Построение характеристик рулевой машины.

Для расчета принимается

Простой, обтекаемый прямоугольный двухопорный балансирный руль, который по

Сравнению с рулями других типов позволяет получить наименьшее значение момента

На баллере.

Расчет и определение размеров руля.

Таблица 1

 

№ п/п	Наименование, обозначение, единицы измерения	Расчетная формула или способ определения	Числовое значение
1.	Длина судна L, м	Задана	147,8
2.	Осадка судна T, м	Задана	9,66
3.	Площадь пера руля F,	(0.013 ¸ 0.019)LT	21.42
4.	Относительное удлинение руля l	Задано
5.	Высота пера руля h, м		6,54
6.	Ширина пера руля b, м		3,27
7.	Коэффициент компенсации k	(0,25 ¸ 0,35)	0,33
8.	Расстояние от передней кромки руля до оси баллера z, м		1,080
9.	Площадь балансирной части руля Fб,		7,069

 

Расчет гидродинамических сил и моментов на баллере руля.

Таблица 1.2

 

№ п/п	Наименование, обозначение, единицы измерения	Расчетная формула или способ определения	Числовое значение
1.	Коэффициент попутного потока y	(0,22 ¸ 0,26)	0,24
2.	Коэффициент влияния корпуса на руль Kк		0,578
3.	Диаметр гребного винта D, м	Задан	5,5
Продолжение табл.1.2
4.	Площадь руля, омываемая потоком винта Fв,		17,99
5.	Скорость судна u, уз.	Задана
6.	Скорость судна uс, м/с	1856u/3600	8,25
7.	Плотность забортной воды r,	[1, табл.4]
8.	Осевая скорость винта относительно воды uр, м/с	(1-y)uс	6,27
9.	Мощность, затрачиваемая на вращение винта Nр, кВт	0,98Ne
10.	Упор винта Р, кН	Nрhр/uр; hр=0.6 ¸ 0.7	939,7
11.	Коэффициент нагрузки винта по упору sр		1,96
12.	Коэффициент влияния винта на руль Kв		2,65
13.	Угол поворота руля от среднего положения a, град	a
14.	Коэффициент сопротивления Cx	[1, табл.10]	0,040	0,060	0,090	0,170	0,270	0,380
15.	Коэффициент подъемной силы Су	[1, табл.10]	0,250	0,530	0,835	1,060	1,100	1,140
16.	Коэффициент центра давления Сд	[1, табл.10]	0,230	0,245	0,265	0,285	0,365	0,385
17.	Коэффициент нормальной силы Сn		0,253	0,532	0,830	1,054	1,111	1,180
18.	Отстояние центра от передней кромки руля S, м		0,752	0,801	0,867	0,932	1,194	1,259
19.	Коэффициент гидродинамического момента Cm		0.058	0.130	0.220	0.300	0.406	0.454
20.	Нормальная сила N, кН		289,5	608,8	949,9	1206,3	1271,5	1350,5

 

Продолжение табл. 1.2

 

21.	Гидродинамический момент относительно передней кромки руля М, кНм		217,06	486,50	823,31	1122,70	1519,39	1699,02
22.	Гидродинамический момент относительно оси руля Ма, кНм		-94,681	-169,228	-201,898	-177,499	145,521	242,878
23.	Коэффициент нормальной силы на заднем ходу Сnз.х.		0,190	0,399	0,623	0,791	0,833	0,885
24.	Отстояние центра давления от задней кромки руля на заднем ходу Sз.х., м		1,063
25.	Гидродинамический момент на заднем ходу судна Маз.х., кНм	;	14,12	29,65	46,30	58,79	61,91	65,78
26.	Гидродинамический момент для расчета Мр, кНм	принимаем равным Ма	-94,68	-169,23	-201,90	-177,50	145,52	242,80
27.	Момент на балл ере руля с учетом трения в боковых опорах баллера и пяте руля Мб, кНм		-108,88	-194,61	-232,19	-204,41	167,35	279,31
28.	Крутящий момент на балл ере с учетом дополнительных внешних нагрузок Мкр, кНм		-119,77	-214,07	-255,41	-224,85	184,09	307,24

 

Расчет рулевого привода и мощности насоса.

Таблица 1.3

 

№ п/п	Наименование, обозначение, единицы измерения	Расчетная формула или способ определения	Числовое значение
1.	Диаметр баллера (при максимальном значении Мкр), dб, м		0,303
2.	Начальный радиус румпеля Ro, м	(1,0 ¸ 1,5) dб	0,394
3.	Давление масла в цилиндре привода (при Мкр) pi	(10 ¸ 20)
4.	Число пар цилиндров привода Кц	1 – при Мкр<100 кНм 2 –при Мкр>100 кНм
5.	КПД привода, [1, рис. 146]
0,55	0,675	0,75	0,77	0,79	0,77
6.	Диаметр плунжера (при Мкр=max) Dп, м		0,155
7.	Ход плунжера при перекладке руля с борта на борт S1, мм		0,455
8.	Объем масла, подаваемый в цилиндр рулевого привода при перекладке руля с борта на борт V,		0,0172
9.	Время перекладки руля с борта на борт t, сек	задано
10.	Подача насоса q,
11.	Радиус румпеля при значении угла поворота руля Ra, м
0,396	0,400	0,408	0,419	0,435	0,455
12.	Нормальная сила давления на цапфу румпеля, кН		-155,2	-267,6	-313,0	-268,3	211,6	337,6
13.	Сила давления на цапфу вдоль оси плунжера, кН		-150,6	-263,5	-302,3	-252,1	191,8	292,4
14.	Сила давления масла на плунжер Р1, кН		-273,9	-390,4	-403,1	-327,5	242,8	379,7

 

Продолжение табл. 1.3

 

15.	Давление масла в цилиндре, при значениях угла поворота руля, МПа		-14,52	-20,69	-21,36	-17,35	12,86	20,12
16.	Давление насоса P, МПа		-14,48	-20,65	-21,32	-17,31	12,90	20,16
17.	Мощность насоса Nн, кВт		-19,40	-38,58	-42,05	-26,72	15,79	36,70
18.	КПД насоса,	[1, рис. 149а]	0.53	0.38	0.36	0.46	0.58	0.39
19.	Мощность электродвигателя, кВт	;	44.34
По результатам расчета построены зависимости:;;.

 

1.3 Указания по эксплуатации рулевой машины.

Эксплуатация ГРМ должна производится в строгом соответствии с требованиями

инструкции завода – изготовителя. Марки масел, применяемые для заполнения

гидравлических систем и систем управления ГРМ, должны строго соответствовать

требованиям инструкции.

При заполнении системы маслом открывают все разобщительные клапаны и краны на

трубопроводах и воздушные краны и пробки, расположенные на самом верхнем уровне

каждого гидравлического узла. Через фильтр заливают масло в верхний бак. По

мере прекращения выхода воздуха из отверстий воздушных пробок и кранов их

закрывают. После этого насосы машины вручную при среднем положении скользящих

блоков, а, если возможно, то и при эксцентриситете, и снова проверяют, не

выходит ли воздух из отверстий воздушных пробок и кранов. Перекрывают

соответствующие разобщительные краны системы, оставив включенным в систему один

из насосов. Запустив двигатель насоса, перекладывают руль несколько раз с борта

на борт, предварительно отключив телемотор[ДИ2], управляя машиной из

румпельного отделения. Проверяют работу машины на втором насосе. Если руль

перекладывается плавно, без рывков и машина работает без посторонних шумов, а

уровень в баке стабилизировался, можно считать заполнение системы законченной.

Если перекладка руля происходит рывками, то в системе есть воздух.

Смена масла, рекомендована обычно после двухлетней эксплуатации машины,

должна производиться полностью после промывки и продувки системы. В период

эксплуатации следует осуществлять лишь небольшие добавки масла для сохранения

уровня в цистерна, компенсирующих убыль масла из системы.

Проверка перед пуском

- внешний осмотр всех узлов машины;

- проверка прочности и плотности соединений;

- осмотр и проверка положения (открытия) строго в соответствии с

гидравлической схемой и инструкцией золотников, кранов, клапанов;

- проверка перепускных и предохранительных клапанов (при нормальных

условиях не должны перепускать жидкость);

- проверка исправности насосов (их поочередно включают и

перекладывают руль каждым насосом в отдельности на правый и левый борт);

- проверка исправности концевых включателей в крайних положениях руля;

- проверка запасного рулевого привода и его гидравлической системы;

- проверка наружной плотности системы.