Современные движительно-рулевые и подруливающие устройства для морских и речных судов. Часть 1. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНС-

ПОРТА

СОВРЕМЕННЫЕ ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВЫЕ И ПОД-

РУЛИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МОРСКИХ

для морских и речных судов. Часть 1. Учебное пособие — М.— Альтаир–

МГАВТ, 2014.— 77 с.

устройства для морских и речных судов. Часть 1» по дисциплине «Теория и устройство судна. Судовые движители» разработано в соответствии с требова­ниями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для студентов, обучающихся по направлению подготовки 180100.62 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры», а также для студентов, обучающихся по специальностям: «Эксплуатация судовых энергетических установок», «Судо­вождение». Учебное пособие также может быть использовано проектантами судов, специалистами и руководителями технических и управленческих служб флота, преподавателями, аспирантами и иными заинтересованными лицами.

Рецензенты:

Волхонов В.И.— к.т.н., профессор кафедры «Судостроение и судоре- монт» ФБОУ ВПО «Московская государственная академия водного транспор­та»;

Вишневский Л.И.— д.т.н., старший научный сотрудник, главный учё­ный секретарь ФГУП «Крыловский государственный научный центр».

Издается по решению Учебно-методического совета МГАВТ.

Оглавление

прерывное увеличение количества судов и их размеров — значительно ослож­нили плавание в узостях, на внутренних водных путях, на подходных путях к портам и в портах. Наряду с расширением традиционных задач, обеспечивае­мых различными видами флотов (военный, транспортный, промысловый и тех­нический, добычи и разведки полезных ископаемых) и составляющих их раз­личными типами кораблей, судов и плавсредств, появились новые задачи, для обеспечения которых были созданы новые типы судов и плавсредств, техниче­ского, добывающего и т.п. флотов. Все это потребовало существенного увели­чения эффективности средств управления (СУ) и движения судами, особенно на малых скоростях хода и без хода при воздействии ветра, волнения, течения и других внешних сил, вызванных, например, мелководьем, близостью к берегу и другим судам. Для обеспечения ряда новых задач потребовалось удержание судна на месте или перемещение его малым ходом по жестко заданной траекто­рии. Все это потребовало создания и развития специальных устройств — средств активного управления судами (САУ), создающих упор под углом к диаметральной плоскости (ДП) судна на любых скоростях, в т.ч. на малых ско­ростях хода и без хода, и обеспечивающих любое заданное движение и управле­ние судном (плавсредством). К САУ относятся подруливающие устройства (ПУ) и движительно-рулевые устройства (ДРУ), в т.ч. главные движительно-рулевые устройства (ГДРУ), такие, например, как поворотные колонки (ПК), в некоторых литературных источниках называются винто-рулевыми колонками (ВРК).

В течение более шести десятилетий применение САУ, включая и главные

движительно-рулевые устройства (ГДРУ), на кораблях и судах различного типа и назначения бурно развивалось, как в количественном, так и в качественном отношении, расширялась область их применения. Если в 50-ых годах ХХ века таких судов в мире насчитывалось несколько десятков, то уже в 80-ых годах это несколько сот типов различного назначения судов, а количество судов со-

ставляло несколько тысяч без учета небольших катеров, яхт и т.п. С 80-ых го­дов за рубежом началось значительное применение САУ и ГДРУ (в основном ПК) на буксирах, судах речного и смешанного (река-море) плавания, ледоколах, круизных пассажирских судах и паромах, промысловых и различного типа до­бывающих и обеспечивающих судах, боевых кораблях и вспомогательных су­дах ВМФ, судах и плавсредствах технического флота и других.

В развитии мирового судостроения в XXI веке существенно выросла доля применения движительно-рулевых устройств (ДРУ), включая ГДРУ, и подрулива­ющих устройств (ПУ) на различных по типу и назначению судах и плавсредствах. Увеличилась эффективность создаваемых ДРУ и ПУ, возросла их мощность. Такая же тенденция в последние годы проявилась и в отечественном судостроении.

В части 1 предлагаемой вниманию работы приведены основные направления развития, даны определения, назначение и область применения современных ДРУ и ПУ, разобраны примеры наиболее типичных конструкций с описанием их особен­ностей. В работе приведены основные технические и конструктивные требования, предъявляемые к ДРУ и ПУ, их установке, монтажу, освидетельствованию и испы­таниям. Рассмотрена эффективность и экономическая целесообразность примене­ния САУ и ГДРУ. Дан обзор основных фирм, занимающихся созданием различных типов ДРУ и ПУ. В работе использованы материалы тем, в которых принимал уча­стие автор, как ведущий исполнитель, по разработке стандартов [15–18], типораз­мерных рядов и более пятидесяти проектов различных по типу и назначению ДРУ и ПУ. В работе также использованы материалы по вопросам эксплуатации, приме­нения и разработки, современных ДРУ и ПУ, в т.ч. и тех, которые только ещё про­рабатываются, например приведенные в [5–7, 20].

Во второй части предложены методы предварительного выбора типа и ос­новных параметров ДРУ и ПУ и оценка их эффективности при установке на су­да и плавсредства различного типа и назначения. Приведено описание кон­струкций и технических характеристик различных типов современных ДРУ и ПУ. Также даны предложения по проектированию, приведены многочисленные примеры применения ДРУ и ПУ и опыта их эксплуатации.

2. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ

СУДОВ И ПЛАВСРЕДСТВ

Основным направлением увеличения эффективности средств управления

судами на малых скоростях хода и без хода явилось применение средств актив­ного управления судами (САУ) [15–19]. К САУ относятся устройства с авто­номным приводом, создающие упор или тягу, направленную под углом к диа­метральной плоскости (ДП) судна на любых скоростях движения, обеспечивая, в отличие от обычных средств управления, хорошую эффективность управле­ния судном при движении на малых скоростях хода и без хода, а также на зад­нем ходу и при торможении.

ДРУ в свою очередь делятся на главные движительно-рулевые устройства

Привод главных движительно-рулевых устройств обеспечивается работой

главных двигателей (при необходимости, на отдельных режимах, может также обеспечиваться работой двигателей резервного или малого хода). ГДРУ спо­собны менять направление тяги или упора в широком диапазоне и в отличие от рулевых устройств обеспечивают управляемость судна не только при наличии скорости, но и без неё. В случае, если судно оборудовано ГДРУ, рулевое

Вспомогательные движительно-рулевые устройства и ПУ работают, не за-

висимо от работы (или не работы) главных двигателей. ВДРУ предназначены, как для обеспечения высокой эффективности управления судном при движении на малых скоростях хода и без хода, создавая упор (тягу) изменяющуюся по направлению в широком диапазоне, включая направление вдоль ДП судна, так и для обеспечения движения судна малым и предельно малым ходом. ВДРУ может также использоваться, как движитель резервного хода.

К ВДРУ относятся: выдвижные или откидные поворотные колонки (ВПК или

ОПК); водометный движитель с днищевым поворотным устройством (ВД с ДПУ); крыльчатый движитель (КД), расположенный в подзоре; активный руль (АР).

упора создаваемого СУ, определяется диаметр циркуляции (при нулевой скоро­сти ометаемая корпусом судна площадь) и время разворота на 180 (или 360);