Электрическая схема рулевой машины судна

Рулевое устройство

С помощью рулевого устройства можно изменять направление движения судна или удерживать его на заданном курсе. В последнем случае задачей рулевого устройства является противодействие внешним силам, таким как ветер или течение, которые могут привести к отклонению судна от заданного курса. Рулевые устройства известны с момента возникновения первых плавучих средств. В древности рулевые устройства представляли собой большие распашные весла, укрепленные на корме, на одном борту или на обоих бортах судна. Во времена средневековья их стали заменять шарнирным рулем, который помещался на ахтерштевне в диаметральной плоскости судна. В таком виде он и сохранился до наших дней.

Типы рулей

а — обыкновенный руль; b —балансирный руль; с — полубалансирный руль (полуподвесной); d — балансирный руль (подвесной); е — полубалансирный руль (полуподвесной); f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный гребной винт)

В зависимости от принципа действия различают пассивные и активные рули. Пассивными называются рулевые устройства, позволяющие производить поворот судна только во время хода, точнее сказать, во время движения воды относительно корпуса судна. В отличие от него активный руль позволяет осуществлять поворот судна независимо от того, движется оно или стоит. Пассивное рулевое устройство состоит из штурвальной колонки с передачей, рулевой машины и пера руля. В старых конструкциях использовались однослойные рули. В настоящее время главным образом применяют профильные фигурные рули (рис. а). Чем привлекательны vulkan официальный игровой бизнес запрещен на территории многих стран но Перо такого руля состоит из двух выпуклых наружных оболочек, имеющих с внутренней стороны ребра и вертикальные диафрагмы для повышения жесткости. В целом конструкция пера руля цельносварная и полая внутри. Существуют различные способы крепления руля. Его можно на шарнирах прикрепить к ахтерштевню (рис. а) или установить в подпятнике (рис. b). Другие способы закрепления показаны на рисунках с, е.

По положению пера руля относительно оси вращения баллера различают:

— обыкновенный руль — плоскость пера руля расположена за осью вращения;

— полубалансирный руль — только большая часть пера руля находится позади оси вращения, за счет чего возникает уменьшенный момент вращения при перекладке руля;

— балансирный руль — перо руля так расположено по обеим сторонам оси вращения, что при перекладке руля не возникают какие-либо значительные моменты.

Типы рулей

f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный гребной винт)

Пример рулевого устройства с активным рулем приведен на рисунке f. В перо руля встроен электродвигатель, приводящий во вращение гребной винт, который для защиты от повреждений помещен в насадку. За счет поворота пера руля вместе с гребным винтом на определенный угол возникает поперечный упор, обусловливающий поворот судна. Активный руль выполняет свои функции и тогда, когда судно стоит на якоре. Такой руль используется на специальных судах, таких как плавучие рыбозаводы, китобойные, ремонтные и вспомогательные. Кроме того, активный руль можно применять как аварийный двигатель. Рули, как правило, помещаются в корме судна. Только в особых случаях (например, на речных паромах или на судах для каналов) используют также носовые рули. Для повышения маневренности судна довольно часто применяют подруливающие устройства, относящиеся к группе активных рулей без пера. Носовые или кормовые подруливающие устройства устанавливают поперек судна в туннеле. В этом туннеле находятся также два гребных винта или ротор осевого насоса. При вращении одного гребного винта вода течет через туннель. За счет этого возникает упор, и корпус судна совершает движение. В подруливающих устройствах все чаще вместо двух гребных винтов или одного ротора осевого насоса используют гребные винты с переменным шагом. Как уже было указано, для того чтобы рулевая установка действовала, перо пассивного руля должно стоять под определенным углом. Баллер руля приводится во вращение рулевой машиной, установленной под палубой в корме судна. Существуют паровые, электрические и гидравлические рулевые машины.

Рулевое устройство с электрическим приводом

а — расположение рулевого устройства

1 — рулевая машина; 2 — рулевой штырь; 3 — полубалансирный руль; 4 — баллер руля

b — секторная рулевая передача с электрическим приводом

1 — ручной штурвальный привод (аварийный привод); 2 — румпель; 3 — редуктор; 4 — рулевой сектор; 5 — двигатель; 6 — пружина; 7 — баллер руля; 8 — профильный фигурный руль; 9 — сегмент червячного колеса и тормоза; 10 — червяк

На рис. b показана устаревшая конструкция электрической рулевой машины. Электродвигатель через редуктор приводит в движение рулевой сектор, который крепится на баллере руля. Две пружины, воспринимающие удары волн о перо руля, соединяют сектор руля с румпелем; последний в свою очередь через призматическую шпонку соединен с баллером руля, на котором помещен профильный руль. Если необходимо повернуть перо руля, нужно запустить мотор с определенной частотой вращения. При неисправности электрической рулевой машины руль приводится в движение с помощью управляемого вручную механизма, состоящего из штурвальной тумбы и штурвала. Путем поворота штурвала приводятся в движение червячное колесо и взаимодействующий с ним аварийный приводной сегмент, укрепленный непосредственно на баллере руля. Штурвальная тумба аварийной рулевой установки обычно монтируется в корме на верхней палубе судна. На современных судах, как правило, применяют гидравлические рулевые машины. При вращении рулевого колеса на мостике срабатывает датчик телемотора, Протекающее под давлением в трубопроводе масло вызывает перемещение приемника телемотора, за счет чего рулевой насос приводится в движение в соответствующем направлении.

Рулевое устройство с гидравлическим приводом

а — схема гидропривода рулевого устройства типа Атлас с телемоторами; b — поршень гидравлической рулевой машины

1 — подключение к бортовой сети; 2 — кабельные соединения; 3 — запасная канистра; 4 — рулевой насос; 5 — рулевая колонка с датчиком телемотора; 6 — индикаторный прибор; 7 — приемник телемоторов; 8 — двигатель; 9 — гидравлическая рулевая машина; 10 — баллер руля; 11 — датчик указателя положения руля

Источник статьи: http://seaships.ru/steering.htm

Электрическая рулевая машина, конструкция и принцип действия

До конца 50-х годов прошлого столетия на речных и морских судах широкое применение имели электрические рулевые машины с моментом на баллере до 150кН·м.

Но в связи с развитием гидравлического привода, обладающего более высокой эффективностью, область распространения электрических рулевых машин постепенно ограничивалась и производство их для морских и речных судов прекращено. Однако на многих судах внутреннего и смешанного плавания электрические рулевые машины до сего времени находятся в эксплуатации. Общее представление об электрической рулевой машине дает схема на рис. 52.

Рулевой штурвал приводит в движение перемещающийся контакт реостата с сопротивлением Rw, имеющего электрическую связь со вторым реостатом, сопротивление в котором Rs меняется в зависимости от положения баллера.

Если, например, вращение штурвала совпадает с направлением стрелки, то сопротивление увеличивается. Генератор, напряжение, в обмотке которого контролируется регулятором, обеспечивает энергией исполнительный рулевой двигатель. Направление вращения исполнительного рулевого двигателя для рассматриваемого случая соответствует увеличению сопротивления Rs и уменьшению тока в регуляторе.

В момент, когда руль занимает нужное положение, сопротивление Rs становится равным Rw и исполнительный рулевой двигатель останавливается.

	1 – сектор; 2 – рулевой двигатель; 3 – генератор; 4 – регулятор; 5 – привод генератора.
Рисунок 52 – Принципиальная схема электрической рулевой машины со следящей системой контроля

Рассмотрим конструктивное устройство типовой электрической рулевой машины, установленной на ряде судов, и в частности, на озерных буксирах-толкачах ОТ-800 (проект 758) мощностью 590кВт (рис. 53).

Рисунок 53 – Схема электрической рулевой машины

Данные толкачи являются двухвинтовыми, снабжены поворотными насадками, на каждой из них установлены две одинаковые рулевые машины, допускающие совместное и раздельное управление.

Валы основных электродвигателей 16 карданными валами 15 и электромагнитной муфтой 14 соединены для совместной работы в ходу. Во время маневров рулевые машины при отключенной электромагнитной муфте работают независимо, каждая на свой рулевой орган. Основной электродвигатель 16 постоянного тока, работающий по системе «двигатель – генератор – двигатель», эластичной муфтой 18 соединен с нижней червячной парой дифференциала Федорицкого 19, который вращает цилиндрическую шестерню 21, сцепленную с зубчатым сектором 27. Сектор, посаженный на баллер 3 свободно, поворачивает его через пружинные амортизаторы 26 и румпель 6, закрепленный на баллере с помощью шпонки. Электродвигатель 11 запасного привода получает питание от аккумуляторных батарей. Его вал с помощью эластичной муфты 9, двухступенчатого редуктора 13 и карданного вала 17 передает вращение верхней червячной паре дифференциала Федорицкого. Для более надежного предохранения ротора запасного электродвигателя от проворачивания при работе основным приводом на эластичной муфте 9 установлен колодочный тормоз 10 с электромагнитом 12.

Автоматическая остановка электродвигателей при достижении рулевыми органами крайних положений обеспечивается конечными выключателями 23 основного и 25 запасного приводов, размыкающими электрическую цепь питания электродвигателей. Привод к ним выполнен цепными передачами 24 и 22 от двух звездочек 20. При неисправности конечных выключателей поворот сектора ограничивают упоры 29. Чтобы предохранить механизм рулевой машины от ударов волн в рулевой орган, на ступицы румпеля установлены колодки 4 тормоза, который с помощью ручного привода 1 включается при длительной стоянке судна. На палубе в районе вращения сектора установлены 4 каточка 28, предохраняющие его от провисания под действием собственной массы. На секторе имеется шкала 8, а над ней неподвижный указатель 7, позволяющие на месте определить, на какой борт и угол отклонен рулевой орган. С помощью рычага 5 и датчика 2 электрического аксиометра показания отклонения рулевого органа передаются в штурвальную рубку.

Наличие дифференциала Федорицкого позволяет переходить с основного привода на запасный и, наоборот, без каких-либо переключений в машине.

Источник статьи: http://helpiks.org/3-65970.html

Электрическая схема рулевой машины судна

• 
• 
• 

Судовые вспомогательные механизмы

Электрические рулевые машины

Электрические рулевые машины обычно разделяются по конструкции передачи от баллера к электродвигателю на винтовые, секторные, винтозубчатые.

Наибольшее распространение на морских судах получили секторные рулевые машины с главным электрическим и вспомогательным ручным приводами, имеющими отдельные редукторы. Рассмотрим секторную рулевую машину типа РЭР7,5-II, установленную на многих отечественных БМРТ.

Рулевая машина (рис. 1) смонтирована на фундаменте 2, а крутящий момент вала электродвигателя 1 через одноступенчатый цилиндрический редуктор 3 и червячный редуктор 5 передается цилиндрической шестерне 6, сидящей на его выходном валу. Валы редукторов и электродвигателя соединены между собой эластичными пальцевыми муфтами. Шестерня 6 поворачивает зубчатый венец сектора 8, бронзовой втулкой посаженного свободно на голову баллера 14 руля. Ниже сектора на баллер на шпонках насажен продольный румпель 12, связанный с сектором двумя пружинными амортизаторами 9 одностороннего действия, которые предохраняют зубья передач от поломки при ударах волн о перо руля. Составная ступица румпеля имеет тормозной шкив с клиновым ручьем, который зажимается тормозными колодками с помощью винта 13 с рукояткой 10.

Сектор 8 поддерживается опорными роликами 11, по которым он перекатывается при перекладке руля. Поворот сектора ограничивается электрическим конечным выключателем 4 с приводом от вала шестерни 6 и буферными ограничителями. Положение пера руля передается на пост управления электрическим датчиком 19 с приводом 20 от баллера руля.

Сектор 15 запасного ручного привода закреплен на баллере. Его зубчатый венец поворачивается шестерней выходного вала червячного редуктора 18, червяк которого вращают штурвалом с помощью валиковой передачи 16. Основной и запасной приводы отключаются кулачковыми муфтами, соединяющими червячные шестерни редукторов 5 и 18 с их валами. Муфты передвигаются рычажными приводами, которые управляются маховиками 7 и 17. Баллер затормаживают при переходе с механического управления на ручное и обратно.

Червячный редуктор рулевой машины показан на рис. 2. Сварной корпус 1 редуктора имеет кронштейны для верхней опоры 2 вала 7 червячной шестерни 4. Шестерня 4 сидит на валу свободно и соединяется с ним кулачковой муфтой 5, скользящей по валу на шпонках. Муфта передвигается рычагом 6, пальцы 10 с сухарями которого входят в проточку муфты. Рычаг 6 качается на пальце кронштейна 8 с помощью траверзной гайки 9 и винта с маховиком 11. Вращая маховик 11, поворачивают рычаг 6, включая или выключая муфту 5.

Вал 7 уложен в бронзовые втулки-подшипники, а червяк лежит на двух конических роликоподшипниках и шарикоподшипнике. К торцу шестерни 4 крепится коническое зубчатое колесо 3 привода конечного выключателя.

В основу расчета электрической рулевой машины положен максимальный момент на баллере М_б (кН-м):

гдеМ_α — момент от гидродинамического давления воды на перо руля; М_тр — момент от сил трения в опорах руля; Е — коэффициент, учитывающий трение в опорах руля, который обычно принимается для обыкновенных рулей равным 1,05 — 1,1 и для подвесных рулей — 1,15 — 1,20.

Тяговый расчет электрической рулевой машины может проводиться в следующем порядке. Прежде всего составляется расчетная схема привода. Учитывая, что момент на баллере руля при эксплуатации редко достигает максимального значения М_б, электродвигатель выбирают не по максимальному, а по некоторому промежуточному моменту на баллере:

где ξ = 0,55 — 0,70.

При этом перекладка руля при максимальном моменте M_босуществляется за счет некоторой перегрузки электродвигателя.

Мощность электродвигателя N(кВт) в первом приближении находится по выражению

где M_б.э — расчетный момент на баллере, Н•м; ω_б — угловая частота поворота сектора, рад/с; η_м — КПД секторной машины, который в предварительных расчетах может быть принят равным 0,38 — 0,40.

Перекладка руля от угла 35° одного борта на угол 30° другого борта должна производиться за 28 с, тогда угловая частота поворота баллера

ω_б = (а₁ 0 +а₂ 0 ) π / 180º τ = (35+30) π / 180 · 28 = 4,06 · 10 -2

При данной мощности подбирают электродвигатель и принимают его номинальную частоту вращения n_ном. Для привода секторных рулевых машин применяют электродвигатели постоянного тока серии П с номинальной частотой вращения вала 12,5 и 16,67 об/с (750 и 1000 об/мин).

Передаточное число рулевой машины будет

Чаще всего передаточное число рулевой машины определяют по выражению

где а = 1,05 — 1,10 — коэффициент, отражающий способность электродвигателя изменять частоту вращения в зависимости от нагрузки.

Затем проверяют, что у принятого двигателя стояночный момент под током М_ст создает на баллере момент М_б.ст, который превосходит М_бв отношении

где К_ст = 1,2 — 1,3 — коэффициент перегрузки.

Величина М_б.ст (Нм) определяется по формуле

При проверке механизма на прочность максимальный момент, развиваемый двигателем, можно условно принимать равным 2 — 2,25 номинального.

Источник статьи: http://www.trans-service.org/ru.php?section=info&page=s_s_u&subpage=sud_vspom_meh_00-02