикрепленном к специальному фундаменту под палубой. Баллер в верхнем подшипнике закрепляется гайкой (19). Оба подшипника при движении корабля воспри нимают горизонтальные силы давления воды на перо руля. Верхний подшипник, кроме того, воспринимает вертикальные усилия от веса всего руля.
Таким образом, баллер руля вместе с пером оказывается как бы «подвешенным» внутри корпуса корабля. Поэтому такие рули называются п о д в е с н ы м и .
На среднюю часть баллера насажена ступица румпеля (17), которая соединена с баллером при помощи трех призматиче
ских шпонок (18). Для |
стопорения руля |
баллер |
снабжен |
|
колодочным |
тормозом |
(20). |
|
|
На рис. 31 |
представлен п о л у п о д в е с н о й п о л у б а л а н- |
|||
с и р н ый р у л ь с п р о ф и л и р о в а н н ы м |
п е р о м . |
По сво |
ей конструкции он аналогичен рассмотренному балансирному подвесному рулю, отличаясь от него только способом закреп ления в корпусе корабля и соединением пера руля с баллером. Здесь баллер закрепляется в рудерписе посредством конусного соединениям котором он затягивается гайкой (4).Для устра нения проворачивания баллера в рудерписе на протяжении почти всей высоты конуса поставлена шпонка (7). Такая конструкция закрепления баллера считается наилучшей и является особенно удобной для снятия руля с корабля.
Конструкция |
закрепления |
п о л у п о д в е с н о г о руля в |
корпусе корабля |
видна из |
рис. 31. |
Баллер вращается в двух подшипниках: нижнем (В) и верхнем (Д). Нижний подшипник располагается с н а р у ж и корпуса корабля и состоит из бронзового вкладыша, встав ленного сверху в отверстие, выточенное в пятке ахтерштевня. Хвостовик баллера является штырем, посредством которого руль опирается в этом подшипнике. Верхний подшипник нахо дится внутри корпуса корабля и представляет собой бронзо вый вкладыш, вставленный в гельмпортовое отверстие ахтер штевня. Для обеспечения водонепроницаемости над вклады шем располагается уплотняющий сальник (5). Оба указан ных подшипника воспринимают при движении корабля только горизонтальное усилие от давления воды на перо руля. Вертикальные же усилия от веса всего руля восприни маются горизонтальным подшипником (9), расположенным снаружи корпуса на верхней части пяты ахтерштевня.
Такой руль принято называть п о л у п о д в е с н ы м , ибо он снаружи корпуса имеет дополнительную опору для балле ра (подшипник В), соединенную непосредственно с ахтерштевнем корабля.
42
Действие руля на корабль. При прямом положении руля (рис. 32) давление воды на его перо одинаково с обеих сторон и корабль движется прямолинейно, если на него не действуют внешние силы (волна, течение и др.).
Если на ходу корабля его руль переложить от прямого положения на какой-то угол а, то в результате неравномер ного давления воды на обе стороны пера руля возникает сила N, направленная в сторону меньшего давления и прило женная в центре давления пера руля точки О. Приложим в центре тяжести корабля точке G две уравновешенные силы, то есть равные по величине и противоположно направленные, параллельные нормальной силе давления N на руль. Тогда силы N (помеченные двумя черточками) создадут пару сил
с плечом Gk, момент которой M B=N-Gk будет отклонять корабль от первоначального направления движения в сторону перекладки руля. Оставшуюся силу N (без черточек), прило женную в центре тяжести корабля, разложим на две состав ляющие силы: силу D, действующую перпендикулярно движе нию корабля, и силу Т, действующую против движения корабля.
Сила D, действуя перпендикулярно движению корабля, вызывает боковое смещение корабля, то есть дрейф, и назы вается с ил о й д р е йфа . Сила Т, действуя против движения корабля, уменьшает его скорость и называется с ил о й т о р м о ж е н и я .
Таким образом, при перекладке руля от прямого положе ния корабль совершает вращательное движение относительно
вертикальной оси, |
проходящей через |
его центр |
тяжести, |
и одновременно с |
этим уменьшается |
скорость |
хода ко |
рабля. Уменьшение скорости хода корабля будет тем больше, чем больше угол перекладки руля, что видно из следующей формулы: T = N-sina.
Рулевые приводы
Устройство или механизм, предназначенный для передачи вращающего момента от рулевой машины к баллеру руля, на зывается р у л е в ы м п р ив о д о м . Составной частью всякого рулевого привода является румпель, представляющий собой одноплечий или двуплечий рычаг, насаженный на верхнюю часть (головку) баллера. Посредством румпеля производится перекладка руля. Румпель в виде одноплечего рычага, име ющего форму стержня, насаженного на баллер параллельно диаметральной плоскости, называется п р о д о л ь н ы м р у м пелем. Румпель в виде двуплечего рычага, имеющего форму
4 3
поперечины и |
насаженного на баллер перпендикулярно |
к диаметральной |
плоскости корабля, называется п о п е р е ч |
ным. |
|
Применяемые на кораблях рулевые приводы разделяются на м е х а н и ч е с к и е и г и д р а в л и ч е с к и е .
Из механических рулевых приводов, осуществляющих непосредственную жесткую связь рулевой машины с баллером, наибольшее распространение получили з у б ч а т ы е с е к т о р ные пр ив о д ы. Они устанавливаются преимущественно на малых кораблях (тральщиках, противолодочных кораблях и др.), на которых для поворота руля требуется сравнительно небольшой крутящий момент (порядка 35—40 тм)..
На рис. 33 |
представлен з у б ч а т ы й |
с е к т о р н ы й |
п р и |
|
вод. Он состоит из зубчатого |
сектора |
(1) и продольного |
||
румпеля (2), |
насаженного на |
голову |
(верхний |
конец) |
баллера с помощью шпонки. Сектор имеет свободную посадку на баллер, но' через амортизирующие (буферные) пружины (3) связан с румпелем. Он находится в постоянном зацеплении зубчатым ободом (4) с цилиндрической шестер ней (5), получающей вращение от рулевой машины через редуктор. Вращение от цилиндрической шестерни (5) пере дается на сектор, а с сектора через амортизирующие пружины и румпель —-на баллер, благодаря чему и происходит пере кладка руля. Амортизирующие (буферные) пружины (3) ослабляют толчки от ударов волн, льдин и задевания пера за грунт и предотвращают разрушение привода или других деталей рулевой машины.
Г и д р а в л и ч е с к и е р у л е в ы е приводы, передающие усилия от рулевой машины баллеру руля посредством жид кости (масла) под давлением, разделяются по числу гидрав лических (силовых) цилиндров. Обычно применяются гидрав лические рулевые приводы с одним, двумя и четырьмя гид равлическими цилиндрами.
На рис. 34 показан гидравлический рулевой привод, состоящий из четырех цилиндров (1) и (2), в которых пере мещаются поршни (3) со штоками (4), штоки поршней соединены с концами поперечного румпеля (5) при помощи скользящих муфт (6) и (7). Румпель (5) при помощи шпо ночного соединения закреплен на верхней части (голове) баллера (8). Гидравлические цилиндры (1) и (2) работают совместно (попарно), для этого они связаны общими трубо проводами (9) и (10). Трубопроводы (9) и (10) соединены с масляным насосом переменной производительности (11), являющимся составной частью электрогидравлической рулевой машины.
44
При нагнетании насосом переменной производительности масла, в трубопровод (9) и одновременном отсасывании масла из трубопровода (10) в гидравлических цилиндрах (Г) дав ление повышается, а в цилиндрах (2) падает, в результате чего перемещение плунжеров в цилиндрах (1) вызовет вращение румпеля по часовой стрелке, а руль будет пере кладываться на левый борт. При нагнетании насосом масла
втрубопровод (10) и отсасывании масла по трубопроводу
(9)румпель (8) под действием работы гидравлических ци линдров (2) повернется против часовой стрелки и переложит руль на правый борт.
Гидравлические рулевые приводы позволяют осуществить большие вращающие моменты на голове баллера руля (150—300 тм), работают плавно и бесшумно, надежны в экс плуатации и могут действовать в затопленно-л румпельном помещении, повышая тем самым живучесть всего рулевого устройства. Кроме того, они амортизированы от всевозмож ных нагрузок на перо руля. Эти преимущества гидравличе ских приводов обусловили их широкое применение на боль ших быстроходных кораблях (крейсерах, эсминцах, ракетных кораблях и др.), где для перекладки руля требуется большой крутящий момент.
В последнее время гидравлические рулевые приводы уста навливаются также на кораблях небольшого водоизмещения (тральщиках, кораблях противолодочной обороны, десант ных кораблях и др.). На них, как правило, применяются гидравлические приводы с двумя или с одним гидравличе ским цилиндром, осуществляющие меньшие вращательные моменты.
Принцип действия рулевого привода с двумя гидравли ческими цилиндрами аналогичен принципу действия гидрав лического привода с четырьмя цилиндрами, при этом поворот румпеля производится под действием плунжера только одного цилиндра.
Гидравлический привод с одним цилиндром (рис. 35) имеет два поршня (1), штоки (2) которых шарнирно связаны с двумя румпелями (3); соединительная тяга (2) синхрони зирует перекладку рулей на левый и правый борт.
При нагнетании масла насосом переменной производи тельности в полость (5) и одновременном отсасывании масла из полостей (6) поршни в цилиндрах расходятся и произво дят перекладку рулей на левый борт. При нагнетании масла
вполость (6) и одновременном его отсасывании из полости
(5)поршни будут сходиться и произведут перекладку рулей
на правый борт.
45
Р у л е в ы е м а ш и н ы
Рулевой машиной называется механизм, развивающий усилие, необходимое для перекладки руля посредством руле
вого |
привода. |
|
|
|
В зависимости от вида энергии, используемой в рулевых |
||||
машинах, различают э л е к т р о г и д р а в л и ч е с к и е р у л е |
||||
вые |
м а ш и н ы и э л е к т р и ч е с к и е р у л е в ы е |
д в и г а |
||
тели, |
называемые исполнительными электродвигателями. |
|||
Э л е к т р о г и д р а в л и ч е с к а я |
р у л е в а я |
м а ш и н а |
||
(ЭГРМ) |
представляет собою агрегат |
(рис. 34), состоящий из |
насоса переменной производительности (НПП) и электродви гателя.
Насос переменной производительности предназначается для нагнетания масла под большим давлением в работающие цилиндры гидравлического рулевого привода при одновре менном отсасывании масла из неработающих цилиндров. Он получил такое название потому, что обладает способностью изменять количество подаваемой жидкости в единицу вре мени, то есть производительность, а также направление тече ния жидкости при неизменной стороне вращения и постоян ном числе оборотов вала насоса. От изменения производи тельности насоса зависит скорость перекладки руля, а изме нение направления течения жидкости в системе влечет пере мену направления перекладки руля.
Идея устройства насоса переменной производительности
состоит в |
следующем |
(рис. 36). |
||
В корпусе |
насоса |
(1) |
(статоре) находится ротор (2), |
|
состоящий |
из |
нечетного |
числа радиально-расположенных |
цилиндров. В цилиндры вставлены поршни (3). Каждый поршень шарнирно соединен со своим ползуном (4). Ротор вращается при помощи электромотора вокруг центральной части насоса, разделенной неподвижной перегородкой (5), всегда в одну и ту же сторону (указано стрелкой). Ползуны при вращении ротора скользят по направляющему (скользя щему) кольцу (6), которое при помощи цапф (7), проходя щих через корпус насоса, может перемещаться только вправо
или влево в горизонтальном |
направлении |
от своего |
среднего |
||
(концентричного) положения. Верхняя |
и нижняя |
полости |
|||
центральной |
части насоса, |
разделенные |
перегородкой |
(5), |
|
сообщаются |
трубопроводами (9) и (10), |
показанными |
на |
рис. 34, с цилиндрами гидравлического привода.
Принцип действия насоса заключается в следующем. При вращении ротора (блока цилиндров) против часовой стрелки в том случае, когда вертикальная ось ротора совпадает с вер тикальной осью направляющего кольца, заключенные в ци-
46