25. Поршневые машины с качающимися ци­линдрами

Рулевые машины рассматриваемого типа используют­ся в отечественном и иностранном судостроении.

Типовая схема приво­да с двумя рабочими цилиндрами, наиболее распространенная на мор­ских судах, показана на рис. 10.12.

Рис. 10.12. Кинематика рулевой машины с качающимися цилиндрами

Цилиндры 3 имеют проушины с бронзовыми втулками и через вертикальные шкворни 2 связаны с фун­даментом 1. Шкворни 2 являются осью поворота цилиндра.

В цилинд­рах размещаются поршни 4, штоки 5 которых связаны с двухплечным румпелем 7. Штоки и поршни имеют специальные уплотнения, резино­вые или кожаные набивки 6.

Цилиндры двойного действия: обе полости А и Б являются рабочими. Каждый си-

ловой цилиндр используется как для прямой, так и для обратной перекладки руля.

При подаче масла в полость А и сливе из полости Б происходит перекладка руля почасовой стрелке. При подаче масла в полость В — наоборот.

Полости А и Б обо­их цилиндров связаны трубопроводом через клапанную распре-

дели­тельную коробку. Следует заметить, что во втором цилиндре рабочая полость А имеет шток аналогично полости Б первого цилиндра.

Углы качания цилиндров, хотя и различны, но даже при бортовых положениях руля ±35° не превышают 4 - 5°. Поэтому суммарные объе­мы подачи и слива жидкости практически одинаковы.

Вместе с тем, учитывая равенство давлений масла в полостях нагнетания и меньшую поверхность поршня со стороны штока, усилия, передаваемые на каждое плечо румпеля, будут различаться, что вызывает появление хотя и небольшой, дополнительной изгибающей силы на голове баллера.

Подвод масла к рабочим полостям каждого цилиндра производится через герметичное шарнирное соединение внутри шкворня 2 или посредством гибких поли-пропиленовых шлангов, как это принято при производстве рулевых машин данного типа.

26. Принцип действия руля

При установившемся прямолинейном дви­жении судна руль, находящийся в диамет

ральной плоскости, испыты­вает с обеих сторон одинаковое давление набегающих струй воды.

Рис. 10.1. Силы, действующие на судно при отклонении руля

При отклонении руля на угол α (рис. 10.1 ) равновесие нарушается. На по­верхности пера руля, обращенной к набегающему потоку, силы давле­ния увеличиваются.

Поле давления может быть представлено равнодей­ствующей силой R, приложенной в центре давления. Направление дей­ствия силы R в первом приближении удобно считать нормальным отно­сительно плоскости пера руля.

Равнодействующая сила R может быть разложена на две составляющие х и y по взаимно перпендикулярным осям, одна из которых располагается по линии курса судна, а другая - нормально к ней.

Поместим в центр тяжести судна - в точку О - две взаимно уравновешивающиеся силы у₁ и у₂, равные и параллель­ные боковой силе у.

Силы у₁ и у составляют пару сил, плечо которой примерно можно считать равным половине длины судна L. Они обра­зуют момент, поворачивающий судно в сторону перекладки руля

М_пов = у ( 10.1 ),

Этот момент и определяет пово­рот судна при отклонении руля.

Сила у₂, называемая силой дрейфа, сносит судно боком во внешнюю сторону описываемой им дуги и создает из-за наличия метацентрической высоты крен судна.

Сила х создает дополнительное сопротивление движению судна ( тормозит его ).

Таким образом, задача поворота судна сводится к перекладке пера руля в необходимую сторону на угол, определяющий нужную эффективность управляющего воздействия.

Обобщенная сила R одновременно создает противодействующий момент на баллере руля, который явля­ется нагрузкой для электропривода.