61. Laeva rooliseadme põhielemendid

Rooliseade on hüdrodünaamiline seade, s.t see funktsioneerib ainult siis, kui laeval on kiirus. Kiiruse annavad laevale seadmed kasuliku tõukejõu tekitamiseks (laeva käiturid), mis tasakaalustavad laevakere takistuse liikumisel. Kui laeva käiturid tormisel merel ei arenda laeva kerele liikumiseks vajalikku tõukejõudu on laev ka korras rooliseadmega praktiliselt juhtimatu. Laeva rooliseadme põhielemendid (joonis 1.1) võib tinglikult jagada neljaks üksteisega seotud grupiks:

1. rooligrupp, mis vee poolt tekitatud hüdrodünaamilise jõu mõjul annab laevale pöördemomendi

2. rooliajam, mis seob rooli roolimasinaga ja edastab roolimasinalt palleri pööramiseks vajaliku pöördemomendi (paller, rumpel, sektor, reduktor, roolimasin)

3. roolimasin, rooliajamile töötav jõumasin koos tema tööks vajalike energiaallikate ja -kandjatega

4. rooliseadme juhtajamite kompleks või teledünaamiline ülekanne, mille kaudu toimub roolimasina (laeva) juhtimine navigatsioonisilla juhtimispuldist.

1. Rool ehk roolileht

2. Rooli horisontaalühendus palleriga

3. Palleri laagrid

4. Palleri pea, mille külge kinnitatakse rumpel ja millele toetub rooli sektor

5. Rumpel koos sektoriga. Rumpel on palleriga jäigalt ühendatud hoob, mis pöörab pallerit. Rumpli ja sektori elastne sidestus roolimasinaga summutab roolilt roolimasinale edastatavaid võimalikke lainelööke

6. Roolimasin 11. Roolilehe ülemine liigendühendus

7. Rooliratas (roolipult). 12. Rooli ühenduspolt

8. Teledünaamiline ülekanne (elekt- 13. Rooli ülemine tugilaager

riline või elektrohüdrauliline) 14. Roolipost (roolitääv)

9. Paller (roolitelg) 15. Roolikand rooli alumise tugilaagriga

10. Helmporditoru (roolišaht)

Joonis 1.1. Rooliseadme põhielemendid ja nende paigutus

Peale hariliku ripp- ehk püstrooli, mis asub reeglina laeva ahtris, võidakse suure manööverdusvõimega laevadel kasutada vööri-, aktiiv-, rõngas- või sõukruviga rooli või põtkurit. Allveelaevadel on ahtris asuvale püstroolile lisaks vööris ja ahtris rõhtroolid, et juhtida laeva vee all sügavamale või madalamale.

62. Liht-, balanseeritud ja poolbalanseeritud püstroolid, nende tööpõhimõte.

Püst- ehk ripprool koosneb rooliplaadist (lehest) ja võllist (pallerist) roolilehe pööramiseks.

Roolilehed (roolid) liigitakse pöördetelje asukoha järgi:

1. Liht- ehk balansseerimata rool

2. Balansseeritud rool

3. Poolbalansseeritud rool

Balansseerimata ehk lihtroolil (joonis 1. 2) asub roolilehe kogu tööpind ahtri pool rooli pöördetelge. Rooli pöörav paller läheb vertikaalselt üles läbi kereplaadistuses oleva (vt. joonis 1.1) või helmporditoru veetiheda roolisamba kapsli.

1. Rooli palleri telgjoon

Joonis 1.2. Balansseerimata rool

Kui laeva liikumisel viia rool ühte pardasse, siis laeva kerelt ja sõukruvilt tulev veejuga tekitab roolilehele hüdrodünaamilise jõu P. Laeva suuna muutmiseks peab roolimasin pallerile andma pöördemomendi, mis ületab roolilehele rakendatud hüdrodünaamilise resultantjõu P_n (joonis 1.2) tekitatud jõumomendi. Balansseerimata rooliga laeva pööramine tekitab palleris ja roolimehhanismis märkimisväärseid pingeid. Lihtroole kasutatakse väiksematel alustel, kaasaegsetel merelaevadel neid ei kasutata.

Balansseeritud ehk tasakaalustatud roolil (joonis 1.3) jagab pöördetelg roolilehe pinna kaheks ebavõrdseks osaks.

Joonis 1.3. Balansseeritud ehk tasakaalustatud rool

Balanseeriva osa pindala (F₂) moodustab umbes 15...30 % kogu roolilehe pindalast. Kuna osa rooli külgpinnast ulatub roolisambast ettepoole, siis tasakaalustavad sellele mõjuvad jõud osaliselt rooli tagumisele osale mõjuvaid jõude ning palleri pööramiseks vajalik jõud 0n väiksem. Balanseeritud rooli pööramiseks vajalik moment on tunduvalt väiksem kui tavalisel balanseerimata roolil.

Poolbalansseeritud rool (joonis 1.4) on tavalise ja balansseeritud rooli vahepealne variant. Eespool pöördetelge balansseeritud osa pindala F₂ võib moodustada kogupindalast kuni 15%.

Joonis 1.4. Poolbalansseeritud rool

Rooli pööramisel nurga α võrra on vaja jõuga P_n ületada vee aerodünaamilise jõu P₁ poolt tekitatud jõumoment. Samal ajal mõjub balansseeritud (joonis 1.3) ja poolbalansseeritud (joonis 1.4) roolil rooli balansseeritud osale jõud P₂, mis aitab roolilehte pöörata antud nurga α suunas. Balansseeritud roolil on hüdraulilise jõu P_n rakenduspunkti kaugus l rooli pöördeteljest väiksem kui poolbalansseeritud roolil, seega on vastavalt väiksem ka laeva pööramiseks vajalik jõumoment pallerile. Balansseeritud ja poolbalansseeritud roolidega laevad nõuavad lihtrooliga laevaga võrreldes väiksema võimsusega roolimasinaid.

Roolilehele mõjuvad jõud sõltuvad rooli pöördenurgast, seega ka balansseeritud osa ei avalda täielikku mõju kõigi pöördenurkade all.

Balansseeritud ja poolbalansseeritud roolid on tasakaalustatud 15⁰ pöördenurga juures nii, et umbes ¼ balansseeritud pinnast jääb rooliteljest ettepoole.

Rooli balansseeritud pindala suhet kogupindalasse nimetatakse tasakaalustuse teguriks. Arvutustes võetakse balansseeritud roolidel selle väärtuseks 0,15...0,25, poolbalansseeritud roolidel 0,15.

Poolbalansseeritud roolide puhul on roolisambast ettepoole ulatuv rooliosa liiga väike, andmaks täielikku tasakaaluefekti. Vaatamata sellele kasutatakse tänapäeva suurtel, sagedamini kahe sõukruviga merelaevadel lihtsama tugikonstruktsiooni ja parema töökindluse seisukohalt eelistatumalt voolujoonelisi poolbalansseeritud roolilehega roole.

Rooli tüüp ja kuju sõltuvad laeva ahtriosa kujust, laeva sõukruvide arvust ja tüübist ning laeva süvisest. Tavalised lihtroolid on põhiliselt vanemat tüüpi kinnise ahtertääviga laevadel . Nüüdisaegsetel laevadel kasutatakse poolbalansseeritud ja balansseeritud roole.