5.2 Определение расчётных нагрузок и крутящих моментов

Условная расчётная нагрузка F, кН действующая на перо руля на переднем ходу определяется по формуле:

F = F₁ + F₂

,

, (5.1)

гдеk₁ – коэффициент равный 1,

k₂ – коэффициент равный 1,

λ –относительное удлинение пера руля,

b₁– величина равная 2.2,

δ– коэффициент общей полноты,

А_р – площадь пера руля,

υ– скорость переднего хода в узлах,

А_в = D_в·b_р = 3.2·2.38 = 7.6 м² – часть площади пера руля, попавшая в переложенном состоянии в струю винта,

Р– упор винта.

Упор винта фиксированного шага:

,

гдеN_e– мощность силовой установки разделенной на число винтов, кВт,

n= 3 об/с– частота вращения гребного винта,

Н₁= 2.61 м– шаг винта,

Θ= 0.55– шаговое отношение,

z =4– число лопастей.

кН,

кН,

кН,

F = 89.4 + 247 = 336.4 кН.

Условная расчётная нагрузка F не должна приниматься меньше нагрузки F₃:

, (5.2)

где k₃– коэффициент равный 18.

кН.

Принимаем условную нагрузкуF= 336.4кН, так какF₃ <F.

Условный крутящий моментМ_к действующий на рулевое устройство на переднем ходу:

, (5.3)

где А₁ – часть площади пера руля расположенной в нос от оси его вращения,

м²,

кН·м.

Условный расчётный крутящий момент, действующий на рулевое устройство на заднем ходу:

, (5,4)

гдеk₄= 0.185

узла.

кН·м.

Условная расчётная нагрузкаF_зхдействующая на перо руля на заднем ходу:

кН (5.5)

5.3 Определение диаметра циркуляции судна

Приближенно диаметр циркуляции можно найти по формуле:

, (5.7)

гдеV– объёмное водоизмещение,

,

гдеS_б = 0.96LT= 0.96∙89∙4.8= 389 м²,

−безразмерный коэффициент

гдеα= 0.611 рад (35º)– угол перекладки руля,

λ–относительное удлинение пера руля.

м.

Скорость хода судна на установившейся циркуляции:

м/с

Диаметр циркуляции не должен превышать 3…4 длин судна.

Поэтому он является удовлетворительным.

5.4 Выбор рулевой машины

Мощность рулевой машины выбирается по зависимости:

(5.6)

гдеМ_к– условный крутящий момент,

η_р = 0.82– КПД рулевой машины,

τ= 28 с– время перекладки руля с 35º одного борта на 35º другого борта.

кВт.

Рулевую машину подбираем исходя из мощности5.8 кВти крутящего момента118 кН·м.

Выбираем рулевую машину TYPE 2EZ.D 125kNm DOUBLE PISTON TWIN RUDDER STEERING GEAR.

5.5 Расчет на изгибающий момент и реакций опор руля

аааааааа

Расчетный изгибающий моментМ₁кН·м, действующий в сечении 1 баллера у верхнего подшипника равен нулю.

Расчетный изгибающий моментМ₂кН·м, действующий в сечении 2 баллера у нижнего подшипника равен:

М₂ =F₁C₁ +F₂C₂,

гдеС₁иС₂– линейные размеры в метрах (рисунке 5.1),

F₁,F₂– условные расчётные нагрузки.

М₂= 89.4 ∙ 2.6 + 247 ∙ 2.6 = 874,6 кН·м.

Расчет на изгибающий моментМ₃кН·м, действующий в сечении 3 баллера (в месте соединения баллера с пером руля)

М₃ =F₁(C₁–е) +F₂(C₂ –е) = 89.4∙(2.6 – 0.8) + 247∙(2.6 – 0.8) = 605 к·Нм

Расчётная реакцияR₁опоры рулевого устройства в сечении 1:

,

гдеР_I=Р_II= 0.

кН.

Расчётная реакцияR₂опоры рулевого устройства в сечении 2:

кН.

Приведенный момент:

(5.8)

гдеМ_i– момент в расчётном сечении.

Приведенный момент в сечении 2:

кН·м.

Приведенный момент в сечении 3:

кН·м.