20.Взаимодейсствие руля с потоком воды.

Современные суда снабжаются небалансирными или балансирными обтекаемыми рулями симметричного профиля.

У небалансирных рулей ось совпадает с передней кромкой, у балансирных рулей ось находится за передней кромкой. Когда такой руль находится в потоке воды, как изолированная пластина, обе его плоскости обтекаются потоком воды с одинаковой скоростью. Возникающие гидродинамические силы, действующие на плоскость руля, взаимно уравновешиваются. Когда руль повёрнут и находится под углом атаки к потоку, условия обтекания плоскости руля изменяются. Объясняется это тем, что обтекание профиля сопровождается интенсивным вихреобразованием в пограничном слое. При этом образуется циркуляционное движение воды вблизи профиля, направленного при положительном угле атаки против часовой стрелки, а при отрицательном – по часовой стрелке. Циркуляционное движение накладывается на основной поток, что приводит к изменению скоростей обтекания плоскостей руля, давления на плоскости и возникновению гидродинамической силы давления на руль P, приложенной в центре гидродинамического давления. Сила P раскладывается в двух координатных системах: в системе потока и в системе руля.

В системе потока одна из осей совпадает с вектором , а сила P раскладывается на подъёмную силу Y, направленную перпендикулярно и силу сопротивления, совпадающую по направлению с .

В системе руля сила P раскладывается на нормальную гидродинамическую силу N давления на руль, перпендикулярно хорде профиля, и тангенциальную силу T по хорде профиля. Сила Y создаёт крен судна и дрейф судна на циркуляции.

Силы X и T увеличивают боковое сопротивление судну. Сила N создаёт два гидродинамических момента:

– момент относительно оси руля,

– относительно оси судна

21.Силы, действующие в рулевом приводе. Мощность привода гидравлической рулевой машины.

Силы, действующие в рулевом приводе, момент рулевого привода, мощность рулевой машины.

На примере плунжерной ГРМ. Вектор силы давления масла на плунжер – Р

Главный насос подает масло в цилиндр 1. В цилиндре 1 масло давит на плунжер с силой Р=πd²*P_i ∕ 4 (d –диаметр плунжера,P_i- давление насоса ),под действием этой силы плунжеры двигаются в осевом направлении и через муфту румпеля давят на цапфу румпеля с силой Q, направленной перпендикулярно оси румпеля , эта сила имеет две составляющие –осевую Q′ и поперечную N. Осевая составляющая Q′ = Рη_пп, где η_пп – КПД плунжерного рулевого привода, учитывает потери на приодаление трения в движужихся соединениях рулевого привода (уплотнение плунжера, муфта румпеля, ползун). С учетом этого величина Q= Q′ ∕ cosα , сила N= Q*sinα . С целью разгрузки плунжера от этой силы N она с помощью ползуна переводится на парралель . Сила Q создает момент необходимый для поворота руля М_кр=М_а+М_тр= Q*Rα ,где М_а-гидродинамический момент относительно оси руля , М_тр - момент трения в опорах и подшипниках руля.

Приводом ГРМ является насос , следовательно задача определения ее мощности является определение мощности насоса .N_н=QHρg∕η_н ,где Q- подача, H-напор, η_н- КПД насоса

Угол поворота руля зависит от величины хода плунжера. Ход плунжера зависит от кол-ва масла которое подается в цилиндр.