что такое сау на судне

Особенности управления судна, оснащенного САУ (крыльчатые движители, активные рули, подруливающие устройства, поворотные винтовые колонки, раздельные поворотные насадки).

К средствам активного управления (САУ) относятся устройства, которые одни либо в сочетании способны создавать на корпусе судна поперечные силы на минимальных скоростях или при отсутствий хода.

Наибольший эффект от использования САУ проявляется в швартовном режиме. С ростом скорости движения судна эффективность САУ падает. Главным достоинством САУ является обеспечение самостоятельного маневрирования судна в стесненных условиях.

Применяющиеся в настоящее время на судах САУ включают:
• поворотные винтовые колонки (ПВК);
• раздельные поворотные насадки (РПН);
• активные рули (АР);
• подруливающие устройства (ПУ’);
• крыльчатые движители (КД).

Поворотные винтовые колония (ПВК)представляют собой устройство, состоящее из винта или винта с насадкой, установленного на подвижном баллере Двигатели, обеспечивающие вращение винта и поворот баллера, расположены внутри корпуса судна.

В результате поворота ПВК, она действует как средство управления за счет изменения направления тяги. Обычно угол поворота ПВКсоставляет 360º, что позволяет менять направление тяги на обратное без реверсирования приводного двигателя.
ПВК могут применяться как главные движители на судах, к маневренным качествам которых предъявляются повышенные требования, например: порто-вые буксиры, паромы, краны, плавучие буровые и т.д.

В тех случаях, когда ПВК применяют в качестве вспомогательного движительно-рулевого устройства, на судах, которым по роду деятельности необходимо длительное время сохранять направление ДП на: предельно малых скоростях или без хода, а также для удержания судна в заданной точке открытого моря, ПВК выполняются откидывающимися или выдвижными. Например на океанографических и научно-исследовательских. судах, или как движители малого хода на судах на воздушной подушке и на подводных крыльях

Это позволяет использовать ПВК как подруливающие устройства, а в случае отсутствия надобности убирать их внутрь кор-пуса с тем, чтобы предотвратить увеличение лобового сопротивления воды при движении судна генеральным

На судне могут быть установлена две ПВК, каждая из которых может по-ворачиваться независимо одна от другой. Это повышает эффективность действия ПВК. Некоторые зарубежные фирмы выпускают устройства, состоя-щие из двух ПВК, управление которыми осуществляется через автоматизированный блок. Для изменения направления движения судна руле-вому достаточно установить рукоятку управления в определенное положение, а автоматизированная система разворачивает обе ПВК в такое положение, чтобы обеспечить заданное перемещение судна.

Раздельные поворотные насадки (РПН), представляют собой кольцевое крыло, окружающее гребной винт и закрепленное на баллере.

Назначение любой насадки — повышение КПД и тяговых характеристик движительного комплекса. При этом на поворотной насадке, как на кольцевом крыле, создается подъемная сила, превышающая боковую силу руля расположенного в струе винта и по форме равного проекции насадки на ДП. Это обусловлено тем, что кроме гидродинамических сил, возникающих на самой насадке, при перекладке она значительно отклоняет поток от винта и тем самым увеличивает отклонение вектора тяги.

РПН устанавливаются на двухвинтовых судах и оснащаются приводом, позволяющим осуществлять как совместную (синхронную) перекладку, так и раздельную (автономную) перекладку насадок.

Обычно при движении судна со скоростями более 3-4-х узлов используют синхронную перекладку, а насадками управляют как обычным рулем. При этом можно управлять и одной насадкой.

Если судно оборудовано поворотными насадками, то поведение судна при маневрирования будет отличаться от управления рулем.

При раздельном управлении насадками, независимо от направления вращения винтов, поперечные составляющие сил, возникающих на насадках, суммируются а момент поперечных сил будет значителен. В результате судно может развернуться практически на месте, и с большой по величине угловой скоростью

Изменяя угол перекладки насадок, можно тем самым добиваться изменения направления вращения судна без реверсирования движителей.

Активный руль (АР) можно рассматривать как разновидность ПВК.

АР представляет собой сочетание обычного руля с винтом, установленным на зад-ней кромке руля.

Для увеличения тяги, винт располагается в насадке, жестко связанной с пером руля. Ось винта располагается на продолжении оси основного движителя.В качестве двигателя используется погружной электродвигатель, расположенный в пере руля и закрытый грушевидным обтекателем.

Хотя существуют конструкции, в которых вращение на винт передается через полый бал-лер от двигателя, расположенного в корпусе судна.

Используя АР, судно может разворачиваться без хода практически на месте.

Подруливающее устройство (ПУ) является дополнительным средством управления и, чаще всего, состоит из движителя, расположенного в поперечном канале круглой или прямоугольной формы, в подводной чести корпуса, сообщающемся с забортной водой.

В качестве движителя могут использоваться и ВФШ и ВРШ, либо крыльчатый движитель или насос. Канал ПУ может быть прямым или изогнутым, отверстия могут располагаться как на одном, так и на разных уровнях, однако эти конструктивные различия не оказывают существенного влияния на управляемость судна.

В большинстве случаев сила, развиваемая ПУ, направлена по нормали к ДП и вызывает вращение судна, не имеющего хода при отсутствии ветра.

Для разворота судна на месте без хода, только под действием ПУ судно должно быть оборудовано, как минимум двумя ПУ — одним в носу, другим в корме.

При этом возможно движение судна лагом или удержание на курсе при боковом ветре.
Движение судна лагом возможно только на двухвинтовых (и более) судах при работе движителей «враздрай».

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

Что такое сау на судне

Системы ДАУ. Посты управления

Автоматизация судов — это процесс, при котором функции управления судном и его оборудованием, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и техническим устройствам. Автоматизация судовождения обеспечивает безопасность рейсов судов. При комплексной автоматизации судовых энергетических установок повышается надежность и экономичность работы оборудования, увеличивается производительность и улучшаются условия труда плавсостава, сокращается его численность.

Объектами автоматизации на судне являются: 1) главные двигатели, 2) котельные установки, 3) судовая электростанция, 4) компрессоры сжатого воздуха, 5) балластные, осушительные системы, 6) реф. установки и системы кондиционирования, вспомогательные механизмы и др.

Эффективность использования судовых энергетических установок (СЭУ) в большей степени определяется уровнем автоматизации и качеством управления различными режимами их работы.

В зависимости от уровня автоматизации судну присваивается знак автоматизации.

Знак A3 распространяется на суда с главными двигателями мощностью до 1500 кВт и упрощенной электростанцией вследствие использования электрогенераторов с приводом от главного двигателя.

Суда со знаком A2 в символе класса должны быть оборудованы системами автоматизации в объеме, позволяющем производить дистанционное автоматизированное управление с мостика главными механизмами и движителями, обеспечивающими требуемое маневрирование судном. Предусматриваемое оборудование автоматизации при всех условиях плавания, включая маневрирование, должно обеспечивать такой же уровень безопасности судна, как и на судах с вахтой в машинных помещениях. Должно быть предусмотрено дистанционное управление из центрального поста управления (ЦПУ) главными и вспомогательными механизмами,

Все оборудование, устанавливаемое в машинных помещениях, должно быть приспособленным к работе в условиях без вахтенного обслуживания.

По согласованию с Регистром допускается выполнение отдельных операций (пополнение цистерн, очистка фильтров и т. п.) с местных постов управления, если эти операции будут выполняться с определенной периодичностью (не чаще 1 раза за 12 ч).

Знак автоматизации А1 присваивается судну в том случае, если энергетическую установку можно нормально эксплуатировать без постоянной вахты как в машинном отделении, так и в ЦПУ. При эксплуатации судна со знаком А1 изменение режима работы энергетической установки задается с мостика общей командой.

Для управления скоростью и направлением движения судна служит система дистанционного автоматизированного управления (ДАУ). Дистанционное автоматизированное управление — это управление, с помощью которого можно задавать желаемый режим работы механизма, воздействуя на элемент управления (например, регулирующий рычаг или рукоятку). Система управления в дальнейшем выполняет самостоятельно все промежуточные действия;

Судовые средства автоматизации

В составе судовых средств автоматизации находятся:

· панели управления и контроля,

· операторские станции, датчики,

· разнообразные программируемые средства для работы с информацией (получение, обработка и передача по интерфейсным каналам),

· основные и резервные источники питания,

· устройства преобразования и коммутации сигналов.

Для управления судовой силовой установкой на судне организованы посты управления:

1. Ходовой мостик, включая крылья

3. Местное управление

4. Аварийное управление

Требования Регистра к ДАУ

1.Управление ГД должно быть полностью автоматизирова­но и осуществляться одной рукояткой без выдержки вре­мени.

2.Ручное управление должно совмещаться с рукояткой ма­шинного телеграфа, но система питания машинного теле­графа должна быть отдельной от системы питания ДАУ.

3.Система ДАУ должна обладать высокой точностью задания оборотов (±1,5%).

4.Система должна обеспечивать резервное управление из ма­шинного отделения, которое может быть автоматическим или ручным дистанционным.

5.Переход на такой вид управления должен происходить не более чем за 10 сек.

6.Переключение постов управления осуществляется из ма­шинного отделения.

7.Помимо основного поста управления в рулевой рубке мо­гут устанавливаться дублирующие посты управления на крыльях мостика.

8.Система ДАУ должна обладать консерватизмом, т.е. в слу­чае нарушения питания заданный режим сохраняется на время не менее 5 минут.

9.При исчезновении питания должно автоматически вклю­чаться резервное (аварийное) питание.

Источник

Лекция № 2.4. (2 часа). Тема: Устройства улучшающие управляемость судов

Безопасность плавания судна во многом определяется одним из важнейших его маневренных качеств — управляемостью. Потеря судном управляемости очень часто влечет за собой аварии. Кормовой руль, с давних времен применяемый в качестве средства управления судном, обладает существенным недостатком. Он заклю­чается в том, что создаваемый рулем боковой упор, пропорцио­нальный квадрату скорости судна, на малых ходах настолько мал, что не может обеспечить необходимую управляемость, особенно при ветре и на волнении. Поэтому на судах все более широко при­меняют средства активного управления(САУ), создающие боковой упор, основанный на реактивном действии струи воды отбрасываемой крылаткой от борта, что позволяет судну сохранять управляемость на малых ходах и без хода. Главное достоинство всех САУ — возможность эффективно­го самостоятельного маневриро­вания судна в стесненных условиях — расширяет область применения этих устройств. В силу этого, несмотря на относительно вы­сокие первоначальные затраты, многие вновь строящиеся речные и морские суда различного назначения (в том числе транспортные) оборудуются либо одним, либо несколькими САУ. Развитие и усовершенствование САУ ведется по трем основным направлениям: подруливающие устройства, активные рули и винторулевые (откидные и выдвижные) колонки, устанавливаемые в качестве главных или вспомогательных движителей.

Средства активного управления судами подразделяют на две группы (см. рис.1). К первой относятся САУ, функционально совмещённые с главными движителями или использующие отбрасываемую гребным винтом струю. САУ этой группы могут выполнять функции судового руля. Ко второй группе относятся САУ, работающие независимо от основных движителей судна. Эти САУ более эффективны при отсутствии хода или при движении судна с малой скоростью. САУ этой группы обычно называют подруливающими устройствами.

Основные САУ первой группыследующие:

1. Крыльчатый движитель, расположенный под днищем корпуса, создает переменный по направлению упор. Если установить два крыльчатых движителя, то судно получает возможность удерживаться на месте, перемещаться лагом, совершать различные маневры на малых скоростях хода.

2. Поворотная направляющая насадка обеспечивает управление судном за счет реакции, возникающей при изменении направления струи, отбрасываемой гребным винтом, и перераспределения давления на поверхности переложенной насадки.

3. Установка двух поворотных насадок (РПН), каждая из которых может быть переложена независимо от другой, обеспечивает судну не только высокую управляемость, но и возможность перемещения лагом.

4. Поворотная винтовая колонка (ПВК) (см. табл.1) представляет собой гребной винт в насадке, направление тяги которого может изменяться в любом диапазоне за счет поворота всего устройства относительно вертикальной оси. Такой тип САУ обеспечивает судну хорошую управляемость во всех режимах эксплуатации. Установка двух колонок позволяет судну перемещаться лагом.

Основные САУ второй группы следующие:

1. Активный руль представляет собой обычный руль с прямугольным контуром, в районе задней кромки ко­торого размещен вспомогательный гребной винт. Направление упора, создаваемое этим винтом, изменяется при перекладке руля, что позволяет судну маневрировать даже при отсутствии хода.

2. Подруливающее устройство с крыльчатым движителем применяют на больших судах, у которых крыльчатый движитель может быть размещен в оконечностях без существенных изменений формы корпуса. К недостаткам этого устройства следует отнести низкую надежность, связанную с выступаю­щими ниже плоскости днища лопастями движителя.

3. Выдвижные винтовые колонки в отличие от активного руля могут быть подняты в специальную шахту в корпусе судна, чтобы не создавать дополнительного сопротив­ления судну. Вращаясь вокруг вертикальной оси на 360°, ко­лонка позволяет получать тягу в любом направлении, не при­бегая к реверсу двигателя привода. Колонка имеет небольшие габариты и может быть установлена как отдельный модульный агрегат в любом районе судна.

Так как в рабочем положении винтовая колонка, как пра­вило, выступает за габариты корпуса судна, следует учитывать, что в этом случае она защищена от повреждений в меньшей степени.

Подруливающие устройства туннельного типа получили в настоящее время наибольшее распространение. Для созда­ния упора в них используют гребные винты, крыльчатые дви­жители и водометы

Крыльчатые движители.Крыльчатый движитель — это устрой­ство, использующееся не только для создания упора, но и для из­менения его направления. Помимо этого, крыльчатый движитель позволяет регулировать его гидродинамические характеристики, т. е. сочетает в себе свойства движителя регулируемого шага и средства управления.

Впервые крыльчатый движитель (КД), получивший практическое примене­ние, был предложен в 1926 г. австрийским инженером Шнейдером. В настоящее время крыльчатые движители изготовляют и в РФ, и в ряде зарубежных стран. Они применяются на судах как в качестве основною движителя (буксиры, паро­мы, плавкраны, рыболовные суда), так и в виде вспомогательного средства уп­равления (большие морские суда — пассажирские, танкеры). В первом случае движитель располагается непосредственно под днищем судна, во втором — чаще всего в поперечном канале корпуса.

Конструктивно крыльчатый движитель представляет собой диск (ротор) с вертикальной осью вращения, установленный за­подлицо с днищевой обшивкой (либо с платформой, если движи­тель расположен в поперечном канале). Диск несет на себе 4—8 поворотных вертикальных лопастей, размещенных на равном рас­стоянии друг от друга по окружности диска и представляющих собой профилированные крылья. При вращении движителя каж­дая лопасть совершает вращательное движение по отношению к диску и вместе с диском — относительно воды. В воде находятся только лопасти, а механизмы вращения диска и поворота лопастей размещены внутри корпуса судна.

Суда, оборудованные крыльчатыми движителями, имеют ряд преи­муществ перед винтовыми:

— сочетание функций винта и руля, вследствие чего отпадает не­обходимость в рулевом устройстве;

— возможность направления силы тяги в любую сторону;

— некоторое повышение к. п. д. установки в сравнении с к. п. д. ВФШ;

— возможность расположения буксировщика при буксировке лагом, как в носовой, так и в кормовой оконечности судна, поскольку упор буксировщика на переднем и заднем ходу одинаков;

— осуществление перемены хода без реверса двигателя;

— возможность создания упора в направлении, перпендикуляр­ном борту швартующегося судна при любом положении букси­ровщика.

Хорошие маневренные качества судов с КД позволяют особо выгодно использовать эти движители на буксировщиках.

Путь торможения судна с КД обычно не превышает длины кор­пуса, так как выступающие лопасти движителя быстро гасят инер­цию, существенно сокращается и время торможения.

Необходимо отметить и неко­торые недостатки судов, оборудованных КД:

— суда, имеющие КД в качестве основного движителя, для плава­ния в открытом море не приспо­соблены, так как на волнении не­сущий диск и лопасти будут под­вергаться чрезмерным напряже­ниям;

— для плавания во льду КД требует надежной конструктивной защиты;

— сложность конструкции самих КД и относительно большая масса позволяют применять их лишь при небольших мощностях нереверсивного двигателя;

— КД увеличивают фактическую осадку судна;

— Относительная дороговизна изготовления, эксплуатации и ремон­та КД, связанная с тем, что для движителей правого и левого вра­щения нужно создавать правые и левые роторы и рычажные си­стемы привода лопастей.

В 70-х годах этот недостаток устранен благодаря предложен­ной австрийской фирмой «Фойт» конструкции КД с рычажной си­стемой привода лопастей, позволяющей использовать один и тот же ротор для правого и левого вращения.

Раздельно-управляемые поворотные насадки.Направляющая насадка на гребной винт впервые была предложена в 1887 г. русским ученым Ф. А. Бриксом. Цель ее применения — повышение скорости, тяго­вых характеристик и маневренных качеств судов. В основном на­садки устанавливают на буксировщиках, толкачах, грузовых судах различного назначения (сухогрузы, танкеры и т.д.).

Так, в 1971 г в Японии построен крупнотоннажный танкер «Голар Ниху» дедвейтом 214 000 т. Пятилопастной винт этого судна имеет направляющею на­садку диаметром 9,5 м и массой 68 т.

Наиболее типичной формой насадки является профилированное стальное кольцо, обращенное выпуклой поверхностью внутрь. Пло­щади входного и выходного отверстии насадки неодинаковы, а гребной винт расположен в наиболее узком ее сечении.

Часто насадки делают поворотными, и они выполняют функции руля, причем в этом качестве насадка более эффективна, чем обыч­ный руль.

Раздельные поворотные насадки (РПН) на двухвинтовых су­дах при работе винтов враздрай развивают значительную боко­вую силу при отсутствии хода, т. е. обладают качествами, прису­щими САУ. При этом направление равнодействующей тяг комп­лексов и ее положение по длине судна зависят от того, как переложены насадки.

При перекладке обеих насадок внутрь, равнодей­ствующая приложена в точке диаметральной плоскости за кормой судна, и последнее разворачивается на месте тем интенсивнее, чем больше углы перекладки насадок.

Когда обе насадки переложены наружу, равнодей­ствующая перемещается соответственно в нос и в корму, судно не только дрейфует, но и поворачивается в сторону, зависящую от значения и направления упоров винтов. При неко­тором среднем угле перекладки точка приложения равнодействующей может совпасть с центром сопротивления во­ды при боковом движении судна. В этом случае оно дрейфует без враще­ния, т. е. движется лагом.

Итак, раздельная перекладка на­садок при одновременном изменении значения упора винтов (посредством изменения частоты вращения двигателя) позволяет получить необходимое значение, точку приложения по длине судна и направление равнодействую­щей.

Раздельные поворотные насадки установлены на многих судах, главным образом речного флота буксирах-толкачах, сухогрузных и наливных судах. Испытания показывают высокую эффективность РПН, обеспечивающих судам повышенную маневренность.

Поворотные винтовые колонки (ПВК).Принципиально они не отличаются от ВДРК, но более просты по конструкции, так как у них нет механизма подъема и опускания. Нередко ПВК выполня­ют откидными, и в этом случае они напоминают обычный руль-мо­тор. Откидные ПВК применяют, например, на судах с подводными крыльями и на воздушной подушке — для обеспечения хода в водоизмещающем положении. Когда такие суда идут под основными движителями, колонки откидываются вверх. На упомя­нутых типах судов для тех же целей могут быть использованы и ВДРК.

Суммируя достоинства ВДРК и ПВК, можно отметить следую­щее:

— возможность создания упора практически в любом направлении;

— отсутствие необходимости реверсирования приводного двига­теля;

— сравнительная простота конструкции, особенно ПВК;

— возможность регулирования суммарного упора при раздельном повороте двух колонок и по направлению, и по значению при по­стоянной частоте вращения винтов;

— способность судна двигаться лагом вследствие разворота коло­нок в противоположные направления под определенным углом.

Поворотные колонки имеют и недостатки:

— необходимость создания легких подвешенных механизмов пре­пятствует использованию приводных двигателей больших мощно­стей;

— повышенные требования к зубчатым коническим редукторам в отношении прочности, надежности, плавности вращения удорожа­ют конструкцию;

— выход ПВК, не имеющей устройства для откидывания, за га­бариты корпуса требует иногда конструктивной защиты от меха­нических повреждений (защитные рамы, пилоны, фальшкили).

Активные рули (АР). Это рули с установленными на них вспомогательными винтами, расположенными обычно за задней кром­кой пера. Винт, как правило, имеет направляющую насадку, кото­рая повышает его к. п. д. и защищает от повреждений.

Энергия к винту может быть подведена двумя путями:

— от водопогружных электродвигателей, размещенных в бульбообразной наделке на пере руля;

— посредством конической зубчатой передачи и вертикального вала, проходящего через расточку баллера руля. В последнем случае, приводной двигатель располагается в румпельном отделении.

Винт активного руля устанавливают так, чтобы его ось находилась на одной линии с осью основного гребного винта. Активный руль перекладывается с борта на борт обычной рулевой машиной, но с целью увеличения эффективности действия угол перекладки должен быть не менее 70°. Когда судно следует под главным движителем (винт АР не работает) со скоростью более 5 узлов, перекладка руля осуществляется в обычных пределах — 35° на оба борта. Для этой цели на рулевых машинах устанавливают ограничители, сблокированные с датчиком, помещенным на гребном валу, или управляемые с мостика.

Из опыта эксплуатации активных рулей можно сделать некоторые выводы об их достоинствах. Так, активный руль:

— позволяет осуществлять повороты не только на малом ходу, но и при полном отсутствии хода;

— может служить запасным движителем, причем судно способно двигаться только с его помощью при полном сохранении управляемости;

— при маневрах на стесненной акватории используется как основной движитель;

— при совместной работе в результате противоположного враще­ния основного винта и винта АР снижаются потери на закручива­ние потока основного винта, что способствует увеличению пропульсивного к.п.д. всего комплекса;

— применение АР в сочетании сносовыми подруливающими устройствами позволяет обеспечивать движение судна лагом;

— маневренные качества судна еще более улучшаются, если в качестве движителя АР используется ВРШ.

Но при этом активные рули имеют недостатки:

— наличие АР усложняет конструкцию пера руля;

— поскольку АР не может быть убран в корпус, его механизмы постоянно нагружены в связи с вращением винта АР под действи­ем набегающего потока, что значительно снижает надежность конструкции;

— упор винта АР, как и всякого винта фиксированного шага, на заднем ходу меньше упора на переднем ходу, этот недостаток в известной мере может быть устранен применением ВРШ.

Подруливающие устройства. Это средства активного управления, создающие упор в направлении, перпендикулярном ДП судна, независимо от работы главных движителей и руля (насадки). Необходимость эффективного управления носовой частью судна при­вела к оборудованию судов подруливающими устройствами. Иногда ПУ устанавливают и в кормовой части судна, что улучшает его маневренность. Но ввиду технических трудностей размещения ПУ в корме суда чаще всего оборудуют таким устройством только в носовой части.

Главной задачей ПУ является уравновешивание совместно с основным движительно-рулевым комплексом внешних сил, действующих на судно: ветра, течения и волн.

Подруливающие устройства должны:

— обеспечивать достаточную управляемость при небольших скоростях и отсутствии хода;

— зависеть по возможности в меньшей степени от глубины погружения, крена и дифферента судна;

— не снижать свою эффективность на волнении;

— допускать эксплуатацию на мелководье;

— обеспечивать быстрое и плавное изменение величины упора, а если необходимо, то и его направления;

— иметь защиту от повреждений плавающими предметами;

— выполнять функции вспомогательного движителя;

— управляться дистанционно с одного или нескольких постов;

— не вызывать вибраций и шума;

— быть прочными, надежными, отличаться простотой монтажа и ремонта.

Подруливающие устройства подразделяются на подрулива­ющие устройства туннельного типа и выдвижные винтовые колонки различных типов.

С целью оценки эффективности ПУ в качестве расчетного маневра принято, например, считать самостоятельную швартовку судна на стесненной акватории при ветре заданной силы. Швартовка при этом делится на 3 маневра, которые можно оценить количественно:

— На предельно малом ходу, но не теряя управляемости, судно должно входить в порт и после выполнения соответствующего маневрирования подойти к причалу.

— Вблизи причала, совершив разворот, судно должно занять опре­деленное положение по отношению к причалу.

— В течение некоторого времени, достаточного для подачи швартовных концов, судно должно удерживаться в этом положении без хода и дрейфа.

Каждый из рассмотренных маневров может иметь и самостоятельное значение. Таким образом, принятие перечисленных маневров в качестве основных для оценки эффективности ПУ представляется целесообразным всегда, когда требования к ПУ конкретно не сформулированы заказчиком.

Подруливающие устройства ПУ классифицируют по ряду признаков:

— по типу рабочего органа — с гребными винтами, насосами различных систем, крыльчатами движителями;

— по типу канала, в котором расположен рабочий орган, — с пря­мым каналом, с изогнутым каналом (S-, Т-, П-, К-, и Z-образным)

— по расположению на судне: носовые (НПУ), кормовые (КПУ);

— по типу приводного двигателя — с приводом от двигателя внут­реннего сгорания (ДВС), паровых и газовых турбин, электродви­гателей.

В ПУ с гребными винтами, последние обычно расположены в по­перечном цилиндрическом туннеле, идущем от борта до борта ниже ватерлинии. Движителями служат один или два ВФШ либо один ВРШ. Для повышения эффективности ПУ входные кромки туннеля закруглены. На входных отверстиях устанавливают защитные решетки.

В ПУ с ВРШ обеспечивается плавное изменение упора от нуля до максимума при постоянной частоте вращения винта.

На пассажирском судне проекта 302 применяется подруливающие устройство туннельного типа, с винтом регулируемого шага (ВРШ). Основное назначение этого устройства – выполнение швартовых операций. Так как судно эксплуатируется в особых условиях плавания, конструкция туннельного типа САУ более надёжна, так как движитель защищён от повреждений. Мощность этого типа САУ позволяет развить значительный боковой упор, а винт регулируемого шага создаёт точно регулируемый эффект, что повышает управляемость судна. Технические характеристики подруливающего устройства приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Технические характеристики подруливающего устройства судна проекта 302

Выдвижные движительно-рулевые колонки (ВДРК).Это уст­ройство, способное поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол до 360°, обеспечивая таким образом широкий выбор направления упора. Это позволяет судну под действием ВДРК двигаться передним и задним ходом, а также создавать упор на оба борта без реверсирования приводного двигателя.

Винт ВДРК может быть «толкающим» или «тянущим». Однако, как показывают испытания моделей, в первом случае момент, скручивающий баллер, в 6 – 7 раз меньше. Поэтому в ВДРК устанавливаются исключительно «толкающие» винты, т. е. винт по отношению кнабегающему потоку расположен за гондолой.

Судно, оборудованное двумя ВДРК в корме и ПУ в носовой части, обладает очень хорошей управляемостью, включая возможность движения лагом, повороты на месте. Вырезы в обшивке, через которые ВДРК опускаются в воду, в ходовом режиме, когда колонки подняты вверх и не работают, закрываются заслонкой или створками.

Выдвижная движительно-рулевая колонка может служить как основным движителем, так и вспомогательным движительно-рулевым устройством судна. В качестве основного движителя ВДРК применяют на судах, которые должны обладать высокими маневренными качествами при относительно небольшой скорости (плавкраны, паромы, портовые буксиры, пожарные и промысловые суда).

Как вспомогательное движительно-рулевое устройство ВДРК в основном используют на судах, которым по роду деятельности необходимо длительное время удерживаться на месте в открытом море (океанографические суда, плавбазы, кабеле- и трубоукладчики, плавучие буровые). В данном случае ВДРК является подруливаю­щим устройством навесного типа.

Две ВДРК, установленные на судне, могут поворачиваться и синхронно, и раздельно.

Многоперьевые рулевые комплексыотличаются от обычных тем, что в систему рулей расположенных по оси гребных валов добавлены дополнительные перья рулей расположенные между осями гребных валов. Все рули соединены эксцентрической системой привода и вращаясь синхронно имеют различные углы перекладки. Это позволяет располагать их в положении «Прямо» параллельно друг друга и ДП судна, а в положении «На борт» образовывать за движителями судна экран направляющий отбрасываемую движителями струю перпендикулярно ДП в сторону перекладки рулей. При этом судно не имеет продольного упора, но имеет поперечный упор, величина которого зависит от интенсивности работы движителей судна. Такие рулевые системы (распространена система Энкеля) позволяют при работе движителей (даже одного среднего) на передний ход выполнять циркуляцию практически на месте, и оперативно перекладкой рулей на борт получать эффект кормовогоподруливающего устройства с большим упором. Для улучшения управляемости на заднем ходу используют рули заднего хода – фланкирующие рули, которые устанавливают впереди гребных винтов. Движительно- рулевой комплекс может включать рулевую систему Энкеля и фланкирующие рули, что обеспечит судну хорошие маневренные качества.

Сила подруливающего устройства создается за счет реакции струи воды, отбрасываемой движителем (насосом, винтом и т.п.). Если струя отбрасывается на правый борт – сила упора Р_П направлена на левый борт, и наоборот. Величина упора определяется выражением: Р_П = ρ Q υ где: ρ –массовая плотность воды; Q-производительность движителя; υ-скорость выхода воды из трубы ПУ. Поскольку тяга ПУ, как правило, направлена перпендикулярно к ДП судна, движение судна (при отсутствии ветра и течения) под действием только ПУ, сводится к вращению судна. Однако это вращение неизбежно сопровождается перемещением судна в сторону оконечности, на которой находится ПУ, т.е. вращение на месте невозможно. Сила упора ПУ приложена в оконечности судна, тогда центр поворота располагается между ц.т. G и противоположной оконечностью судна. При этом ц.т. G будет иметь окружную скорость и, следовательно, на судно будет действовать центробежная сила с, направленная в сторону ПУ и вызывающая смещение судна, которое может быть нейтрализовано работой движителей судна.

Если на судне двигающемся вперед включить носовое ПУ, то под действием силы Р_П возникает дрейф носа судна в сторону поворота.

Наличие дрейфа приводит к появлению угла дрейфа, поток воды, первоначально набегавший параллельно ДП, начинает набегать на внутренний (относительно поворота) борт, от чего возникает сила бокового сопротивления R_у, приложенная ближе к носу от ц.т. судна и направленная противоположно дрейфу. Общий поворачивающий момент будет состоять их 3-х моментов М_об = Мр_п – МR_у – М_Д где: Мр_п – момент упора ПУ; МR_у – позиционный момент сопротивления движению; М_Д –демпфирующий момент сопротивления вращению.

С увеличением скорости движения ПУ становится малоэффективным, т.к. направление отбрасываемой им струи отклоняется от нормального по отношению к ДП судна, отчего сила упора резко уменьшается. Поэтому их следует применять при производстве маневров на малых скоростях.

Движение судна лагом и оборот на месте можно выполнять и с одним носовым ПУ, используя движители и рули. Для выполнения движения лагом вправо нужно включить носовое ПУ на правый борт, левый движитель на задний ход, правый – на передний, а рули переложить влево на угол 15-20 0 (рис. 37б) Если сумма моментов относительно ц.т. судна от движителей М_м и руля Мр_у, создающая поворот влево, будет равна моменту от ПУ Мн, создающего упор вправо, то судно разворачиваться не будет и за счет сил Ру и Рн будет двигаться лагом. Для разворота на месте носовое ПУ нужно включить в сторону поворота, движители враздрай (внешний вперед, внутренний –назад) и рули переложить в сторону поворота.

Тогда Моб = Мм + Мру + Мн.

Активный руль (АР) создавая дополнительный упор работой своего движителя, значительно увеличивает поворачивающий момент в соответствие с перекладкой руля. АР, для повышения эффективности перекладывается до 70 – 90 0 и позволяет разворачивать судно при отсутствии хода, а так же выполнять маневры без работы главных движителей на стесненной акватории в т.ч. движение малой скоростью. Его использование совместно с работой движителей и ПУ позволяет выполнять как движение судна лагом, так и разворот сунна на месте. АР является частным случаем поворотной винтовой колонки (ПВК).Эффект направленного упора используется в поворотных насадках и винто-рулевых колонках.

Дата добавления: 2016-02-04 ; просмотров: 7059 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник