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)

где k₁ – 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 = 3,3·1,9 = 6,27 м² – часть площади пера руля, попавшая в переложенном состоянии в струю винта,

Р – упор винта.

Упор винта фиксированного шага:

,

где N_e – мощность силовой установки разделенной на число винтов, кВт,

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

Н₁ = 2,7 м – шаг винта,

Θ = 0,55 – шаговое отношение,

z = 4 – число лопастей.

кН,

кН,

кН,

F = 65,5 + 109,7 = 175,2 кН.

Условная расчётная нагрузка F не должна приниматься меньше нагрузки F₃:

, (5.2)

где k₃ – коэффициент равный 18.

кН.

Принимаем условную нагрузку F = 175 кН, так как F₃ <F.

Условный крутящий момент М_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)

где k₄ = 0,185

узла.

кН·м.

Условная расчётная нагрузка F_зх действующая на перо руля на заднем ходу:

кН (5.5)

5.3 Определение диаметра циркуляции судна

Приближенно диаметр циркуляции можно найти по формуле:

, (5.7)

где V – объёмное водоизмещение,

,

где S_б = 0.96LT = 0,96∙93,9∙4,72 = 425,5 м²,

−безразмерный коэффициент

где α = 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)

где М_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 мощности 4,92 кВт и крутящего момента 100 кН·м.

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

5.5 Расчет на изгибающий момент и реакций опор руля

Расчетный изгибающий момент М₁ кН·м, действующий в сечении 1 баллера у верхнего подшипника равен нулю.

Расчетный изгибающий момент М₂ кН·м, действующий в сечении 2 баллера у нижнего подшипника равен:

М₂ = F₁C₁ + F₂C₂,

где С₁ и С₂ – линейные размеры в метрах (рисунке 5.1),

F₁, F₂ – условные расчётные нагрузки.

М₂ = 63,513 ∙ 2,9 + 109,7 ∙ 2,9 = 502,3 кН·м.

Расчет на изгибающий момент М₃ кН·м, действующий в сечении 3 баллера (в месте соединения баллера с пером руля)

М₃ = F₁(C₁ – е) + F₂(C₂ – е) = 65,513∙(2,9 – 1,1) + 109,7∙(2,9 – 1,1) = 316 к·Нм

Расчётная реакция R₁ опоры рулевого устройства в сечении 1:

,

где Р_I = Р_II = 0.

кН.

Расчётная реакция R₂ опоры рулевого устройства в сечении 2:

кН.

Приведенный момент:

(5.8)

где М_i – момент в расчётном сечении.

Приведенный момент в сечении 2:

кН·м.

Приведенный момент в сечении 3:

кН·м.